定向井的基本概念
定向井工程知识
定向井工程知识定向井的基本概念1、井深：井眼轨迹上某点的井深，是指井口（通常是指以转盘面为基准）至该点间的井眼长度，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。
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。
7、水平位移（闭合距）：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。
（视平移是水平位移在设计线上的投影的长度。
）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。
以地理北极方位线为起点，顺时为正值，逆时为负，正值为东磁偏角，负值为西磁偏角。
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。
14、水平井的一些述语①长半径水平井造斜率小于6度/30m的水平井。
○2中半径水平井造斜率介于6度/30m-20度/30m之间的水平井。
石油钻井行业定向井技术课件
井斜角的变化范围：0～180°
一、定向井基础知识
(3) 方位角φ ： 以正北方位线为始边， 顺时针方向旋转到井眼方位 线上所转过的角度。 井斜方位角增量Δ φ ： 上下测点的井斜方位角之差。 Δ φ ＝φ B－φ A 方位角的变化范围：0～360° （4）靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离， 称为靶心距。 （5）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前进的方向在三维空间内的角度变化。 单 位为：°／30m、 °／25m 、 °／100m 。
特点：
难度较三段制剖面大，主要原因是 有降斜段。降斜段会增大扭矩、摩阻 （如小水平位移深定向井采用三段式 剖面轨迹难控制）。
一、定向井基础知识
2、三维定向井剖面
三维定向井剖面指在设计的井身剖 面上既有井斜角的变化又有方位角的 变化。 常用于在地面井口位置与设计目 标点之间的铅垂平面内，存在井眼难 以通过的障碍物（如：已钻的井眼、 盐丘等），设计井需要绕过障碍钻达 目标点。 三维绕障设计 纠偏三维设计
一、定向井基础知识
2. 投影图示法
垂直投影图 轨迹在设计方位 线所在的铅垂面上 的投影。 原点：井口 横坐标：视平移 V 纵坐标：垂深 D 缺点：垂直投影图不能真实地反映井深L、 井斜角α和水平位移S 等轨迹参数。 + 水平投影图 轨迹在水平面 上的投影。 原点：井口
坐标轴：N、E
一、定向井基础知识
一、定向井基础知识
（6）造斜率：表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工 具所钻出的井段的井眼曲率。
（7）水平位移：井眼轴线上任一点，与井口铅直线的距离，称为 该点水平位移，也称该点的闭合距。
（8）视位移：水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。
定向井、丛式井的基本概念
定向井的基本概念为定向钻井。
定向井井身的基本参数，也称为定向井井身的基本要素。
井斜角(Hole inclination or Hole angle):井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处的井斜角。
井眼方向线和重力线都是有向直线。
其测量单位为度。
位线，都是在水平面上。
正北方位线和井斜方位线都是有向直线。
正北方位线是沿着该测点处的地理子午线向正北方向延伸的直线。
井斜方位线是指该测点处的井眼方向线在水平面上的投影线。
其测量单位为度。
有了井身的基本要素后，我们还不能进行准确的计算，还有两个概念必须清楚。
磁偏角(Deinclinnation )的校正：我们在定义井斜方位角时，是以地球正北方位线为准，而使用磁力测斜仪测得的井斜方位角则是以地球磁北方位线为准，称为磁方位角。
由于磁北极偏离地球北极，使绝大多数区域磁北方位线与正北方位线并不重合，二大地坐标的的确定：大地坐标是以英国的格林威治天文台为坐标原点而构建的全球通用的大地坐标体系，地球上的任一点都可间的位置和形状。
对井身轴线在三维空间的位置和形状的描述除了测深、井斜角、井斜方位角及大地坐标之外，还有其它井身参数参与描述，下面介绍其中几个参数。
垂深(Vertical depth or True vertical depth):垂深即测点的垂直深度，是指井身上任一点至井口所在水平面的距离。
其测量单位水平位移(Displacement or Closure distanee):即井眼轴线某点在水平面上的投影至井口的距离，也称闭合距。
其测量单位为米。
闭合方位角或总方位(closure azimuth):是指以正北方位线为起点，顺时针转至闭合距方位线上所转过的角度。
其测量单位为度。
N (北)坐标和E坐标：是指测点在以井口为原点的水平坐标系里的坐标值。
其测量单位为米。
视平移(Vertical section):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，所以我们称之为视平移。
定向井的基本概念
定向井的基本概念1.井深(L)：井口至测点间的井眼实长，也称斜深。
[Measure Depth]2.井斜角(α)：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。
[Hole Inclination or Hole Angle]3.井斜方位角(Φ)：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。
[Hole Direction]4.垂深(H)：测点的垂直深度。
[Vertical Depth or Ture Vertical Depth]5.水平长度(S)：测点井深的水平投影长度，即自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。
6.平移(A)：测点的水平位移，即测点至井口所在的铅垂线的距离。
