定向井钻井参数设计
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。
定向井钻井工艺及井身质量要求
条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用 本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
SY/T5088—93 评定井身质量的项目和计算方法 SY/T5416—1997 随钻测斜仪测量规程 SY/T5472—92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY/T5619—1999 定向井下部钻具组合设计方法 SY/T5955—1999 定向井钻井工艺及井身质量要求 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1 中靶 targeting 实钻井眼轨迹进入预定的靶区。 3.2 靶区 target area 包括通常意义的靶圆以及地质规定的特殊目标范围。 3.3 中靶预测 target prediction 根据实钻井眼轨迹达到的位置及方向，对靶前待钻井眼的造斜率、方 位调整率、井斜角和井斜方位角和长度进行预测。
4.3.1 配备动力钻具、弯接头、无磁钻铤、螺旋稳定器、随钻震击器、 加重钻杆和短钻铤等。
4.3.2 根据实际需要，可选用螺旋钻铤、无磁承压钻杆、高强度铝合金 钻杆等新型钻具和可变径稳定器、导向钻具、键槽破坏器等新型工具。 5 井眼轨迹控制
5.1 直井段钻进过程中按设计要求监测井眼轨迹，严格控制井身质量。 5.2 造斜点 根据设计及造斜点实测井斜角、井斜方位角，计算出井底位置坐标，结 合地层方位漂移规律确定定向方位角。 5.3 斜井段 5.3.1 井眼轨迹的计算和作图按 ST/T5435 的规定进行。 5.3.2 根据测斜数据和轨迹图，参照邻井资料，预测待钻井眼轨道，及 时改变钻进参数或钻具组合。 5.3.3 定向、扭方位装置角可按沙尼金图解法确定。 5.3.4 造斜和扭方位角施工时，测斜间距不超过 30m；增斜、降斜施工 时，测斜距不超过 50mm；稳斜段施工时，测斜间距不超过 80m，必要时 加密测点。 5.3.5 防碰井段施工中，有磁干扰时应用陀螺测斜仪监测井眼轨迹。 5.3.6 三维绕障井的实钻垂直投影图采用沿设计铅垂曲面投影展开的方 法作出。 5.3.7 施工中随钻作图分析井眼轨迹。 6 施工要求
定向井
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
定向井钻井技术
3．垂直投影图 垂直剖面：井眼轨道设计方位线所在的铅垂面 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、 纵坐标（垂深）
表达的参数：垂深D、视平移V 。
第三节
直井井斜及原因
一、井斜的危害
1、在地质勘探方面：造成地质资料失真；打乱 合理的地下井网和开发方案。 2 、在钻井施工方面：恶化钻柱工作条件；易造 成井壁坍塌和卡钻；易造成固井下套管困难和 注水泥窜槽；纠斜侧钻增加成本。 3 、在开发采油方面：影响分层开采；影响修井 工作；影响采收率（死油区）。
2 H 2 A 4
2 2 2 K ( ) ( ) sin c L L
αc
( ) ( ) sin c
2 2 2
c
1 2
2
第二套公式 （平面曲线）
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
优 点 （1）容易想象轨迹形状 （2）能真实反映井身参数 （3）作图简便
Lp
D
１．水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点、Ｎ坐标轴、Ｅ坐标轴。 表达的参数：Ｎ坐标值、Ｅ坐标值、水平位移S、 水平长度Lp、闭合距、井斜方位角φ、 平移方位角θ、闭合方位角。 2．垂直剖面图 垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成的柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深D、水平长度Lp、井深Dm、井斜角α 。
•为什么要钻大位移井？
用于开发浅海滩涂油田
我国有广阔的海岸线和丰富的浅海滩涂油气藏
