随钻测井技术(定向井和水平井简介)
定向井水平井钻井技术2009
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高边方 向；从正北方向线顺时针转至 高边方向在水平面上的投影所 转过的角度称为高边方位角。
川庆钻探工程公司
高边工具面角是以高边方 向线为始边，顺时针转到工 具面与井底圆平面的交线所 转过的角度；
方钻杆标记棱转到 的绝对角度（转盘刻 度），俗称“转”角。
定+方=转
±180°
+90°
- 90° +90°
谨记： 以下量上
转盘0°标记 川庆钻探工程公司
- 90°
顺正逆负
转角
0°
使用单弯螺杆定向（扭方位）时，应注意入 井前量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角， 称为“弯差角”。 弯差角的量取原则同样是“以下量上，顺正 逆负”。计算实际工具面面的公式为： 实际工具面=所测工具面-弯差角 如图中，弯差角应为 －90°。 如某次测得工具面为240 °，则 实际工具面=240 °－（－90 ° ）=330 °。 如果测得工具面为L 40 °，则: 实际工具面=L 40 ° －（－90 ° ）=R 50 ° 。
川庆钻探工程公司
（4）水平井的主要技术问题
a、水平井目标区的设计
水平井目标区的设计是水平井是否
水平井合理井位的选择
有效益的关键技术，主要包括：①
水平井合理井位的选择；②水平井 完井方法选择；③水平井靶区参数
设计，包括：水平段长设计，水平
段方位设计、水平段井斜角计算、 水平段垂向位置计算和水平井靶体 设计。
造斜点
垂 深
α
设计井眼轨道
实钻井眼轨迹
定向井(水平井)钻井技术概述
测量方式
氢氟酸测斜仪，机械式罗盘的电测井方法。
多种引进的有线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统
发展了无线随钻测斜系统,引进了带地质参数的MWＤ系统
定向井钻井水平
简单的单口定向井、水平井位移小，精度低
钻成大量高难度定向井、大组丛式井、多目标井、套管定向开窗井、水平井也从大半径水平井发展到了中半径水平井
定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
钻成位移过万米的大位移井
径向水平井可在0．3米之内完成增斜过程
我国定向井钻井技术发展情况
(表二)
年代
内容
60年代
80年代
90年代
剖面设计及轨
迹计算方法
设计采用查表法、图解法等精度不高的方法
发展了曲率半径法，最小曲率半径法等多种更为精确的轨迹计算和设计方法，编制了能进行轨迹预测和防碰扫描的计算机软件包。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米;
水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的ＲｙtｃhＦａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。
定向井、水平井测量技术
定向井、水平井测量技术第一节定向井、水平井测量的性质和特点一. 钻井过程中测量的方法、媒介和基准石油钻井过程中的测量属于工程测量的一种类型。
从物理意义上讲, 测量井下钻具的工具面角, 即为井下钻具定向或测量井眼的轨迹均属于空间姿态的测量。
由于石油钻井工程的特殊性使得这一测量过程必须借助专门的工具和仪器, 采取间接测量的方法来完成。
目前, 石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, 即大地的重力场、大地磁场和天体坐标系, 由此产生了与这三种测量媒介有关的测量仪器。
1. 借助于重力场测量井斜角或高边工具面, 采用的测量元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。
这类仪器的测量基准是测点与地心的连线, 即铅垂线。
2. 借助于地磁场测量方位角或磁性工具面, 采用的测量元件为罗盘或磁通门等。
这类仪器的测量基准是磁性北极, 所以磁性仪器测量的方位角数据必须根据当地的磁偏角修正成真北极, 即地理北极的数据。
3. 借助于天体坐标系测量方位角或磁性工具面, 采用的测量元件为陀螺仪。