[Closure distance or Displacement]7.平移方位角(θ)：以正北方位线为始边顺时针转至平移方位线上所转过的角度。
8.N坐标和E坐标：指测点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。
9.视平移(V)：水平位移在设计方位线上的投影。
[Vertical Section]10.曲线曲率：曲线的方向对于曲线长度的一阶导数，或曲线的倾角对曲线长度的一阶导数。
11.两点间的狗腿角(γ)：从一点到另一点，井眼前进方向变化的角度。
[Dogleg Angle]12.井斜铅垂面：井底井斜方位线所在的铅垂平面。
13.造斜工具面：造斜工具的作用线与井底井眼方向线构成的平面。
14.造斜工具的装置角(ω) ：自井斜铅垂面顺时针转至造斜工具面上所转过的角度。
[Tool Face Angle]15.造斜工具的装置方位角(Φω)：当时井底的井斜方位角与造斜工具装置角之和。
16.动力钻具反扭角(Φn)：紧靠动力钻具处钻柱断面的扭转角，从井口俯视为反时针方向。
17.定向方位角(ΦS)：装置方位角与动力钻具反扭角之和，即ΦS=Φω+Φn=Φ1+ω+Φn。
[Tool Face Section]18.井身剖面设计的原则：⑴应能实现钻定向井的目的；⑵应尽可能利用地层的造斜规律；⑶应有利于采油工艺的要求；⑷应有利于安全、快速、优质钻井：①选择合适的井眼曲率；②选择易钻的井眼形状；③选择恰当的造斜点；④设计合理的井身结构。
2定向井(井眼轨迹)的基本概念
da K dL
K L
斜角变化值（Δα）与二测点间井段长度 （ΔL）的比值来表示井斜变化率的。 求得的乃是该测段的平均井斜变化率：
井斜变化率和井斜方位变化率
井斜方位变化率：是指井斜方位角随井深变 化的程度，以Ｋφ表示。严格地讲，井斜 方位变化率是井斜方位角φ 对井深Ｌ的 一阶导数，可写为：
– 区别东西磁偏角； – 区别在那个象限里；
磁偏角校正(课堂练习)
1. 我国胜利油田的磁偏 3. 西磁偏角5.50，测得方
角大约是西偏5.50。某测 点测得井斜方位角为2.50， 求真方位角=？ 2. 我国新疆克拉玛依油 田的磁偏角大约是东偏 4.10。某测点测得井斜方 位角为3580，求真方位 角=？
L
代替公式中的α，
K sin 2 c L L
令：K
L
则：
sin c
2 2 2
井眼曲率及其计算
第一套公式的图解法：
– （1）作水平射线ＯＡ； – （2）作∠ＢＯＡ＝αc ； – （3）以一定长度代表单位角 度，量ＯＢ＝ΔΦ； – （4）自Ｂ点向ＯＡ作垂线， 垂足为Ｃ点； – （5）按步骤（3）中的比例 （以长度代表角度的比例）， 量ＣＡ＝Δα； – （6）连接Ａ、Ｂ，并量Ａ、 Ｂ长度，按步骤（3）中的比 例换算成角度，• 角度即狗 此 腿角γ。
井眼轨迹的基本参数
– 井斜方位角常以字母φ表示，单位为度(°)。井斜方位角的增 量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以Δφ表 示。井斜方位角的值可以在0～360° 范围内变化。 – 注意“方向”与“方位”的区别。方位线则是水平面上的矢 量，而方向线乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方 位角，都是在某个水平面上；而方向和方向线则是在三维空 间内(当然也可能在水平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上 某一点处井眼前进的方向线。该点的井眼方位线则指该点井 眼方向线在水平面上的投影。在学习扭方位计算时，也要特 别注意这个区别。
第一讲 定向井轨迹基本概念
计算井眼曲率
井眼从一个点到另一个点，井眼前进 方向变化的大小，称为方向变化角，用符 号γ表示：
K
L
目前，在国内外定向钻井工程中，有两 种表示井眼曲率的方法
一种是全角变化率：全角变化值γ
sin c
2 2 2
一种是狗腿严重度：狗腿角γ
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
另一种情况是根据内插的难易程度进 行选择。曲线内插的计算公式比直线内插 的公式要复杂得多。当内插工作量很大、 需要简化计算时，或者要求的内插精度不 很高时，可以选用直线法进行内插。
4)轨迹内插给定的条件
在一个测段(井段)内进行内插，需要
首先知道该测段两端点的基本参数(井深L、
井斜角a和井斜方位角Ф)和坐标值(垂深D、
给定的内插条件有两种情况：一是给定插 入点i的井深Li；二是给定插入点的垂深Di。则 可求得插入点距离上端点的井段长度△Li。和 垂增△Di。 如图1—4—2所示，可以得到一个通用的 计算公式：
(6)视平移
视平移：亦称投影位移，是水平位移在设 计方位线上的投影长度。视平移以字母V表 示。如图5—5所示，A、B二点的视平移分 别为VA、VB。 所谓设计方位线，是指在水平面上，井口 指向目标点的直线。 当实钻轨迹与设计轨迹偏差很大时甚至背 道而驰时，视平移可能成为负值。
(7)井眼曲率
井眼曲率：指井眼轨迹曲线的曲率。。 由于实钻井眼轨迹是任意的空间曲线， 其曲率是不断变化的，所以在工程上常常 计算井段的平均曲率。
垂深的增量称为垂增，垂增以ΔD表示 。 垂增ΔD＝ΔDB—ΔDA
(2)水平投影长度
水平投影长度：简称水平长度或平长， 是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水 平面上的投影，即井深在水平面上的投 影长度。 水平长度的增量：称为平增。平长以字 母上表Lp示，平增以Δ Lp表示。 平长和平增在图 5—4中是指曲线的长度。
定向井基本概念
石油钻井人技术交流一、概念部分1、定向井：一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，统称为定向井。
井深（m）：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，单位为“米”。
3、垂深（m）：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深，单位为“米”。