对于沿岸极浅海域，钻大位移井可以实现海油陆采、
节省建平台或人工岛的投资。
•什么是分支井？
1）多底井
一个主井眼中钻出两个以上的井眼
钻井工程设计样本井身结构及钻机
3.3.4.2
序号
井深
m
井斜角
(°)
方位角
(°)
垂深
m
水平位移
m
N坐标
E坐标
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
…
要求按每30m一点列出从造斜点开始的剖面数据。
3.3.5定向井、水平井井眼轨迹垂直投影示意图
3.3.6定向井、水平井井眼轨迹水平投影示意图
3.3.7定向井、水平井防碰计算表
序号
垂深
m
设计井
参考邻井
水平
3.3井身结构
3.3.1井身结构示意图
3.3.2井身结构设计数据表
开钻次序
井深
m
钻头尺寸
mm
套管尺寸
mm
套管下入
地层层位
套管
下入深度
m
环空水泥浆
返深
m
导管
22
660
508
20
地面-22
一开
635
444.5
339.7
633
地面-633
二开
3305
311.2
244.5
3302
2500-3302
530-1330
882
柴油机2#
PZ12V190B—1
882
柴油机3#
PZ12V190B—1
882
柴油机4#
柴油机5#
八
发
电
机
组
发电机1#
Z8V190MD/300GF
300
发电机2#
Z8V190MD/300GF
300
发电机3#
定向钻技术规程
定向钻技术规程
定向钻技术是一种通过特殊工具和设备控制钻杆方向的钻井技术。
其主要目的是在井眼质点的基础上按照设计要求进行定向钻井，并最终达到确定的地层目标。
定向钻井技术规程是制定了针对定向钻井工作的一系列规范和参数，以保证钻井作业的安全和效率。
以下是一些常见的定向钻井技术规程：
1. 定向设计规程：确定井斜、方位、井深和倾角等参数，包括井筒测量、测斜和方位工具的选择和使用。
2. 定向测量规程：确定井斜、方位和井深等测斜仪和方位工具的测量方法和精度要求。
3. 定向控制规程：确定钻井工程师和定向操作人员如何根据测量结果进行调整和控制钻杆方向，包括调整钻井液性质和钻速等。
4. 定向井段规程：针对特定的定向井段，如水平段、直井段和斜井段，制定相应的技术规范和施工要求。
5. 定向井口设备规程：确定定向钻井过程中，井口设备的要求和安装方式，如钻杆、钻头和测斜仪等。
6. 定向问题应对规程：针对定向钻井过程中可能出现的问题，如钻失、偏斜、起桩等，制定相应的应对措施和规范。
定向钻井技术规程的制定是为了保证定向钻井作业的顺利进行，并达到预期的地质目标。
合理的技术规程可以提高钻井作业的安全性和效率，减少钻井成本和风险。
定向井井身参数和测斜计算
定向井井身参数和测斜计算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。
钻井数据手册
钻井数据⼿册三、API套管规范3四、环容数据表五、处理卡钻事故⼯具（四）超级震击器规格七、定向井⼯艺（⼀）、定向井分类：a、按段制分：常规定向井可分为⼆、三、四、五段。
b、按井眼轴线形状分：两维定向井、三维定向井。
c、按井斜⾓分：低斜度定向井：设计最⼤井斜⾓不超过15度中斜度定向井：设计最⼤井斜⾓不超过15度⾄45度之间，⼤斜度定向井：设计最⼤井斜⾓在46度⾄85度之间，⽔平井：设计最⼤井斜⾓在86度⾄120度之间，并沿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。
（⼆）⼤港螺杆常规钻具规格及性能参数表⼋、API钻具技术参数九、现场常⽤计算公式（⼀）钻井液循环⼀周所需时间T=(V井—V柱)/60×QV井——井筒容积，升；V 柱——钻柱体积，升； Q ——钻井液排量，升/秒；T ——循环⼀周的时间，分。
（⼆）配制1m 3⽔泥浆需要的⼲⽔泥量 T=ρc x(ρS —1)/(ρc —1)ρc ——⼲灰密度，g/cm 3；ρS ——⽔泥浆密度，g/cm 3。
（三）配制1m 3⽔泥浆需要的⽔量V=(ρc —ρS )/(ρc —1)（四）稀释公式Q 1=Q O ×(1—Z/X)Q 1——清⽔⽤量，吨；Q O ——已配制的酸液量，吨； X ——已配制的酸浓度； Z ——施⼯需要酸液量。
