定向钻进ppt
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第5节 定向钻井.ppt
PowerDrive
• 结构：
– 下部偏置部分：在旋转过程中始终给钻头一个侧向力；
– 中部控制部分：始终控制侧向力的方向；
– 上部MWD部分：测量信息及传输；
• 关键是控制总成内的不转动的部分，具有一个称作“惯性平台”的部分，实 际上是由井下计算机控制的“电子液压伺服系统”，可以保证控制轴不受整 个钻柱转动的影响。控制轴可以给定偏置部分一个轨迹控制所需要的导向方 位角。
1 定向井的作用与定义 •
③ 定向井的类型
分支井（multilateral wells ）：同一井口设计有 两个或两个以上井底的井。
1 定向井的作用与定义
③ 定向井的类型
大位移井（extended reach
•
水平井（horizontal well）：井眼进 • 入目的层时井斜角接近、等于或大 于90并在目的层中延伸一定长度的 定向井 。
第五节 定向钻井
1 定向井的作用与定义 2 定向造斜与轨迹控制
1 定向井的作用与定义
① 定向井的概念
A 井口
•
定向井(directional well)：设计的目标 点与井口不在同一
轨道 轨迹
铅垂线上的井。
目标点
② 定向井的作用
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
1 定向井的作用与定义
③ 定向井的类型
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
除了根据井的形状来对定向井进行 分类外，有时也根据钻定向井的目 的和特殊要求对定向井进行分类：
– 救援井（relief well）：为抢救 井喷失控、着火油气井，在其 一定安全距离位置设计、施工 与事故井连通，达到控制井喷 目的的井。
定向井钻井技术ppt课件
直井段
s
水平位移
二、定向钻井
3、设计书内容还包括： ａ、丛式井应提供井组排序方案及井组图；
ｂ、提出定向井分段施工技术，并附造斜点至井底 间距为30米的设计井身轨道二维剖面数据和 设计井身投影图；
ｄ、提出各设计井段的钻具组合及施工参数要求， 以及使用井下工具的规格、型号及数量；
ｅ、提出井身轨迹测量方案； ｇ、提出井身质量要求；
ｈ、对于需要绕障的井，应提出绕障施工原则及方 案；
ｉ、列出定向井钻井安全技术措施；
二、定向钻井
4、若是丛式井组，应首先做出井组整体设计； ａ、井组安排应考虑道路的优化井眼轨迹的需要，
多靶井应考虑靶前位置对施工的要求。在此前 提下，按井组钻井进尺最少和地形的可能来确 定井组地理位置； ｂ、应尽量避免井组中各井眼轨迹在空间交叉； ｃ、井组中各井的水平位移应综合考虑，长短结合， 以便于错开造斜点； ｄ、井口可根据地形条件及钻机的移动性能等情况 布置成直线型、矩形，急于投产的油井，可布 置成L形； ｅ、井组中各井的表层套管下深应错开20米以上；
二、定向钻井
㈢定向井工艺 1、井眼轨迹的控制 1）直井段钻进过程中按设计要求认真作好测斜 工作，监测井眼轨迹，严格作好防碰工作，并 控制直井段最大井斜符合设计要求。特别要作 好1：100的防碰图，做好随钻分析，异常情况分 析记录判断，搞好全员防碰工作。 2）、造斜段：造斜点的选择应考虑以下因素： ａ、设计造斜点，ｂ、直井段以发生的轨迹偏移 ｃ、有利于防碰，ｄ、下步计划实施的增斜方式
一、专业名词
7、井底水平位移：它是指井口与井底两点在水 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 度。
N
Ap
《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。
水平定向钻施工重点环节介绍PPT培训课件
全球知名的Ｉｎｔｅｌ公司有着自己独特的企业文化，称为Ｉｎｔｅｌ的六大价值观，分别是：客户至上、纪律严格、质量为本、冒
测量预计穿越长度。 险精神、良好的工作环境和注重结果。企业文化是全体员工共同追求的目标。
三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设 计