4、水平位移（m）：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距，单位为“米”。
5、视位移（m）：水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视位移，是绘制垂直投影图重要参数，单位为“米”。
6、井斜角（°）：井眼轴线上任一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点的井斜角，单位为“度”。
7、方位角（°）：在以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角称为该点的方位角，单位为“度”。
8、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”，顺时针为正，逆时针为负。
磁方位校正为磁方位角加上该地区的磁偏角。
9、造斜点（KOP）：在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点”。
通常以开始定向造斜的井深来表示。
10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用“°/100m”表示。
井斜变化率：单位井段内井斜角的变化速度称为“井斜变化率”，常用“°/100m”表示。
12、方位变化率：单位井段内方位角的变化速度称为“井斜变化率”，常用“°/100m”表示。
13、全角变化率K（狗腿度）：指的是单位井段内井眼钻进的方向在三维空间内的角度变化，它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
常用“°/100m”表示。
靶点（目标点）：设计规定的、需要钻达的地层位置，称为靶点。
15、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，成为靶区半径。
《物理定向井》PPT课件
定向井井身剖面
剖面类型
另一种是“悬链 式”剖面，如右图所 示。此类剖面造斜率 由小到大，自然递增 ，能够有效地减少摩 阻，适用于大位移井
三、定向井的井眼轨迹控制
三、定向井的井眼轨迹控制 1、定向井直井段井斜控制
定向井直井段的井造斜点时，如果直井段不直，不仅
会影响造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井 斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。
四、定向仪器
四、定向仪器
磁偏角 单点测斜仪 多点测斜仪 有线随钻 MWD 陀螺测斜仪
磁偏角
定义：磁北方位线 与正北方向线之间 的夹角 真方位=磁方位+东 磁偏角 真方位=磁方位-西 磁偏角 高尚堡地区：-6.65 柳瓒地区：-6.35 老爷庙地区：-6.37
定向钻井基础知识
概述
一、定向井的基本概念
二、定向井井身剖面 三、定向井的井斜和方位控制 四、定向仪器 五、井身质量要求 六、定向井监督工作的主要内容
概述
一、定向井的定义
定向井是按预先设计的井 斜角、方位角及井眼轴线形 状进行钻进的井。 定向井最早是在 1895 年的 美国钻成的。我国的定向井 钻井技术 50 年代开始起步的 ， 80 年代有了较大发展，特 别是最近几年无论是从理论 研究上还是现场实际应用上 ，我国已接近发达国家的技 术水平。
三、定向井的井眼轨迹控制
2、定向井造斜段井斜控制
造斜井段一般采用采用单弯螺杆钻具组合：
Φ215.9mmBIT+Φ172mmL+Φ177.8mmNDC+165mmM WD短节+Φ165mmNDC+Φ127mmHDP +Φ127mmDP
钻进参数：钻压2—5T，排量28—32L/S ，泵压 10-14MPa
1.1.2定向井
第二节 定向井井身剖面设计
设计的最终目的：
• 选择满足要求的井身剖面类型 • 设计剖面结构参数
井身剖面：well profile
所钻井眼达到目标点的井眼 路径或轨迹。又叫井眼轨迹 (well trajectory)
井身剖面的构成
井身剖面是由各种不同类 型的单一形状空间直线段或曲 线段光滑连接而成。常用的曲 线段为圆弧段
井斜角 ———测点处井眼方向
线（切线，指前）与重力 线间
的夹角，度。 Inclination,Inc 方位角 ———测点处正北方向
与井眼方向线的水平面投影线间 的夹角，度， Azimuth,direction,head
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
N
OO
井斜变化率 ——— 井斜角对井深的变化率， 度/30米 (build rate,drop rate)
一、定向井的测量概述
一、定向井的基本要素
N A
A
E O
B
闭合方位角—在水平投影 图上测点处正北方 向与闭合方位线间 的夹 角，度 (closure azimuth)
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
N坐标、E坐标和TVD坐标—测点在 以井口为原点的NEHO三维坐标系里 的北（N）、东（E）、垂深（TVD） 三个坐标分量，米。 North, east coordinate 垂深 ——测点的垂直深度，米
假设稳斜段的长度为 L
垂深增量
H Lcos
水平位移增量
S Lsin
北坐标增量
E
N S cos Lsin cos
东坐标
定向井专业技术入门基本概念
HA也是A点的H坐标值。同样，A点在NS轴和EW轴上的投影，也可得到A点的N和E坐标值。
9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异；
10）造斜点：在定向钻井中，开始定向造斜的位置叫造斜点、通常以开始定向造斜的井深来表示；
11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点；
1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。
K=
式中：
2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。
3）αA：A点的井斜角，即A点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”；