（五）注解卡浆最⾼压⼒计算：p (Max)=P(单泵压⼒)+0.01(r 泥浆-r 解卡剂)×解卡剂⾼度（六）卡点计算：L=K(e/p)L ——卡点深度，⽶E ——钻杆连续提升时平均伸长，厘⽶P ——钻杆连续提升时平均拉⼒，吨 K ——计算系数（七）动态起压时间计算：设管内外压⼒平衡时，管内泥浆液柱⾼度为H im+-+-=VCC C Hc m c i im P H ρρ001001 QH C T im i ?=式中 H im —管内泥浆液柱⾼度，m ；H —套管下深，m ；C i —套管内每⽶容积，m 3/m ；C o —平均环空每⽶容积，m 3/m ；ρc —⽔泥浆密度，g/cm 3；ρm —泥浆密度，g/cm 3；V c —注⽔泥浆量，m 3；Q —顶替排量，m 3/min ； T —起压时间，min ； Δp —循环压耗，MPa ；循环压耗Δp 采⽤经验公式：（当Δp=0时，计算结果为静态起压时间）当套管下深＜1000m 时： Δp=0.0981(0.01H)+0.8（MPa ）当套管下深5000m ＞H ＞1000m 时: Δp=0.0981(0.01H)+1.6（MPa ）（⼋）环空液柱压⼒当量密度（ρm ）的计算：设井深为H ；环空中前置液的⾼度为H 前；前置液的密度为ρ前；⽔泥浆的⾼度为H ⽔泥；⽔泥浆的密度为ρ⽔泥；泥浆的密度为ρ泥浆；则()H H H H H Hm前泥浆泥浆前前⽔泥⽔泥--+?+?=ρρρρ注：ρρ为地层破裂压⼒当量密度ρ0为地层孔隙压⼒当量密度在固井设计过程中ρm 应满⾜：ρP ＞ρm ＞ρo（九）套管在⾃重作⽤下的伸长：△L=（7.854—r 泥）/4 xL 2x10-7r 泥—泥浆⽐重△L —⾃重伸长，⽶ L —套管原有长度，⽶⼗、钻头系列（⼆）、钻头附加结构特征代号：代号附加结构特征C 中⼼喷嘴。
定向井技术要求和注意事项
定向井技术要求和注意事项定向井技术要求和注意事项1、直井段井斜角必须控制在1°30′以内。
直井段施工按规定加压，特别是造斜点前１００～１５０米，要严格执行技术要求。
2、定向前直井段必须测单点检查，井深超过８００米，必须多点测斜，计算后方可定向。
3、含砂量控制在0.５％以内，摩阻小于０.０８。
4、动力钻具必须井口试运转正常方可入井使用。
5、下动力钻具保证钻具水眼干净。
6、下动力钻具时，钻具要双钳紧扣，控制下放速度。
7、所下钻具组合要严格执行设计，如需改变，必须以定向井施工人员书面技术措施为准。
8、定向钻进时，严格按要求加压，送钻要均匀。
9、动力钻具钻井参数以钻具厂家的推荐范围为准，严格执行。
10、钻进时，必须带钻杆滤清器。
11、动力钻具不得用来混油，但可边钻进，边混油。
12、钻头的选择要适合动力钻具高转速的要求，要根据不同的地层、井深选择合适的钻头，防止因钻头选型不对引起的掉牙轮事故。
13、钻头装水眼的大小根据选用的动力钻具和井深的不同来选择。
14、在不同井眼内使用的动力钻具和非磁钻铤不得混用、乱用。
15、要充分利用地层的自然漂移规律。
16、动力钻具的间隙不得随意调整。
17、进行单点测斜时，注意上下活动钻具防卡，钻具静止时间间隔不得超过３分钟，活动幅度大于３米。
18、进行单点测斜时要控制仪器的起下速度，同时注意钢丝记号。
19、控制好造斜率，除特殊要求的井外，定向时的井眼曲率控制在5°／30ｍ以内。
20、在方位漂移严重的地层钻进，为了稳定井斜方位，可在钻头上方接2—3个足尺寸稳定器，加强下部钻具的刚性。
21、下井的稳斜钻具结构要符合定向施工人员的要求。
22、在稳斜井段，由于地层倾角及走向，造成常规钻具组合产生增斜或降斜效果时，钻具结构应根据具体情况变换为微降斜或微增斜钻具组合来保证稳斜效果。
23、稳斜井段的单点测斜间距不大于150米，特殊地层或有特殊要求时，缩小测量间距。
24、当稳斜井段下入特殊的钻具结构时，必须制定相应的技术措施。
定向井轨迹设计计算方法探析
1.井眼轨迹的基本概念1.1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。
（井斜控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程）。
1.2井眼轨迹的基本参数所谓井眼轨迹，实指井眼轴线。
测斜：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，这就是“测斜”。
测点与测段：目前常用的测斜方法并不是连续测斜，而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”。