陀螺仪为惯性测量仪器, 不以地球上任何一为基准, 这类仪器下井测量之前必须对陀螺仪的自转轴进行地理北极的方位标定。
二. 钻井过程中测量的特点1. 钻井过程中的测量是间接测量, 必须借助专用工具和仪器完成。
而且根据测量仪器的数据记录和传输方式的不同, 钻井测量分为实时测量和事后测量。
2. 测量仪器的尺寸受到井眼和钻井工具的限制, 特别是下井仪器的径向尺寸必须能够下入套管和钻具内, 而且不会因仪器的下入而影响泥浆的流动或产生过大的泥浆压降。
3. 下井仪器受到地层和泥浆的高压, 仪器的保护筒和密封件必须能够承受这种高压, 而且还应具备一定的安全系数。
4. 由于地层的温度随着井深变化, 下井仪器是在高于地面温度的环境里工作, 要求下井仪器具有良好的抗高温性能, 一般称耐温 125℃以下的仪器为常温或常规仪器, 称耐温 182℃以下的仪器为高温仪器。
5. 某些仪器在使用过程中要承受冲击 (如单多点测斜仪的投测)、钻具转动 (如转盘钻具中的 MWD 仪器)、钻头和钻具在钻进过程中的振动 (如 MWD 和有线随钻测斜仪) 等。
定向及水平井简介
对钻井设备和技术的要求较高 ，需要专业的定向井工程师团
队。
在某些情况下，可能存在井眼 轨迹控制难度大、油层污染等
问题。
水平井的优缺点
优点 可以实现长水平段穿越油层，提高油藏的开采效率。
对于薄油层和复杂油藏的开采具有重要意义。
水平井的优缺点
• 可以有效利用地层自然裂缝，提高油藏的开采效 率。
水平井的优缺点
01
缺点
02
钻井过程中需要控制好水平段的稳定性， 避免出现卡钻等事故。
03
对钻井设备和技术的要求较高，需要专业 的水平井工程师团队。
04
在某些情况下，可能存在水平段稳定性差 、油层污染等问题。
定向井与水平井的适用范围及选择依据
适用范围
定向井适用于需要大范围水平位移的油藏开采，如海上油田、复杂断块 油田等。
岩屑携带
定向钻井过程中，岩屑容易堆积在井 底，影响钻进效率。可以采用高压喷 射钻头、空气钻头等新型钻头，提高 岩屑携带能力。
地层适应性
不同地层对钻头、钻具和工艺有不同 的要求，需要根据地层特点选择合适 的钻头、钻具和工艺。
03
水平井钻井技术
水平井钻井设备及工具
01
02
03
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钻机
用于钻进水平井的钻机，通常 采用顶部驱动钻井系统。
岩屑携带
水平井钻进过程中，岩屑容易堆积在井底，影响钻进效率 。可以采用高压喷射钻井技术来解决这一问题。
井壁稳定
水平井钻进过程中，容易发生井壁失稳现象，可以采用合 理的钻井液体系和稳定剂来解决这一问题。
完井作业
水平井完井作业过程中，需要采用特殊的完井技术，以确 保水平段的密封性和稳定性。可以采用先进的完井技术和 工具来解决这一问题。
定向井和水平井钻井技术
定向井和水平井钻井技术定向钻井就是“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”。
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。
我们根据钻井用到的惯性产品的技术进行总结，分析各个技术中使用惯性陀螺及加速度计的优势，最后给出适合钻井技术的惯性产品。
一、井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制的内容包括：优化钻具组合、优选钻井参数、采用先进的井下工具和仪器、利用计算机进行井眼轨迹的检测预测、利用地层的方位漂移规律、避免井下复杂情况等等。
轨迹控制贯穿钻井作业的全过程，它是使实钻井眼沿着设计轨道钻达靶区的综合性技术，也是定向井施工中的关键技术之一。
井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程，可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术。
我们根据造斜段所需要的测斜仪进行分析。
根据测斜仪器的种类不同，分为四种定向方式：1．单点定向此方法只适用造斜点较浅的情况，通常井深小于1000米。
因为造斜点较深时，反扭角很难控制，且定向时间较长。