17）安置角：是安置工具面角的简称，即在定向造斜或扭方位时，当启动井下马达之前，将工具面安置的位置。安置角在数值上等于定向角加反扭角。
18）井下三器：减震器、扶正器、振击器
19）井身质量：是指井深轴线的倾斜度（或弯曲状况）与该井设计规定的偏差。
20）无磁钻铤材质：由锰、铬、镍合金，或蒙乃尔合金（一种主要成分为镍、铜及少量其它金属材料）制成。
视位移W=S*COS（ΦS-Φ0）[注：Φ0为设计方位]
4、靶心距的算法：
（1）计算出靶心坐标（N0=S0*COSΦ0，E0=S0*SINΦ0）[注：S0为设计位移]
（2）计算出进靶坐标（N’，E’）（垂深与设计中靶垂深相等，如不相等，则需要按规律加入一组数据后再进行计算）
靶心距＝
四、陕北地区常用钻具扣型
2、平均方位（ ）=[上点方位（Φ1）+该点方位（Φ2）]/2
特例：
（1）如所得值在Φ1与Φ2的大角平分线上时，则 =（Φ1+Φ2）/2-180
定向井的基本概念
定向井的基本概念第一节井身要素实钻的井眼轴线都是一条空间曲线。
为了了解这些空间曲线的形状，需要借助于井身要素来表示。
目前唯一的办法就是沿井身进行测斜，在每个测点上有三项数据，即测深、井斜角、井斜方位角称为井身要素。
一、井身要素：1．测深：L 单位：米井眼轴线上任一点到井口的井身长度称为该点的测深。
2．井斜角：α单位：度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井斜角。
3．井斜方位角：Φ单位：度在井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中以通过该点的正北方向线为始边，顺时针旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线，所转过的角度称为该点的方位角。
井斜方位角的值可用0°--360°表示，也可以用象限值表示。
象限角是指井眼的井斜方位线与正北方向线或正南方向线之间的夹角。
其值在0°--90°之间变化并需要注明象限。
正北ΦBNN WN E W E OS WS E S二、井眼轴线形状的图示法：实钻的井眼轴线都是一条空间曲线。
怎样把这条空间曲线画出来，让别人了解它的空间形状呢？首先要选择某种图示方法。
1．三维坐标图示法这种图示法相当于工程制图中轴侧图。
轴侧图应该给人以明显的立体感可以直接看出物体的空间形状。
可是对于井眼轴线来说，轴侧图却不能给人以立体感。
如图所示，从图示难以想象出它的空间形状。
这是因为井眼轴线仅仅是空间随机变化的一条线，而不象机器零件那样有楞有角。
如果在三维坐标系中增加一些辅助平面，则可以看出井眼轴线的空间形状但很麻烦，而且三维坐标图不能表示出井身基本要素的真实值，所以这种图示法通常不用。
2．投影图示法：这种图示法相当于机械制图中的视图表示法，它包括两张图：一张是水平投影图，一张是垂直投影图。
其投影面选在原设计方位线所在的铅垂平面上。
这种图可以在垂直投影图上看出是需要增斜还是需要降斜，在水平投影图可以看出是需要增方位还是需要减方位。
而且可以根据这两张图想象出井眼轴线空间形状。
定向井技术入门基础
原理：陀螺、磁场（在套管内不能测量，需使用无 磁钻铤）
方法：感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻 测量仪 MWD）。
要点小结
定向井的有关概念、名词术语 表示定向井的两个平面 实际井眼轨迹的计算和绘制 造斜与井眼轨迹控制方法 装置角的定义及其图解法 井身轨迹测量方法及原理
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装置角的规定
当造斜工具面和原井眼方向所在铅垂 面重合，且造斜工具起增斜作用时， 装置角w为０度；
在垂直井眼内，造斜工具弯曲方向指 向正北，装置角w为０度。
装置角w对井斜和方位的影响
w270 全力减方位
减斜 减方位
w180~270
w180 全力降斜
增斜 减方位
w270~360
原井斜方位
平衡正切法
平衡正切法计算公式
１、垂直位移： H i L i(co s ico s i 1)/2
２、水平位移： S i L i( s i n i s i n i 1 ) /2
３、北位移： N i L i(sinicosisini 1cosi 1)/2
４、东位移： E i L i ( s i n is i n i s i n i 1 s i n i 1 ) /2
定 向 井 技 术
定向钻井
定向井的概念
定义：设计井眼轨迹由多段直线和光 滑曲线组成，井底相对井口有一定 的水平位移；这种沿着预先设计的 井眼轨迹钻进的井称为定向井。
定向井的使用范围
增加油层穿越面积，提高产量和采收率（水平井） 绕开地面障碍（河流、高山、建筑、沼泽） 适应井下地质条件，节省钻井时间 减小地面井场占用面积,节省投资（丛式井、多底井） 处理井下事故（救援井、侧钻井）
定向井基本知识
The directional well1. 定向井的基本概念：定向井是钻井专业术语，是指按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。
其剖面主要有三类：(1)两段型：垂直段+造斜段；(2)三段型：垂直段+造斜段+稳斜段；(3)五段型：上部垂直段+造斜段+稳斜段+降斜段+下部垂直段。
水平井是定向井的一种，一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。
而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段的在油层中钻进直到完井。
Advantage: 有利于多采油，油层中流体流入井中的流动阻力减小，生产能力比普通直井、斜井生产能力提高几倍。
2.定向井的基本应用：地面限制：油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。
地下地质条件要求：用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。
如：安718段块的井漏、二连地区巴音区块的井，自然方位120-150度。