基本参数：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。
井深：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，国外称为测量井深(Measure Depth)。
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。
井深常以字母Ｌ表示，单位为米(m)。
井深的增量称为井段，以ΔＬ表示。
二测点之间的井段长度称为段长。
一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。
井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。
井斜角：井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。
过井眼轴线上的某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就是井斜角。
井斜角常以希腊字母α表示，单位为度(°)。
一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角，以Δα表示。
井斜方位角：井眼轴线上每一点，都有其井眼方位线；称为井眼方位线，或井斜方位线。
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（井斜方位线）上所转过的角度，即井眼方位角。
井斜方位角常以字母θ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Δθ表示。
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。
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
定向井设计暨compass操作指南
(3)井身结构及套管程序(给定垂深) ，所用套管的型号和单位重量等。.
(4)若下抽油泵，请给定垂深和该垂深下的前后井段。
(5)该井所在地区的详细地质资料(包括地质分层，岩性及风险提示等) 。
(6)．井口分配
井口分配应考虑如下几点：
A.用外围的井口打位移大的井，用中间的井口打位移较小的井。
B.按整个井组的各井方位， 尽量均布井口， 使井口与井底连线在水平面上的投影图尽量 不相交，且成放射状分布，以方便轨迹跟踪。
C.考虑到钻井平台的最大额定载荷分布， 将井斜大、 位移大、 井深较深的井安排在平台 额定载荷大的地方。
(10)．上部井段采用集束钻井或集中打表层方式，可节约时间，提高钻井速度。
三、 钻井平台位置优选
对于丛式井来说，优选平台位置，比一口定向井的设计更重要，且影响更大。 除了考虑
钻井工程方面的情况以外， 还要考虑输油管道的建设、 井场的地貌情况等， 单从定向钻井的 角度来优选，通常采用两种优选方式，一是累计水平位移最小，二是累计井深最少。
⑴1987Jamiesi on Tech nical Software--- DOS COMPASS
(2)1994 DRD of Tulsa --- Wellpath(Directio nal Package)
(3)1995 Munro Garrett---Target(Directio nal Package)
Easting-横(E)Y坐标
Nothing-纵(N)X坐标
(6)Global Co-coordinate(地理坐标系，绝对位置)
定向井钻井基础
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。
石油工程技术 文4-1井拔套侧钻定向井施工案例
文4-1井拔套侧钻定向井施工案例四川川中油田利用原文4井（一口枯竭直井），从1992年9月至1993年6月，在拔掉部分套管，并在350m处的裸眼井段注水泥塞后，裸眼侧钻，钻成文4-1井。
文4-1井完井后经测试，获日产原油9.8t，比该地区的生产井平均日产量高2～3倍。
1文4-1井初期设计原文4井位于川中北部斜坡上的常乐向斜东侧，井身结构见图1。
图1文4井井身结构示意图图2设计斜穿靶区示意图图3文4-1井设计井身结构方案图据地质部门分析认为：文4井落空的主要原因是未钻在裂缝发育带上。