3、设计导向轨迹 物探完成后，根据距离入土点最近的管线的深度及 距离，定出入土角，如果不能达到所需要的角度可 以适当延长入土点与管线之间的距离；根据距离出 土点最近的管线的深度及距离，定出出土角，如果 不能达到所需要的角度可以适当延长出土点与管线 之间的距离；最后根据与所有管线交叉处的有效安 全距离定出导向轨迹。有效安全距离应减去扩孔上 浮的距离。如果有弯曲度，可以调整出入土坑的方 向，尽量减小导线轨迹的弧度。
引起的一切索赔和诉讼。
（4）投标有效期不足的；
2、物探，绘制物探图 21.1 如果买卖双方因不可抗力而导致合同实施延误或不能履行其它合同义务时，双方由此产生的损失不得向对方提出索赔要求，也不
承担误期赔偿或终止合同的责任。
18.3 资格证明文件根必须据真实可现靠、场不得情伪造况。复定印件出必须物加盖探单位范公章。围，物探一定要做到细致， 把范围内的井盖全部打开，并用雷迪跟踪探测，确 中型、小型、微型企业报价的，应符合以下条件：
三三、、穿穿越越“曲仪线器设”计 概述，流程及曲线设 计
在施工前要求业主提供穿越设计图纸，按照图纸提供的参数 进行施工，如有问题及时与业主及设计进行沟通。
如果业主没有设计图纸，要求我们自己进行设计，可按如下 方式：
1、在曲线设计时五个关键参数为： （1）入土角度 （入土角通常选择在8--12度（14%-21%）之
2）、砂层和细砂、卵石、砾石（少量的）地层的泥浆性能要求及组成 A．其主要特点：成孔性一般，易塌、易漏失、吸水能力强。导向孔和回扩孔时极
测量预计穿越长度。 险精神、良好的工作环境和注重结果。企业文化是全体员工共同追求的目标。
三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设 计
3、设计导向轨迹 物探完成后，根据距离入土点最近的管线的深度及 距离，定出入土角，如果不能达到所需要的角度可 以适当延长入土点与管线之间的距离；根据距离出 土点最近的管线的深度及距离，定出出土角，如果 不能达到所需要的角度可以适当延长出土点与管线 之间的距离；最后根据与所有管线交叉处的有效安 全距离定出导向轨迹。有效安全距离应减去扩孔上 浮的距离。如果有弯曲度，可以调整出入土坑的方 向，尽量减小导线轨迹的弧度。
引起的一切索赔和诉讼。
（4）投标有效期不足的；
2、物探，绘制物探图 21.1 如果买卖双方因不可抗力而导致合同实施延误或不能履行其它合同义务时，双方由此产生的损失不得向对方提出索赔要求，也不
承担误期赔偿或终止合同的责任。
18.3 资格证明文件根必须据真实可现靠、场不得情伪造况。复定印件出必须物加盖探单位范公章。围，物探一定要做到细致， 把范围内的井盖全部打开，并用雷迪跟踪探测，确 中型、小型、微型企业报价的，应符合以下条件：
三三、、穿穿越越“曲仪线器设”计 概述，流程及曲线设 计
在施工前要求业主提供穿越设计图纸，按照图纸提供的参数 进行施工，如有问题及时与业主及设计进行沟通。
如果业主没有设计图纸，要求我们自己进行设计，可按如下 方式：
1、在曲线设计时五个关键参数为： （1）入土角度 （入土角通常选择在8--12度（14%-21%）之
2）、砂层和细砂、卵石、砾石（少量的）地层的泥浆性能要求及组成 A．其主要特点：成孔性一般，易塌、易漏失、吸水能力强。导向孔和回扩孔时极
定向钻施法PPT课件
钻头上通常有喷嘴，泥浆高速从喷嘴喷 出，对土层进行冲刷。
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对不同土层，应选用不同的钻头。在 较软的黏土中，一般选用较大尺寸的钻头， 便于在推进过程改变方向。在较硬的钙质 层中，选用较小的钻头。若在硬岩钻进， 则要选用特殊的钻头，如镶焊小尺寸硬质 合金钻头。
10/46
钻机在工作中应完全固定。如果主机在钻 进、回拖过程中发生移动，一方面有可能造成 发动机的损坏，另一方面会降低推力或拉力， 造成孔内功率损失。目前最新型的钻机都装备 有自动液压锚固系统，靠自身功率把锚杆钻入 土层。在干燥土层一般用直锚杆，在潮湿土层 用螺旋锚杆。
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e.地形考察：地形考察包括已存在的构筑物及既 有设施等，钻掘线路上的既有设施也是钻掘前应考 虑的因素之一，这些因素会影响到钻掘的进入点、 出口点以及定向钻钻孔的整个轮廓。
