定向井
定向井知识
基本概念1、定向井——一口井设计目标点，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距离的井。
2、井深——井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点井深或斜深。
3、垂深——井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点垂深。
4、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，也称该点的闭和距。
5、视位移——水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。
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。
7、方位角——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，其所转过的角度称为该点的方位角。
8、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。
9、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。
10、目标点——设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点。
通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标植来表示。
11、靶区及靶区半径（定向井）——在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。
允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区半径。
12、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。
13、反扭角——使用井底马达进行定向造斜或扭方位时，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。
14、工具面——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、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”。
高边方向上的水平投影称为高边方位。
即井底的方位。
16、工具面角——是表示造斜工具下到井底后，工具面所在位置的参数。
定向井(水平井)钻井技术概述
测量方式
氢氟酸测斜仪，机械式罗盘的电测井方法。
多种引进的有线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统
发展了无线随钻测斜系统,引进了带地质参数的MWＤ系统
定向井钻井水平
简单的单口定向井、水平井位移小，精度低
钻成大量高难度定向井、大组丛式井、多目标井、套管定向开窗井、水平井也从大半径水平井发展到了中半径水平井
定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
钻成位移过万米的大位移井
径向水平井可在0．3米之内完成增斜过程
我国定向井钻井技术发展情况
(表二)
年代
内容
60年代
80年代
90年代
剖面设计及轨
迹计算方法
设计采用查表法、图解法等精度不高的方法
发展了曲率半径法，最小曲率半径法等多种更为精确的轨迹计算和设计方法，编制了能进行轨迹预测和防碰扫描的计算机软件包。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米;
水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的ＲｙtｃhＦａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。
定向井
1、工具面——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。 2、工具面角——是表示造 斜工具下到井底后，工具面 所在位置的参数。
渤海钻探第三钻井公司
工具面角有两种表示方法：
一种是以磁北为准的， 磁工具面角
一种是以高边为基准的， 高边工具面角
渤海钻探第三钻井公司
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”。
渤海钻探第三钻井公司
一、定向井剖面类型
O
O
A
B
1.常规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;
A
另一种是“直-增-稳-降-稳” C 剖面，现场上称为“S”形井 D 眼或“五段制剖面”。
B
渤海钻探第三钻井公司
一、定向井剖面类型
2.按井斜角的大小范围定向井又可分为：
180°
渤海钻探第三钻井公司
全力增斜
0°
增井斜
增井斜
降方位
稳斜降方位
增方位
四 一
R90°
L90°
三 二
降井斜 降方位
180°
稳斜增方位
降井斜 增方位
全力降斜
渤海钻探第三钻井公司
4、反扭角——动力钻具启动 前的工具面与启动后且加压钻0Biblioteka 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。
