定向井基本知识
《定向井的基础知识》课件
定向井的钻井液
定向井钻井液是定向井钻井过程中的循环介质，它能够起到冷却、润滑、携带岩 屑等作用，同时对钻头和井壁起到保护作用。
定向井钻井液通常由水、油、化学添加剂等组成，具有较低的摩擦系数、良好的 携岩能力和防塌性能等特点。
定向井的钻井工具
定向井钻井工具包括弯接头、无磁钻铤、稳定器等，它们能 够协助定向井钻头实现钻进过程中的定向控制。
安全性原则
轨道设计应确保钻井施工的安 全，避免因设计不当导致的井 眼坍塌、卡钻等事故。
环保原则
轨道设计应尽量减少对环境的 破坏，合理利用资源，保护生
态环境。
定向井轨道设计的参数
01
02
03
04
井口坐标
井口位置的经度、纬度、高程 等参数。
井底坐标
井底位置的经度、纬度、深度 等参数。
井眼轨迹
包括井眼的起点、终点、方向 、倾斜角、弯曲度等参数。
பைடு நூலகம் THANKS
感谢观看
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，定向井技术 将不断向智能化、高效化和环保化方向发展。
01
03
定向井技术将更加注重环保和可持续发展，采用更加 环保的钻井技术和材料，减少对环境的负面影响，为
油气产业的可持续发展做出贡献。
04
定向井技术将与人工智能、大数据等先进技术相结合 ，实现更加智能化和自动化的钻井过程，提高钻井效 率和安全性。
ABCD
测斜施工
在钻孔施工过程中，定期进行测斜施工，了解钻 孔的角度变化情况。
纠偏施工
在进行纠偏措施后，进行纠偏施工，对钻孔进行 修正，使其符合设计要求。
定向井的完井施工
完井施工准备
完成钻孔施工后，进行完井施工准备， 包括设备撤离、场地清理等工作。
定向井及水平井基础知识介绍
定向井及水平井基础知识介绍概述在石油勘探与开发中，为了更有效地获取地下资源，定向井和水平井技术日益被广泛应用。
本文将介绍定向井和水平井的基础知识，包括定义、优势、应用领域和技术特点等内容。
定向井的定义和优势定向井是指在垂直井的基础上，在一定深度范围内以一定倾角钻孔，旨在钻探具有特定目标的井筒。
与传统垂直井相比，定向井有以下优势： - 可钻入地下难以进入的地质层； - 可减少钻井长度，降低成本； - 可提高油井产能； - 可通过改变井眼轨迹实现水平产量。
定向井的应用领域定向井技术在石油勘探与生产中有着广泛的应用，主要包括以下几个领域： 1.增产：通过定向井技术，可达到增加油井产能的目的，提高石油开采效率。
2. 增储：将定向井开入储层可增加有效储集层面积，提高储层有效厚度。
3. 保护环境：通过定向井技术可以减少地表受到的损害，降低对环境的影响。
定向井的技术特点定向井技术具有以下技术特点： 1. 井眼轨迹可以根据地质条件和开采需求调整，灵活性高。
2. 需要精准的测量和导向技术，以确保井眼轨迹的准确性。
3. 钻井难度较大，需要高级的钻井设备和技术支持。
4. 通常需要配合水平井技术，实现更有效的油井开采。
水平井的定义和优势水平井是指在总长度相对较长、倾角相对较小的井筒中的一段呈水平或近水平方向前行的油气井。
与垂直井相比，水平井有以下优势： - 可以在储层中水平方向上穿过多个裂缝或孔隙，提高采收率。
- 可以减缓井底流体速度，减少持液力，降低油井产能。
- 可以有效控制油井生产，避免地层压力过快下降。
水平井的应用领域水平井技术主要应用于以下几个领域： 1. 大垂深气藏开发：通过水平井技术，可以有效提高气藏的采收率。
2. 高含水期油田的开发：水平井技术有助于提高油田的开发效率。
3. 多重边际储层的解决：适用于有多层油气藏交错分布的地质构造。
水平井的技术特点水平井技术具有以下技术特点： 1. 需要精确的测量和控制技术，以确保水平段的准确布置和有效开发。
定向井技术入门基础
CHENLI
9
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
CHENLI
10
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
KＬBＬA
B
A
Ｂ A
Ｂ
CHENLI
11
方位变化率的概念
Ｎ
fA
fB
Ｂ
Ａ Ｏ
Ｅ
K Ｌ B Ｌ A BA
方位变化率Ｋf ：单位CHE井NLI段的方位变化
25
正切法计算公式
１、垂直位移： H i L ico s i 1
２、水平位移： S i L is ini 1
３、北位移： N i L is i n i 1 c o s i 1
４、东位移： E i L isini 1sini 1
５、井底垂深： H E H i
６、井底水平位移：SE
CHENLI
30
CHENLI
31
平均角法计算公式
１、平均井斜角： v iii 1/2
２、平均方位角： v iii 1/2
３、垂直位移： H i L ic o sv i
４、水平位移： S i L is inv i
５、北位移： N i L is i n v ic o sv i
定 向 井 技 术
CHENLI
1
定向钻井
定向井的概念
定义：设计井眼轨迹由多段直线和光
滑曲线组成，井底相对井口有一定
的水平位移；这种沿着预先设计的
井眼轨迹钻进的井称为定向井。
CHENLI
2
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）
定向井基础知识
垂直井深（TVD）H：井口至井眼某点的垂直距离
测量井深 （MD）L 垂直井深 （TVD）H
井身轨迹某点水平投影
方位角φ
正北方向
井斜角α
井斜角α ：井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角 方位角φ ：井身轨迹某点水平投影的切线与正北方向的夹角
铅垂线