施工过程如下：（l）下入定向造斜钻具至造斜点位置（注意：井下马达必须按厂家要求进行地面试验）。
（2）单点测斜，测量造斜位置的井斜角，方位角，弯接头工具面；（3）在测斜照相的同时，对方钻杆和钻杆进行打印，并把井口钻杆的印痕投到转盘面的外缘上，作为基准点；（4）调整工具面（调整后的工具面是：设计方位角+反扭角）。
锁住转盘、开泵钻进；（5）定向钻进。
每钻进2～4个单根进行一次单点测斜，根据测量的井斜角和方位角及时修正反扭矩的误差，并调整工具面；（6）当井斜角达到8～10度和方位合适时，起钻换增斜钻具，用转盘钻进。
定向及水平井简介ppt
定向井和水平井技术还可应用于环境治 理、地质灾害防治等领域。
02
定向及水平井的分类和优缺点
定向井的分类
按照井底井口连线与预先确定的方向导引轨迹可 以分为三类：直井、斜井、丛式井。
按钻井目的可以分为：采油井、注水井、注气井 、注入井等。
按照设计用途可以分为：探井、开发井、注水井 、调整井、增采井、扩边井等。
水资源利用
定向及水平井技术在水资源利用领域可以用来开发地下水，实现水资源的合理利用。
05
定向及水平井的发展趋势和展望
定向及水平井的发展趋势
1
全球范围内定向及水平井的应用越来越广泛， 市场规模持续增长。
2
定向及水平井技术不断发展，钻井周期不断缩 短，安全性不断提高。
3
非常规油气资源的开发利用，推动了定向及水 平井技术的发展。
THANKS
效开采。
四川油田水平井技术应用
03
四川油田采用水平井技术开采深部油藏，提高了开采效率。
定向及水平井在其他领域的应用实例
矿产资源开发
定向及水平井技术在矿产资源开发领域也有广泛应用，例如在煤炭、金属矿产等资源开采 中。
新能源领域
定向及水平井技术在新能源领域也有应用，例如太阳能、风能等新能源的开发和利用。
提高采收率的方法与技术
01
采用先进的采油工艺技术，提高采收率。
02
推广应用丛式井组和水平井组等高效开发模式。
利用数值模拟和物理模拟等技术手段，优化采油方案。
03
发展中的新型定向及水平井技术
旋转导向钻井技术
该技术可以在钻井过程中随时调整钻头方向，提 高井技术应用
大庆油田采用定向井技术开采难以到达的油藏 ，实现了高效开采。
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。
最新定向井水平井技术讲稿课件ppt
水平井的分类
长半径水平井 造斜率：2合：常规的钻具组合
（弯接头、弯外壳、多稳定器钻具 组合）
测量工具：常规测量工具 水平段长度：取决于可用的工
水平井的分类
中半径水平井 造斜率：6° /30m－20 °
/30m 应用范围：水平位移较大
• 5）垂深（垂直井深）：即某测点的垂直深 度，以H表示。是指井身任意一点至转盘面 所在平面的距离。
• 6）水平位移：简称平移，是指测点到井口 垂线的距离。
• 7）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）： 从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进 方向变化的角度（两点处井眼前进方向线 之间的夹角），该角度既反映了井斜角度 的变化又反映了方位角度的变化，通常称 为全角变化值。
排卵后，由于血管侵入颗粒细胞层，黄体
孕激素
• 孕激素是妊娠建立和维持必不可少的甾体 激素，可负反馈调节下丘脑．垂体一卵巢 轴，抑制卵泡生成素FSH和 LH的分泌，使妊 娠期间无排卵发生。
双增轨道 三增轨道
定向井、水平井基本术语
• 1）井深：指井口（转盘面）至测点的 井眼实际长度，人们常称为斜深。
• 2）测深：测点的井深。
• 3）井斜角：该测点处的井眼方向线与 重力线之间的夹角（见图1．1）。
• 4）方位角：是指以正北方位线为始边， 顺时针旋转至井斜方位线所转过的角 度（见图1．2）。
• 黄体由类固醇生成细胞(颗粒黄体细胞、膜 黄体细胞)及成纤维细胞、免疫细胞、血管 内皮细胞等非类固醇生成细胞组成。
正常黄体生理
• 黄体主要功能是合成甾体激素，黄体实质 内的黄体细胞主要合成孕激素；膜黄体细 胞位于黄体外周并随血管内折，主要合成 雄激素，经黄体颗粒细胞芳香化作用后， 形成雌激素。
孕激素
定向及水平井简介
定向及水平井除了具备普通直井的优点外，还具有提高油气 开采效率、降低开发成本、利于环保等优势。