二、井身基本参数
9.井斜变化率—单位井段内井斜角的变化速度， 度/30米 10.方位变化率—单位井段内方位角的变化速度， 度/30米 11.全角变化率—单位井段内井眼钻进的方向在三 维空间内角度的变化，它既包括井斜角的变化也包 括方位角的变化。俗称“狗腿度”。
定向及水平井简介
对钻井设备和技术的要求较高 ，需要专业的定向井工程师团
队。
在某些情况下，可能存在井眼 轨迹控制难度大、油层污染等
问题。
水平井的优缺点
优点 可以实现长水平段穿越油层，提高油藏的开采效率。
对于薄油层和复杂油藏的开采具有重要意义。
水平井的优缺点
• 可以有效利用地层自然裂缝，提高油藏的开采效 率。
水平井的优缺点
01
缺点
02
钻井过程中需要控制好水平段的稳定性， 避免出现卡钻等事故。
03
对钻井设备和技术的要求较高，需要专业 的水平井工程师团队。
04
在某些情况下，可能存在水平段稳定性差 、油层污染等问题。
定向井与水平井的适用范围及选择依据
适用范围
定向井适用于需要大范围水平位移的油藏开采，如海上油田、复杂断块 油田等。
岩屑携带
定向钻井过程中，岩屑容易堆积在井 底，影响钻进效率。可以采用高压喷 射钻头、空气钻头等新型钻头，提高 岩屑携带能力。
地层适应性
不同地层对钻头、钻具和工艺有不同 的要求，需要根据地层特点选择合适 的钻头、钻具和工艺。
03
水平井钻井技术
水平井钻井设备及工具
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02
03
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钻机
用于钻进水平井的钻机，通常 采用顶部驱动钻井系统。
岩屑携带
水平井钻进过程中，岩屑容易堆积在井底，影响钻进效率 。可以采用高压喷射钻井技术来解决这一问题。
井壁稳定
水平井钻进过程中，容易发生井壁失稳现象，可以采用合 理的钻井液体系和稳定剂来解决这一问题。
完井作业
水平井完井作业过程中，需要采用特殊的完井技术，以确 保水平段的密封性和稳定性。可以采用先进的完井技术和 工具来解决这一问题。
《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
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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。
定向井基本知识及防碰知识
- 90° +0°
谨记：
以下量上
顺正逆负
转角
0°
- 90°
使用单弯螺杆定向（扭方位）时，应注意入井前 量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角，称为“弯 差角”。
弯差角的量取原则同样是“以下量上，顺正逆负”。 计算实际工具面面的公式为：
实际工具面=所测工具面-弯差角
如图中，弯差角应为 －90°。 如某次测得工具面为240 °，则
定向井钻具组合的选择
遵循先繁后简、先大后小的原则。 第一增斜段要求下入较大尺寸的扶正器，以
利下部井段钻具组合有较多的选择。
无论是双扶增斜、双扶稳斜钻具组合，第一 扶正器尺寸足够才能达到较好的效果。
双扶稳斜时，无磁钻铤外径偏小可倒一根较 粗钻铤，达到良好的稳斜稳方位效果。
丛式定向井井组整体设计注意问题
定= φ预－φ工＋ φ反扭
=L60－R50＋35= L 75°
反查工具面
如果第二根测得的工具面，与预定工具面 相差甚远，首先复查胶片，确认有无把工 具面读反。
然后上提钻具，钻杆印记对应的转盘刻度 应该恰好等于定角，否则就是方角量反， 或者钻具发生转动。
定向施工举例
方钻杆刻度线 丈量Ø转１、 Ø方均以下刻度
转= 定＋方=12５+（-75）=５
=120+15=135度
０度
（反扭角假设取20度）
（钻杆钢印与转盘０刻度重
合则Ø转１为０）
扭方位施工举例
重力工具面效果图 方钻杆刻度线
Ø方 Ø转１
钻杆（铤）刻度线
转盘刻度线
假设当前井斜为30度，方位为 120度，需要稳（微增）井斜、 全力增方位
丈量Ø转１、Ø方均以下刻度为 基准，图例Ø转１为负，假设为 -30度；Ø方为负值，假设为-40 度。实测工具面假设为左偏60 度
定向井技术入门基础
CHENLI
9
定向井名词解释 Ｏ
Ａ点垂直井深
HA
Ａ点测量井深：Ｌ＝ＯＡ
A
Ａ点井斜角 A
CHENLI
10
井斜变化率的概念 Ｏ
井斜变化率Ｋ ：单位井段的井斜变化
A
KＬBＬA
B
A
Ｂ A
Ｂ
CHENLI
11
方位变化率的概念
Ｎ
fA
fB
Ｂ
Ａ Ｏ
Ｅ
K Ｌ B Ｌ A BA
方位变化率Ｋf ：单位CHE井NLI段的方位变化
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正切法计算公式
１、垂直位移： H i L ico s i 1
２、水平位移： S i L is ini 1
３、北位移： N i L is i n i 1 c o s i 1
４、东位移： E i L isini 1sini 1
５、井底垂深： H E H i
６、井底水平位移：SE
CHENLI
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CHENLI