井斜变化率Kα ：单位井段的井斜变化
O
2、水平投影面
井深轨迹在水平面上的投影。该平面能表示井眼个点的方位角φ 和水平位移S。
A’
定向井概念：
最大井斜角：有2种含义
• • 对于已完成的井眼，全井中井斜角最大的值； 对于定向井设计中，增斜段终点处的井斜角值；
造斜点增Βιβλιοθήκη 段KOP最大井斜角 降斜段
造斜点（ KOP ）： 造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用KZ表示，其值等于用该造斜工 具所钻出井段的井眼曲率，但不等于井斜变化率。 增斜段： 稳斜段： 降斜段： 目标点（靶点）： 靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离目标点的水平面距离，成为靶区半径。
测量井深 （MD）LB
A
方位变化率Kφ ：单位井段的方位变化
正北方向 正北方向
αA
铅垂线
A B
井身轨迹某点水平投影
B
αB
铅垂线
N
A点的水平位移：SA 闭合方位角φ E A E（完井井底）
水平位移S：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
闭合距离SE：完井井底水平位移 闭合方位角φ E ：闭合距离与正北方向的夹角
稳斜段
实钻轨迹 设计轨道 靶区半径 中靶点
靶区：
靶心距：靶区平面上，中靶点与目标点之间的距离。
t
R
靶区
定向井基础知识
定向井基础知识定向井基础知识一、概念部分1定向井：一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，统称为定向井。
2井深（米：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，单位为米3垂深《m》：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深，单位为《米》4 水平位移（M）：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距，单位为《米》严格意义上水平位移为闭合距在设计井眼轨迹上的投影位移闭合距井眼轨迹投影于水平面与设计轨迹投影于水平面的夹角井底与井口连线在水平面上的投影线的长为总闭合距（习惯叫闭合距又叫总水平位移），5、视位移（m）：水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视位移，是绘制垂直投影图的重要参数，单位为“米”。
6、井斜角《°）：井眼轴线上任一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点的井斜角，单位为“度”。
7/方位角（°）：在以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角，单位为“度”。
8、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”，顺时针为正，逆时针为负。
磁方位校正为磁方位角加上该地区的磁偏角。
9、造斜点（KOP）：在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点”。
通常以开始定向造斜的井深来表示。
10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用“°/100m”表示。
11、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化速度称为“井斜变化率”，常用“°/100m”表示。
12，方位变化率：单位井段内方位角的变化速度称为“方位变化率”，常用“°/100m”表示。
13、全角变化率K（狗腿度）：指的是单位井段内井眼钻进的方向在三维空间内的角度变化，它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
定向基础知识
3－基本概念
目标点（Target）：设计规定的，必须钻达的地层位置，称 为目标点。通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐 标值来表示。 靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离， 称为靶区半径。 靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离， 称为靶心距。
3－基本概念
工具面（tool face) ：工具面就是造斜工具弯曲方向的平面， 通常称作工具面。 。 反扭角：动力钻具反扭矩作用下启动前后工具面之间的夹角。 高边（High Side)：在斜井段用一个垂直于井眼轴线的平面 与井眼（这时的井眼不能理解为一条线，而是一个具有一定 直径的圆）相交，由于井眼是倾斜的故井眼在该平面上有一 个最高点，最高点与井眼圆心所形成的直线及为井眼的高边 。 工具面角（Tool Face Angle):表示造斜工具下到井底后工具 面所在的位置参数。工具面角有两种表示方法：高边工具面 角：造斜工具弯曲方向的平面与井斜方位角所在平面的夹角。 一般是井斜角大于6º后可用高边工具面角；磁性工具面角： 造斜工具弯曲的平面与正北方位所在平面的夹角。 。
3－基本概念
增斜段：井斜角随井深增加的井段，称为增斜段。 稳斜段：井斜角保持不变的井段称为稳斜段。 降斜段：井斜角随着井深的 增加而逐渐减小的 井段称为降斜段。 井斜变化率：单位井段内井 斜角的绝对变化值。通常以 两测点之间井斜角变化量
与井段长度的比值来表示。 方位变化率：单位井段内井