为此，地质部门为文4-1井设计了大一和大三两个靶点，属双靶点定向井（见表1）。
靶区半径比标准规定半径（±65m）小，工程施工难度较大（见图2）。
表1文4-1井地质设计靶区数据靶区参数垂深（m）水平位移（m）方位（°）设计靶区半径（m）标准规定半径（m）大一顶（第一靶）2077430±20321±52065大三底（第二靶）2164470±50321±55065原文4井是φ139.7mm油层套管完井，文4-1井只能设计拔掉部分φ139.7mm未固结套管，利用裸眼侧钻至靶区完钻。
综合考虑，选用“直—增—稳”三段制剖面，在水泥面1387m裸眼处侧钻至最大井斜角40°后，稳斜钻井靶区的设计方案（见图3。
注：从1387m处割掉套管，注水泥塞裸眼侧钻至靶区完钻）。
2切割拔套管施工制订了两套切割拔套管方案：一是用套管切割弹引爆切割套管；二是用套管割刀切割套管。
2.1使用切割弹引爆切割套管2.1.1首先用注磁电测法电测套管卡点位于井深290m处，经反复活动，卡点下移至460m处，用φ127mm钻杆切割弹(φ139.7mm套管切割弹无货）于井深1216m处引爆，未断。
2.1.2憋泵压26Mpa，憋通，建立循环，并且有大量砂子返出，反复活动，卡点无变化。
后用地面震击器震击，泡油（16m3）等方法处理，无效。
钻井工程1主要技术指标及质量要求直井身质量要求井深m
（一）钻井工程1.主要技术指标及质量要求2.井型、井身结构及钻具组合井型：使用直井和定向井（丛式井）两种，通常丛式井组布置4-7口井。
井身结构：一开:Φ311mm钻头⨯表层井深m+Φ244.5mm（钢级为J55、壁厚8.94mm）套管⨯表层井深；二开:Φ215.9mm钻头⨯设计完钻井深+Φ139.7 mm套管（钢级为N80、壁厚7.72mm）⨯设计深度（1）直井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+方钻杆B. 二开钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆C. 取心钻具组合Φ215.9mm取心钻头+Φ177.8mm绳索取心钻具+Φ177.8mm镗孔钻铤×3根+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆（2）定向井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆B.二开直井段钻具组合Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ214mm稳定器+Φ127mm钻杆+Φ133mm方钻杆C. 定向造斜段钻具组合：(a)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm弯螺杆+定向接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127加重钻杆+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆(b)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm直螺杆+定向弯接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆D.稳斜段钻具组合满眼钻具组合或带动力钻具的复合钻。
3.钻井主要设备要求4.钻井液一开：坂土浆钻井液；二开：聚合物钻井液。
（具体参数见钻井工程设计）5.下套管方案（1）表层套管串结构：Φ244.5mm套管+联顶节（2）生产套管串结构：Φ139.7mm浮鞋+Φ139.7mm套管1根+Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm套管串+Φ139.7mm短套管1根+Φ139.7mm套管串+联顶节（3）套管串结构要求（生产套管）a阻位至浮鞋10米左右；b磁定位短套管的位置在主力目的煤层顶上20±5米左右；c套管接箍不能进煤层，煤层厚超过套管长度，接箍可排在夹煤矸石中部；d须使用套管头；e一口井配备至少12个扶正器。
定向井钻井轨迹设计与控制技术研究
定向井钻井轨迹设计与控制技术研究摘要：在定向井钻井过程中，井眼轨迹的设计和控制至关重要，它可以决定定向井施工的成败。
因此，有必要进一步探索定向井井眼轨迹的设计和控制技术，以实现安全、优质、高效的定向井施工。