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f.地质勘测资料：地质勘测非常重要，地质情况 决定了钻孔工艺的可行性。通常所需的地质报告 要非常接近钻孔路线，但并不一定是延着定向钻 施工路线一一取得。这份报告须陈述取得重点地 段的地质的实际位置与方法，并详述此一重点地 段地质的样本，至于所需重点地段地质的数量与 深度，则取决于钻掘的长度及所经过的线路。重 点地段地质取样的深度需比计划定向钻掘的深度 还要深。这份详细而广泛的地质报告是钻掘计划 中最重要的信息。
钻机的智能辅助系统近几年发展很快。在 预先输入地下管线的走向及障碍物位置、钻杆 类型、钻进深度、进出口位置、管道允许弯曲 半径等参数后，钻进软件可以自动设计出一条 最理想的路径，包括入土角、出土角、每根钻 杆的具体位置等，在实际工程中可以根据实际 情况调整。
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对不同土层，应选用不同的钻头。在 较软的黏土中，一般选用较大尺寸的钻头， 便于在推进过程改变方向。在较硬的钙质 层中，选用较小的钻头。若在硬岩钻进， 则要选用特殊的钻头，如镶焊小尺寸硬质 合金钻头。
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钻机在工作中应完全固定。如果主机在钻 进、回拖过程中发生移动，一方面有可能造成 发动机的损坏，另一方面会降低推力或拉力， 造成孔内功率损失。目前最新型的钻机都装备 有自动液压锚固系统，靠自身功率把锚杆钻入 土层。在干燥土层一般用直锚杆，在潮湿土层 用螺旋锚杆。
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e.地形考察：地形考察包括已存在的构筑物及既 有设施等，钻掘线路上的既有设施也是钻掘前应考 虑的因素之一，这些因素会影响到钻掘的进入点、 出口点以及定向钻钻孔的整个轮廓。
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f.地质勘测资料：地质勘测非常重要，地质情况 决定了钻孔工艺的可行性。通常所需的地质报告 要非常接近钻孔路线，但并不一定是延着定向钻 施工路线一一取得。这份报告须陈述取得重点地 段的地质的实际位置与方法，并详述此一重点地 段地质的样本，至于所需重点地段地质的数量与 深度，则取决于钻掘的长度及所经过的线路。重 点地段地质取样的深度需比计划定向钻掘的深度 还要深。这份详细而广泛的地质报告是钻掘计划 中最重要的信息。
钻机的智能辅助系统近几年发展很快。在 预先输入地下管线的走向及障碍物位置、钻杆 类型、钻进深度、进出口位置、管道允许弯曲 半径等参数后，钻进软件可以自动设计出一条 最理想的路径，包括入土角、出土角、每根钻 杆的具体位置等，在实际工程中可以根据实际 情况调整。
定向钻施工方法介绍ppt课件
小时（超 规范问题）
焊口不合格返修 合格后进行补口
检测完成继续 回拖1-2根钻杆
返修或补口完 如果返修 返修焊口检测
成后继续回拖
并继续回拖
开始正常回拖
焊口冷却后 继续回拖
回拖1根钻杆 进行焊口检测
检测合格进行 补口作业
水网地带施工场地和施工便道
水网地带的小型河流和沟渠通过方法
定向钻穿越的施工流程
为数字信息后分送司钻控制台和计算机控制程序系因富统此的。有控钻一向机个员司经或验司钻丰钻
根据司钻控制台上提供的当前数据和下一步计划要员达是到非的常数必据要选的。
择进行司钻操作。控向人员根据测定的角度数据，输入钻进的钻
杆长度，由计算机程序自动计算当前钻头的三维坐标，控向员根
据当前数据制定下一步钻进计划，并提供给司钻。
当钻机旋转钻进时带动钻头和钻杆一同旋转，则钻头沿直线钻 进；当钻头旋转，而钻杆不旋转，钻机直推钻进时，根据工具 面HS的方向调整角度。
帆板运动
2.导向孔
? 水平定向钻进穿越的第一道工序是导向孔的施工。导向孔 的轨迹控制通过导向钻头完成。导向钻头是一种带有斜掌 面的射流辅助切削钻头，直径略大于钻杆，当钻杆带着钻 头回转并给进时，将钻出直孔；当钻杆带着钻头只给进不 回转时，将钻出弧孔（也称弯孔）。导向钻头内部带有发 射器，地表有对应的接收器，能接收发射器采集到的斜掌 面方位、导向钻头指向、深度等参数，地面操作人员通过 控制参数达到控制施工轨迹的目的
的。固体成份（单位：容积 %）用以鉴定泥浆的携带能力，泵
