定向井工具简介 45页PPT文档
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定向井和工具专题培训课件
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
3.处理井下事故的特殊手 段：当井下落物或断钻事 故最终无法捞出时，可从 上部井段侧钻打定向井； 特别是遇到井喷着火常规 方法难以处理时，在事故 井附近打定向井(•称作救援 井)，与事故井贯通，进行 引流或压井，从而可处理 井喷着火事故。
定向井简介
2.井斜角的大小范围定向井又可分为：
常规定向井 ——井斜角＜55 ° 大斜度井 ——井斜角55 ° ～85° 水平井 ——井斜角＞85°
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定向井简介
• 井身基本参数
所谓井眼轨迹，实指井眼轴线。 一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。为了进行轨 迹控制，就要了解这条空间曲线的形状，就要进行轨迹 测量（常说的测斜）。目前常规定向井是每隔一定长度 的井段测一个点。这些井段被称为“测段”，这些点被 称为“测点”。水平井使用随钻测量。 测斜仪器在每个点上测得的参数有三个，即井深、井斜 角和井斜方位角。这三个参数就是轨迹的基本参数。
2.垂深D——测点的垂直深度。 3.井斜角 —测点处井眼方向线（切线）与重力线间的 夹角。 4.方位角θ —正北方向至测点处井眼方向线在水平面投 影线间夹角。 5.水平位移—测点至井口所在的铅垂线的距离。(闭合距)
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定向井简介
1）井斜变化率——以Ｋα表 示，严格地讲，井斜变化 率是井斜角α对井深Ｌ的 一阶导数，可写为：
《钻井定向钻井》课件
定向钻井的施工过程
钻孔定位
按照施工计划，使用测 量仪器确定钻孔位置和
角度。
钻孔开钻
启动钻机，开始钻孔作 业。
定向钻进
根据需要，使用定向钻 头进行定向钻进，调整
钻孔角度。
钻孔扩孔
钻孔完成后，对钻孔进 行扩孔处理，以便于后 续的管道敷设或其它施
工。
定向钻井的施工监测与控制
监测
01
实时监测钻孔的位置、角度、深度等参数，确保钻孔按照预定
测量技术
阐述各种测量技术在定向 钻井中的应用，如空间定 位技术、重力测量、磁力 测量等。
测量数据处理
讲解如何对测量数据进行 处理和分析，以确保定向 钻井的准确性和精度。
定向钻井的泥浆系统
泥浆组成
介绍泥浆的组成成分，如 水、粘土、化学添加剂等 ，以及它们在定向钻井中 的作用。
泥浆性能
阐述泥浆的重要性能指标 ，如密度、粘度、切力等 ，以及如何调整这些指标 以满足定向钻井的需求。
06
定向钻井的未来发展
定向钻井技术的发展趋势
智能化
随着人工智能和大数据技术的应用，定向钻井技术将更加智能化， 实现自动化决策和远程控制。
高效化
提高钻井效率和降低成本是定向钻井技术的重要发展趋势，通过优 化钻井参数、采用新型钻井液和钻具等手段实现高效钻井。
环保化
随着环保意识的提高，定向钻井技术将更加注重环保，采用清洁能源 和减少废弃物排放，实现绿色钻井。
在城市基础设施建设中，定向钻井技术可 以用于穿越建筑物、公路、铁路等障碍物 ，进行管道敷设、线路安装等作业。
02
定向钻井技术
定向钻井的原理
定向钻井的原理是通过测量地球磁场、重力场、地热场等自 然场，以及利用钻孔内的测量仪器测量钻孔内的方向和位置 参数，从而确定钻孔的轨迹和深度。
定向井及工具
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定向井简介
高边工具面角1——是指 以高边方向为始边，顺时 针转到工具面与井底圆平 面的交线所转过的角度。 又称为重力工具面角 磁工具面角2 ——是指以 磁北为始边，顺时针转到 工具面与井底圆平面的交 线在水平面上的投影线所 转过的角度
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定向井简介
1.井深L——指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼 长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井(MeasureDepth)。 井深是以钻柱或电缆的长度来量测。井深既是测点的基本参 数之一，又是表明测点位置的标志。 2.垂深D——测点的垂直深度。 3.井斜角 —测点处井眼方向线（切线）与重力线间的 夹角。 4.方位角θ —正北方向至测点处井眼方向线在水平面投 影线间夹角。 5.水平位移—测点至井口所在的铅垂线的距离。(闭合距)
高边工具面角；磁工具面角。
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定向井简介
3）高边——定向井的井 底是个呈倾斜状态的圆平面。 称为井底圆。井底圆上的最 高点称为高边。 从井底圆心至高边之间的 连线所指的方向，称为井底 的“高边方向”。 高边方向在水平面上的投 影称为高边方向线。即井底 的方位 。
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定向井简介
