定向井讲义

④ 对地质设计靶区垂深误差要求在5一10m、而平面误 差大于5m的水平探井和水平开发井，以转盘钻钻具组合 为主要钻进方式，可采用大排量来提高携岩能力，以两 套转盘钻钻具组合用二至三趟钻钻完500m左右的水平井 段。应备2020用/9/一23 套DTU导向钻具或1°左右的单弯动力钻具2，6 以弥补转盘钻钻具组合的意外失控。
2004年塔里木 技术交流材料
定
向
来自百度文库
井
工
艺
塔里木油田开发部钻井处 大港油田集团定向井技术服务公司
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目录
一、定向井基本知识
二、水平井简介
三、定向井技术要求和注意事项
四、螺杆钻具
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一、定向井基本知识
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一、定向井基本知识
（一）、定向井的应用：
• 定向井的应用归纳起来有以下几个方面：
7、水平位移：井眼轴线上某一点在水平面上的投影至井口的
距离，又称闭合距。
8、闭合方位或总方位：是指以正北方位线为始边顺时针转至
闭合距方位线上所转过的角度。
9、N（北）坐标E（东）坐标：是指测点以井口为原点的水平
面坐标系里的坐标值。
10、视平移：是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移，
这个“水平位移”不是真实的水平位移。所以称之为视平移。
，方位不稳定，容易漂移。井斜角大于45，测 井和完井作业施工难度较大，扭方位困难，转盘 扭矩大，并易发生井壁坍塌等现象。所以，常规 定向井的最大井斜角尽可能控制在15～45范围 内。
3、 井眼曲率的选择： 常规定向井井眼曲率的选择范围是：
（1） 井下动力钻具造斜井段的造斜率取5～16 /100m； （2）转盘钻增斜井段的增斜率取4～8/100m； （3）转盘202钻0/9/降23 斜井段的降斜率取6～2/100m。15
定向井。
2、多目标井：为钻达数个目的层位而设计施工的定向井
。
3、绕障（三维）井：为绕过地下某种障碍而设计施工的
定向井。
4、立槽斜井：采用斜直钻机施工，从井口开始倾斜的定
向井。
5、多底井：凡在一个井口下面有两个以上井底的井称多
底井。用定向侧钻的方法完成。
定向侧钻是在已钻主井眼内，按预定方向和要求侧钻
一口新井的工艺过程。根据侧钻的目的可分为纠斜侧钻
锥问题，可开发低渗透致密油藏和重油；可开发天然裂缝
性油藏，边水驱动和气驱动油藏，不易钻探的油藏；热采
应用；低2产020能/9/2油3 藏；不规则油藏及薄层油藏。
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2、水平井基本术语
水平井除具有普通定向井的一些基础的技术术语
外,其本身的特点仍有下面的一些基本术语 l入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。
4、水平井：设计的最大井斜角在86度至120度之间，并沿
（近）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。水平井钻进相对较难，多数需要特殊设备、钻具
、工具、20仪20/器9/2以3 及特殊工艺。
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l 按定向井的钻井的目的可分为：
1、救援井：为抢救某一口井的井喷、着火而设计施工的
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二、定向井设计
（一）、井身剖面的设计原则 1、能实现钻定向井的目的； 2、应尽可能利用地层的自然造斜规律； 3、在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时 ，应有利于钻井、采油和修井作业； 4、在满足钻井目的的前提下，力求使设计的全井斜 井深最短，有利于安全、优质、快速钻井，降低钻井成本 ； 这方面要考虑以下几个问题： （1）、选择合适的井眼曲率； （2）、选择易钻的井眼形状； （3）、选择适当的造斜点； （4）202、0/9/设23 计的井身剖面形状应与井身结构同时考1虑2 。
△X= Xb- Xa
△Y= Yb- Ya
计算出△X、△Y的正负数值后确定目标所在的象限。然后计算方位的精 确值。
位移
S= △X2+△Y2
Φ=ar2c02t0g/△9/2Y3/△X(以上图为例)。
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二、剖面设计中有关因素的选择
1、 造斜点的选择：
（1） 造斜点应选择在比较稳定的地层，避 免在岩石破碎带，漏失地层，流砂层或容易坍塌 等复杂地层定向造斜，以免出现井下复杂情况， 影响定向施工。