送能力，磨蚀能力，以及输送容积，钻孔的清洁度验证和泥浆
再循环中使用的分离设备（筛，旋风分离器，离心机）的有效
性。
? 5、 循环容积 ? 循环容积（单位L/min）必须经常监测并记录，尤其在早期探测钻屑液
焊口不合格返修 合格后进行补口
检测完成继续 回拖1-2根钻杆
返修或补口完 如果返修 返修焊口检测
成后继续回拖
并继续回拖
开始正常回拖
焊口冷却后 继续回拖
回拖1根钻杆 进行焊口检测
检测合格进行 补口作业
水网地带施工场地和施工便道
水网地带的小型河流和沟渠通过方法
定向钻穿越的施工流程
为数字信息后分送司钻控制台和计算机控制程序系因富统此的。有控钻一向机个员司经或验司钻丰钻
根据司钻控制台上提供的当前数据和下一步计划要员达是到非的常数必据要选的。
择进行司钻操作。控向人员根据测定的角度数据，输入钻进的钻
杆长度，由计算机程序自动计算当前钻头的三维坐标，控向员根
据当前数据制定下一步钻进计划，并提供给司钻。
当钻机旋转钻进时带动钻头和钻杆一同旋转，则钻头沿直线钻 进；当钻头旋转，而钻杆不旋转，钻机直推钻进时，根据工具 面HS的方向调整角度。
帆板运动
2.导向孔
? 水平定向钻进穿越的第一道工序是导向孔的施工。导向孔 的轨迹控制通过导向钻头完成。导向钻头是一种带有斜掌 面的射流辅助切削钻头，直径略大于钻杆，当钻杆带着钻 头回转并给进时，将钻出直孔；当钻杆带着钻头只给进不 回转时，将钻出弧孔（也称弯孔）。导向钻头内部带有发 射器，地表有对应的接收器，能接收发射器采集到的斜掌 面方位、导向钻头指向、深度等参数，地面操作人员通过 控制参数达到控制施工轨迹的目的
的。固体成份（单位：容积 %）用以鉴定泥浆的携带能力，泵
送能力，磨蚀能力，以及输送容积，钻孔的清洁度验证和泥浆
再循环中使用的分离设备（筛，旋风分离器，离心机）的有效
性。
? 5、 循环容积 ? 循环容积（单位L/min）必须经常监测并记录，尤其在早期探测钻屑液
《定向钻施工法》课件
06
定向钻施工法的案例分析
某市污水管道定向钻施工案例
总结词
复杂地质条件下的挑战
详细描述
某市在建设污水管道时，由于地质条件复杂，采用了定向钻施工法。该案例重点介绍了施工前的地质 勘测、钻孔设计、泥浆配制等关键环节，以及施工过程中遇到的问题和解决方案，如防止钻孔坍塌、 控制钻孔方向、处理复杂地层等。
量等。
回拖过程中应密切关注管道的 姿态和位置，及时调整回拖方 向和速度，以保持管道的直线 度和稳定性。
管道回拖完成后，应对回拖质 量进行检测和验收，如有问题 应及时处理。
05
定向钻施工法的安全措施
人员安全培训
总结词
提高员工安全意识
详细描述
定期组织员工参加定向钻施工法的安全培训，确保员工熟悉施工过程中的安全 风险和应对措施，提高员工的安全意识和操作技能。
根据施工方案，安装定向钻机和辅助设备，并 进行调试和检测。
导向孔钻进
按照预定的钻孔路径，使用定向钻机钻出导向孔 。
扩孔与清孔
使用扩孔器将导向孔扩大到适合管道铺设的直径， 同时使用泥浆泵和清孔器清除孔内残渣。
管道铺设
将管道一端拖入扩大的孔中，另一端与回拖装置 连接，通过回拖装置将管道回拖到孔中。
质量检测与验收
钻孔过程中应定期校准钻孔机的位置 和方向，以保持钻孔的正确路径。
导向孔钻进完成后，应进行孔深、孔 位、孔斜的测量和验收，确保符合设 计要求。
扩孔的质量控制
扩孔是定向钻施工的重要环节，其质量控制包括确保扩 孔后的孔径、孔深和直线度符合设计要求。
扩孔过程中应密切关注泥浆性能的变化，及时调整泥浆 配方，以保证扩孔的稳定性和安全性。
对铺设完成的管道进行质量检测和验收，确保施工质量 符合要求。
《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
第七章-定向钻进技术ppt课件
（a）障碍物界外施工 （b）山高坡陡移位开钻 （c）充分利用海上平台
编辑版pppt
5
（二）由于地质条件要求而使用定向钻进
（d）勘探陡 倾斜矿体
（e）避免多次 穿过复杂岩层
（f）强造斜岩 层将斜就斜
（g）矿层与围岩 产状不一，必须 人工造斜
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(三)由于工程技术需要而使用定向钻探 1．补取岩矿芯； 2．绕过孔内事故孔段或地下坑道及老窿； 3．打多孔底孔，增加矿芯量，出水量，出油量，地下爆破