定向及水平井的起源和发展
起源
20世纪80年代，由于油气资源供应紧张和开发难度增大，定向及水平井技术 开始得到广泛应用。
发展
定向及水平井技术不断发展完善，从单一的定向井到复杂的多分支井，从浅 层到深层，从陆地到海洋，应用领域也不断拓展。
定向及水平井在水资源工程中的应用
水资源工程是定向及水平井技术应用的重要领域 之一。
定向及水平井技术可以用于地下水资源开发和利 用，提高地下水资源的开采效率。
定向及水平井技术还可以用于水库扩容和加固， 提高水库的蓄水能力和防洪能力。
定向及水平井在其他矿产资源开发中的应用
定向及水平井技术可以应用于 其他矿产资源的开发中。
02
定向井技术
定向井的定义和分类
定向井定义
定向井是一种在石油和天然气勘探和开发过程中，利用定向钻井技术使井筒穿过 一定厚度岩层，到达预定的靶点位置的井。
定向井分类
根据钻井方向和靶点位置的不同，定向井可分为斜向井、水平井和分支井。
定向井的技术原理
定向钻井技术
定向钻井技术是利用旋转钻头、钻柱和定向装置等工具，使 井筒沿着预先设计的轨迹钻进，达到预定靶点位置的钻井技 术。
04
定向及水平井在石油工业中的应用
定向及水平井在油气勘探开发中的应用
1 2
确定油气资源分布
定向井和水平井可以用于确定油气资源的分布 情况，帮助油田勘探和开发。
增加储量
通过定向井和水平井可以发现更多的油气资源 ，增加储量。
提高开采效率
3
定向井和水平井的开采效率比传统直井更高。
定向及水平井在提高油气产量和采收率方面的应用
随钻测井技术定向井和水平井简介
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井 是指定向井与失控井具有一定距离，在设计上和实际钻进让救援井 和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海 的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了 1:3.14； 丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始 起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2-— 15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深350米，水平位 移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广 定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从 定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议； 1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井；
瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器， 1888年俄国也设计出了测斜仪器； 1929年，美国国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井筒； 30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平井分支井眼； 1954年苏联钻成第一口水平位移； 1964年—1965年我国钻成两口水平井，磨—3井、巴—24井； 自来80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的 发展，水平井钻井大规模高速度的发展起来。
定向及水平井简介
定向及水平井简介xx年xx月xx日CATALOGUE目录•定向及水平井概述•定向及水平井的分类与技术要求•定向井与水平井的施工流程•定向及水平井的应用场景与案例分析•定向及水平井的优缺点分析•定向及水平井的发展趋势与展望01定向及水平井概述按照事先设计的轨迹和方位钻达目的层的钻井方法。
可分为直井、斜井和丛式井。
定义与特点定向井井斜角达到或接近90°，井眼轨迹在油层中沿水平方向延伸的钻井方法。