定向井轨迹的选择对钻井施工的安全、高效、低成本起着重要作用。
关键词：定向井；钻井轨迹；设计；轨迹控制前言近年来，随着钻井工程技术和钻井设备的不断改进，钻井技术得到了快速发展。
定向钻井作为一种非常重要和实用的钻井方法，受到了人们的极大关注。
井眼轨迹设计技术是一整套钻井技术中的第一个关键环节。
定向井是指根据预先设计的井斜方向和井筒轴线形状钻探的井。
换句话说，任何设计目标偏离井口所在垂直线的井都属于定向井。
定向井是相对于垂直井而言的，根据设计的井筒轴线分为二维定向井和三维定向井。
由于油气资源短缺以及当前油气生产中遇到的问题，为定向井轨迹设计提供了广阔的发展前景和空间。
定向井轨迹的设计方法和实际钻井偏移测量理论将是研究的重要趋势。
现在，进入计算机快速发展时期，将现有和更成熟的工程模型计算机化，以提高现场施工人员的工作效率；另一方面，准确及时地将现场数据输入计算机，为未来的数据统计和科研分析提供第一手现场真实数据。
因此，利用定向井轨迹设计的软件实现和强大的计算机编程功能，实现了定向井轨迹优化设计软件的研究。
通过不断的实验和改进，设计的轨迹不仅满足了施工现场条件的限制，而且是满足各种设计条件的理想轨迹。
1.定向井轨迹概念井眼轨迹可分为两类：设计轨迹和实际钻井轨迹。
其中，设计轨迹可分为钻孔前设计的轨迹和钻孔过程中钻孔时修改或调整的轨迹。
设计轨迹通常由一些分段的特殊曲线组成，具有很强的规律性。
设计轨迹和实际钻井轨迹都是连续光滑的空间曲线，只有一条线，在三维空间中随机变化，没有任何规则可循。
为了表达这样的曲线，可以使用图形来显示井轨迹的形状，或者使用几何参数来描述井轨迹的形式。
这两种方法相互补充，并且通常以一种既考虑到图形方法的视觉和直观特性，又考虑到精确和灵活的分析参数的优势的方式应用。
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定向井钻井参数设计
刘嘉
中石油胜利石油工程有限公司钻井技术公司
摘要：科技的发展，人口的剧增，造成了对能源的巨度消耗。
这迫使人类去寻找更多的能源来满足这样的消耗，而石油便是其中之一。
在脚下的土地中，蕴含着大量的石油能源需要去勘探，这边需要有先进的开采技术，若是因开采方式的不当而造成对能源的大量浪费，便是得不偿失了。
一、定向井钻井技术概述
定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的技术之一，也是如今使用的越来越频繁的技术。
采用定向井技术开采石油，不仅可以在地下环境条件的严格限制下经济而有效的开发石油资源，在大幅度提高油气产量的同时，又不会对自然环境造成污染，是一项具有显著的经济效益的技术手段。
1.定向井：定向钻井是使井眼沿盂县设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。
2.定向井的分类：按照井型的不同，可将定向井分为常规定向井（即最大井斜角在60°以内的定向井）、大斜度定向井（最大井斜角在60°到90°之间，也成为大斜度井）、水平井（最大井斜角保持在90°左右的定向井）、分支井、联通井。
二、定向井的设备介绍
1.泥浆马达：以泥浆作为动力的一种螺杆状的井下动力钻具，主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、驱动轴总成和放掉总成等部分组成。
2.扶正器：在钻井过程中起支点作用，通过改变其在下部钻具中的位置可以改变钻具的受力状态，从而达到控制井眼轨迹的目的。
3.非磁钻铤：在钻具组合中使用非磁钻铤可以有效的放置由于钻具本身所带来的磁干扰，减少测量过程中的误差，使测量结果真实、有效。
4.浮阀：一个用来防止泥浆倒流损害井下工具及防止钻头水眼被堵的工具。
5.定向接头：为定向仪器提供稳定性的工具，便于准确了解马达等井眼下工具的方向，从而能够为下不作业的顺利进行提供保障。
三、定向井参数设计：
1.井深（Measure Depth）:指井口至测点的井眼长度，也称为斜深。
常用Dm 表示，单位为m。
2.井斜角：井斜角是指定向井中某点的中轴线与地球铅垂线之间的夹角，其范围为其范围为0°~180°。
3.垂直深度（Depth）：是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离，常用字母D 表示。