2.地下地质条件的要求： 对于断层遮挡油藏，定向 井比直井可发现和钻穿更 多的油层；对于薄油层， 定向井和水平井比直井的 油层裸露面积要大得多。 另外，侧钻井，多底井， 分支井，大位移井，侧钻 水平井，径向水平井等等 定向井的新种类，显著地 扩大了勘探效果，增加了 油气产量，提高了油气藏 的采收率。
《定向井的基础知识》课件
定向井的钻井液
定向井钻井液是定向井钻井过程中的循环介质，它能够起到冷却、润滑、携带岩 屑等作用，同时对钻头和井壁起到保护作用。
定向井钻井液通常由水、油、化学添加剂等组成，具有较低的摩擦系数、良好的 携岩能力和防塌性能等特点。
定向井的钻井工具
定向井钻井工具包括弯接头、无磁钻铤、稳定器等，它们能 够协助定向井钻头实现钻进过程中的定向控制。
安全性原则
轨道设计应确保钻井施工的安 全，避免因设计不当导致的井 眼坍塌、卡钻等事故。
环保原则
轨道设计应尽量减少对环境的 破坏，合理利用资源，保护生
态环境。
定向井轨道设计的参数
01
02
03
04
井口坐标
井口位置的经度、纬度、高程 等参数。
井底坐标
井底位置的经度、纬度、深度 等参数。
井眼轨迹
包括井眼的起点、终点、方向 、倾斜角、弯曲度等参数。
பைடு நூலகம் THANKS
感谢观看
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，定向井技术 将不断向智能化、高效化和环保化方向发展。
01
03
定向井技术将更加注重环保和可持续发展，采用更加 环保的钻井技术和材料，减少对环境的负面影响，为
油气产业的可持续发展做出贡献。
04
定向井技术将与人工智能、大数据等先进技术相结合 ，实现更加智能化和自动化的钻井过程，提高钻井效 率和安全性。
ABCD
测斜施工
在钻孔施工过程中，定期进行测斜施工，了解钻 孔的角度变化情况。
纠偏施工
在进行纠偏措施后，进行纠偏施工，对钻孔进行 修正，使其符合设计要求。
定向井的完井施工
完井施工准备
完成钻孔施工后，进行完井施工准备， 包括设备撤离、场地清理等工作。
定向及水平井简介ppt
矿产资源开发
定向及水平井技术在矿产资源开发领域也有广泛应用，例如 在煤炭、有色金属等矿产资源开采中采用定向及水平井技术 可实现高效、安全开采。
新能源领域
在新能源领域，定向及水平井技术也可用于风电、太阳能等 可再生能源的开发。例如，利用定向井技术开发太阳能资源 ，可提高太阳能利用率和发电效率。
05
定向及水平井的发展趋势和展望
定向井的应用
定向井广泛应用于提高石油和天 然气勘探的成功率和开发效率。 通过定向井技术，可以在特定地 层上钻多个分支井眼，实现一对 多的开采模式，提高资源开采效 率。
定向井的钻井设备
定向井的钻井设备主要包括定向 井钻机、井架、动力系统、控制 系统等。其中，定向井钻机是核 心设备，它能够实现钻头的精确 导向。
环境监测和治理
定向井和水平井技术还可以应用于环境监测和治 理领域，如监测地下水和土壤污染情况、治理污 染源等。
02
定向及水平井的分类和优缺点
定向井的分类
按照井底井口连线与预先设定的井口轨迹的关系，定 向井可分为三类：斜井、水平井和复合井。
按照设计方法，定向井可分为几何定向井和物理定向 井。
按照钻井的目的，定向井可分为地质勘探井、开发试 验井、生产试验井、采油井等。
定向及水平井的发展趋势
全球范围内定向及 水平井的应用越来 越广泛，市场规模 持续增长。
非常规油气资源的 开发利用，推动了 定向及水平井技术 的发展。
定向及水平井技术 不断发展，钻井周 期不断缩短，安全 性不断提高。
提高采收率的方法与技术
采用先进的采油工艺技术，提 高采收率。
推广应用丛式井组和水平井组 等高效开发模式。
水平井钻井技术
水平井定义
水平井是一种钻井技术，它使钻头沿着近水平方向钻入地层。水平井通常在油气田开发后期或开发过程中使用，以增加油气 的产量和采收率。
定向及水平井技术在矿产资源开发领域也有广泛应用，例如 在煤炭、有色金属等矿产资源开采中采用定向及水平井技术 可实现高效、安全开采。
新能源领域
在新能源领域，定向及水平井技术也可用于风电、太阳能等 可再生能源的开发。例如，利用定向井技术开发太阳能资源 ，可提高太阳能利用率和发电效率。
05
定向及水平井的发展趋势和展望
定向井的应用
定向井广泛应用于提高石油和天 然气勘探的成功率和开发效率。 通过定向井技术，可以在特定地 层上钻多个分支井眼，实现一对 多的开采模式，提高资源开采效 率。
定向井的钻井设备
定向井的钻井设备主要包括定向 井钻机、井架、动力系统、控制 系统等。其中，定向井钻机是核 心设备，它能够实现钻头的精确 导向。
环境监测和治理
定向井和水平井技术还可以应用于环境监测和治 理领域，如监测地下水和土壤污染情况、治理污 染源等。
02
定向及水平井的分类和优缺点
定向井的分类
按照井底井口连线与预先设定的井口轨迹的关系，定 向井可分为三类：斜井、水平井和复合井。
按照设计方法，定向井可分为几何定向井和物理定向 井。
按照钻井的目的，定向井可分为地质勘探井、开发试 验井、生产试验井、采油井等。
定向及水平井的发展趋势
全球范围内定向及 水平井的应用越来 越广泛，市场规模 持续增长。
非常规油气资源的 开发利用，推动了 定向及水平井技术 的发展。
定向及水平井技术 不断发展，钻井周 期不断缩短，安全 性不断提高。
提高采收率的方法与技术
采用先进的采油工艺技术，提 高采收率。
推广应用丛式井组和水平井组 等高效开发模式。
水平井钻井技术
水平井定义
水平井是一种钻井技术，它使钻头沿着近水平方向钻入地层。水平井通常在油气田开发后期或开发过程中使用，以增加油气 的产量和采收率。