（2） 应选在可钻性较均匀的地层。避免在 硬夹层定向造斜。
（3） 造斜点的深度应根据设计井的垂直井 深，水平位移和选用的剖面类型决定，并要考虑 满足采油工艺的需要。
（4）在井眼方位漂移严重的地层钻定向井， 选择造斜202点0/9位/23 置时，应尽可能使斜井段避开方位14 漂移大的地层。
2、 最大井斜角的选择： 大量定向钻井的实践证明，井斜角小于15
11、最大井斜角：无论设计剖面还是实钻剖面，全井井斜角的
最大值，称为最大井斜角。
12、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。
13、全角变化率：“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三维空间的角度变化
。它既包含了2井020斜/9/2角3 的变化又包含着方位角的变化。
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二、水平井简介
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1、水平井基本概念
所谓水平井，通常指最大井斜角不小于86且在产层
内横向钻进的特殊形式的油气井。通常人们把进入油气层
井眼的井斜角不低于86°的井段称为水平井段。能沿油层走
向形成这种水平位移的特殊定向井归纳为水平井，它主要
被广泛应用到下列几方面。可减少油田开发过程中水锥,气
有计划的钻两口或以上的定向井（含直井
），这些井组统称丛式井。丛式井中的任
一定向井可为多目标井、大位移井、水平
井等井型。
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（三）、定向井的基本概念： 1、测深：井眼轴线上任一点到井口的井身长度，称为该点 的测深，也称为该点的测量井深。 2、井斜角：某测点处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处的井斜角。井眼方向线和重力线都 是有向的直线。 3、井斜方位角：井斜方位角是指以正北方向线为始边，顺 时针旋转至井斜方位线所转过的角度。 4、井斜变化率：单位井段内井斜角的绝对变化值称为井斜 变化率，通常以两测点间的井斜角的变化量与两测点间井 段的长度比值表示。 5、井斜方位变化率：单位井段内井斜方位角的绝对变化值 称为井斜方位变化率，通常以两测点间的井斜方位角的变 化量与两测点间井段的长度比值表示。 6、垂深：垂202深0/9即/23测点的垂直深度，是指井身上任一点至井10 口所在平面的距离。
1、低斜度定向井：设计的最大井斜角不超过15度，这种 定向井由于井斜角小，钻进时井斜、方位不易控制，钻 井难度大。
2、中斜度定向井：设计的最大井斜角在15度至45度之间 ，钻进时井斜、方位较易控制，钻井难度相对不大。是 使用最多的一种。
3、大斜度定向井：设计的最大井斜角在46度至85度之间 ，其斜度大、水平位移大，增加了钻井难度和成本。
4、进行井身计算，包括各井段的井斜角、垂深
、水平位移及井深。
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5、做垂直剖面投影图、水平投影图。
（四）优化丛式井总体设计：
1、优选平台个数； 2、优选平台位置； 3、优选一个平台内钻井口数； 4、优化地面井口的排列方式； 5、优选丛式井组各井口与目标点间的井眼轨道形状。
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②对入靶前地层较稳定的水平井，造斜段的施工以弯壳
体动力钻具为主要钻进方式，以转盘钻具组合通井铲除
岩屑床和修整井眼，并完成稳斜段或造斜率较低的调整
段，以二至三套钻具组合在二至三趟钻内钻完0-90°造斜
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四、水平井井眼轨迹控制工艺模式与
技术
③ 对入靶前地层稳定性较差的水平井，造斜段的施工 以单弯动力钻具与转盘钻具组合相结合的钻进方式，用 动力钻具在易造斜井段按设计先打出高造斜率，再用转 盘钻具组合钻掉可钻性差的井段（即后打出低造斜率)。 对设计造斜率较低的疏松地层,在采用动力钻具或转盘钻 具组合时，都应当使用比正常井段造斜率高一级的钻具 组合来完成。
直井段、增斜井段、稳斜井段三个井段组成的
定向井。四段制是指在一口定向井中由直井段
、增斜井段、稳斜井段、降斜井段四个井段组
成的定向井。五段制是指在一口定向井中由直
井段、增斜井段、稳斜井段、降斜井段、稳斜
井段五个井段组成的定向井。定向井的剖面均
由直、增、稳、降中的某几项来组合 。
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l 按设计井眼轴线形状分：
