定向钻井理论与技术
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。
定向井水平井钻井技术-简介
1. 地面定向法(定向下钻法) Nhomakorabea十字打印法：
1) 事先在每根要使用的钻杆公母接头上， 扁錾打上“十”字钢印；要注意两个钢 印必须处在同一条母线上； 2) 下钻过程中测量每两个单根连接处的钢 印偏差角度，上相对于下顺时针为正， 逆时针为负，进行详细记录；
3) 下完钻后，将所有偏差值相加即得到最 上面钢印与造斜工具面的偏差角度，若 为正说明钢印在工具面的顺时针方向某 角度处，若为负说明钢印在工具面的逆 时针方向某角度处， 。
• (2) 计算水平距离的加权平均值JJ：
n 1
1 1 1 J i ( Li 1 Li 1 ) J1 ( L2 L1 ) J n ( Ln Ln 1 ) 2 2 2 JJ i 2 Ln L1
• (3) 轨迹符合率的计算：
实钻井眼轨迹
靶区
水 平 位 移
N
北
β-方位角 实际轨迹 靶点
β
设计轨道
E东
• 测点的井眼方向和测段的段长
L L2 L1
et cos1 eH sin 1 cos1 eN sin 1 sin 1 eE
• 井眼轨迹的其他参数：
– – – – 垂深(H)、N坐标(N)、E坐标(E) 水平长度(S)和水平位移(A) 平移方位角(β)和视平移(V) 井眼曲率(K)
（4）邻井距离扫描图的绘制
原理：
1) 寻找最近测点
• • 两口井都要有测斜资料。 从基准井出发，寻找基准井上每一个测 点与被扫描井距离最近的测点。
•
由于每个测点在空间的坐标位置是已知
的，所以可以计算基准井上某一点（M） 到被扫描井上每一点的距离，然后进行 比较，找出最近测点。
《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。
井下定向钻三懂四会培训课件
井下定向钻三懂四会培训课件井下定向钻三懂四会培训课件应由本人根据自身实际情况书写，以下仅供参考，请您根据自身实际情况撰写。
三懂四会.一、三懂:1.懂钻机型号、结构、原理;2.懂钻井液的性质、作用:3.懂地层及岩石的性质、分类。
二、四会:1.会操作钻机;2.会配制钻井液;3.会处理复杂情况:4.会判断、处理井下事故。
培训内容:一、定向钻井技术概述定向钻井技术是一种利用定向钻并仪器对钻孔方位和井深进行控制，使钻孔按预定方向和深度钻进的钻井技术。
它广泛应用于石油、天然气、矿产等资源勘探和开发领域。
定向钻井技术的核心是定向钻井仪器，其作用是控制钻孔的方位和井深，从而实现钻孔的精确钻进。
二、定向钻井仪器简介定向钻井仪器主要由定向测量系统和导向系统两部分组成。
定向测量系统负责测量井下的方位角和井深，为钻具提供正确的方向指引;导向系统则是在钻具中加入导向马达等装置，使钻具能够在水平方向上移动，实现钻孔的穹曲和转向。
三、定向钻井技术应用范围及优势定向钻井技术广泛应用于石油、天然气、矿产等资源勘探和开发领域。
相比传统直并钻并技术。
定向钻井技术具有以下优势:1.提高钻并效率:定向钻并技术可以大幅度减少直并钻井中的起下钻次数和时间，提高钻井效率。
2.降低钻井成本:由于定向钻井技术可以大幅度减少起下钻次数和时间，因此可以降低钻并成本。
3.塔加油气储量:定向钻并技术可以实现对地下复杂岩层的有效开发，从而塔加油气储量。
4.保护环境:定向钻井技术可以减少对地层的破坏和对环境的污染。
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钻井技术概述
第一章定向井（水平井）钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念1．定向井丛式井发展简史定向井钻井被（英）T.A.英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。
”我国学者则定义为，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。
定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。
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。
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。