《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
第三章---定向井主要钻井工具介绍
第三章---定向井主要钻井工具介绍第三章定向井主要钻井工具介绍3.1 泥浆马达介绍泥浆马达由：驱动头、轴承总成、万向接头、转子、定子和旁通阀组成。
其马达部分由定子和转子组成，泵入钻具的钻井液流经马达推动转子转动后再流经钻头，转子的旋转力传递给钻头带动钻头旋转。
图3-1，井下马达的主要部件。
图3-1井下马达的主要部件下面以纳维钻具为例分别介绍泥浆马达的各主要部件：3.1.1旁通阀旁通阀是为了使循环液绕过马达，因此，下钻时可让循环液灌入钻柱；起钻或接钻杆时可让管内液体泻出。
当无循环或低泵量循环时，弹簧使活塞处于上部位置，此时，孔道开启，泥浆可流入钻柱或自钻柱流出。
活塞的动作取决于排量，相当于推荐最大排量的30%时活塞被下推座于活塞座上，于是孔道被封闭，钻井液径直流经马达如果停泵，弹簧再将活塞顶回到原来上部位置，孔道又被开启。
图3-2 旁通阀示意图3.1.2 多级马达目前各类井下马达多为容积式马达，基本由以下两部分组成：①具有螺旋形内腔的橡胶硫化定子。
②螺旋形的钢转子，其表面镀有硬度材料以减少磨损并防止腐蚀。
在定子橡胶和转子抗磨及抗腐蚀金属表面间是连续密封的，所以当泥浆经马达时转子就转动(如图3-3所示)。
图3-3 容积式马达转子和定子剖视图这种马达最大优点是：①钻井扭矩直接和马达产生的压降成正比。
②转子的转速只取决于排量，不受扭矩的影响，因此，当进行钻井作业时，在钻台上就可以确定并控制转速和扭矩。
3.1.3 万向轴转子下端和万向轴总成相连,万向轴可把转子的非同心转动转变为驱动接头的同心转动。
万向轴总成由两个万向接头组成，每个万向接头均以抗油强力橡胶套密封并充满黄油，橡胶套密封的作用旨在使万向接头不受泥浆污染。
3.1.4 轴承总成和驱动接头用轴承支撑的驱动接头将马达的转动和扭矩传给钻头。
约有2%的泥浆排量通过并润滑轴承，绝大部分钻井泥浆经径向轴承上面的水槽进入驱动轴并经钻头流出。
3.1.5 泥浆马达的类型目前大多数泥浆马达都是按螺杆原理工作。
《物理定向井》PPT课件
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
E O B
一、定向井的基本概念
定向井的其他井身参数
N A 视 平 移———测点水平位 设计/投影方位 移在设计方位线上的投影， 米 B VS O E 水平投影长度：测点与井口之 间的井眼长度在水平面的投影 长度 井眼的曲率K：井眼切线的 方向相对于井深的变化率二、定向Leabharlann 井身剖面二、定向井井身剖面
三、定向井的井眼轨迹控制
3、定向井稳斜段井斜控制
1）螺杆钻具组合 2）如果钻进过程中托压严重也可以采用常规钻具组合： φ 215mmBIT+φ １５９mmDC+φ 198mmSST＋ φ 159mmNDC*2+φ 198mmSST＋φ １５９mmDC＋ φ 198mmSST＋φ １５９mmDC+φ １２７mmDP 钻 进 参 数 ： 钻 压 12—14T ， 排 量 28—32L/S 100r/min
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
B C D O A
稳斜段：井斜不变的井段
降斜段：井斜角随井深增加而减小
定向井工具介绍
1) 增斜组合 2) 稳斜组合 3) 降斜组合
confidential
中石油长城钻探测井公司
二、转盘增斜钻具组合（4） 转盘增斜钻具组合（
按增斜能力分为强、中、弱三种。 使用中要注意： 使用中要注意： 1. 钻压越大，增斜能力越大； 2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小， 增 斜能力也减小。 4. 注意保持低转速。
ID
扶正器
Stabilizer
confidential
中石油长城钻探测井公司
二、扶正器（3） 扶正器（
此类工具不能用于改变井眼方位， 此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜 度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤 此类工具是在转盘钻的基础上， 部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。 部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。
类型
L1 0.8～1.2 ～ 1.0～1.8 ～ 1.0～1.8 ～
L2 4.5～6.0 ～ 3.0～6.0 ～ 4.5
L3 9.0 9.0～18.0 ～ 9.0
L4 9.0 9.0～27.0 ～
-----
L5 9.0
-----
强稳斜组合
中稳斜组合
-----
弱稳斜组合
confidential
中石油长城钻探测井公司
马达总成
旁通阀总成
传动轴总成 万向轴总成
confidential
中石油长城钻探测井公司
一、螺杆（2） 螺杆（
螺杆外型结构： 螺杆外型结构：
confidential
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二、转盘增斜钻具组合（4） 转盘增斜钻具组合（