28
工作原理：
在孔内放置钻具并定向后，施加 压力，转动件Ⅰ上部沿花键8下移， 压力通过上凸肩11传给弹簧10和 外壳9，因此滑快4顶向孔壁，再 继续加压时，楔体3连同钻头1向 滑快移动的反方向偏移，锁紧齿 12脱开锁紧圈，之后就可回转钻 具，此时轴向压力仍然传给外壳， 滑块4和滚柱5切人孔壁岩石内， 并防止外壳转动，使偏斜力保持
编辑版pppt
27
结构：
Ⅰ部件包括可伸缩杆7， 带有花 键8和上下出凸肩11和2，后者坐 于滚动轴承上。杆7带有锁紧齿 12及复位弹簧10，最下部接钻头 1。
Ⅱ部件包括带有锁紧齿的外壳 9，内装若干轴承，其下部有45 °斜面的两个楔体6和3，二者间 通过T形槽与滑快4连接，其上安 置滚柱5。
编辑版pppt
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31
4.螺杆钻 优点：结构简单、易损件少、工作可靠、维修方便；
转速与流量成正比，扭矩与泵压成正比，可获得小 转速大扭矩；
长度短，可做成弯外管型，有利于定向钻进。
编辑版pppt
32
YL-54螺杆钻: 旁通阀1，螺杆马达2，万向节3等组成。 旁通阀的工作原理：
编辑版pppt
33
《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
定向井及工具.ppt
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：
K
da dL
以增量代替微分，以相邻 二测点间的井斜角变化值 （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
K L
定向井简介
2）方位变化率——以Ｋφ表 示。严格地讲，方位变化 率是方位角φ 对井深Ｌ的 一阶导数，可写为：
当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克 服弹簧力和静摩擦力时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处 于开启位置。
定向工具
定向工具
2）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。
定向井简介
定向井简介
根据轨迹全角变化率选择相对应的单弯马达，单弯马达 造斜率如下表：
单弯马达
造斜率 °/30m
1° 1.25° 1.5° 1.75° 2° 2.25° 2.5° 1～6 3～10 6～14 8～18 11～20 14～23 17～26
单弯马达的造斜率与地质构造及现场施工参数有关，不 同的地层和施工参数造斜率不同，在实际施工中，选择马达 的造斜率应大于设计造斜率。
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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计算机辅助钻进(CAD) 孔底动力机(down-hole motor) 随钻测量(MWD)
绪 论
二、定向钻进的特点
1、定向钻进定义
采用一定的技术手段，按照一定的设计轨迹， 达到预定的钻探目标，叫定向钻进。
地层自然造斜规律
技术手段
人工造斜工具
地层自然造斜和人工造斜工具结合
绪 论
二、定向钻进的特点
1、定向钻进定义
单位孔身长度的全弯曲角变化量。
i
L
LB LA
（º /m）
cos
1
(cos A cos B sin A sin B cos )
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
四、钻孔轴线遇层角 angle of penetration
钻孔轴线靶点（见矿点）的切线与其在矿层面上的投影所夹的锐角。 地质要求钻孔遇层角一般不小于30º 。
（2）降低钻进速度； （3）增加钻杆柱磨损，钻杆柱易折断； （4）造斜费用高； （5）增加管理难度。
绪 论
三、定向钻进的使用范围
1、地表条件要求
（1）勘探埋藏在湖泊、沼泽、城镇、大型建筑物下部物体； （2）海上进行钻探，充分利用平台； （3）高山、深谷等无法平整场地。
绪 论
三、定向钻进的使用范围
二、孔身轨迹形式
孔身轨迹常见形式： （1）直线—曲线形式 上直下弯状 开孔施工直线段