钻井技术需要：遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。
如：掉钻头、断钻具、卡钻等。
经济有效的勘探开发油气藏的需要：ⅰ原井钻探落空，或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。
ⅱ遇多层系或断层断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。
ⅲ对于裂缝性油气藏可钻水平井穿遇更多裂缝、低渗透性地层、薄油层都可钻水平井，提高单井产量和采收率。
ⅳ在高寒、沙漠、海洋等地区，可用丛式井开采油气。
3. 定向井基本分类：按设计井眼轴线形状分：ⅰ两维定向井：井眼轴线在某个铅垂平面上变化的定向井，井斜变化，方位不变化。
ⅱ三维定向井：井眼轴线在三维空间变化的定向井，井斜变化，方位变化。
可分为：三维纠偏井和三维绕障井。
按设计最大井斜角分：ⅰ低斜度定向井：井斜小于15度，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。
ⅱ中斜度定向井：井斜在15-45度之间，钻井时井斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。
定向井的基本概念
定向井的基本概念直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围。
定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。
定向井的基本概念普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。
斜直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向井。
大斜度井：最大井斜角在60° ~80°范围内的定向井水平井：最大井斜角大于或等于86° ，并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。
长曲率半径：6° /30m 中曲率半径：6° ~20° /30m 水平井: 中短曲率半径：1° ~20° /30m 短曲率半径：1° ~10°/m 径向水平井：k=∝丛式井：在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含1口直井。
多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
定向井井深D Ｗ：转盘补心到井底的深度。
测深Ｄm ：某测点到转盘补心的井眼轴线实际长垂深Ｄ：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面井斜角αi ：轴线切向方向与垂线的夹方位角ψ ：正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的井眼曲率R h ：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。
井斜变化率R ：单位长度井段井斜角变化值。
井底闭合方位角Ψh ：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投井底水平位移S h ：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。
2.井身剖面 1) 直井段:设计井斜角为零度的井段。
2) 造斜点（Ｄｋｏｐ）:开始定向造斜的位置称为造斜点。
通常以该点的井深来表示。
3) 造斜率（Ｒｂ）:造斜工具的造斜能力,即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。
4) 造(增)斜段:井斜角随井深增加的井段。
1) 工具弯角（θｂ）:在造斜钻具组合中,拐弯处上下两段的轴线间的夹角。
定向井基本知识及防碰
定向(扭方位)的计算公式
预定(目标)工具面:定向扭方位前,一定要通过预算轨迹, 预定(目标)工具面:定向扭方位前,一定要通过预算轨迹,首先得出 一个预定要把螺杆摆到的工具面,称之为目标工具面,记作φ 一个预定要把螺杆摆到的工具面,称之为目标工具面,记作 预. 例如,某井设计方位 磁偏角- 例如,某井设计方位130°,井斜 ° 井斜1.5 °,磁偏角-1.633°(或称西偏 ° 1.633 ° ).但根据直井段的井斜方位形成的位移影响,结合本区块的地 ).但根据直井段的井斜方位形成的位超前(或滞后),定向到135 °比较合 ),定向到 层规律和控制经验,考虑定向后的超前(或滞后),定向到 这个定向的φ 适.这个定向的 预= 135° ° 需要稳斜降方位, 90° 再如,某井井斜25 再如,某井井斜25 °,需要稳斜降方位,则φ预= L 90° 注意:井斜 用磁工具面定向,工具面直接摆到预定方位. 注意:井斜<6 °,用磁工具面定向,工具面直接摆到预定方位. 井斜>6 用重力工具面, 井斜 °,用重力工具面,尽量使用扭方位施工,按照井斜和方位情 用重力工具面 尽量使用扭方位施工, 况确定工具面的左右偏角度. 况确定工具面的左右偏角度. 0°
定 向 井
长曲率半径: ° 长曲率半径:6° /30m 中曲率半径:6° ~20° /30m 中曲率半径: ° ° 水平井: 水平井 中短曲率半径: ° 中短曲率半径:1° ~20° /30m ° 短曲率半径: ° 短曲率半径:1° ~10°/m ° 径向水平井: ∝ 径向水平井:k=∝ 丛式井:在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组, 丛式井:在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组,其中 可含1口直井 口直井. 可含 口直井. 多底井(分支井) 一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井. 多底井(分支井):一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井.
(整理)定向井、丛式井的基本概念.