水平井提高油井产能、降低开发成本、提高原油采收率、保护环境和减少污染。
特点定向及水平井的起源与发展20世纪60年代，由于定向磁性仪器和陀螺仪的出现，定向钻井技术得到了广泛应用。
20世纪80年代，水平井技术得到了快速发展，成为高效开发油气资源的重要手段。
定向井起源于19世纪末，由John Goodwin和J. Hoover提出。
0102定向及水平井的应用范围广泛应用于油气田开发、地热、水文工程、矿山工程、城市工程等领域。
定向及水平井的优势•提高油井产能：水平井能够穿过多层油藏，提高单井产能。
降低开发成本水平井可以大幅度减少所需的井数，降低开发成本。
提高原油采收率水平井能够更好地适应油藏特征，提高原油采收率。
保护环境减少对地表和植被的影响，减少对生态环境的破坏。
定向及水平井的应用范围与优势03040502定向及水平井的分类与技术要求单靶定向井、多靶定向井按照井底靶点个数增斜定向井、降斜定向井、S型定向井按照轨迹形状浅井定向井、中深井定向井、深井定向井按照钻井完钻深度浅水平井、中深水平井、深水平井按照完钻深度单靶水平井、多靶水平井按照靶点个数直平井、增斜平井、降斜平井、S 型平井按照轨迹形状定向及水平井的钻井技术要求钻头选型与优化根据地层特点选择合适的钻头类型和尺寸掌握地层特点了解地层岩性特征、力学性质和钻遇率等因素轨迹设计与控制利用计算机钻井设计软件进行轨迹设计，并通过钻进参数调整和辅助设备操作实现轨迹精确控制应对复杂情况定向及水平井钻进过程中需应对各种复杂情况，如地层出水、漏失、垮塌等现象，需采取相应的技术措施钻具组合选择与优化选用合适的钻具组合，包括钻杆、钻铤、稳定器等，并优化组合配置，以实现钻进高效、安全的目的03定向井与水平井的施工流程地质资料收集和分析对目标油田的地质资料进行详细收集和分析，包括地层分布、岩性、地应力等。
随钻测井
Ⅰ水平井测井技术
改善油藏开发效果
提高经济效益
$
$$$$
Ⅰ水平井测井技术
设 计 井 位 示 意
Ⅰ水平井测井技术
水平井井身剖面设计是水平井施工的重要环节，剖 面优化能有效地降低钻进过程中的摩阻扭矩、降低施工 难度。从曲率半径分: 常规水平井首选类型
优点：水平井总进尺及定向 控制段比长曲率半径少、施
深侧向(Ωm)
200 180
声波时差(μs/ft)
40
自然伽马(API)
10 160 0.2
深侧向(Ωm)
200 180
声波时差(μs/ft)
40
深 度 (m)
自然电位(mv)
50 100 0.2
浅侧向(Ωm)
200 86
补偿中子(%)
-14
井径(cm)
18 43 0.2
1980 1990 2000 2010 2020 2030
涡轮发电机 井斜 方位
自然伽马 工具面、温度
随钻测井
★四个补偿功能的双频发射线圈、 两个接收线圈； ★8个探测深度、32个测量数值 ★2MHz高垂直分辩率，区分薄层和 油水界面 ★400MHz横向探测范围大（原状地 层），地质导向，早期地层边界 探测和油水界面确定 ★适用造斜率30°／100ft
随钻测井
随钻测井
近钻头地质导向： XX井实钻轨迹图
高油藏钻遇率 增加有效泄油面积，提 高单井产量 井眼轨迹位于油藏最佳位置 井身位于油藏物性较好 的部位 井眼保持在油水界面安 全距离之上
随钻测井
近钻头地质导向：
保持井眼轨动态监 测都会造成不 利影响。
设计
150
TZ40-H7 Horizontal Section Pre-Job Model - GR Formation Property
定向井水平井概述
Da
αa
D
b
O1
O2
Dt
d
O
S
St
αt
c
t
αb
f
二定向井设计
上述公式中符号代表意义 H0——过度参数，m； H——全井总垂深，m； ΔHXZ——自降斜终点到目标点处的垂增，m； HZ——造斜点的深度，m； a，——降斜终点的井斜角，m； S0——过度参数，m； S——井口到目标点的水平位移，m； ΔSXZ、ΔLXZ——分别为降斜终点到目标点的水平位移和段长，m；
磁极
地理北极
磁极
磁偏角
地理方位
磁方位
磁偏角：它是指地磁北极方向线与地理北极方向线之间的夹角。随着地理位置和时间不同其数值也不同。有正负值之分。
a
专业名词
地理方位角：以地理北极为基准的方位角。
添加标题
地理方位角=磁方位角+磁偏角
