石油钻井行业定向钻井技术概述概述
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复式铣锥，一次完成三步开窗任务。
开窗侧钻新做法：
§1-1 定向井的用途
多 分 支 井
§1-1 定向井的用途
多 分 支 井
§1-1 定向井的用途
我国60年代钻的2口水平井
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数（测斜参数）
•测量方法：非连续测量；“测段”；“测点”。
•三个基本参数：井深、井斜角、井斜方位角
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
下面说法哪些是正确的？
1.某点的井眼方向线就是该点的切线方向。 2.井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹角。 3.井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点 的井斜方位线。 4.方位角就是井斜方位线与正北方向的夹角。 5.井斜方位角就是方位角。 6.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上某一点作投影线的切 线，该切线向井眼前进方向延伸部分即为该点的井斜方位线。
图中： N30ºE=30º N67.5ºW=292.5º S60ºE=120º S45ºW=225º
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井斜方位角的修正
磁偏角：地理北极（真北极）与地磁北极（磁北极）的夹角。
真方位与磁方位的换算关系：
• •
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
§1-1 定向井的用途
丛式井
丛 式 井 三 维 结 构 图
4、提高油藏采收率的手段
•钻穿多套油气层、老井侧钻、水平井等。
扩大泄油面积 增加控制储量 提高油井产能
0.6万吨 直井的5倍以上（L=300m）
水平井技术适合于薄层的开采
§1-1 定向井的用途
上的投影。
井斜方位角增量（Δ Φ） ：上下测点的井斜方位角之差。 Δ Φ ＝ Φ B－ Φ
A
井斜方位角的变化范围：0～360° 。
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井斜方位角的另一种表示方式
象限角：井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：0 ° ～90 °之间。
定向钻井技术概述
本章内容提要
§1-1 定向井的用途 §1-2 井眼轨迹的基本概念 §1-3 井眼曲率计算方法
定向井与定向钻井
定向井(directional well)：按照事先设计的具有井斜和方位
变化的轨道钻进的井。
一口直井打斜了，也具有井斜角和方位角的变化，但那不是定
向井。
定向钻井(directional drilling)：使井身沿着预先设计的方
1、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很高时。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制
图5-2 胜利油田河50井组
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
断层遮挡油藏：定向井比直井可发现和钻穿更多的油层； 薄油层：定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多； 垂直裂缝的构造带：打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水 平井，则钻遇裂缝的机会就大得多。
（1）井深（L）：井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼
长度，也称为斜深、测深。
• 井深增量（ΔL）：下测点井深与上测点井深之差。
ΔL＝LB－LA
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数
(2) 井斜角(α)： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。
井眼方向线：过井眼轴线上某测
点作井眼轴线的切线，该切线向
向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。
Байду номын сангаас
井眼轨道(well trajectory)：钻进之前人们预想的该井井眼
轴线形状。
井眼轨迹(well path)：实际钻出来的井眼轴线形状。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制 2、地下地质条件的要求 3、钻井工艺的需要
4、提高油藏采收率的手段
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
稠油开采
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
用水平井连通有高低差的两孤立油藏
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
海油陆探、海油陆采
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
西江24-1边际油田
井眼前进方向延伸的部分称为井
眼方向线。
井斜角增量( Δα
)：下测点井斜角
与上测点井斜角之差。
Δα＝αB－αA
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数
(3) 井斜方位角（ Φ）： 以正北方位线为始边，顺时针方向旋转
到井眼方位线上所转过的角度。也称为井眼方位角、方位角。
井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向线在水平面
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧 钻打定向井；
井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(•称 作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，可处理井喷 着火事故。 高陡构造地层 ，打直井很困难，若打定向井，则更容易。
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
侧 钻 井
§1-1 定向井的用途
侧钻井的侧钻技术
开窗侧钻老做法：
下地锚；为地锚定向并注水泥浆固定地锚；通 井探地锚头，下斜向器与地锚对接。
起始铣，初开窗口；开窗铣窗口；西瓜铣修正 窗口。 下入一体式地锚，定向，并靠液压座封地锚；
垂深增量（ΔＤ）：下测点垂深与上测点垂深之差， 简称“垂增” 。
ΔD＝DB－DA 。
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
2、井眼轨迹的计算参数：由基本参数计算得到的参数
垂深(D，或H)、N坐标(N)、E坐标(E)； 水平长度(Lp)、水平位移(S)； 平移方位角(θ)、视平移(V)； 井眼曲率(K) 。