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平均角法计算公式
１、平均井斜角： v iii 1/2
２、平均方位角： v iii 1/2
３、垂直位移： H i L ic o sv i
４、水平位移： S i L is inv i
５、北位移： N i L is i n v ic o sv i
定 向 井 技 术
CHENLI
1
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。
CHENLI
2
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）
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。
石油钻井行业定向钻井技术概述概述
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
下面说法哪些是正确的？
1.某点的井眼方向线就是该点的切线方向。 2.井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹角。 3.井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点 的井斜方位线。 4.方位角就是井斜方位线与正北方向的夹角。 5.井斜方位角就是方位角。 6.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上某一点作投影线的切 线，该切线向井眼前进方向延伸部分即为该点的井斜方位线。
向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。
井眼轨道(well trajectory)：钻进之前人们预想的该井井眼
轴线形状。
井眼轨迹(well path)：实际钻出来的井眼轴线形状。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制 2、地下地质条件的要求 3、钻井工艺的需要
4、提高油藏采收率的手段
§1-1 定向井的用途
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
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；
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，可处理井喷 着火事故。 高陡构造地层 ，打直井很困难，若打定向井，则更容易。
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
§1-1 定向井的用途
丛式井
丛 式 井 三 维 结 构 图
4、提高油藏采收率的手段
•钻穿多套油气层、老井侧钻、水平井等。
扩大泄油面积 增加控制储量 提高油井产能
定向井
三、定向井的井眼轨迹控制
定向井直井段井身轨迹控制 ①选择好钻具组合及钻进参数 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 ②及时进行井斜角的监测 直井段钻进过程中一般每100—200M测一次单点， 也可以根据实际情况加密测斜。 ③改变钻进参数或钻具组合 如果发现井斜、方位偏离较大可以通过减小钻压、 降低转速等方式调整井斜，或者直接下如螺杆钻具进行 纠斜作业。
完钻后：
1)督促定向井施工人员测井前投测多点。 2)整理和上交资料。
谢谢！
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 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
E
二、定向井井身剖面
二、定向井井身剖面
电子单多点
SPERRY-SUN ESS RSS
海蓝 YSS
普利门 博创……
有线随钻测量仪器
侧入接头（有线随钻用)
无线随钻测量仪器
MWD仪器的工作原理
传感器采集到测量仪器的数据按一定格式对数据编码， 然后通过泥浆介质编码后的数据以泥浆压力脉冲形式传 送至地面，地面检波系统自动检测来自井下的数据并将 数据传送到地面数据处理系统，地面数据处理系统对地 面检波系统传送来的信号解码、处理、计算后，得到井 下仪器的测量数据，并将数据实时向钻台上的数据显示 系统发送，实现随钻施工。
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
定向井有关概念
定向井一、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。
定向井钻井基础知识
定向井钻井基础提纲（一）为什么要钻定向井？（二）定向井的基本概念（三）定向作业专业术语（四）井眼轴线的计算方法（五）定向井轨迹防碰（一）、为什么要钻定向井？1、在海洋钻井平台上钻丛式定向井。
控制较大面积的油气构造。
生产设施集中在平台上，节省建造平台费用。
2、勘探和开发近海岸油气田。
使钻井定向弯曲，钻达海底油气层，节约海上钻井平台的建设费用。
3、用定向井控制断层，查明油水界面或断层面的位置(c)4、避开地表障碍物，勘探和开发障碍物下方的油气田。
5、纠正已斜的井眼或绕过井内落鱼而进行侧钻。
6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。