4.水平长度（Length）：即水平投影长度，或简称为平长，是指井深在水面砂锅的投影长度。
5.水平位移：简称平移，是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离。
国外也称闭合距。
6.水平方位角：指平移方位线所在的方位角。
即以正北方向为始边顺时针旋转到平移线上所转过的角度。
国外也称闭合方位角。
（二）、钻井过程中需要考虑的问题
1.选择合适的井眼曲率
一般来说，在定向钻井的过程中，井眼曲率不宜过小。
其原因在于过小的经验率会导致动力钻具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼长度增加，从而使井眼轨迹控制的工作量随之增加，钻井速度会受到影响。
但井眼曲率也不宜过大，否则会加剧钻具的偏磨、在钻的过程中受更大的摩擦力的阻碍，同时也容易造成键槽卡钻，还会给其他作业造成困难。
因此，在定向钻井过程中，要选取合适的井眼曲率。
2．井眼尺寸
除了要选择合适的井眼曲率，井眼的尺寸大小也是一个不可忽视的因素。
一般而言，尺寸大的井眼相对于尺寸小的比较容易控制轨迹，但同时因弯曲带来的钻压也较大。
小井眼要求使用更小、更柔的钻具，而且地层因素对轨迹有不可忽视的影响，从而小井眼的轨迹相较于大井眼更难于控制。
3．钻井液设计：
（1）定向井钻井液设计十分重要，有足够的润滑性和携砂能力的钻井液会减少卡钻的可能。
（2）钻井液性能控制对减少定向井钻柱拉伸与扭矩也很重要；（3）钻井液中应加润滑剂，钻井液密度与粘度必须随时控制。
该高压地层前下一层保护套管，以封固所有正常压力井段。
4．造斜点的选择
一般而言，选取造斜点不宜过深，也不宜过浅，选取线地层造斜会形成较大的井眼，同时浅地层相对较软，在造斜过程中要极度当心造成新的井眼。
因而，选取
适当的造斜点也是一个应注意的事项。
一般来说要选取一个适当浅的位置作为造斜点，不仅能减少钻深地层所需要的时间，而且容易形成相对稳定的井眼，同时也能最大程度的减少对仪器的磨损。
5．靶区形状和范围
通常由地质构造、产层位置、油田油井的分布情况都会对靶区形状和范围的确定造成一定的影响，靶区大小最终是由作业者确定的。
通常认为：过小的靶区和范围不仅会增加作业成本，同时调整方位的次数也会受此影响而增加，致使井眼轨迹粗糙，使转盘扭矩增加，同时也增加产生健槽卡钻的可能性。
四、定向井轨迹控制、
（一）、定向井轨迹控制的要求及实质
1.要求：在钻井过程中，要设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。
2.实质：定向井轨迹控制的实质就是通过井眼控制轨迹，即通过不断地控制井眼的前进方向来控制钻井的轨迹。
（二）、定向井轨迹控制的主要做法：
1.打好垂直阶段
如果垂直井段打不好，将会给后续的造斜带来很大的困难。
想要打好垂直井段，首先要求实钻轨迹要尽可能的接近铅垂线，也就是说井斜角要尽可能的小。
定向井垂直井段的施工质量是后续轨迹控制的基础，因此质量要求很高。
2.定向造斜要做好
由于垂直井段并没有井斜方位角，这就要求在开始造斜时需要定向。
定向造斜段的方位偏差会导致以后难以控制轨迹。
因而，定向造斜时关键的一步。
3.跟踪控制
在跟踪控制阶段，需要遵守以下原则：
●既要保证中靶，又要加快钻速；
●要尽可能多的使用转盘钻的扶正器钻具组合来进行控制;
●尽可能的利用地层的自然规律；
5．定向造斜中的注意事项：
（1）如果定向作业前的裸眼段较长，应短起下钻一趟，保证井眼畅通。
（2）井下马达下井前应在井口试运转，测量轴承间隙；记录各种参数，工作正常方可下井；
（3）在MWD等仪器下井前，需要输入磁场强度、磁倾角等参数，以保证数据准确无误；
（4）定向造斜钻进，为保持恒定的工具面要按规定加压，均匀送钻。
（5）造斜钻进或起下钻，用旋扣钳或动力水龙头上卸扣，不得用转盘上卸扣；（6）起钻前方位角必须在20～30米井段内保持稳定，且保证预定的提前角。
总结：定向钻井技术现在已经得到了广泛的应用，并在石油行业中占据了较高的地位。
定向井技术的出现不仅解决了以往很多较复杂油藏开采困难的问题，而且提高了油田的开发效率，也提高了油田的采收率。
依靠现有的条件，改善目前的钻具，合理的使用地质导向技术，能大大加强定向钻井的命中率，也为定向钻井的进一步推广应用打下基础。
参考文献：
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