(1) 垂直深度（Ｄ，或H）：轨迹上某点至井口所在水平
面的距离，简称“垂深” 。
开窗侧钻新做法：
§1-1 定向井的用途
多 分 支 井
§1-1 定向井的用途
多 分 支 井
§1-1 定向井的用途
我国60年代钻的2口水平井
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数（测斜参数）
•测量方法：非连续测量；“测段”；“测点”。
•三个基本参数：井深、井斜角、井斜方位角
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
下面说法哪些是正确的？
1.某点的井眼方向线就是该点的切线方向。 2.井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹角。 3.井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点 的井斜方位线。 4.方位角就是井斜方位线与正北方向的夹角。 5.井斜方位角就是方位角。 6.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上某一点作投影线的切 线，该切线向井眼前进方向延伸部分即为该点的井斜方位线。
图中： N30ºE=30º N67.5ºW=292.5º S60ºE=120º S45ºW=225º
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井斜方位角的修正
磁偏角：地理北极（真北极）与地磁北极（磁北极）的夹角。
真方位与磁方位的换算关系：
• •
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
§1-1 定向井的用途
丛式井
丛 式 井 三 维 结 构 图
4、提高油藏采收率的手段
•钻穿多套油气层、老井侧钻、水平井等。
扩大泄油面积 增加控制储量 提高油井产能
0.6万吨 直井的5倍以上（L=300m）
水平井技术适合于薄层的开采
§1-1 定向井的用途
上的投影。
井斜方位角增量（Δ Φ） ：上下测点的井斜方位角之差。 Δ Φ ＝ Φ B－ Φ
A
井斜方位角的变化范围：0～360° 。
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井斜方位角的另一种表示方式
象限角：井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：0 ° ～90 °之间。
定向钻井技术概述
本章内容提要
§1-1 定向井的用途 §1-2 井眼轨迹的基本概念 §1-3 井眼曲率计算方法
定向井与定向钻井
定向井(directional well)：按照事先设计的具有井斜和方位
变化的轨道钻进的井。
一口直井打斜了，也具有井斜角和方位角的变化，但那不是定
向井。
定向钻井(directional drilling)：使井身沿着预先设计的方
1、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很高时。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制
图5-2 胜利油田河50井组
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
断层遮挡油藏：定向井比直井可发现和钻穿更多的油层； 薄油层：定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多； 垂直裂缝的构造带：打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水 平井，则钻遇裂缝的机会就大得多。
（1）井深（L）：井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼
长度，也称为斜深、测深。
• 井深增量（ΔL）：下测点井深与上测点井深之差。
ΔL＝LB－LA
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数
(2) 井斜角(α)： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。
井眼方向线：过井眼轴线上某测
点作井眼轴线的切线，该切线向
向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。
Байду номын сангаас
井眼轨道(well trajectory)：钻进之前人们预想的该井井眼
轴线形状。
井眼轨迹(well path)：实际钻出来的井眼轴线形状。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制 2、地下地质条件的要求 3、钻井工艺的需要
4、提高油藏采收率的手段
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
稠油开采
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
用水平井连通有高低差的两孤立油藏
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
海油陆探、海油陆采
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
西江24-1边际油田
井眼前进方向延伸的部分称为井
眼方向线。
井斜角增量( Δα
)：下测点井斜角
与上测点井斜角之差。
Δα＝αB－αA
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数
(3) 井斜方位角（ Φ）： 以正北方位线为始边，顺时针方向旋转
到井眼方位线上所转过的角度。也称为井眼方位角、方位角。
井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向线在水平面
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧 钻打定向井；
井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(•称 作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，可处理井喷 着火事故。 高陡构造地层 ，打直井很困难，若打定向井，则更容易。
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
侧 钻 井
§1-1 定向井的用途
侧钻井的侧钻技术
开窗侧钻老做法：
下地锚；为地锚定向并注水泥浆固定地锚；通 井探地锚头，下斜向器与地锚对接。
起始铣，初开窗口；开窗铣窗口；西瓜铣修正 窗口。 下入一体式地锚，定向，并靠液压座封地锚；
垂深增量（ΔＤ）：下测点垂深与上测点垂深之差， 简称“垂增” 。
ΔD＝DB－DA 。
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
2、井眼轨迹的计算参数：由基本参数计算得到的参数
垂深(D，或H)、N坐标(N)、E坐标(E)； 水平长度(Lp)、水平位移(S)； 平移方位角(θ)、视平移(V)； 井眼曲率(K) 。
(1) 垂直深度（Ｄ，或H）：轨迹上某点至井口所在水平
面的距离，简称“垂深” 。