垂深水平位移比最高的是Statoil公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14；丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。
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。
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
定向钻进原理与应
地质勘探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律或采用 人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方 向偏斜的工艺和科学。
煤矿井下对定向钻进技术的定义：是指利用钻孔自然弯曲规律或采用 专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方 法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯。
垂直层理
编辑课件
第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
A . 钻头垂直于层面，钻孔为圆形，不发生弯曲；
B . 钻头与地层面斜交，钻头轴线力图向垂直于地层层面方向偏斜，钻孔呈 椭圆形；
C . 钻头平行于层面硬度较小，孔壁易岩石易破碎，形成的钻孔较大，孔壁 间隙大，钻头稳定性差，钻孔容易弯曲。
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
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堕落物而进行侧钻。（g） 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(d)。
1 P
2
钻头作用力方向偏离钻孔轴线示意图
FA A
vc vA
P
vp c
钻头轴向和径向同时受力示意图
2021/8/17
编辑课件
第二节 定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2、空间条件
定向井滑动钻进送钻原理与技术
定向井滑动钻进送钻原理与技术定向井滑动钻进送钻技术是一种在钻井作业中常用的技术方法，它可以实现对井眼的准确控制和钻进方向的调整。
本文将从原理和技术两个方面来介绍定向井滑动钻进送钻技术。
一、定向井滑动钻进的原理定向井滑动钻进是通过控制钻头在井眼内的滑动摩擦力，来实现对井眼的准确控制和钻进方向的调整。
在定向井滑动钻进中，首先需要对井眼进行预先设计和规划，确定钻进的目标方向和角度。
然后，在井深一定的范围内，选取合适的钻具和钻井液，进行钻井作业。
在钻井作业中，通过控制钻头的旋转和下压力来实现滑动钻进。
当钻头旋转时，钻具与井眼之间会产生摩擦力，这个摩擦力可以用来调整钻头的方向。
通过改变钻头的旋转速度和下压力，可以改变钻头与井眼之间的摩擦力大小，从而实现对井眼的准确控制和钻进方向的调整。
二、定向井滑动钻进的技术1. 钻具选择：在定向井滑动钻进中，选择合适的钻具是非常重要的。
钻具的选择应根据井眼形状、井深和地层情况等因素来确定。
一般来说，较硬的钻具适用于较硬的地层，较软的钻具适用于较软的地层。
2. 钻井液选择：钻井液对于定向井滑动钻进也非常重要。
钻井液的选择应根据井深、地层情况和钻井液的性能要求等因素来确定。
一般来说，高密度的钻井液适用于较深的井眼，低密度的钻井液适用于较浅的井眼。
另外，钻井液的黏度也会影响滑动钻进的效果。
3. 钻具旋转速度和下压力的控制：钻具的旋转速度和下压力是控制滑动钻进效果的关键因素。
钻具的旋转速度过快或下压力过大，会导致钻头与井眼之间的摩擦力过大，造成钻具卡钻或井眼形状偏离预期。
因此，在滑动钻进过程中，需要根据实际情况不断调整钻具的旋转速度和下压力，以实现井眼的准确控制和钻进方向的调整。
4. 钻进方向的调整：在定向井滑动钻进中，钻进方向的调整是非常重要的。
通过改变钻具的旋转速度和下压力，可以调整钻头的方向，实现对井眼的准确控制。
在实际操作中，可以通过观察钻井液的流动情况和测量井眼的形状来判断钻进方向是否需要调整，并及时做出调整。
定向钻井技术
定向钻井技术的发展需要符合国家和地区 的法律法规要求，需要遵守相关规定和标 准。
定向钻井技术的发展趋势
智能化
随着人工智能和自动化技术的发展，定 向钻井技术将越来越智能化，实现自动
化轨迹控制和远程监控。
环保化
定向钻井技术将更加注重环保，采用 更环保的钻井液和废弃物处理技术，