斜方位角的绝对变化值。 两变化率的单位为：º /100m
二、定向井、丛式井钻井技术－基本概念
丛式井的基本概念：凡在一个井场或平台上，有计划的钻 几口可几十口定向井和一口直井，这些井统称为丛式井 （组）。丛式井要涉及到合理的井距及布井的先后顺序及 防碰跟踪等问题。
定向井基础
坐标换算公式如下：
△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
Φ20=2a0r/9c/t27g△Y/△X(以上图为例)。
13
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。
（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；
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、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
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20保20/9温/27 和油井的管理。
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
中由直井段、增斜井段、稳斜井段三个井段组
定向井基本知识
The directional well1. 定向井的基本概念：定向井是钻井专业术语，是指按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。
其剖面主要有三类：(1)两段型：垂直段+造斜段；(2)三段型：垂直段+造斜段+稳斜段；(3)五段型：上部垂直段+造斜段+稳斜段+降斜段+下部垂直段。
水平井是定向井的一种，一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。
而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段的在油层中钻进直到完井。
Advantage: 有利于多采油，油层中流体流入井中的流动阻力减小，生产能力比普通直井、斜井生产能力提高几倍。
2.定向井的基本应用：地面限制：油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。
地下地质条件要求：用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。
如：安718段块的井漏、二连地区巴音区块的井，自然方位120-150度。
钻井技术需要：遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。
如：掉钻头、断钻具、卡钻等。
经济有效的勘探开发油气藏的需要：ⅰ原井钻探落空，或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。
ⅱ遇多层系或断层断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。
ⅲ对于裂缝性油气藏可钻水平井穿遇更多裂缝、低渗透性地层、薄油层都可钻水平井，提高单井产量和采收率。
ⅳ在高寒、沙漠、海洋等地区，可用丛式井开采油气。
3. 定向井基本分类：按设计井眼轴线形状分：ⅰ两维定向井：井眼轴线在某个铅垂平面上变化的定向井，井斜变化，方位不变化。
ⅱ三维定向井：井眼轴线在三维空间变化的定向井，井斜变化，方位变化。
可分为：三维纠偏井和三维绕障井。
按设计最大井斜角分：ⅰ低斜度定向井：井斜小于15度，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。
ⅱ中斜度定向井：井斜在15-45度之间，钻井时井斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。
定向井的基础知识
– 井眼曲率计算方法: 有公式计算法 、查图法、图解法、 查表法和尺算法等五种。后四种皆来源于公式计算法。 公式计算法又可分为三套。
井眼曲率及其计算
• 第一套计算公式： • 根据空间微分几何原理推导，可得：
K
d
dL
• 以增量代替微分，以相邻二测点 间的井斜方位角变化值（Δφ ）与 二测点间井段长度（ΔL）的比值 来表示井斜方位变化率的。
• 求得的乃是该测段的平均井斜方 位变化率：
K
L
井眼轴线形状的图示法
• 三维坐标图示 法： – 井眼轴限的 特点：形状 复杂，结构 简单。无法 给人以立体 感。 – 需要采用辅 助面增强立 体感。 – 只在特殊时 候采用。
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角
真方位角＝磁方位角－西磁偏角
不准确的说法：“地北与磁北 之间的差值，称为磁偏 角”“以地球北极为准，磁北 在其右边的为东磁偏角，……”
井眼轨迹的基本参数
• 磁偏角
– 磁篇角地图：
井眼轨迹的基本参数
• 象限角
– 井斜方位角还有另一种 表示方式，称“象限角” 它是指井斜方位线与正 北方位线或与正南方位 线之间的夹角。象限角 在 0～90度之间变化。 书写时需注明所在的象 限，如N67.5°W。
– 2. 井眼轴线投影到水平面上以后，过其上每一点作投影线的切线， 该切线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的井眼方位线，或称 井斜方位线。