曲线段，利用自然造斜或人工造斜钻达靶区。
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
二、孔身轨迹形式
孔身轨迹常见形式： （2）直线—曲线—直线形式 直—弯—直型 造斜段
稳斜段 稳斜钻进到靶点节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型
1、按施工技术和方法不同分类 （2）受控定向孔 controlled directional hole （人工造斜定向孔 ） 特点：采用人工造斜手段和工艺措施，钻达目的层的钻孔， 需采用专门的定向造斜工具和配套技术。
适应于岩层无造斜作用或造斜作用不够， 以及克服造斜影响的矿区。
二、孔身轨迹形式
孔身轨迹常见形式： （4）直线—曲线—直线—曲线—直线形式 直—弯—直—弯—直型 稳斜孔段 主要用来施工探采结合油层的丛式井， 降斜孔段 以及特殊要求的集束孔。 直线孔段 直线孔段 增斜孔段
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型
2、按钻孔轴线不同分类 （1）直线型定向孔 孔身按直线轨迹延伸，顶角、方位角受严格控制的钻孔。 （2）平面弯曲型定向孔 孔身轨迹在某一个平面内延伸的钻孔。 （3）空间弯曲型定向孔 孔身轨迹某段在某一个曲面上延伸的钻孔。
此类钻孔适应于岩层造斜作用强烈，钻孔顶角和方位角 自然弯曲都很明显矿区。
钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向的切线与铅垂线之间的夹角。 方位角 azimuth
钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向切线水平投影与正北方向之间的 夹角，并从正北方向起按顺时针方向计算。
孔深 L depth of hole
钻孔轴线延伸的长度 。
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
一、空间要素
2、垂深和水平位移 垂深 H 目标点在Z轴上的投影长度。
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
二、孔身轨迹形式
初级定向孔 受控定向孔 平面曲线或空间曲线 平面曲线 垂直平面 倾斜平面 水平平面
轨迹由直线段、曲线段、折线段组成。 半径单一圆弧或曲率半径不同的圆弧组成的弧线
垂直线、直线段、斜直线
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
2、地下条件要求
（1）勘探陡斜矿体； （2）避免重复穿过复杂地层； （3）在强造斜地层中将斜就斜； （4）矿层与围岩产状相反，必须采用人工强制措施；
（5）孔深、勘探网度密。
绪 论
三、定向钻进的使用范围
3、工程技术需要
（1）补取岩矿心； （2）避免孔报废，绕过孔内事故孔段； （3）增加矿心量、出水量、出油量或出气量； （4）打控井喷、灭火等救援井； （5）敷设地下电缆或管道； （6）特殊要求的注浆孔； （7）地下核爆破取样。
单位孔身长度上顶角的变化量。
A、B两点顶角的增量
i L
B A
LB LA
（º /m）
A、B两点弯曲孔段的长度
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
三、孔身轴线弯曲强度或曲率
弯曲强度与曲率概念相同，都反映单位长度上角度变化。 是为了说明定向孔曲线段的弯曲程度。 2、方位弯强 i deviation intensity of azimuth 单位孔身长度的方位角变化量。 表征钻孔方位弯曲的强烈程度。
绪 论
一、定向钻井的发展情况
60年代，海上平台定向井迅速发展，Gulf of Mexico、 North Sea 等油田勘探与开发，一个平台钻18～36口井； 70年代，多品种螺杆钻具出现，如戴纳钻（Dyna drill）、 纳维钻（Navi drill）、贝壳钻（Baker drill）、克里斯坦森 （Christensen）、Smith等公司螺杆钻具； 80年代，为准确控制定向井井身轨迹，提高中靶精度， 随钻测量技术（Measurement While Drilling）出现， 并广泛应用。由于电子计算机广泛应用，出现计算机 辅助钻进（Computer Aids Drilling）。