降低对环境的影响。
高效化
定向钻井技术将进一步提高钻井效率 和精度，实现更快、更精准的钻井作 业。
总结定向钻井技术的优势与挑战
优势
定向钻井技术能够实现精确的钻孔定位 ，减少钻孔数量和钻孔间距，提高钻孔 质量，降低钻孔成本，提高钻孔效率， 减少对地层的破坏，减少环境污染，提 高资源利用率。
VS
挑战
定向钻井技术需要高精度的测量和导航设 备，需要专业的技术人员进行操作和维护 ，需要解决复杂的地质和工程问题，需要 应对各种安全和环境风险。
总结词
除了油气田和地热田，定向钻井技术在其他领域也有广泛的应用，如水井、盐井、矿山等。
详细描述
在水井、盐井等地Βιβλιοθήκη 工程中，定向钻井技术能够实现精确的钻孔定位和轨迹控制，提高地下工程的施工效率和安 全性。在矿山开采中，定向钻井技术可用于矿井通风、排水、充填等作业，提高矿山开采的安全性和效率。
05 结论
定向钻井的钻头与钻具
钻头选择
根据不同的地质条件和钻井需求，选 择合适的钻头，如金刚石钻头、硬质 合金钻头等，以提高钻速和减少磨损 。
钻具组合
根据钻井深度、直径和轨迹要求，设 计合理的钻具组合，包括稳定器、减 震器、弯接头等，以实现钻井过程中 的定向控制。
定向钻井的控制系统
控制系统
采用计算机控制系统对钻井设备进行自动化控制，实现钻井速度、压力、角度等 的实时调节，确保钻井按照预定轨迹进行。
定向钻 工程技术交底
定向钻工程技术交底
引言概述：
定向钻工程技术交底是指在进行定向钻施工前，工程团队对相关技术进行详细交底的过程。
这一过程对于确保施工的顺利进行以及工程质量的保证至关重要。
本文将从五个大点来阐述定向钻工程技术交底的重要性和内容。
正文内容：
1. 定向钻施工的基本原理
1.1 定向钻施工的定义和概念
1.2 定向钻施工的工作原理
1.3 定向钻施工的优势和应用领域
2. 定向钻施工的技术要点
2.1 定向钻井的选址和勘探
2.2 定向钻井的钻具和设备选择
2.3 定向钻井的施工方案设计
2.4 定向钻井的控制和监测
2.5 定向钻井的安全和环保要求
3. 定向钻施工的质量控制
3.1 定向钻井的质量控制流程
3.2 定向钻井的关键质量控制点
3.3 定向钻井的质量控制方法和手段
4. 定向钻施工的风险和应对措施
4.1 定向钻井的风险和隐患
4.2 定向钻井的风险评估和预防措施
4.3 定向钻井的事故应急处理
5. 定向钻施工的案例分析
5.1 定向钻井在石油勘探中的应用案例
5.2 定向钻井在城市基础设施建设中的应用案例
5.3 定向钻井在水利工程中的应用案例
总结：
定向钻工程技术交底是确保定向钻施工质量和安全的重要环节。
本文从定向钻施工的基本原理、技术要点、质量控制、风险和应对措施以及案例分析等五个大点进行了详细阐述。
通过技术交底，工程团队能够更好地了解和掌握定向钻施工的关键要点，从而确保施工的顺利进行和工程质量的保证。
定向钻工程技术交底的重要性不可忽视，它为工程项目的成功实施提供了坚实的基础。
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。
定向井钻井技术
第一章定向井钻井技术概述1.1 定向井的定义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, 定向井是相对直井而言的, 而且是以设计的井眼轴线形状为根据。
根据一口定向井最大井斜角的范围, 可把定向井分为如下三类:⑪常规定向井: 最大井斜角在60°以内(该角度无一定论);⑫大斜度定向井: 即大斜度井, 最大井斜角在60°到90°之间;⑬水平井: 最大井斜角保持在90°左右(一般大于85°就叫水平井),且在目的层中维持一定长度的水平井段。
把井口集中到一个有限范围内(如海上钻井平台、人工岛等) 而完成的一组定向井叫丛式井。
这主要是出于经济的考虑。
关于丛式井技术的详细内容将在第六章中讨论。
1.2 定向井的应用定向井在以下几个方面得到广泛应用:⑪对地面条件受到限制, 如人口稠密地区、河流、森林、道路等, 需要进行不可靠近的钻探;⑫在人工岛上, 海上或沙漠中钻丛式井, 可大大减少费用;⑬直井纠斜或侧钻;⑭定向救险井;⑮绕过盐丘;第二章定向井的设计2.1 定向井设计的准备2.1.1 定向井基本技术术语钻井工程师首先必须熟练定向井中的一些术语。
⑪造斜点, Kick-Off Point 或K.O.P, 即井眼开始从垂直井段倾斜的起点。
⑫井斜角, Inclination或INC, 即井眼某一点的轴线的切线与铅直线之间的夹角。
⑬方位角是表示井眼偏斜的方向, 它是指井眼轴线在水平面的投影的方向与正北方向之间的夹角。