含油构造有时与盐丘构造共生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻井液漏失和腐蚀等问题。
7、井喷无法处理或油气井失火，钻定向救援井与原井衔接控制井喷或扑灭火灾。
8、钻大斜度井或水平井，防止气锥和水锥问题；增加井眼在产层中的延伸长度；增大平台的泄流面积，在裂缝性油藏9、供水井。
钻多孔底定向井多次穿过含水裂隙或沿含水裂隙钻单孔底定向井，可增加出水量。
10、开发地壳深部“干热岩”体的能量。
钻两口定向井，用水力压裂法使两井连通，形成一个地下热仓和封闭回路，用—口井向下注冷水，干热岩将冷水加热，另一口井抽出高温蒸气进行发电。
11、在煤层中钻定向排放孔抽瓦斯，保证采煤时的安全。
能钻遇多条裂缝，提高单井的产量。
12、对接连通开采可水溶性矿藏过去，在钻孔采可水溶性矿盐时，一直采用单井对流水溶采卤法，这种采卤技术存在较多缺点，如矿产回采率不足20％，卤井寿命短，产量低，采出的卤水浓度低而且不稳定等。
双井对接连通水溶采卤可克服上述一系列缺点。
数十年来，盐业系统探索了几种使两井能连通的方法(压裂法，自然溶通法等)，但并不是很理想，采用定向钻进技术实现两井对接、三井对接甚至更多的井眼对接，极大地提高采盐卤水量。
（二）定向井的基本概念1、定义定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。
定向井井身剖面设计
04
绘制剖面图
根据计算出的参数，绘制定向井剖面 图，标明各段的长度、角度和位置等 信息。
03 定向井井身剖面设计方法
基于地质资料的剖面设计
总结词
考虑地质条件和岩石力学特性
详细描述
根据地质资料，如地层分布、岩石力学特性、地下水情况等，设计定向井的井 身剖面，以确保钻井过程中的安全性和稳定性。
04
定向井井身剖面设计需要遵循一定的设计原则，包括 优化井身结构、控制井眼轨迹、降低摩阻和扭矩等。
展望
随着科技的不断发展，定向井井身剖面设计将更 加智能化和自动化。例如，利用人工智能技术进 行智能优化设计，利用传感器和远程监控技术实 现钻井过程的实时监测和调控。
随着非常规油气资源的不断开发，定向井井身剖 面设计将更加注重复杂地层的钻井技术。例如， 针对页岩、煤层和礁灰岩等复杂地层的钻井技术 将得到更广泛的应用。
05 定向井井身剖面设计案例 分析
案例一：某油田定向井剖面设计
总结词
复杂地质条件下的优化设计
详细描述
该油田地质条件复杂，存在多套地层，地层倾角大，且存在断层和裂缝发育。为了提高钻遇率，设计 了一种多段定向井剖面，采用阶梯式降斜设计，以适应不同地层条件，同时优化了钻具组合和钻井液 性能，提高了钻井效率。
案例二：某气田定向井剖面优化
总结词
提高产能的优化设计
详细描述
该气田要求钻遇储层后能够实现高效开采。为了提高产能， 对定向井剖面进行了优化设计，采用大斜度定向井，以增加 储层裸露面积，同时优化了完井方式，采用了复合完井技术 ，提高了气井的产能和采收率。
案例三：某煤田定向井剖面设计
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,丛式井,水平井名词解释
定向井，丛式井，水平井名词解释1，定向井沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定的距离，钻达目标的井。
2，丛式井在一个井场或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井，可含一口直井。
3，救援井为抢救某一口井喷，着火的井而设计施工的定向井，又称救险井。
4，多底井在一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
5，绕障井为避开在地下存在着某种不允许通过或难以穿过的障碍，沿一定井眼轨迹钻达目标的定向井。
6，多目标定向井有两个或两个以上目标的定向井。
7，大斜度井最大井斜角在60~80度的定向井。
8，水平井井斜角大于或等于86度，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。
9，长曲率半径水平井造斜率小于6度/30米的水平井。
10，中曲率半径水平井造斜率为6~20度/30米的水平井。
11，短曲率半径水平井造斜率高达每米1~10度的水平井。
12，斜直井用倾斜钻机或倾斜式井架完成的，自井口开始井眼轨迹首先是一段斜直井段的定向井。
13，井眼轨道表示设计的定向井井眼轴线形状的图形，有称井眼轴线和井身剖面。
14，二维定向井井眼轨道井眼轴线只在某一个给定方位上的铅垂平面内变化，即设计方位角为一常数的井眼轴线。
15，三段制井眼轨道自井口开始至最终目标点，依次为直井段，增斜段，稳斜段的设计井眼轴线；又称直——增——稳，剖面。
16，“S”型井眼轨道自井口开始至最终目标点，依次为垂直段，增斜段，稳斜段，降斜段，稳斜段的设计井眼轴线；又称直——增——稳——降——稳剖面。
17，悬链线井眼轨道设计有悬链线井段的井眼轴线。
18，抛物线井眼轨道设计有抛物线井段的井眼轴线。
19，水平井井眼轨道设计有水平延伸段的井眼轴线。
20，三维定向井井眼轨道设计有方位角变化的井眼轴线21，靶心有地质设计确定的定向井地下坐标点，又称目标点。
22，靶区允许实钻井眼轴线进入目的层时偏离设计靶心的规定范围。
23，靶区半径靶区圆的半径。
24，设计总水平位移靶心至井口铅垂线的距离。
定向井基本知识
