定向钻井技术

定向井知识及发展

华油一公司工程技术分公司

2003年11月20日

前言

世界上第一口定向井是采用槽式斜向器定向造斜，于1932年在美国钻成的。半个多世纪以来，定向钻井水平有了很大提高。进入80年代，大位移、大斜度井、丛式井、多目标井、水平井的钻井工艺技术有了飞速发展。为石油勘探和发展带来了巨大的经济效益。

我国定向井是新中国成立后才发展起来的。1955年在玉门油田钻成的C2-15井，是我国的第一口定向井。之后，我国又成功钻成了数对双筒井，以及多底井，斜直井等。1965年，钻成了我国第一口水平井—磨3井，水平位移延伸160m，达到60年代水平井的世界先进水平。

进入21世纪，定向井、大斜度井、多目标井、水平井全面应用于油田的勘探与开发之中。到现在我公司在冀中地区定向井比例已超过80%以上。

一、定向井、丛式井概念

（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、斜深。

3．垂深(V ertical Depth or True V ertical Depth)

井眼轴线上任一点，到井口所在平面的距离，称为该点的垂深。

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（闭合位移）。

5．视平移(V erticalSeCtion)

水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。视平移是绘制垂直投影图的重要参数。

6．井斜角(Hole lnclination 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”。

7．最大井斜角(Maximum Hole Angle)

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)

测点处井眼方位线与正北方位线的夹角，其所转过的角度称为称为该点的“方位角”。

9．闭合方位

闭合方位：井口与测点之间的连线在水平面上的投影与正北方向的夹角：

10．.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”。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。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 Severity)

“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：度/25m。

其计算方法为：

17．增斜段

井斜角随井深增加的井段，称增斜段。如图所示。

18．稳斜段

井斜角保持不变的井段，称为稳斜段。

19．降科段

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。

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（弯螺杆）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。

25．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。

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。

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”，意义和计算方法均相同。

在定向造斜或扭方位之前，根据定向造斜扭方位的要求，计算出所需要的定向角，在实钻的

过程中，由于各种素的影响，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