（一）定向井、丛式井钻井技术1.1、定向井、丛式井的基本概念定向井的基本概念定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻井的井；沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层位的钻井方法，称为定向钻井。
定向井井身的基本参数，也称为定向井井身的基本要素。
了解实钻定向井的井身轴线在三维空间的位置和形状，目前唯一的办法就是沿井身进行测斜。
在每个测点上所取得的测斜有三项数据，即该点处的测深、井斜角、井斜方位角，我们称这三项测斜数据为井身的基本要素。
测深（Measure depth）:井身轴线上任一点到井口的井身长度，称为该点的测深，也称为该点的测量斜深。
其测量单位为米。
井斜角(Hole inclination or Hole angle):井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处的井斜角。
井眼方向线和重力线都是有向直线。
其测量单位为度。
井斜方位角（Hole direction）：井斜方位角是指以正北方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。
凡所讲到的方位线，都是在水平面上。
正北方位线和井斜方位线都是有向直线。
正北方位线是沿着该测点处的地理子午线向正北方向延伸的直线。
井斜方位线是指该测点处的井眼方向线在水平面上的投影线。
其测量单位为度。
有了井身的基本要素后，我们还不能进行准确的计算，还有两个概念必须清楚。
磁偏角（Deinclinnation）的校正：我们在定义井斜方位角时，是以地球正北方位线为准，而使用磁力测斜仪测得的井斜方位角则是以地球磁北方位线为准，称为磁方位角。
由于磁北极偏离地球北极，使绝大多数区域磁北方位线与正北方位线并不重合，二者间的夹角即为磁偏角。
磁偏角有偏东、偏西之分，若磁北方位线在正北方位线以东称偏东磁偏角，若磁北方位线在正北方位线以西称偏西磁偏角。
进行井斜方位角校正时，可使用如下简单公式：井斜方位角＝磁方位角－西磁偏角井斜方位角＝磁方位角＋东磁偏角大地坐标的的确定：大地坐标是以英国的格林威治天文台为坐标原点而构建的全球通用的大地坐标体系，地球上的任一点都可以通过卫星定位在该坐标系中找到自己的唯一位置。
定向井知识培训
定向井知识培训一、定向井概念及分类定向井是指在油气勘探开发过程中，通过特殊的调控手段，改变井眼方向，使其在地层中具有一定的倾角和方向性。
定向井的分类主要包括定向钻井、水平井和多级水平井。
1. 定向钻井：是指在一般的垂直钻井方法之外，通过使用特殊的工具和技术来改变井眼方向，以实现在地层中特定目的的定向进尺。
2. 水平井：是指井眼地表段与地层接触平面倾角大于70度度的井。
3. 多级水平井：是指在水平井井身的不同深度段中开钻多个水平段。
定向井的分类主要是根据井眼的倾角和方向来划分的，不同的类型适用于不同的地质情况和开发目的。
二、定向井的优势1. 提高产量：通过定向井技术，可以最大限度的利用地层中的储集层，提高油气产量。
2. 降低成本：定向井可以减少钻井井眼数目，降低钻井成本。
3. 减少地表占地面积：通过定向井技术可以在一个地表场地上钻探多口钻井井眼，减少地表占地面积。
4. 提高勘探开发成功率：通过定向井技术可以钻探到难以到达的地层，提高勘探开发成功率。
三、定向井的主要工具和装备1. 定向井测井工具：包括测斜仪、磁探仪、地质定位仪等，用于测量井眼的倾角方向等。
2. 定向井钻头：包括定向导向钻头、下扩钻头、水平井磨岩钻头等，用于指导井眼方向并进行地层钻进作业。
3. 定向井钻探平台：包括双鼓式平台、三脚架平台等，用于安装井下工具，钻井作业和管柱下入等。
四、定向井施工流程1. 钻前准备：确定定向井的设计方案和目的、选型选用作业所需的工具设备。
2. 定向井井眼测斜：通过使用定向井测井工具，对井眼进行测斜，确定钻井方向。
3. 定向井导向钻进：采用定向井钻头和测斜工具对钻井方向进行调整，并进行定向钻进。
4. 定向井水平段钻进：根据地质要求，对水平段进行钻探并进行完井作业。
5. 定向井压裂和产出：通过定向井工具进行裸眼压裂或水平井砂浆封隔并进行产出。
五、定向井安全注意事项1. 定向井工作时应按照相应的安全操作规程进行作业，避免钻井事故的发生。
定向井
定向井井身剖面
剖面类型
另一种是“悬链 式”剖面，如右图所 示。此类剖面造斜率 由小到大，自然递增 ，能够有效地减少摩 阻，适用于大位移井
三、定向井的井眼轨迹控制
三、定向井的井眼轨迹控制 1、定向井直井段井斜控制
定向井直井段的井身轨迹控制原则是防斜打直
，因为当钻至造斜点时，如果直井段不直，不仅
会影响造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井 斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。
， 转 速 80—
三、定向井的井眼轨迹控制 4、定向井降斜段井斜控制
1）螺杆钻具组合 2）五段制定向井下直井段一般采用钟摆钻具组合： Φ215.9mmBIT+ Φ 177.8mmDC+ Φ 177.8mmNM+ Φ 214mmSST+ Φ 158mmDC+ Φ 127mmHDP+ Φ 127mmDP 钻进参数：钻压3—5T，排量28—32L/S，转速120r/min
inc方位角测点处正北方向线与井眼方向线在水平面投影的夹角度azi一定向井的基本概念定向井的基本要素??no井斜变化率井斜角对井深的变化率度30米方位变化率方位角对井深的变化率度30米一定向井的基本概念垂深测点的垂直深度米tvd水平位移测点至井口所在的铅垂线的距离米闭合距井底的水平位移米闭合方位角在水平投影图上测点处正北方向与闭合方位线间的夹角度neabo定向井的其他井身参数?a一定向井的基本概念视平移测点水平位移在设计方位线上的投影米neabo设计投影方位vs水平投影长度