– 上述1和2两个定义，是相同的，都是正确的。 – 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。注意，正北方位线是指地 理子午线沿正北方向延伸的线段。所以正北方位线和井眼方位线 也都是有向线段，都可以用矢量表示。
定向井知识
定向井知识基本概念1.定向井——根据人类需求，其设计目标点在给定方向偏离井口垂直线的井。
2、井深――井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点井深或斜深。
3、垂深――井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点垂深。
4.水平位移——井眼轴线上任意一点与井口直线之间的距离称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距离。
5、视位移――水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。
6.井斜角——钻孔轴线任意点的钻孔方向线与通过该点的重力线之间的角度。
7、方位角――以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。
8.构建坡度-表示构建坡度工具的构建坡度能力。
其值等于使用偏转工具钻取的井段的钻孔曲率。
9、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。
10.目标点是指根据设计必须钻探的地层位置，称为目标点。
它通常由空间坐标表示，以地面井口为坐标原点。
11、靶区及靶区半径（定向井）――在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。
允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区半径。
12、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。
13、反扭角――使用井底马达进行定向造斜或扭方位时，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。
14、工具面――在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面，称为工具面。
15、高边――定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面。
称为井底圆。
井底圆上的最高点称为高边。
从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底的“高边方向”。
高边方向上的水平投影称为高边方位。
即井底的方位。
16.工具面角度是指偏转工具降到井底后，指示工具面位置的参数。
定向井基本知识
第九章定向井和水平井钻井技术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。
定向井基本知识
定向井基本概念1、定向井：一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定距离的井。
2、井深：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深，或斜深。
3、垂深：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离。
4、水平位移：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离。
5、视平移：水平位移在设计方位线上的投影长度。
6、井斜角：井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角。
7、最大井斜角：全井井斜角的最大值。
8、方位角：在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线，所转的角度称为该点的方位角。
9、造斜点：在定向井中，开始定向造斜的位置叫造斜点，通常以开始定向造斜的井深表示。
10、井斜变化率：单位井段内，井斜角的改变速度，称为井斜变化率。
通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度的比值表示。
11、方位变化率：单位井段内方位角的变化值称为方位变化率。
通常以两测点间方位角的变化量与两测点间井段长度的比值表示。
12、造斜率：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。
13、增（降）斜率：指的是增（降）斜井段的井斜变化率；其井斜变化为正值时为增斜率。
负值为降斜率。
14、全角变化率：指的是在单位井段内，井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。
15、增斜段：井斜角随井深增加的井段。
16、稳斜段：井斜角保持不变的井段。
17、降斜段；井斜角随着井深的增加而逐渐减小的井段。
18、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。
19、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离。
20、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。
21、工具面：造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面。