3、按钻孔有无分枝分类 （2）多孔底定向孔 既有主孔、又有一个以上的分枝孔的定向孔。 如：单向羽状孔、双向羽状孔、多向集束孔、多级分枝定向孔。
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型
3、按钻孔有无分枝分类 （2）多孔底定向孔 单向羽状孔 双向羽状孔
多级分枝定向孔 多向集束孔
绪 论
一、定向钻井的发展情况
国内固体矿产勘探方面 1956年，江西德兴铅锌矿施工一批初级定向孔； 60～70年代，原地矿部广东705队、黑龙江四队、 云南三队等单位打了更多的自然定向孔和部分人工 定向孔； 80年代，分别在安徽、江西、贵州等的矿区试验 获得成功。
绪 论
定向钻进技术起源于上世纪三十年代的美国。 海上石油的勘探开发 陆地矿产勘探 各种工程施工 材料科学 电子计算机 传感器技术
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素 第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式 第三节 定向钻孔孔身轨迹设计的原则和内容 第四节 初级定向孔孔身轨迹设计方法 第五节 受控定向孔孔身轨迹设计方法
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
一、空间要素
钻孔轴线各点的顶角、方位角、孔深 见矿点（靶点）的垂深和水平位移 定向钻孔的空间要素 曲线段的曲率和弯曲强度 钻孔轴线的遇层角
水平位移 S
目标点在水平面上投影点与孔口距离。
把目标点改成靶点即可。 靶点垂深和水平位移：
第一章
定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
二、孔身轴线形式
1、 变化； 也变化 孔身轴线为空间曲线。 2、 变化； 不变化 孔身轴线为平面曲线。 3、 不变； 变化 孔身轴线为螺旋线。 特例：水平平面内曲线 垂直平面内曲线 特例：倾斜平面内曲线。
采用一定的技术手段，按照一定的设计轨迹， 达到预定的钻探目标，叫定向钻进。
直线
设计轨迹
平面型 曲线 空间型
直线+曲线
绪 论
二、定向钻进的特点
1、定向钻进定义
采用一定的技术手段，按照一定的设计轨迹， 达到预定的钻探目标，叫定向钻进。
目标即靶区。
靶区的形状可以是圆形、正方形、长方形。
绪 论
二、定向钻进的特点
定向钻进
Directional Drilling
2012年9月
本课程主要讲述内容
绪论 第一章 定向钻孔轨迹设计 第二章 定向钻孔施工工艺 第三章 定向钻井技术手段 第四章 造斜工具定向方法
第五章 定向钻孔轨迹预测
本课程主要参考书
李世忠 钻探工艺学 地质出版社 吴光琳 定向钻进原理 成都科大出版社 江天寿、周铁芳 受控定向钻探技术 地质出版社 苏义脑 井下控制工程学研究进展 石油工业出版社 苏义脑 螺杆钻具研究及应用 石油工业出版社
2、定向钻进优点
（1）缩短钻探周期，节省钻探工作量； （2）确保地质质量； （3）实现一基多孔、一孔多枝，大大节省准备费用； （4）减少在复杂地层中钻进，避免重复穿过复杂地层； （5）减少控制孔斜费用； （6）多采集岩矿心，补取岩矿心。
绪 论
二、定向钻进的特点
3、定向钻进存在问题
（1）造斜时间长增加工序；
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型
1、按施工技术和方法不同分类 （1）初级定向孔 preliminary directional hole （自然造斜定向孔 ） 特点：常规技术和工艺钻进； 利用岩层自然造斜趋势； 移动孔口位置； 改变开孔顶角或方位角。 适应于岩层强造斜作用，孔斜趋势明显矿区。
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型
3、按钻孔有无分枝分类 （1）单孔底定向孔 只有主孔而无分枝孔的定向孔。 常用于自然造斜的初级定向孔，利用小顶角开孔获得较大 的遇层角、绕开孔内障碍物、纠斜。
第一章
定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型