《定向井基础》PPT课件

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二、定向井设计
（一）、井身剖面的设计原则
1、能实现钻定向井的目的；
2、应尽可能利用地层的自然造斜规律；
3、在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时， 应有利于钻井、采油和修井作业；
4、在满足钻井目的的前提下，力求使设计的全井斜 井深最短，有利于安全、优质、快速钻井，降低钻井成本；
2004年塔里木 技术交流材料
定向井工艺
金地伟业石油应用工程公司
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目录
一、定向井基本知识
二、水平井简介
三、定向井技术要求和注意事项
四、螺杆钻具
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一、定向井基本知识
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一、定向井基本知识
（一）、定向井的应用： 定向井的应用归纳起来有以下几个方面：
1、地面限制 2、地下限制 3、钻井技术需要。 4、经济勘探开发油气藏的需要
此外，因气候限制，如寒冷或沙漠地区， 亦可利用丛式井开采油气，以利于集输的 保温和油井的管理。
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(二)、定向井的分类：
按段制分：
常规定向井可分为二、三、四、五段，两 段制是指在一口定向井中仅含有直井段、增斜 井段的定向井。三段制是指在一口定向井中由 直井段、增斜井段、稳斜井段三个井段组成的 定向井。四段制是指在一口定向井中由直井段、 增斜井段、稳斜井段、降斜井段四个井段组成 的定向井。五段制是指在一口定向井中由直井 段、增斜井段、稳斜井段、降斜井段、稳斜井 段五个井段组成的定向井。定向井的剖面均由 直、增、稳、降中的某几项来组合 。
这方面要考虑以下几个问题：
（1）、选择合适的井眼曲率； （2）、选择易钻的井眼形状பைடு நூலகம் （3）、选择适当的造斜点； （4）、设计的井身剖面形状应与井身结构同时考虑。 （5）、优质的钻井液。
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一般情况下，在给定的设计条件有：地面井位坐标、目标点坐标和目
的层垂直深度，井底垂深。根据这些基本参数，通过坐标换算，可计 算出设计方位角和设计水平位移。坐标换算方法如下：
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（三）、定向井的基本概念：
1、测深：井眼轴线上任一点到井口的井身长度，称为该点 的测深，也称为该点的测量井深。
2、井斜角：某测点处的井眼方向线与通过该点的重力线之
间的夹角称为该点的处的井斜角。井眼方向线和重力线都
是有向的直线。
3、井斜方位角：井斜方位角是指以正北方向线为始边，顺 时针旋转至井斜方位线所转过的角度。
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按设计最大井斜角可分为：
1、低斜度定向井：设计的最大井斜角不超过15度，这种定 向井由于井斜角小，钻进时井斜、方位不易控制，钻井 难度大。
2、中斜度定向井：设计的最大井斜角在15度至45度之间， 钻进时井斜、方位较易控制，钻井难度相对不大。是使 用最多的一种。
3、大斜度定向井：设计的最大井斜角在46度至85度之间， 其斜度大、水平位移大，增加了钻井难度和成本。
4、水平井：设计的最大井斜角在86度至120度之间，并沿 （近）水平方向钻进一定长度的井。根据造斜井段的曲 率半径又可细分为长、中、中短、短四种曲率半径的水 平井。水平井钻进相对较难，多数需要特殊设备、钻具、 工具、仪器以及特殊工艺。
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按定向井的钻井的目的可分为： 1、救援井：为抢救某一口井的井喷、着火而设计施工的 定向井。 2、多目标井：为钻达数个目的层位而设计施工的定向井。 3、绕障（三维）井：为绕过地下某种障碍而设计施工的 定向井。 4、立槽斜井：采用斜直钻机施工，从井口开始倾斜的定 向井。 5、多底井：凡在一个井口下面有两个以上井底的井称多 底井。用定向侧钻的方法完成。
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7、水平位移：井眼轴线上某一点在水平面上的投影至井口的 距离，又称闭合距。 8、闭合方位或总方位：是指以正北方位线为始边顺时针转至 闭合距方位线上所转过的角度。 9、N（北）坐标E（东）坐标：是指测点以井口为原点的水平 面坐标系里的坐标值。 10、视平移：是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移， 这个“水平位移”不是真实的水平位移。所以称之为视平移。 11、最大井斜角：无论设计剖面还是实钻剖面，全井井斜角的 最大值，称为最大井斜角。 12、磁偏角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方位 线之间的夹角，称为该地区的磁偏角。 13、全角变化率：“全角变化率”、“狗腿严重度”、“井眼 曲率”，都是相同的意义。指的是在单位井段内三维空间的角 度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
4、井斜变化率：单位井段内井斜角的绝对变化值称为井斜
变化率，通常以两测点间的井斜角的变化量与两测点间井
段的长度比值表示。
5、井斜方位变化率：单位井段内井斜方位角的绝对变化值
称为井斜方位变化率，通常以两测点间的井斜方位角的变
化量与两测点间井段的长度比值表示。
6、垂深：垂深即测点的垂直深度，是指井身上任一点至井 口所在平面的距离。
定向侧钻是在已钻主井眼内，按预定方向和要求侧钻
一口新井的工艺过程。根据侧钻的目的可分为纠斜侧钻、 避开落鱼侧钻、二次完井侧钻等。根据侧钻方法可分为 套管开窗侧钻和裸眼侧钻。套管开窗侧钻又有套管段铣 和斜向器开窗之分。
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按一个井场或平台钻井数可分为：
1、单一定向井。 2、双筒井：用一台钻机交叉作业，同时钻 出井口相距很近的两口定向井或一直一斜。 3、丛式井（组）：凡在一个井场或平台上 有计划的钻两口或以上的定向井（含直 井），这些井组统称丛式井。丛式井中的 任一定向井可为多目标井、大位移井、水 平井等井型。
X （地理北△）Y
目标点(Xb,Yb)
△X
s
井口（Xa，Ya）
O Y（地理东）
上图给定的井位坐标即井口坐标（Xa，Ya），目标点坐标(Xb,Yb)和 目的层垂深H 。
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按设计井眼轴线形状分：
1、两维定向井：是指井眼轴线形状只 在某个铅垂平面上变化的定向井，它们的井 斜角是变化的，而方位角是不变的。
2、三维定向井：是指井眼轴线超出某 一铅垂平面而在三维空间中变化的定向井。 三维定向井既有井斜变化，又有方位角的变 化。三维定向井又可分为三维纠偏井和三维 绕障井。