、避开落鱼侧钻、二次完井侧钻等。根据侧钻方法可分
为套管开窗侧钻和裸眼侧钻。套管开窗侧钻又有套管段
铣和斜向器开窗之分。
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l 按一个井场或平台钻井数可分为：
1、单一定向井。
2、双筒井：用一台钻机交叉作业，同时钻
出井口相距很近的两口定向井或一直一斜
。
3、丛式井（组）：凡在一个井场或平台上
• 剖面设计要求
可行的最简单造斜曲线是从造斜点井斜接近零度
时开始，以单一连续的弧钻进到90°井斜的单一均匀
曲线。如果马达造斜钻具增斜特性的变化小于水平
目标区的容许误差，那么这一设计便是最佳设计。
由于大多数马达造斜钻具增斜特性的变化和误差都
大大地超过水平目标区的允许误差。为了补偿这些
变化和误差，就有必要在造斜井段设计增加一段调
（三）井身剖面设计的内容和步骤：
一般情况下，在给定的设计条件有：地面 井位坐标、目标点坐标和目的层垂直深度，井底 垂深。根据这些基本参数，通过坐标换算，可计 算出设计方位角和设计水平位移。
1、选择剖面类型；
2、确定造斜率和降斜率，选择造斜点；
3、求得剖面上的未知参数，一般情况下这个未 知数是全井的最大井斜角；
l终止点：是指地质设计规定的目标结束点。
l靶前位移：是指入靶点的水平位移。
l水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。
l梯形靶：即纵向为a米,横向b米的夹角内。
l圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为R米
的圆柱。
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l矩形靶：即纵向为a米,横向为b的长方体。
3、水平井的基本类型
水平井的分类通常按造斜率（或曲率半径)分为三种类型： l长半径水平井：造斜率K<6°/30m，曲率半径R>300m。 l中半径水平井：造斜率K=6°-20°/30m，曲率半径R=100-30 0m。 l短半径水平井：造斜率K=5°-l0°/30m，曲率半径R=6-l2m。 造斜率K=20120./59°/2-33°/（在6-18m）的过程中由垂直变为水平2。1
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节用的斜直井段。
5、水平井剖面设计
2、水平井剖面设计要求与类型
• 水平剖面设计类型 单曲率—斜直剖面的设计
变曲率一斜直剖面设计
理想造斜曲率剖面设计
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四、水平井井眼轨迹控制工艺模式与 技术
• 以动力钻为主的水平井井眼轨迹控制模式
① 直井段充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术， 严格的将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之 内，快速优质地钻完该井段。
4、水平井常用剖面类型
水平井常用的剖面主要有下列四种： l双增稳剖面，即直井段一增斜段一稳斜段一增斜段一水 平段。 l双增剖面，即直井段-增斜段-增斜段一水平段。 l三段制剖面，即直井段一增斜段一水平段。 l三增剖面，即直井段一增斜段一增斜段一增斜段一水平 段。
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5、水平井剖面设计
一般情况下，在给定的设计条件有：地面井位坐标、目标点坐标和目的 层垂直深度，井底垂深。根据这些基本参数，通过坐标换算，可计算出 设计方位角和设计水平位移。坐标换算方法如下：
X （△地Y理北） 目标点(Xb,Yb)
△X
s
井口（Xa，Ya） O Y（地理东） 上图给定的井位坐标即井口坐标（Xa，Ya），目标点坐标(Xb,Yb)和目 的层垂深H 。 坐标换算公式如下：
1、地面限制
2、地下限制
3、钻井技术需要。
4、经济勘探开发油气藏的需要
此外，因气候限制，如寒冷或沙漠地区，
亦可利用丛式井开采油气，以利于集输的保
温和20油20/9井/23 的管理。
4
(二)、定向井的分类：
l 按段制分：
常规定向井可分为二、三、四、五段，两
段制是指在一口定向井中仅含有直井段、增斜
井段的定向井。三段制是指在一口定向井中由
1、两维定向井：是指井眼轴线形状只在某个铅垂平面上变化的定向井，它们 的井斜角是变化的，而方位角是不变的。
2、三维定向井：是指井眼轴线超出某一铅垂平面而在三维空间中变化的定向 井。三维定向井既有井斜变化，又有方位角的变化。三维定向井又可分为三维纠偏井和 三维绕障井。
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l 按设计最大井斜角可分为：