石油钻井动力钻具带弯接头扭方位

动力钻具带弯接头扭方位

若实钻井眼轨迹的方位明显偏离设计方位，•且预计轨迹发展会脱靶时，则需要扭方位。由于影响井眼轨迹方位漂移的因素较复杂，一般应在井斜角较小时调方位，在中靶前提下尽量减少扭方位。

扭方位钻具组合及其采用的钻井参数和定向造斜施工相同，•不过扭方位前要进行方位扭转角以及造斜工具装置角的计算。•深井扭方位，由于影响钻具反扭角的因素比较复杂，计算数值误差较大，因此，一般采用随钻测斜仪扭方位，以提高准确性。

••弯接头扭方位有两种作法，•其一是在扭方位过程中保持装置方位角不变，即在扭方位钻进过程中，•钻柱始终不转动，钻出的井眼处在一斜面上，称为斜面法扭方位。其二是在扭方位过程中保持装置角不变，•即在扭方位过程中不断扭动钻具（事实上，只能打一个单根扭动一次钻柱，•做不到连续不断地扭动钻柱）以保持装置角不变，所钻出的井眼处在空间一柱面上，称为柱面法。扭方位作法不同，装置角的计算不同。

一、方位扭转角的计算

••• 扭方位的首要问题是需知道扭多大角度，即要进行方位扭转角的计算。

1．进行测斜计算，算出目前的井底坐标位置，如图1 所示。

OT为设计方位线，o⌒d⌒e为实钻井眼轴线的水平投影，e 为目前的井底。根

据设计可知目标点坐标为Ht、Et、Nt，井深Lt。根据资料及测斜计算可知d、e二点

的基本参数为Ld、Le、αd、αe、Φd、Φe，•e点的坐标为He、Ee、Ne。

N↑

φe

eφz Δφz

d T

E

→

图1 方位扭转角计算图

•••2．计算现用钻具的方位漂移率Kp

公式：Kp＝( Φe-Φd)•／( Le-Ld)

•••3．计算用现用钻具组合钻达目标点的总方位漂移量ΔΦp

公式：ΔΦp＝Kp（Lt-Le）

如果钻了一段又换了钻具组合，Kp应从新计算。

4．计算对准目标的方位线的方位角Φz

如图1所示，自目前井底e 对准目标点T 的方位线为eT，eT 的方位角为Φz。

公式：当Nt＞Ne时：Φz＝arctg (Et-Ee)／(Nt-Ne)

当Nt＜Ne时：Φz＝arctg (Et-Ee)／(Nt-Ne) ＋180°

5．计算目前的井底方位与对准目标的方位之间的偏差角ΔΦz

公式：ΔΦz＝Φz-Φe

当ΔΦz＞0时：需右扭（增）方位；

当ΔΦz＜0时：需左扭（减）方位。

如果我们想按照方位均匀漂移，那么从目前井底e 钻达目标T，需要的方位漂移应

该多大呢？由图2可以看出需要的方位漂移角应为 2ΔΦz。

6．选择控制井斜方位的方法

若2ΔΦz＝ΔΦp，不需扭方位。

若2ΔΦz与ΔΦp相差很大，甚至符号相反，则必须使用动力钻具带弯接头强行扭

方位。在强行扭完方位之后的钻进过程中，方位仍然会漂移。

N ↑

Δφz

e

d T

E

→

图2 需要的方位漂移角

7．计算用动力钻具强行扭方位的扭转角ΔΦ

公式：ΔΦ＝ΔΦz-(Δφp)/2。

•••上式表明动力钻具强行扭方位时，要“少扭”一些，留下一些角度让钻具组合的自然漂移去扭，这个“少扭”的角度就是(Δφp)/2。

8．计算预计的井底井斜方位角ΦT

公式：ΦT＝Φe＋ΔΦ＋ΔΦp

上述的计算是根据该井正在使用的钻具组合和地层的具体条件下的井眼方位漂移率来计算的，在后续钻进过程中，如果钻具组合、地层变了，井眼方位漂移率也变了，这是需要根据井身水平投影及新的测斜资料重新计算。