按增斜能力分为强、中、弱三种。 使用中要注意： 使用中要注意： 1. 钻压越大，增斜能力越大； 2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小， 增 斜能力也减小。 4. 注意保持低转速。
ID
扶正器
Stabilizer
confidential
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二、扶正器（3） 扶正器（
此类工具不能用于改变井眼方位， 此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜 度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 度的井眼内改变井斜，即进行增斜、降斜或稳斜。 此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤 此类工具是在转盘钻的基础上， 部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。 部分，巧妙地使用扶正器，得到各种性能的组合。
类型
L1 0.8～1.2 ～ 1.0～1.8 ～ 1.0～1.8 ～
L2 4.5～6.0 ～ 3.0～6.0 ～ 4.5
L3 9.0 9.0～18.0 ～ 9.0
L4 9.0 9.0～27.0 ～
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L5 9.0
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强稳斜组合
中稳斜组合
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弱稳斜组合
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马达总成
旁通阀总成
传动轴总成 万向轴总成
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一、螺杆（2） 螺杆（
螺杆外型结构： 螺杆外型结构：
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《定向钻井技术》课件
标准化和规范化
定向钻井技术将逐渐建立和完善相关 标准和规范，促进技术的规范化和标 准化发展。
06
定向钻井技术的应用实例
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
油气田定向钻井实例
总结词
油气田定向钻井技术是定向钻井技术应用的重要领域，通过 定向钻井技术，可以高效开发油气资源，提高采收率。
详细描述
定向钻井技术在地热能开发中应用广泛，主要用于地热井的钻进。通过精确控 制钻头方向和轨迹，实现地热资源的有效开发，同时减少对周围环境的破坏和 污染。
其他领域定向钻井实例
总结词
除了油气田和地热能开发领域，定向钻井技术还广泛应用于其他领域，如水井、桩基孔、地下管道等 。
详细描述
在水井钻进中，定向钻井技术可以控制钻头方向和轨迹，实现水资源的有效开发。在桩基孔钻进中， 定向钻井技术可以提高桩基的稳定性和承载能力。在地下管道建设中，定向钻井技术可以实现管道的 精确铺设和连接。
详细描述
定向钻井技术在油气田开发中应用广泛，主要用于水平井、 大斜度井和对接井的钻井。通过精确控制钻头方向和轨迹， 实现水平段或斜度较大的井段的高效钻进，从而增加油藏暴 露面积，提高采收率。
地热能开发定向钻井实例
总结词
地热能开发定向钻井技术是利用地热资源的重要手段，通过定向钻井技术，可 以高效开发地热资源，减少环境污染。
定向钻井的测量仪器
01
测量仪器是定向钻井中用于监测和记录钻孔信息的 设备。
02
它能够实时监测钻头的位置、方向、深度等信息， 为施工人员提供准确的钻孔数据。
03
测量仪器的精度和可靠性对定向钻井的精度和效率 具有重要影响。
04
定向井专用工具介绍
常规定向井工具的发展与现状
4．传动轴总成
定向井公司
袁俊国
第一部分
常规定向井工具的发展与现状
传动轴的作用
传动轴的作用是将 马达的旋转动力传递给 钻头，同时承受钻压所 产生的轴向和径向负荷。
定向井公司 袁俊国
第一部分
常规定向井工具的发展与现状
最大允许轴向轴承间隙说明：见图及表2
定向井公司
袁俊国
第一部分
定向井公司
袁俊国
第一部分
常规定向井工具的发展与现状
二、动力钻具(螺杆钻具) 工作原理
螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下 动力钻具。泥浆泵泵出的泥桨液流经旁通 阀进入马达，在马达进出口处形成一定压 差推动马达的转子旋转，并将扭矩和转速 通过万向轴和传动轴传递给钻头。
螺杆钻具的性能主要取决于螺杆马达 的性能参数。
螺 杆 钻 具 型 号 说 明
企业标志
D-表示弯钻具弯角形式： D-单弯（单弯壳体或弯接头）： P-大偏移距同向双弯（弯接头+单弯壳体）： T-同向双弯： S-异向双弯： 无-直钻具：
K-表示可调弯壳体钻具结构形式：
W-表示稳定器： H-表示可换稳定器： F-表示转子中空分流（省略-转子非中空）： G-表示钻具耐温特性（G-耐温150℃；省略-耐温120 ℃ ）： 防掉形式（SF-双防结构、省略-为单防） 产品改进次数（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ……） 钻头最大水眼压降（Mpa） 螺杆钻具规格（外径mm） 螺杆钻具产品代号 转子头数 马达形式（JC-加长马达、C-长导程马达、D-短马达、K-空气或泡 沫马达、Y-油基泥浆、省略-常规）