⑭井斜变化率, 指单位长度(100英尺或30米)内井斜角的变化值, 而单位长度内方位角变化值则称为方位变化率。
⑮垂深(True V ertical Depth), TVD, 深度零点到测点水平面的距离⑯闭合距和闭合方位, 闭合距指水平面上测点到井口的距离; 闭合方位即在水平投影图上, 测点与井口联线与正北方向的夹角。
⑰Lead Angle, 导角或方位提前角, 预计造斜时的方向线与靶点方向线(目标方向)的夹角。
定向井钻井技术
一、专业名词 7、井底水平位移：它是指井口与井底两点在水 井底水平位移： 平面上投影的连线长度，又称闭合距，单位为m 平面上投影的连线长度，又称闭合距，单位为m。 8、视平移：水平位移在设计方位线上的投影长 视平移： 度。
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E
一、专业名词 9、造斜点：开始定向造斜的位置。以该点井深 造斜点：开始定向造斜的位置。 表示。 表示。 10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力。其值等 10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力。 于该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。 于该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。 11、增斜（降）率：是指增（降）斜井段的井斜 11、增斜（ 是指增（ 变化率。正为增，负为降。 变化率。正为增，负为降。 12、工具面：在造斜钻具组合中，有弯曲工具的 12、工具面：在造斜钻具组合中， 两个轴线所确定的那个面， 两个轴线所确定的那个面，与磁北方向的夹角为 工具面角。 工具面角。 13、反扭角：定向或扭方位时，井下动力钻具启 13、反扭角：定向或扭方位时， 动前的工具面与启动后加压钻进时的工具面之间 的夹角。 的夹角。
二、定向钻井 3）、注意事项：a.使用单点测斜仪器造斜时，应 使用单点测斜仪器造斜时， ）、注意事项：a.使用单点测斜仪器造斜时 注意事项 注意井口的印迹，测量夹角要注意判明方向； 注意井口的印迹，测量夹角要注意判明方向； b.使用单弯螺杆一类工具造斜时，应注意入井前 b.使用单弯螺杆一类工具造斜时 使用单弯螺杆一类工具造斜时， 螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角， 螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角，并在每次 测斜后校正； 测斜后校正； c.造斜施工要根据设计，要考虑直井段轨迹的影响、 c.造斜施工要根据设计 要考虑直井段轨迹的影响、 造斜施工要根据设计， 下部地层可能的漂移规律等因素确定初始井斜角 和定向方位角，并预算下部轨迹控制方案； 和定向方位角，并预算下部轨迹控制方案； d.由于测量仪器与井底总是有一段距离，尤其在 d.由于测量仪器与井底总是有一段距离 由于测量仪器与井底总是有一段距离， 使用单点测斜仪器定向时， 使用单点测斜仪器定向时，要根据当前井斜方位 和施工工具面，准确估计井底的井斜方位， 和施工工具面，准确估计井底的井斜方位，以保 证造斜施工达到预期效果。 证造斜施工达到预期效果。
定向钻井轨迹控制一般方法
– 井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜； – 井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位；
增斜 稳斜
增方位 稳方位
(九种组合)
降斜
降方位
定向井轨迹控制的主要做法
• 第一阶段:打好垂直井段
–垂直井段打不好，将给造斜带来很大的困难。 –要求实钻轨迹尽可能接近铅垂线，也就是要求井 斜角尽可能小。定向井的垂直井段可以按照打直 井的方法进行轨迹控制，而且比打直井要求更高， 因为定向井垂直井段的施工质量是以后轨迹控制 的基础。 –使用打直井的技术：大钻铤，钟摆钻具组合，控 制钻压，等。
定向井轨迹控制的主要做法
• 第三阶段：跟踪控制到靶点
• 二.跟踪控制需遵循的几条原则： • 2. 尽可能多的使用转盘钻扶正器钻具组合来进行控 制。
–这是因为转盘钻的钻速比动力钻具要高。所以在造斜段结 束之后，一般都换用转盘钻继续增斜，并在需要稳斜和降 斜的时候，仍然使用转盘钻来完成。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 常出现方位漂移。 •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。