二、定向角（装置角）的计算及其沙尼金图解法

定向角（装置角）是指定向造斜或扭方位，在启动钻具加压钻进之后，造斜工具面所处的位置，用工具面表示，即为定向工具面角，简称定向角。

通常，当井底井斜角≤ 6°时，定向角用磁北工具面角表示；当井底井斜角＞6°时，用高边工具面角表示，一般扭方位施工多使用高边工具面角表示，它与现场使用的“装置角”一词具有相同的意义。

1．斜面法扭方位装置角的计算与图解

斜面法扭方位，是保持装置角不变扭方位，其计算如表1。

图解法是一种近似计算定向角的方法，使用简单，求解迅速，是现场常用的方法。如表1 图示。

已知条件：扭方位前的井斜角α1，方位角Φ1，扭方位后的方位角Φ2。ΔΦ=Φ2-Φ1，弯接头的造斜率K 以及限定扭方位的井眼长度ΔL。

①根据K、ΔL计算扭方位井段的狗腿角γ。γ＝K²ΔL。

②选取一定长度单位代表井斜角度值，如1cm代表1°或2cm代表1．5°等。

③选定原点 O，作N、E坐标，根据Φ1作井斜方位线攽OQ敀，量得攽OA=α1（长

度代表角度），以A为圆心，γ（以长度代表角度）为半径画圆。

④以∠AOB=ΔΦ作线段攽OB敀，交圆于B、B＇两点。

ΔΦ＞0，表示方位增加，作图时应以OA为始边，顺时针方向转至OB方向；ΔΦ＜0，表示方位减小，应以OA为始边，逆时针方位转到OB线。表1 图例均按ΔΦ＞0作图。

⑤用量角器量得∠QAB和∠QAB＇，∠QAB示增斜扭方位装置角，∠QAB＇表示减斜扭方位的装置角。

⑥用直尺量得OB和 OB＇的长度，•按所选比例换算成角度，即表示扭方位后所能达到的井斜角。其中OB 表示增斜减方位，OB＇表示减斜减方位。

2）装置角对井斜角和方位角的影响如图3所示。

①当0°＜ω＜90°，装置角位于第一象限，为增斜增方位。

②当90°＜ω＜180°时，装置角位于第二象限，为减斜增方位。

③当180°＜ω＜270°（－90°）时，装置角位于第三象限，为减斜减方位。

④当270°（－90°）＜ω＜360°时，装置角位于第四象限，为增斜减方位。

3）在全力扭方位时，工具面安置角应放在右95°（全力增方位）或者左95°（全力减方位），以保持井斜角不变和全力扭方位。右（或左）90°～95°之间的角差为偏增角（取5°）。

ω=270°

减斜←→增斜

ⅢⅣ

原井斜方位减方位

ω=180°（ω=0°）↑

↓

增方位

ⅡⅠ

ω=90°

图3 ω对α和Φ的影响

••• 扭方位方式不同，装置角不同，扭方位井段的长度和狗腿角也不同，扭完方位的井斜角也不相同，在钻井生产现场中，要根据实钻井眼轴线的差别情况正确选择扭方位方式。不要盲目地一律采用90°扭方位。

••• 扭方位井段的长度，以常规扭方位最长、90°扭方位次之、稳斜扭方位较次、全力扭方位最短。当需要在最短井段内完成扭方位时，可以采用全力扭方位。

••• 扭完方位后的井斜角，在稳斜扭方位下不变，在常规和90°扭方位时，井斜角增加，在全力扭方位下井斜减小。

2．柱面法扭方位装置角的计算

••• 弯接头柱面法扭方位，是保持装置角不变扭方位。在扭方位过程中，想始终保持装