定向井公司 袁俊国
第一部分
常规定向井工具的发展与现状
2．马达总成
石油钻井定向井基础知识讲座PPT课件
第37页/共43页
五、今后发展方向
压力传感器/ 译码装置
旋转导向系统
信号通过立管 向井内系统传 输
地面计算 机 地面控制闭环系 统
旁通启动系统
第38页/共43页
五、今后发展方向
➢PowerDrive系统及其指令设置
第39页/共43页
五、今后发展方向
➢旋转导向钻井系统
可变径稳定 器
滑动导向控制
旋转导向控制
（二）水平井应用实例
黄盐平1井是江汉油田首口设计施工的采卤连通水平井， 准确命中B靶与王东12-13井直接连通。完钻井深2358m，水平 段长198m，实钻垂深与设计相差0.3m，A点靶心距1.14m，B点 钻入王东12-13井半径为3m的溶腔中，实现了不用压裂，两井 直接连通的目的。
第31页/共43页
第34页/共43页
四、现场工艺技术
黄盐平1井井眼轨迹图
第35页/共43页
内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
第36页/共43页
五、今后发展方向
旋转导向钻井技术
定向井钻井工具最重要的发展趋势之一就是用 旋转导向钻井系统(Steerble Rotary Drilling System)取代常规转盘钻井系统。目前，国外定向 井钻井轨迹已从单纯通过起下钻更换下部钻具组合 来改变方位和井斜的阶段,进入到利用电、液或泥 浆脉冲信号从地面随时改变方位和井斜的阶段,使 定向井、水平井进入了真正的导向钻井方式。
第33页/共43页
四、现场工艺技术
3、水平段 水平段从A点到B点，靶框为逐渐变小的楔形靶，
且全部在纯盐岩层中钻进，由于B点垂深只下移 0.3m ，基本是平直的，从A点开始下入1°单弯+欠尺 寸稳定器，通过复合钻进，保持稳斜效果，使井斜控 制 在 88.5° ～ 90 ° ， 对 准 靶 心 钻 进 。 复 合 钻 进 到 2358m ， 钻 时 由 8min/m ， 突 然 下 降 到 2min/m ， 泵 压 由 16MPa降到14MPa，钻具放空，证实已钻入王东12-13井 的溶腔中。
五、今后发展方向
压力传感器/ 译码装置
旋转导向系统
信号通过立管 向井内系统传 输
地面计算 机 地面控制闭环系 统
旁通启动系统
第38页/共43页
五、今后发展方向
➢PowerDrive系统及其指令设置
第39页/共43页
五、今后发展方向
➢旋转导向钻井系统
可变径稳定 器
滑动导向控制
旋转导向控制
（二）水平井应用实例
黄盐平1井是江汉油田首口设计施工的采卤连通水平井， 准确命中B靶与王东12-13井直接连通。完钻井深2358m，水平 段长198m，实钻垂深与设计相差0.3m，A点靶心距1.14m，B点 钻入王东12-13井半径为3m的溶腔中，实现了不用压裂，两井 直接连通的目的。
第31页/共43页
第34页/共43页
四、现场工艺技术
黄盐平1井井眼轨迹图
第35页/共43页
内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
第36页/共43页
五、今后发展方向
旋转导向钻井技术
定向井钻井工具最重要的发展趋势之一就是用 旋转导向钻井系统(Steerble Rotary Drilling System)取代常规转盘钻井系统。目前，国外定向 井钻井轨迹已从单纯通过起下钻更换下部钻具组合 来改变方位和井斜的阶段,进入到利用电、液或泥 浆脉冲信号从地面随时改变方位和井斜的阶段,使 定向井、水平井进入了真正的导向钻井方式。
第33页/共43页
四、现场工艺技术
3、水平段 水平段从A点到B点，靶框为逐渐变小的楔形靶，
且全部在纯盐岩层中钻进，由于B点垂深只下移 0.3m ，基本是平直的，从A点开始下入1°单弯+欠尺 寸稳定器，通过复合钻进，保持稳斜效果，使井斜控 制 在 88.5° ～ 90 ° ， 对 准 靶 心 钻 进 。 复 合 钻 进 到 2358m ， 钻 时 由 8min/m ， 突 然 下 降 到 2min/m ， 泵 压 由 16MPa降到14MPa，钻具放空，证实已钻入王东12-13井 的溶腔中。
《钻井定向钻井》课件
按控制技术
• 磁定向钻井 • 测斜定向钻井 • 惯性定向钻井
定向钻井的应用场景
1
海上油气钻井
定向钻井技术在海上油气钻井中广泛应用，实现了多井同台、高效开发。
2
复杂地质条件
定向钻井技术使得在地下复杂地质条件下的油气勘探和开采更加可行。
3
高效石油开发
定向钻井可以提高石油开采效率，降低成本，实现更加可持续的石油资源开发。
《钻井定向钻井》PPT课 件
定向钻井是一种钻井技术，通过调整钻井井眼的方向和位置，使其沿指定路 径钻进地下。
什么是定向钻井？
1 技术概述
定向钻井是指改变钻井井眼方向，将钻井井眼定向到斜井、水平井和方向井。
2 应用领域
广泛应用于油气勘探开发、地热能利用、水资源开发等领域。
定向钻井的历史和背景
发展起源
定向钻井的工程设计流程
井眼轨迹设计
根据油气田勘探开发需求，设计 井眼的路径和方向。
钻井井具选择
选择适合井眼轨迹要求的钻具， 包括钻头、钻杆等。
实时数据采集
使用测斜仪等工具采集井下数据， 并通过实时传输进行监测。
定向钻井的技术方法和工具
1 磁定向钻井