定向井轨迹控制的主要做法
• 第三阶段：跟踪控制到靶点
• 二.跟踪控制需遵循的几条原则： • 3.尽可能利用地层的自然规律。
–种种地层因素导致钻头的不对称切削，或引起井 斜变化，或引起方位漂移：
• 地层可钻性的各向异性：平行层面方向与垂直层面方 向，地层可钻性不同。 • 沿垂直地层层面方向，可钻性发生变化； • 沿平行地层层面方向，可钻性发生变化；
定向井轨迹控制的主要做法
定向井技术
摘要定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。
采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。
定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。
本文介绍的主要是定向井及水平井的应用。
关键字：定向井水平井及前沿技术发展1、定向钻井的目的：1、地面条件限制；如高山、大河、湖泊、海洋、城市、建筑等；2、地下条件限制；如地下断层、盐丘、穹窿等复杂地层；3、钻井工艺要求；如侧钻井、救援井、丛式井、分支井等；4、开发油气藏的需要。
钻水平井的目的是：1、开发低渗透、低孔隙度油气藏；2、丛式钻井和海洋钻井的需要。
主要内容有：1、定向井和水平井剖面设计；2、定向井和水平井井眼轨迹测量和计算；3、定向井和水平井井眼轨控制原理和技术。
发展状况：最早的定向井是用于井下落鱼而无法继续钻进的侧钻井；用专门的工具及技术钻定向井则始于1895年。
真正钻定向井是1930年在美国的加里福尼亚开采海岸浅层石油。
1934年用于井喷失控的救援井。
广泛使用定定向井是在最近20年。
在此基础上为了开发低渗透油气藏和海洋、从式井的需要又出现了水平井技术。
目前，定向井水平井已发展到很高的水平，应用越来越广泛，在剖面设计，轨迹测量、控制技术已相当完善。
井深超过8000米，水平位移达5000米。
井斜角达800以上，即所谓大斜度井。
2、定向井的基本要素1、井斜角。
井眼轴线的垂直投影平面上，任一点的切线与垂线的夹角，；2、方位角。
井眼轴线的水平投影上任一点的切线与正北方向的夹角，；3、水平位移。
是井底的水平投影与井口的水平投影之间的距离；4、井斜变化率。
井眼单位长度井深井斜角的变化值；5、方位变化率。
单位长度井深方位角的变化值；6、全角变化率（井眼曲率或狗腿度），同时表示井斜和方位变化的程度；7、测量深度（MD）。
《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
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胜利油田河50井组
2、地下地质条件的要求
断层遮挡油藏：定向井比直井可发现和钻穿更多的油层； 薄油层：定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多； 垂直裂缝的构造带：打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水 平井，则钻遇裂缝的机会就大得多。
2、地下地质条件的要求
3、处理井下事故的需要
直井打斜了，也具有井斜角和方位角的变化，但那不是定向井。
定向钻井(directional drilling)：使井身沿着预先设计的方向 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。
井斜角增量(Δα )：下测点井斜
角与上测点井斜角之差。 Δα＝αB－αA
1、井眼轨迹的基本参数
(3) 井斜方位角（Φ）：某测点处的井眼方向线在水平面上的投影称
为井眼方位线（井斜方位线）；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。也称为井眼方位角、方位角。
井斜方位角增量（ΔΦ）：
第1章 定向钻井技术概述（1学时） 第2章 井眼轨迹计算与评价（5～6学时）
§3-5 坐标系统及转换*
定向钻井理论与技术
第5章 管柱摩阻扭矩计算*（1学时） 第8章 水平井钻井技术（5～6学时） 第6章 定向井专用井下工具（4学时） §6-1 无磁钻铤 §6-2 螺杆钻具 §6-3 其它井下工具 第7章 定向井测量技术（2学时） §7-1 电磁测斜仪 第9章 丛式井技术*（2学时） §9-1 丛式井技术难点及对策 §9-2 井眼轨迹扫描与防碰技术 §8-1 水平井轨道设计方法 §8-2 水平井轨迹控制技术