22、反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜和扭方位时，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。
定向井
定向井井身剖面
剖面类型
另一种是“悬链 式”剖面，如右图所 示。此类剖面造斜率 由小到大，自然递增 ，能够有效地减少摩 阻，适用于大位移井
三、定向井的井眼轨迹控制
三、定向井的井眼轨迹控制 1、定向井直井段井斜控制
定向井直井段的井身轨迹控制原则是防斜打直
，因为当钻至造斜点时，如果直井段不直，不仅
会影响造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井 斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。
， 转 速 80—
三、定向井的井眼轨迹控制 4、定向井降斜段井斜控制
1）螺杆钻具组合 2）五段制定向井下直井段一般采用钟摆钻具组合： Φ215.9mmBIT+ Φ 177.8mmDC+ Φ 177.8mmNM+ Φ 214mmSST+ Φ 158mmDC+ Φ 127mmHDP+ Φ 127mmDP 钻进参数：钻压3—5T，排量28—32L/S，转速120r/min
inc方位角测点处正北方向线与井眼方向线在水平面投影的夹角度azi一定向井的基本概念定向井的基本要素??no井斜变化率井斜角对井深的变化率度30米方位变化率方位角对井深的变化率度30米一定向井的基本概念垂深测点的垂直深度米tvd水平位移测点至井口所在的铅垂线的距离米闭合距井底的水平位移米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neabo定向井的其他井身参数?a一定向井的基本概念视平移测点水平位移在设计方位线上的投影米neabo设计投影方位vs水平投影长度
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
定向井知识培训
定向井知识培训一、定向井概念及分类定向井是指在油气勘探开发过程中，通过特殊的调控手段，改变井眼方向，使其在地层中具有一定的倾角和方向性。
定向井的分类主要包括定向钻井、水平井和多级水平井。
1. 定向钻井：是指在一般的垂直钻井方法之外，通过使用特殊的工具和技术来改变井眼方向，以实现在地层中特定目的的定向进尺。
2. 水平井：是指井眼地表段与地层接触平面倾角大于70度度的井。
3. 多级水平井：是指在水平井井身的不同深度段中开钻多个水平段。
定向井的分类主要是根据井眼的倾角和方向来划分的，不同的类型适用于不同的地质情况和开发目的。
二、定向井的优势1. 提高产量：通过定向井技术，可以最大限度的利用地层中的储集层，提高油气产量。
2. 降低成本：定向井可以减少钻井井眼数目，降低钻井成本。
3. 减少地表占地面积：通过定向井技术可以在一个地表场地上钻探多口钻井井眼，减少地表占地面积。
4. 提高勘探开发成功率：通过定向井技术可以钻探到难以到达的地层，提高勘探开发成功率。
三、定向井的主要工具和装备1. 定向井测井工具：包括测斜仪、磁探仪、地质定位仪等，用于测量井眼的倾角方向等。
2. 定向井钻头：包括定向导向钻头、下扩钻头、水平井磨岩钻头等，用于指导井眼方向并进行地层钻进作业。
3. 定向井钻探平台：包括双鼓式平台、三脚架平台等，用于安装井下工具，钻井作业和管柱下入等。
四、定向井施工流程1. 钻前准备：确定定向井的设计方案和目的、选型选用作业所需的工具设备。
2. 定向井井眼测斜：通过使用定向井测井工具，对井眼进行测斜，确定钻井方向。
3. 定向井导向钻进：采用定向井钻头和测斜工具对钻井方向进行调整，并进行定向钻进。
4. 定向井水平段钻进：根据地质要求，对水平段进行钻探并进行完井作业。
5. 定向井压裂和产出：通过定向井工具进行裸眼压裂或水平井砂浆封隔并进行产出。
五、定向井安全注意事项1. 定向井工作时应按照相应的安全操作规程进行作业，避免钻井事故的发生。
定向井知识及防碰要求
定向井知识及防碰要求定向井是一种用于油气勘探和开发的井型，具有一定的复杂性和危险性。
为了确保定向井的施工和运行过程安全可靠，必须对定向井知识和防碰要求有充分了解，并严格按照相关规定进行操作。
本文将从定向井的定义、施工过程、保护措施和防碰要求四个方面进行详细介绍。
定向井是一种非垂直井，用于在垂直井无法满足勘探和开发要求时进行钻井。
定向井可以在垂直方向以外的方向上延伸，以达到更大的水平距离，以及获取更多的油气资源。
定向井施工需要使用特殊的钻井工具和设备，以实现井眼方向的控制和调整。
定向井施工过程包括井底工具的选择、钻井方法的确定、底部方向调整等。
定向井施工需要专业技术人员进行操作，同时需要对井眼壁的保护和防碰措施进行严格的要求和监控。
首先，定向井施工需要选择合适的井底工具，包括可倾角钻井工具、导向工具和方位工具等。
井底工具的选择要根据井眼要求和工程需求，确保井眼方向稳定和控制精度高。
同时，要对井底工具进行认真的检查和维护，确保其完好无损，并具备正常工作的能力。
其次，定向井施工需要确定合适的钻井方法。
常见的钻井方法有扭矩平衡钻井、定点定向钻井和连续定向钻井等。
具体选择何种钻井方法要根据工程要求、地质条件和井眼方向调整的需求来确定。
在施工过程中要进行实时的方位调整和控制，保持井眼方向的稳定和准确，防止井眼偏离目标位置。
第三，定向井施工需要采取一系列的保护措施。
首先是井眼壁的保护，防止井眼塌陷和井壁垮塌。
这可以通过钻进泥浆、固井和井壁加固等方式来实现。
其次是井底设备的保护，防止因操作不当或误操作导致设备损坏。
井底设备的保护可以通过加强操作人员的培训和监督，确保操作规范和安全。
最后，定向井施工过程中的防碰要求是十分重要的。