通过磁场感应设备测量地 磁场的变化，确定钻头在 空间中的方向。
பைடு நூலகம்
环保节能
利用定向钻井技术减少垂直井 的钻井数量和环境污染。
2 惯性定向钻井
通过加速度计和陀螺仪等 惯性测量装置，测量井眼 的方向和位置。
3 测斜定向钻井
利用测斜仪测量井眼的倾 角和方位角，确定井眼的 方向和位置。
定向钻井的发展趋势与前景
自动化
定向钻井技术将更加自动化， 提高精确度和施工效率。
定向井及工具ppt课件
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
一般情况下： 当井斜<6°时，使用磁工具面角定向，此时，定向时要把
工具面摆到设计方位方位。 当井斜≥6°后，磁工具面将转变为高边工具面。此时要
根据下步想要的效果摆放工具面，而不是把工具面摆在设计 方位上。
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
第一套计算公式根据空间微分几何原理推导，可得：
K
K2
K
2
sin 2
K
K
2 H
K
2 A
sin 4
对于一个测段来说，以K
L
和
K
L
代入 ，
并以测段平均井斜角 到：
c
1 2
2
代替公式中的
，得
K
L
定向井简介
第一套公式，数学推导严密，是用于各种形状的井眼， 具有普遍性。
第二套公式是建立在假设井段是平面曲线，而且是平面 圆弧曲线的前提下推导，适用于平面曲线的井眼，例如，用 弯曲动力钻具定向钻进钻出的井眼。
第三套公式本身就是近似公式，只能是用于井斜角较小 ，井斜方位角也较小的情况下。
我国定向井标准化委员会制定的标准规定：使用第一套
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
4）反扭角——动力钻具启动前的工具面与启动后且加
压钻进时的工具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使
工具面逆时针转动。
影响反扭角的因素 a.动力钻具扭矩的大小： -扭矩越大，反扭角越大； -扭矩与钻具结构、泥浆排量、钻压、地层等因素有关； b.钻柱尺寸和钢材性能： -反扭角与钻柱长度成正比； -与钻柱断面的极截面惯性矩（扭转惯性矩）成反比；与 钻柱钢材的弹性模量成反比；
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马达外型结构：
AKO
定向井中心-塘沽
5
一、马达（3）
马达的工作原理:
马达是一种螺杆钻具（SCREW DRILLS），它是以泥浆作为动力的一种 井下动力钻具。马达工作原理：泥浆泵产生的高压泥浆流，经旁通阀进入 马达时，转子在压力泥浆的驱动下，绕定子的轴线旋转，马达产生的扭矩 和转速，通过万向轴和传动轴传递给钻头，来实现钻井作业。
扣型：631*630 外径：8 " （203.2mm） 内径： 3 " 3-1/4 " （82.55mm）
尽可能多的使用转盘扶正器钻具组合来进行轨迹控制。在造斜段结束之 后，并在需要稳斜和降斜的时候，仍然使用转盘钻进来完成。只有在下列 两种情况下，才使用动力钻具进行控制：
(1) 使用转盘钻扶正器组合已难以完成增斜或降斜要求时，改用动力 钻具造 斜工具进行强力增斜或降斜；
(2) 转盘钻扶正器组合不能控制方位，而且在钻进中常常出现方位偏 差。•当井眼方位有较大偏差，有可能造成脱靶时，必须使用动力钻 具造斜工具来完成扭方位。
定向井中心-塘沽
9
二、转盘扶正器组合（3）
此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜度的井眼内改变井 斜，即进行增斜、降斜或稳斜。
此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，巧妙地使用 扶正器，得到各种性能的组合。
20世纪80年代以来，国内外对扶正器钻具组合的研究逐步深入。运用数 学、力学和计算机工具，出现了微分方程法、有限元法、纵横连续梁法、 加权余量法等等方法，且都需要使用较复杂的计算机程序。
旁通阀结构及工作原理： 旁通阀有旁通和关闭两个位置，在起下钻时 位于旁通位置，下钻时允许环空的泥浆由旁通阀阀体侧面的阀口孔流向钻 杆(钻具)内孔，起钻时使钻杆内孔的泥浆从阀体侧面的阀口流入环空，减 少井台溢出泥浆，当泥浆流量及压力达到一定值时，旁通阀关闭，泥浆流 经马达，将泥浆能量转换为机械能。
马达总成的结构及工作原理：马达总成由转子和定子两部分组成。定 子与转子之间形成若干个密封腔，在泥浆动力作用下，密封腔不断的形成 与消失，完成能量交换从而推动转子在定子中旋转。马达可形成几个密封 腔就称几级马达。
4. 注意保持低转速。
类型 强增斜组合 中增斜组合 弱增斜组合
L1 1.0～1.8 1.0～1.8 1.0～1.8
L2 ------18.0～27.0 9.0～18.0
L3 ------------9.0
定向井中心-塘沽
11
二、转盘稳斜钻具组合（5）
按稳斜能力分为强、中、 弱三种。
在使用中要注意保持正常 钻压和较高转速。
定向井中心-塘沽
6
一、马达（4）
万向轴总成的工作原理：
万向轴总成位于转子下端，其作用是把马达产生的扭矩和转速传递到传动轴上。 由于转子作的是偏心运动，因此要求万向轴具有较好的挠性功能，能将偏心运动转 换成传动轴的定轴转动。
传动轴总成的工作原理：