扩大泄油面积 增加控制储量 提高油井产能
0.6万吨
直井的5倍以上（L=300m）
水平井技术适合于薄层的开采
几种特殊的定向井
水平井（horizontal well）：井眼轨迹达到水平（井斜角90º 左右）以后，井眼继续延伸一定长度（延伸长度与油层厚度之 比不小于6倍）的定向井。 大位移井（延伸井，extended reach well）：水平位移与垂 深之比（位垂比）不小于2的定向井。 丛式井（cluster well） ：在同一个井场上或一个钻井平台上，
定向钻井理论与技术
§1-1 定向井的用途 §1-2 井眼轨迹的基本概念 §2-1 井眼曲率计算方法 §2-2 测斜计算方法 §2-3 井眼轨迹质量评价方法 第3章 井眼轨道设计（6学时） §3-1 井眼轨道设计概述 §3-2 二维常规轨道设计 §3-3 微曲稳斜轨道设计 §3-4 待钻井眼轨道设计 §2-4 井眼轨迹的内插方法 第4章 井眼轨迹预测方法（4学时） §4-1 井眼轨迹预测的外推法 §4-2 给定造斜率的井眼轨迹预测方法 §4-3 工具的造斜率预测方法* §4-4 钻头与地层相互作用模型简介*
定向钻井理论与技术
定向钻井理论与技术
学习目的：掌握定向井设计和计算的基本理论和方法，初步具备分 析和解决定向钻井过程中具体问题的能力，并对当前的定向井新技 术有最基本的了解，为以后从事定向井工作打下较好的基础。 主要内容：井眼轨迹计算；井眼轨道设计；井眼轨迹预测；钻柱摩 阻扭矩计算；定向井测量技术；定向井专用井下工具；井眼轨迹控 制技术；定向井新技术专题介绍等。 教材：定向钻井设计与计算(韩志勇 编著). 中国石油大学出版社，2007.11 主要参考文献：有关定向井的行业标准、科技论文。
海油陆探、海油陆采
大位移井的用途
西江24-1边际油田
大位移井的用途
侧钻井(side-track well)
多分支井
多分支井
鱼骨井 也称为羽状井
§1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数（测斜参数）
• 测量方法：非连续测量；“测段”；“测点”。 • 三个基本参数：井深、井斜角、井斜方位角（方位角）
有计划地钻出两口或两口以上的定向井，可含一口直井。
分支井（multi-lateral well）：也称为多底井，是指一个井口 下面有两个或两个以上井底的定向井。
水平井的应用
水平井的应用
水平井的应用
水平井的应用
稠油开采
水平井的应用
阶梯水平井
用水平井连通有高低差的两孤立油藏
大位移井的用途
井下落物或断钻事故最终无法捞出时，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。
3、处理井下事故的需要
4、、水平井等。
§7-3 无线随钻测斜仪
§7-4 陀螺测斜仪
第10章 旋转导向钻井技术* （2学时）
第1章 定向钻井技术概述
§1-1 定向井的用途
§1-2 井眼轨迹的基本概念
§1-3 井眼轨迹的图示法
定向井与定向钻井
定向井(directional well)：按照事先设计的具有井斜和方位 变化的轨道钻进的井。
上下测点的井斜方位角之差。
ΔΦ＝Φ B－ Φ A
井斜方位角的变化范围：0～360°。
井斜方位角的象限角表示方法
象限角：井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：0°～90°之间。 图中： N30º E=30º
§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、处理井下事故的需要 4、提高油藏采收率的手段
1、地面环境条件的限制
当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重 要的建筑物等，难以安装钻机进行钻井作业时，或者安装钻机 和钻井作业费用很高时。
1、地面环境条件的限制
(1)井深（L，Dm）：井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长 度，也称为斜深、测深（measure depth,MD）。
• 井深增量（ΔL）：下测点井深与上测点井深之差。 L＝LB－LA
1、井眼轨迹的基本参数
(2)井斜角(α)：过井眼轴线上某测点作井
眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向 延伸的部分称为井眼方向线；井眼方向 线与重力线之间的夹角称为井斜角。