第九章定向井和水平井钻井技术第一节定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。
定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。
定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。
按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°（有水平延伸段）二．定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。
钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。
两个测点之间的距离称为测段长度。
每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。
1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。
2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。
3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。
磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角或真方位＝磁方位角一西磁偏角公式可概括为“东加西减”四个字。
方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。
在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图9－3所示。
4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。
5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。
6．闭合距和闭合方位（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。
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C
特点：
D
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
向井采用三段制剖面轨迹难控制
）。
第二节 定向井井身剖面设计
O
2、特殊二维剖面
为了减少摩阻 2.1 悬线剖面 2.2 抛物线剖面
第二节
定向井井身剖面设计
3、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。
垂直平面上：
每一点的井深与空 间井眼的井深一样,每 一点的井斜角与与空间 井眼对应的井斜角一致 。（不是直接投影）
第一节 定向井的基本概念
N A A B 水平面上：
B
为空间井眼的水平投
S
影
E O
第一节 定向井的基本概念
一、定向井基本要素
测深 ———井口至测点处的井
眼实长，米。 Measured depth（ MD)
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
直井段: 井斜角为0 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 稳斜段：井斜不变的井段 降斜段：井斜角随井深增加而减小
O
A
B C D
的井段
E
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
目标点：设计规定必须钻达的地下空
第一章 定向钻井
概述 第一节 定向井的基本概念 第二节 定向井井身剖面设计 第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 第四节 定向井的井斜和方位控制 第五节 定向仪器及定向工具
第一节 定向井的基本概念
第一节 定向井的基本概念
井眼曲线的表示方法：垂直平面与水平平面
第一节 定向井的基本概念
O Δα
αA αB
1
r
α1 α2
H
L r
α1
2 α2
S
BUR：增斜率，°/30m r: 曲率半径, m α1: 1点井斜角, rad α2: 2点井斜角, rad
Φ：方位角
H: 垂深增量,m
S: 水平位移增量, m
增斜段坐标增量计算
井深增量
L (2 1) r
垂深增量
H r(sin 2 sin 1)
水平位移增量
累每一段的的长度得到 每一段末端井深
总井深（TD）是所有井 段的长度的总和。
每一段末端的井斜和方 位对轨迹剖面而言都是 至关重要的。
H
A
e
O
S
Hz a R1
K
He
b c
H H0 m
g
m f
e d j O2 Ao h e
H
A
e
按上述方法，将计算点以上 井段参数增量累加，可得到 任意点的 井深 井斜角 方位角 垂深 北坐标 东坐标 水平位移 水平投影长度 视平移
Φ：方位角
H: 垂深增量,m
井段长度
L (1 2) r
垂深增量
H r(sin 1 sin 2)
水平位移增量
S R(cos2 cos1)
北坐标增量
N S cos r(cos2 cos1)cos
东坐标增量
S: 水平位移增量, m
E S sin r(cos2 cos1)sin