传动轴总成(drive shaft assembly)，它的作用是将马达的旋转动力（扭矩和转 速）传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。
12
二、转盘降斜钻具组合（6）
按降斜能力分为强、弱两 种。
使用中要注意：
1. 保持小钻压和较低转 速
2. 对于强降斜组合来说， L1越长则降斜能力越 强，但不得与井壁有 新的接触点。
类型 强降斜组合 弱降斜组合
定向井中心-塘沽
L1 9.0～27.0 0.8
L2 ------18.0～27.0
13
三、非磁钻铤（1）
非磁钻铤结构
Á«
ID
·Ç ´Å ×ê îú Non-magnetic Drilling Collar
S/N
非磁钻铤作用
在使用MWD或者电子多点测斜仪等仪器时，在钻具组合中使用非磁钻铤可 以有效防止由于钻具所带来的磁干扰，使测量结果准确有效。
定向井中心-塘沽
14
三、非磁钻铤（2）
8 "非磁钻铤：
Á«
ID
· ö Õý Æ÷ Stabilizer定向井中心-塘沽来自8二、扶正器（2）
扶正器作用
在现场作业中，无论是在转盘钻具组合中，还是在导向钻具中，扶正 器都具有很大的作用。
在增斜钻具组合和降斜钻具组合中，扶正器起支点作用，通过改变扶 正器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，从而进 行增斜、稳斜或者降斜来达到控制井眼轨迹的目的,还可以增加下部钻具 组合的刚性，修整井眼，防止粘卡等。
在没有计算机软件计算在情况下，可使用现场常用的经验数据。
转盘钻扶正器组合有三种： 1) 增斜组合 2) 稳斜组合 3) 降斜组合
定向井中心-塘沽
10
二、转盘增斜钻具组合（4）
按增斜能力分为强、中、弱 三种。 使用中要注意： 1. 钻压越大，增斜能力越大； 2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小， 增斜能力也减小。
定向井常用工具简介
－定向井服务中心－
鲁礼兵 2019年7月26日
海洋钻井平台
渤海8号
定向井中心-塘沽
2
定向井常用井下工具
一、马达（PDM） 二、扶正器（STB） 三、非磁钻铤（NMDC） 四、悬挂短节（HOS）
十二、弯接头 十三、套管开窗工具 十四、其它定向井工具
五、短非磁钻铤（SNMDC）
六、浮阀（F/V）
泥浆马达操作参数及注意事项
工作压力 循环压力 工作压差 马达井口试验应注意的问题 不同马达所允许的轴向间隙 马达使用结束后应注意的问题 马达到达井场后先要作什么
定向井中心-塘沽
7
二、扶正器（1）
扶正器的分类
扶正器的作用
扶正器的形状
使用扶正器的一些技巧
Á«
若需要更强的稳斜组合， 可使用双扶正器串联起来 作为近钻头扶正器。
类型
L1
L2
L3
L4
L5
强稳斜 组合
中稳斜 组合
弱稳斜 组合
0.8～1.2 1.0～1.8 1.0～1.8
4.5～6.0 3.0～6.0 4.5
9.0
9.0
9.0
9.0
～ 9.0
～
-----
18.0
27.0
9.0
-----
-----
定向井中心-塘沽
七、定向接头（UBHO）
八、挠性短节（F/J） 九、震击器（JAR）
十、加重钻杆（HWDP） 十一、短钻铤
定向井中心-塘沽
3
一、马 达（1）
马达主要组成部分：
1) 旁通阀总成 3) 万向轴总成
2) 马达总成 4) 驱动轴总成
旁通阀总成
马达总成
万向轴总成
定向井中心-塘沽
传动轴总成 4
一、马 达（2）
AKO
定向井中心-塘沽
5
一、马达（3）
马达的工作原理:
马达是一种螺杆钻具（SCREW DRILLS），它是以泥浆作为动力的一种 井下动力钻具。马达工作原理：泥浆泵产生的高压泥浆流，经旁通阀进入 马达时，转子在压力泥浆的驱动下，绕定子的轴线旋转，马达产生的扭矩 和转速，通过万向轴和传动轴传递给钻头，来实现钻井作业。
扣型：631*630 外径：8 " （203.2mm） 内径： 3 " 3-1/4 " （82.55mm）
尽可能多的使用转盘扶正器钻具组合来进行轨迹控制。在造斜段结束之 后，并在需要稳斜和降斜的时候，仍然使用转盘钻进来完成。只有在下列 两种情况下，才使用动力钻具进行控制：
(1) 使用转盘钻扶正器组合已难以完成增斜或降斜要求时，改用动力 钻具造 斜工具进行强力增斜或降斜；
(2) 转盘钻扶正器组合不能控制方位，而且在钻进中常常出现方位偏 差。•当井眼方位有较大偏差，有可能造成脱靶时，必须使用动力钻 具造斜工具来完成扭方位。
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二、转盘扶正器组合（3）
此类工具不能用于改变井眼方位，仅能在已有一定斜度的井眼内改变井 斜，即进行增斜、降斜或稳斜。
此类工具是在转盘钻的基础上，利用靠近钻头的钻铤部分，巧妙地使用 扶正器，得到各种性能的组合。
20世纪80年代以来，国内外对扶正器钻具组合的研究逐步深入。运用数 学、力学和计算机工具，出现了微分方程法、有限元法、纵横连续梁法、 加权余量法等等方法，且都需要使用较复杂的计算机程序。
旁通阀结构及工作原理： 旁通阀有旁通和关闭两个位置，在起下钻时 位于旁通位置，下钻时允许环空的泥浆由旁通阀阀体侧面的阀口孔流向钻 杆(钻具)内孔，起钻时使钻杆内孔的泥浆从阀体侧面的阀口流入环空，减 少井台溢出泥浆，当泥浆流量及压力达到一定值时，旁通阀关闭，泥浆流 经马达，将泥浆能量转换为机械能。
马达总成的结构及工作原理：马达总成由转子和定子两部分组成。定 子与转子之间形成若干个密封腔，在泥浆动力作用下，密封腔不断的形成 与消失，完成能量交换从而推动转子在定子中旋转。马达可形成几个密封 腔就称几级马达。
