定向钻井教程讲解

１、平均井斜角： vi i i1 / 2 ２、平均方位角： vi i i1 / 2
３、垂直位移： Hi Li cos vi
４、水平位移： Si Li sin vi
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５、北位移：Ni Li sin vi cos vi
６、东位移：Ei Li sin vi sin vi
７、井底垂深：HE Hi
８、井底水平位移：SE
2
2
N i Ei
９、闭合方位角：E arctg Ei / Ni
圆柱螺线法
曲率半径法计算公式
１、井斜曲率半径： Ri Li / i1 i
平均方位角 fv ，度 … … … … fvi … … …
垂深增量 H ，米
… … … … Hi … … …
累积垂深 H ，米
… … … … Hi … … …
水平位移增量 S ，米 … … … … Si … … …
累积水平位移 S ，米 … … … … Si … … …
北坐标增量 N ，米 … … … … Ni … … …
２、方位曲率半径： ri Ri cos i cos i1 / i1 i
３、垂直位移： Hi Ri (sin i1 sin i )
４、水平位移： Si Ri (cos i cos i1 )
５、北位移： Ni ri (sin i1 sin i )
水平井
多底井
侧钻
救援井
8.1.2 定向井名词解释
１、测量井深(MD)L:井口至井眼某点的轨迹长度 ２、垂直井深(TVD)H:井口至井眼某点的垂直距离 ３、井斜角a:井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角 ４、方位角f:井身轨迹某点水平投影的切线与正北
方向的夹角 ５、井斜变化率Ka:单位井段的井斜变化 ６、方位变化率Kf:单位井段的方位变化 ７、水平位移S:井身轨迹某点与井口位置的水平距离 ８、闭合距SE:完井井底水平位移 ９、闭合方位角fE:闭合距与正北方向的夹角 10、全角变化率K:井眼的空间曲率
定向井的有关概念、名词术语 表示定向井的两个平面 实际井眼轨迹的计算和绘制 造斜与井眼轨迹控制方法 装置角的定义及其图解法 井身轨迹测量方法及原理
本课到此结束！
绘制井眼轨迹的数据表（平均角法）
测量点
１ ２ … i-1 i i+1 … n
测量井深 L ，米
… … … … Li … … …
井段长 L ，米
… … … … Li … … …
井斜角 ，度
… … … … i … … …
方位角 f ，度
… … … … fi … … …
平均井斜角 v ，度 … … … … vi … … …
累积北坐标 N ，米
… … … … Ni … … …
东坐标增量 E ，米 … … … … Ei … … …
累积东坐标 E ，米
… … … … Ei … … …
8.3 造斜工具
8.3.1 转盘钻井用造斜工具
槽式变向器，水力冲，锚式钻头，BHA (BottomHole Assembly) 。
特点：非连续造斜
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
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
K