指某井段两端点处切线矢量间的夹
2
角。又称为用γ表示，单位：度
井眼的曲率K的定义：
（hole curvature)
井眼切线的方向相对于井深的变化率 井眼曲率也称为全角变化率，又称 狗腿严重度/狗腿度．即单位长度井 段内狗腿角的大小，度/30m
K dl
第一节 定向井的基本概念
二、井眼曲率
曲率越大，井眼弯曲程度越大
第三节
实际井眼轴线的计算和绘制
第三节 实际井眼轴线的计算和绘制
第三节 实际井眼轴线的计算和绘制
一、定向井的测量简介
对井眼轨迹参数 的测量主要是测量不 同井身位置处的井斜 角、方位角，有时为 了定向操作还需测和 工具面角，是通过在 井眼中下入某种仪器 来完成的。
第三节 实际井眼轴线的计算和绘制
最常用和最简单的井身剖面。
特点：
A
造斜点较浅（可减少最大井斜角）
使用范围：
B
靶点较浅、水平位移较大时常采用。
因造斜段完成后井斜角和方位角
变化不大，轨迹控制容易，一般井斜
角为15o-55o。
第二节 定向井井身剖面设计
O
1.2 直、增、稳、降、稳
五段制剖面（S型）
A B
应用范围：
常用于靶点较深，水平位移 较小的定向井、多目标井等。
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
E S sin Lsin sin
每一段末端坐标
O
S
Hz a R1
K
He
b c
H H0 m
g
m f
e d j O2 Ao h e
累加每一段的坐标增量 得到每一段末端坐标
地质要求，地面限制、地质剖面、地层造斜 规律、工具能力，钻井技术、故障提示、井口及井 底坐标；
第二节 定向井井身剖面设计
（2）确定剖面类型； （3）确定造斜点、造斜率； （4）计算最大井斜角； （5）计算剖面上各井段井斜角、方位角、垂深、
水平位移、段长； （6）校核曲率。 （7）画轨迹图，主要是垂直剖面图和水平投影图
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)
•井身剖面的基本概念 •井身剖面设计原则 •剖面类型 •设计方法
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
方位变化率 ———方位角 对井深的变化率，度/30米 walk rate
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
水平位移—测点至井口所在的垂 线的距离，米 departure, horizontal displacement
闭 合 距—井底的水平位移，米 closure
第一节 定向井的基本概念
研究井眼曲率的工程意义 曲率大
优点：可以在较短的弯曲井段 获得所需的较大的井斜角，从 而节省造斜进尺和施工费用
缺点： （1）加剧钻具磨损，甚至造成断钻具事故 （2）使钻具和其他下井工具通过困难 （3）给后期的完井作业和采油工程增加麻烦
第二节 定向井井身剖面设计
第二节 定向井井身剖面设计
主要内容：
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
True vertical depth(TVD)
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
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 视 平 移———测点水 平位移在设计方位线上 的投影，米vertical section
第一节 定向井的基本概念
二、井眼曲率
1
全角/狗腿角 （dog leg angle） ：
S R(cos1 cos2)
北坐标增量
N S cos r(cos1 cos2)cos
东坐标增量
E S sin r(cos1 cos2)sin
1
降斜段坐标增量计算
α1
r L
H
α1 α2
2
S α2
BUR：降斜率，°/30m
r: 曲率半径, m
α1: 1点井斜角, rad α2: 2点井斜角, rad
（2）最大井斜角： <15o方位不稳， >45o测井、完井施工难度大、扭方位困 难、扭矩大、井壁不稳
一般15o－45o。
第二节 定向井井身剖面设计
（3）井眼曲率 井眼曲率变化的影响： 过小：造斜井段过长，增加轨迹控制工作量 过大：造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其
它井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困 难。
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
纠编三维设计 三维绕障设计 地质导向
Desinger hole
第二节 定向井井身剖面设计
四、定向井井身剖面的设计内容和方法
1、内容和步骤 （1）掌握原始资料：
关键步骤为2与3、4步。
2 设计方法有：查图法、作图法、解析法。国内目前均
用解析法。
第二节 定向井井身剖面设计
3 设计计算的参数 剖面是由直井段、增斜段、降斜段、稳斜段 构成，每个剖面分段的计算参数包括:井深 、井斜角、方位角、垂深、水平位移、北坐 标、东坐标 设计时分别计算每一段的坐标增量（△N, △ E, △ TVD）和井深增量。 累计每一段的坐标增量（ △ N, △ E, △ TVD ）和井深增量△D，得到每一段末端的坐标 （N,E,TVD）和井深Depth