井身剖面：
所钻井眼达到目标点 的井眼路径或轨迹。 井身剖面是由各种不 同类型的单一形状空间 直线或曲线组成的。
二、定向井井身剖面
名词解释
直井段: 井斜角为0度 造斜点：开始定向造斜的位置 增斜段：井斜角随井深增加的井段 定向造斜段：造斜点以下的增斜段
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第一章定向井的基本概念第一节井身的要素一、井身的基本要素1、测深（Measured depth）：井身轴线任意一点到井的井身长度。
通常用字母L表示，单位米或英尺。
2、井斜角（Hole Inclination or Hole Angle）：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井斜角。
通常用希腊字母α表示。
3、井斜方位角（Hole Direction）：是以正北方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。
通常以Ø表示，单位度。
它还可以用象限值表示，是指它与正方位线或与正南方位线之间的夹角，象限值在0-90°之间变化，并要注明象限。
二、井斜变化率和方位变化率1、斜变化率：单位井段内井斜角的绝对变化值。
通用的单位是：度/10米，度/30米和度/100米。
计算公式：Kα=（△α/△L）*1002、井斜方位变化率：单位井段内井井斜方位角的绝对变化值。
通用的单位是：度/10米，度/30米和度/100米。
计算公式：KØ=（△Ø/△L）*100三、其它井身参数1、垂深：（Vertical Depth Or True Vertical Depth）即测点的垂直深度。
通常用H表示，如A、B点的垂深分别表示为H A、H B。
2、水平长度：是指自井口至测点的井眼长度在水平面上的投影长度。
用S表示，如A点的水平长度表示为S A。
3、水平位移：（Displacement or Closure Distance）即井眼轴线某一点在水平面上的投影至井口的距离也称闭合距。
用A表示，如A点的水平位移表示为A A。
4、闭合方位角或总方位：（Closure Azimuth）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。
用θ表示，如A点的闭合方位角表示为θA。
5、N（北）坐标和E（东）坐标：是指测点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。
6、视平移：（Vertical Section）是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移，它不是真实的水平位移，所以称之为视平移。
A A为闭合位移，V A为视平移。
视平移与水平位移越接近，说明井眼方位控制的越好。
水平位移都是正值，而视平移可能是正值，也可能是负值。
负值的视平移说明闭合方位线与设计方位线的差值已大于90度，这种情况常出现于造斜前的直井段。
四、定向井的一些述语或专用名词1、最大井斜角：（Maximum Hole Angle）略2、磁偏角：（Declination）在某一地区内，磁北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。
以地理北极方位线为起点，顺时为正值，逆时为负，正值为东磁偏角，负值为西磁偏角。
3、磁偏角的校正4、造斜点（Kick off point）5、造斜率：造斜工具的造斜能力。
它等于造斜工具所钻出的井段的井眼曲率，不等于井斜变化率。
6、增（降）斜率：井斜变化率正值为增斜，负值为降斜。
7、全角变化率：（Dogleg Severity）全角变化率、狗腿严重度、井眼曲率都是相同的意义，指的是单位井段内三维空间的角度变化。
其常用单位为度/30m。
计算公式：K=30√（Δα/ΔL）2+（ΔØ /ΔL）2sin2{（α1+α2）/2}2式中：Δα=α2-α1ΔØ-该井段内方位角的绝对变化值，单位“度”。
11、目标点（Target）12、靶区半径13、靶心距14、工具面（Tool Face）：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面，称为工具面。
15、反扭角：启动前的工具面与启动后的工具面之间的夹角。
16、高边：（High Side）有斜度的井眼的横断面是呈倾斜状态的圆平面，若干这样的平面上最高点的连线称为高边。
因此高边方位就是井眼方位。
17、工具面角：（Tool Face Angle）表示造斜工具下到井底后，工具面所在位置的参数。
其表示方法有两种：高边；二是磁北为基准（Magnetic Angle）。
高边基准工具面角简称高边工具面角，它是指高边方向线与工具面方向线在所处井眼断面上投影所形成的夹角。
18、定向角：是定向工具面角的简称，在定向或扭方位钻进时工具面所处的位置，用工具面角表示。
工具面的位置有工作位置与非工作位置之分，工作位置是指启动马达正常钻进的工具面角，非工作位置是指不启动井下马达时的工具面角。
19、安置角：（Tool Face Setting）是安置工具面角的简称，在定向作业或扭方位时，根据井身控制的有关计算，将工具面安放的位置。
20、水平井的一些述语（1）长半径水平井造斜率小于6度/30m的水平井。
（2）中半径水平井造斜率介于6度/30m-20度/30m之间的水平井。
（3）中短半径水平井造斜率在20度/30m-30度/30m之间的水平井。