B
Ｌ
A
Ｌ
B
A
A Ｂ
Ｂ
方位变化率的概念
Ｎ
fA
fB
Ｂ
Ａ Ｏ
Ｅ
K


Ｌ
B
A
Ｌ
B
A
方位变化率Ｋf ：单位井段的方位变化
水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
装置角w对井斜和方位的作用
w＝270 减方位
w＝180
减斜
原井斜方位 w＝0
增斜
w＝90 增方位
装置角w的图解法
一种实用的确定装置角的近似方法
方法：用线段的长度表示井斜角a和导斜角g， 用线段的夹角表示方位角f和装置角w。
North
原井底方位
ＡD
O
w2 w1
方位增量 Ｂ2
Ｂ1
装置角w的图解法
已知条件：原井斜角、原方位角； 方法：在方位增量DF、井斜增量Da、导斜角g、装置角w
四个参数中任意确定两个参数，求另外两个参数。
N
原方位角
O 原井斜角
A
8.4.2 钻具组合
用改变井底钻具组合的方法来控制井身轨迹
8.4.3 反扭矩的影响
使用井下动力钻具造斜时，钻具产生的反 扭矩对装置角会产生影响。
６、东位移： Ei ri (cos i cos i1)
７、井底垂深： HE Hi
８、井底水平位移： SE
2
2
N i Ei
９、闭合方位角： E arctg Ei / Ni
8.2.5 实际井身轴线的绘制方法
在垂直平面和水平投影面上绘制井眼轨迹， 具体步骤如下： １、将测井资料整理列表； ２、选定一种计算方法，将计算结果填入表 中； ３、根据计算结果绘制井身轨迹垂直平面和 水平投影图。
正切法计算公式
１、垂直位移：Hi Li cos i1
２、水平位移：Si Li sin i1
３、北位移： Ni Li sin i1 cos i1
４、东位移： Ei Li sin i1 sin i1
５、井底垂深：HE Hi
６、井底水平位移：SE
8.5 定向井测量方法
１、井斜角测量
原理：重力 方法：液体染色（虹吸测斜仪），腐蚀（ＨＦ）， 感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻 测量仪 MWD）。
２、方位角测量
原理：陀螺、磁场（在套管内不能测量，需使用无 磁钻铤）
方法：感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻 测量仪 MWD）。
本章要点小结
2
2
N i Ei
７、闭合方位角： E arctg Ei / Ni
平衡正切法
平衡正切法计算公式
１、垂直位移：Hi Li (cos i cos i1 ) / 2
２、水平位移：Si Li (sin i sin i1 ) / 2
３、北位移：Ni Li (sin i cos i sin i1 cos i1 ) / 2
welcome
第八章 定向钻井
8.1 定向井的概念
定义：一口井在设计时，井口位置与 井底目标点不在同一铅垂线上 的井称为定向井。
8.1.1 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）
４、东位移：Ei Li(sin i sin i sin i1 sin i1) / 2
５、井底垂深：HE Hi
６、井底水平位移：SE
2
2
N i Ei
７、闭合方位角： E arctg Ei / Ni
平均角法计算公式
Ｎ 闭合方位角 fE
Ｏ
Ａ点水平位移：ＳA＝OA
Ａ
E(完井井底)
闭合距：SE＝OE
全角变化率K:井眼的空间曲率
AK B
K K 2 K 2 sin2
8.1.3 表示空间井眼轨迹的两个平面
A
fE fA
A
水平投影
fE fA
8.2 井身剖面设计
8.2.1 设计原则
１、利用地层自然造斜规律 ２、利于钻井、采油、修井工作 ３、剖面简单 ４、造斜井段地层稳定 ５、井眼曲率变化均匀
４、造斜点、最大井斜角、造斜率
三者之间要满足一定的关系
8.2.4 实际井眼轴线的计算方法
定向井井眼轴线是以等间距测量的，每一测点
的数据有测量井深、井斜角和方位角。
任意测点间的空间坐标位置需要根据两测点间 的轨迹形状来计算。
井眼轨迹形状是的未知的，不同假设就得到不 同的计算方法。
正切法
8.3.2 井底动力钻井用造斜工具
弯接头，偏心短节，可调变向接头。 特点：连续造斜
8.4 井眼轨迹控制
8.4.1 装置角w 8.4.2 钻具组合 8.4.3 反扭矩的影响
装置角的规定
当两个平面重合，且造斜工具起增斜 作用时，装置角w为０度；
在垂直井眼内，造斜工具弯曲方向指 向正北，装置角w为０度。
8.2.2 定向井剖面类型
１、常规井身剖面
整个井眼轨迹由直线和圆弧组成
２、特殊井身剖面
井眼轨迹由直线、圆弧和其他平面 曲线（悬链线、抛物线?...)组成
8.2.3 定向井参数选择
１、造斜点
地层稳定、可钻性好
２、最大井斜角
根据钻井工艺和采油的需要
３、井眼曲率，造斜率
大曲率半径： 5 ～ 16 度/100m 中曲率半径： 6 ～ 25 度/10m 小曲率半径： 4 ～ 10 度/1m