4. 注意保持低转速。
类型 强增斜组合 中增斜组合 弱增斜组合
L1 1.0～1.8 1.0～1.8 1.0～1.8
L2 ------18.0～27.0 9.0～18.0
L3 ------------9.0
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二、转盘稳斜钻具组合（5）
按稳斜能力分为强、中、 弱三种。
在使用中要注意保持正常 钻压和较高转速。
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一、马达（4）
万向轴总成的工作原理：
万向轴总成位于转子下端，其作用是把马达产生的扭矩和转速传递到传动轴上。 由于转子作的是偏心运动，因此要求万向轴具有较好的挠性功能，能将偏心运动转 换成传动轴的定轴转动。
传动轴总成的工作原理：
传动轴总成(drive shaft assembly)，它的作用是将马达的旋转动力（扭矩和转 速）传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。
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二、转盘降斜钻具组合（6）
按降斜能力分为强、弱两 种。
使用中要注意：
1. 保持小钻压和较低转 速
2. 对于强降斜组合来说， L1越长则降斜能力越 强，但不得与井壁有 新的接触点。
类型 强降斜组合 弱降斜组合
定向井中心-塘沽
L1 9.0～27.0 0.8
L2 ------18.0～27.0
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三、非磁钻铤（1）
非磁钻铤结构
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S/N
非磁钻铤作用
在使用MWD或者电子多点测斜仪等仪器时，在钻具组合中使用非磁钻铤可 以有效防止由于钻具所带来的磁干扰，使测量结果准确有效。
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三、非磁钻铤（2）
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扶正器作用
在现场作业中，无论是在转盘钻具组合中，还是在导向钻具中，扶正 器都具有很大的作用。
在增斜钻具组合和降斜钻具组合中，扶正器起支点作用，通过改变扶 正器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，从而进 行增斜、稳斜或者降斜来达到控制井眼轨迹的目的,还可以增加下部钻具 组合的刚性，修整井眼，防止粘卡等。
在没有计算机软件计算在情况下，可使用现场常用的经验数据。
转盘钻扶正器组合有三种： 1) 增斜组合 2) 稳斜组合 3) 降斜组合
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二、转盘增斜钻具组合（4）
按增斜能力分为强、中、弱 三种。 使用中要注意： 1. 钻压越大，增斜能力越大； 2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小， 增斜能力也减小。
定向井常用工具简介
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2
定向井常用井下工具
一、马达（PDM） 二、扶正器（STB） 三、非磁钻铤（NMDC） 四、悬挂短节（HOS）
十二、弯接头 十三、套管开窗工具 十四、其它定向井工具
五、短非磁钻铤（SNMDC）
六、浮阀（F/V）
泥浆马达操作参数及注意事项
工作压力 循环压力 工作压差 马达井口试验应注意的问题 不同马达所允许的轴向间隙 马达使用结束后应注意的问题 马达到达井场后先要作什么
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二、扶正器（1）
扶正器的分类
扶正器的作用
扶正器的形状
使用扶正器的一些技巧
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若需要更强的稳斜组合， 可使用双扶正器串联起来 作为近钻头扶正器。
类型
L1
L2
L3
L4
L5
强稳斜 组合
中稳斜 组合
弱稳斜 组合
0.8～1.2 1.0～1.8 1.0～1.8
4.5～6.0 3.0～6.0 4.5
9.0
9.0
9.0
9.0
～ 9.0
～
-----
18.0
27.0
9.0
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定向井中心-塘沽
七、定向接头（UBHO）
八、挠性短节（F/J） 九、震击器（JAR）
十、加重钻杆（HWDP） 十一、短钻铤
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一、马 达（1）
马达主要组成部分：
1) 旁通阀总成 3) 万向轴总成
2) 马达总成 4) 驱动轴总成
旁通阀总成
马达总成
万向轴总成
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传动轴总成 4
一、马 达（2）