（4）短半径水平井造斜率介于1度/m-10度/m之间的水平井，有的把3度/m-10度/m的称为短半径水平井。
（5）入靶点（6）终止点（7）靶前位移（8）水平段长第二节高斯投影坐标系和地磁要素一、基本概念1、高斯投影坐标系高斯投影坐标系统（国外也称网格坐标系统）是平面坐标系统。
其符合以下三个条件：（1）正行条件；（2）中央子午线投影后为直线；（3）中央子午线投影后长度不变。
将中央子午线东西各一定经差范围内的地区（一般6度或3度）投影到椭圆柱面上，将此柱面沿某一母线展开即成高斯投影平面，中央子午线与赤道的交点O为坐标原点，中央子午线的投影为纵坐标，即X轴，以赤道的投影为横坐标，即Y轴，这就形成了高斯平面直角坐标系。
2、大地坐标和高斯投影坐标大地椭圆体面上的某点经纬度称为该点的大地坐标，以（L、B）表示；该点在高斯投影平面上的直角坐标称为高斯投影坐标，以（x、y）表示。
3、高斯投影的分带高斯投影是一种正行投影，它虽然没有角度变形，但存在长度变形（除中央子午线外）。
限制长度变形的最有效方法是“分带”，用分带的办法把投影区域限定在中央子午线两旁的一定范围之内。
具体做法如下：先将旋转椭圆面沿子午线划分为若干个经差相等（例如六或三度）的瓜瓣形，各瓜瓣形分别按高斯投影规律进行投影，于是得出不同的投影带。
位于各带的中央午子午线即为该带的中央子午线。
我国规定中规定，所有国家大地点均按高斯投影正形投影计算其在六度带的平面直角坐标……。
分带的具体规定：（1）投影带的编号高斯投影六度带，自O度子午线起每隔六度自西向东分带，依次编号为1、2、3、……。
（2）坐标写法的规定为了避免横坐标出现负号，规定将y值上500.000米；又为了区别各带坐标的不同，规定在y值（已加500.000米）的前面冠以带号，以符号y规定表示。
例如在第六度带第20带中，y=-200.25米，按规定却写成y 规定=20499799.75米。
至于纵坐标x值，无论哪一带都是由赤道起算的实际值。
4、收敛角（Grid convergence），简称收敛角，以γ表示。
收敛角与磁偏角类似也有正负之分，当网格北方向线在真北方向线以东时为正，以西为负。
5、网格方位与真北方位和磁方位之间的关系真北方位=磁方位+磁偏角网格方位=真北方位-收敛角网格方位=磁方位+磁偏角-收敛角某点磁方位为80度，磁偏角为6度，收敛角为1度，则其网格方位=80+6-1=85度。
二、为什么要采用网格参考并补偿收敛角现在我国的定向井数据处理多采用真北作为方位角，然而地质设计中给出的井口（X0，Y0）和目标点（X t，Y t）坐标是高斯投影坐标根据着两个点的坐标差值ΔX=X t-X0和ΔY=Y t-Y0直接算出的方位角是高斯平面方位角（网格方位角），并参考北是网格北。
真北和网格北的交角称为平面子午线收敛角，简称收敛角，所以真方位和网格方位相差了γ角。
过去我们总是近似以γ=0作数据处理，在γ很小时是可以接受的，然而当γ和位移都很大时，就会产生较大的误差。
例如某地γ约为0.63度，当位移2000米时，误差将为2×2000×sin（0.63/2）=22米，这是不可忽略的。
因此需要对收敛角进行校正。
第二章定向井井身剖面设计定向井井身的所有井段形状不外乎有四种，即铅垂井段、增斜井段、稳斜井段和降斜井段，由这四种井段可以组成多种井身剖面。
本章介绍的只是常规两维定向井井身剖面设计、水平井剖面和绕障井设计。
第一节常规两维定向井井身剖面设计两维定向井是指设计的井眼轴线只是在某一个给定的铅垂面内变化，即设计的井眼轴线只有井斜的变化，没有方位的变化。
一、井身剖面的设计原则1、能实现钻定向井的目的；2、尽可能利用地层的自然造斜规律；3、有利于采油工艺的要求；4、有利于安全、优质、快速钻井。
这方面要考虑以下几个问题：（1）择合理的井眼曲率；（2）选择易钻的井眼曲率；（3）选择适当的造斜点；（4）设计井身剖面形状应与井身结构同时考虑。
二、井身剖面设计的条件、内容步骤1、设计条件：一般情况下给定的设计条件有地面坐标、地下目标点坐标、目的层垂直深度和井底位置。
根据这些基本数据，通过坐标换算，可计算出设计方位角设计水平位移。
2、井身剖面设计的内容和步骤（1）选择剖面类型；（2）确定增斜率和降斜率，选择造斜点；（3）求得剖面上的未知数，一般情况下这个未知数是全井最大井斜；（4）进行井身计算，包括各井段的井斜角、垂深、水平位移、井斜方位角及井深；（5）作垂直剖面图和水平投影图，必要时绘出安全圆柱。
3、常规两维定向井井身剖面设计常规两维定向井的剖面形状主要有两种，一种是“直-增-稳”剖面，在我国现场上称为三段制剖面，可分为低造斜点和高造斜点两类，稳斜段的长度可长可短，甚至没有稳斜段，这根据设计要求而定。
另一种是“直-增-稳-降-稳”剖面，现场上称为“S”形井眼或“五段制剖面”，可根据开发的具体要求而定。
所有的剖面类型都是由两种类型演化而来，它们是“三段制”和“S”剖面的一种特殊情况。
这样，我们就可以用“S”剖面作为所有常规两维定向井剖面的代表。
如果能够设计出来“S”剖面，其他都可以应刃而解。
“S”剖面的设计方法目前主要三种：作图法、查图法和解析法。
第二节水平井井身剖面设计所谓水平井，是指最大井斜角一般不小于86度和在生产层内横向钻进的特殊形式的油气井。
一、水平方法一览表二、剖面设计应考虑的因素1、与普通定向井不同，水平井要横穿目的层，设计中需要考虑更多的因素，主要有以下几个方面。
（1）有底水或气顶的油藏，水平井段要尽可能远离油水或油气界面，防止水锥或气锥，沿油层上部或下部水平延伸。
在底水和气顶同时存在的油藏中，也应以尽可能减少水锥和气锥速度为原则，选定水平井段的适当轨迹。
（2）有垂直裂缝的油、气藏，水平井段的方位应与垂直裂缝带走向相交，尽可能钻穿更多的垂直裂缝带。
（3）多层系油、气藏，根据油藏的特点和开发要求也可以钻穿几组油气藏，成为水平多目标井。