防碰是指防止井眼与已有井的交叉或碰撞，以及避免与地下其他物体（如管线）的相撞。
定向井施工过程中必须密切关注井眼相邻井眼的位置和方位，以确保施工过程安全。
通常采取两个主要措施来防止井眼碰撞，一是进行地质测量和井眼方向的监测，及时发现异常并调整方位；二是进行预测和规避，通过技术手段确定在开井阶段应采取的措施，如修改井眼打角、调整终井位等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定向井和水平井钻井技术第一节 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： 一、专业名词1．定向井（Directional Well ） 一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，称为定向井。
2．井深（Measure Depth ）井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深，或斜深。
单位为“m ”。
3．垂深（Vertical Depth or True Vertical Depth ）井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深。
通常以“m ”为单位。
4．水平位移（Displacement or Closure Distance ）井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，谓之该点的“水平位移”。
也称该点的闭合距。
其计量单位为“m ”。
5．视平移（Vertical section ）水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。
如图10—1所示，OQ 为设计方位线，T O曲线为实钻井眼轴线在水平面上的投影，其上任一点P 的水平位移为OP ，以 A P表示。
P 点的视平移为OK ，其长度以V P 表示。
当OK 与OQ 同向时V P 为正值，反向时为负值。
视平移是绘制垂直投影图的重要参数。
单位为m 。
6．井斜角（Hole Inclination or Hole Angle ）井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点处的“井斜角”。
以度为单位。
7．最大的井斜角（MaxinumHoleAngle）“最大井斜角”有两种不同的意义。
对已钻成的实际井眼来说，全井所有的各个测点中，井斜角的最大值称为该点的“最大井斜角”。
在定向井的设计剖面中，其增斜井段的终止点处，井斜角值应该最大。
这就是通常所说的“最大井斜角”。
以“度”表示。
综上，无论设计剖面，还是实钻剖面，全井井斜角的最大值，称为该井的最大井斜角。
8．方位角（Hole Direction）在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。
以“度”表示。
见图10—2（a）。
方位角还有另外一种表示方法。
即：在井眼轨迹上任一点建立一个以该点为原点的水平面直角坐标系。
该点处井眼方位线与正北方位线或正南方位线的夹角、称为该点的“方位角”，也称“井斜方位角”。
这种表示方法，井斜方位角均不大于90℃，如图10—2（b）所示。
9．磁偏角（Declination）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”。
磁偏角的计量方法是以地理北极方向线为始边，以磁北极方向线为终边，顺时针为正值，逆时针为负值，转过的角度值即为磁偏角的数值。
磁偏角的正值为东磁偏角，负值为西磁偏角。
10．磁方位校正用磁性测斜仪测得的方位角称为磁方位角。
它是以磁北方位线为基准的。
由于大地磁场随着地理位置和时间在不断变化，所以需要以地理真北方位线为基准进行校正。
这种校正称为磁方位校正。
校正后的磁偏角计算方法是：磁方位角值加上该地区的磁偏角。
11．造斜点（Kick Off Point）在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点”。
通常以开始定向造斜的井深来表示。
12．井斜变化率单位井段内井斜角的改变速度称为“井斜变化率”。
通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度的比值表示。
常用单位是：°／10m，°／25m和°／100 m。
井斜变化率的公式如下：13．方位变化率单位井段内方位角的变化值，称为方位变化率。
通常以两测点间方位角的变化量与两测点间井段长度的比值表示。
常用单位有：°／10m，°／25m和°／100m。
其计算公式如下：14．造斜率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。
不等于井眼变化率。
15．增（降）斜率指的是增（降）斜井段的井斜变化率。
其井斜变化为正值时为增斜率。
负值为降斜率。
16．全角变化率（Dogleg Seventy）“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井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。
它即包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
其计量单位为：°／25m。
17．增斜段井斜角随井深增加的井段，称增斜段。
如图10—3所示。
18．稳斜段井斜角保持不变的井段，称为稳斜段。
19．降斜段井斜角随着井深的增加而逐渐减小的井段称为降斜段。
20．目标点（Target）设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点。
通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。
21．靶区半径允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，称为靶区半径。
所谓靶区，就是在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。
靶区半径的大小，根据勘探开发的需要或钻井的目的而定。
22．靶心距在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，称为靶心距。
23．工具面（Tool Face）在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面，称为工具面。
24．反扭角使用井底马达带弯接头进行定向造斜或扭方位时，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。
24．高边（High Side）定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面。
称为井底圆。
井底圆上的最高点称为高边。
从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底的“高边方向”。
高边方向上的水平投影称为高边方位。
即井底的方位。
26．工具面角（Tool Face Angle）工具面角是表示造斜工具下到井底后，工具面所在的位置的参数。
工具面角有两种表示方法：一种是以高边为基准（High Side Mode），一种是以磁北为基准（Magnetic Mode）。
高边基准工具面角，简称高边工具角。
是指高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线上所转过的角度。
由于高边方向线在水平面上的投影，即为井底方位线，所以，若以正北方位线为始边，顺时针转到井底方位线上所转过的角度，即为井底方位角。
磁北基准工具面角（简称磁北工具面角），等于高边工具面角加上井底方位角。
27．定向角定向角是定向工具面角的简称。
在定向造斜或扭方位钻进时，当启动井下马达之后，工具面所处的位置，用工具面角表示，即为定向工具面角。
定向角可用高边工具面角表示。
也可用磁北工具面角表示。
定向角与我国的现场常用的“装置角”词，意义和计算方法均相同。
在定向造斜或扭方位之前，根据定向造斜或扭方位的要求，计算出所需要的定向角，这是预计的定向角。
在实钻的过程中，由于各种因素的影响，实际的定向角与预计的定向角不一定完全相符。
在使用随钻测斜仪器的情况下，可以调整工具面，使实钻定向角与预计定向角基本相符。
28．安置角（Too1 Face Setting）安置角是安置工具面角的简称。
在定向造斜和扭方位钻进时，当启动井下动力钻具之前，将工具面安置的位置，以工具面角表示，即为安置工具面角。
安置角在数值上，等于定向角加反扭角。
安置角、定向角、反扭角以及井底方位角之间的关系可用图10—4所示。
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2．井斜角3．方位角目前，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。
（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。
7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。
8．方位提前角（或导角）：预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角。
三．狗腿严重度狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／100英尺表示）。
可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k。
1．第一套公式2．第二套公式cosγ＝cosα1cosα2＋sinα1sinα2 cosΔϕ………………………………………（9－3）本式是由鲁宾斯基推导出来的，使用非常普遍。
美国人按上式计算出不同的α1、α2和Δϕ值下的狗腿角γ值，并列成表格，形成了查表法。
3．第三套公式γ——两测点间的狗腿角。
若将三套公式作比较，第一套公式具有普遍性，适合于多种形状的井眼，第二套只适用于平面曲线的井眼（即二维井型），第三套是近似公式，用于井斜和方位变化较小的情况。
四．测斜计算的主要方法测斜计算的方法可分为两大类二十多种。
一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成，另一类则视其为不同曲率半径的圆弧组成。
计算方法多种多样，从计算精度来讲，最高的是曲率半径法和最小曲率法。
曲率半径法（圆柱螺线法）此法假设两测点间的测段是条等变螺旋角的圆柱螺线，螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。
如图9－7，测段的计算公式有三种表达形式。
（1）第一种表达形式（9－13）～（9－16）式中：这四个公式是最常用的计算公式：曲率半径法的特殊情况处理③第三种特殊情况，α1≠α2，且其中之一等于零。
此时，按二测点方位角相等来处理，然后代入第二种特殊情况的计算式中。