添加标题
井斜变化率：单位井段内井斜角的改变速度。以两测点间井斜角的变化量与两测点井段的长度的比值表示。
设计轨道
靶区
水 平 位 移
α-井斜角
定向井垂直投影图
垂 深
定向井是使井筒沿特定方向 钻达地下预定目标的油气井
什么是定向井？
定向井水平投影图
β
01
北
02
东
03
靶点
04
N
05
E
06
β-方位角
07
井口
08
设计轨道
09
实钻轨迹
10
为什么要钻定向井？
绕开地面地下障碍物 地下地质条件要求：由于地质构造特点采用直井不能有效地开发油气藏时 钻井技术的需要：遇到井下事故或复杂情况无法处理或者不易处理时。
定向井、水平井基本术语
定向井、水平井基本术语1、井深：指井口（转盘面）至测点的井眼实际长度，人们常称为斜深。
国外称为测量深度（Measure Depth）。
2、测深：测点的井深，是以测量装置（Angle Unit）的中点所在井深为准。
3、井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角（见图 1.2）。
•井斜角常以希腊字母α表示，单位为度。
4、井斜方位角：是指以正比方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度（见图1.3）。
•井斜方位角常以希腊字母Φ表示，单位为度。
实际应用过程中常常简称为方位角。
图1.1磁偏角示意图5、磁方位角：磁力测斜仪测得的井斜方位角是以地球磁北方位线为准的，称磁方位角。
6、磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。
磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角；当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。
•进行磁偏角校正时按以下公式计算：00真方位角＝磁方位角＋东偏磁偏角真方位角＝磁方位角－西偏磁偏角7）井斜变化率：是指井斜角随井深变化的快慢程度，常以Kα表示，•精确的讲井斜变化率是井斜角度（α）对井深（L•）的一阶导数。
dαKα＝───dL井斜变化率的单位常以每100米度表示。
8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，•是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。
计算公式如下：dΦＫΦ＝───dL井斜方位变化率的单位常以每100米度进行表示。
9）全角变化率（狗腿严重或井眼曲率）：从井眼内的一个点到另一个点，井眼前进方向变化的角度(两点处井眼前进方向线之间的夹角），该角度既反映了井斜角度的变化又反映了方位角度的变化，通常称为全角变化值。
•两点间的全角变化值γ相对与两点间井眼长度ΔL变化的快慢及为全角变化率。
用化式表达如下：γＫ＝───ΔL实际钻井中，井眼曲率的计算方法：目前计算井眼曲率的方法有很多。
有公式法、查表法、图解法、查图法和尺算法五种。
随钻测井技术在水平井中的应用
随钻测井技术在水平井中的应用发表时间：2008-12-10T09:50:13.700Z 来源：《黑龙江科技信息》供稿作者：杨显敬许孝顺[导读] 随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和边底水等难以动用的储量得到经济有效地开发。
摘要：随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和边底水等难以动用的储量得到经济有效地开发。
关键词：随钻测井(LWD)；水平井；井眼轨迹；井斜角;B64-28KH井水平井技术是20世纪最重要的钻井技术之一，能提高石油勘探开发效果、油井产量和油藏采收率。
近年来，随着随钻测井技术的发展和应用，水平井技术进一步完善。
实践证明，随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和边底水等难以动用的储量得到经济有效地开发。
随着油田勘探开发难度的不断增加，该项技术将得到更加广泛的应用。
1 随钻测井技术简介随钻测井就是在钻进作业的同时，实时测取地质参数，并绘制出各种类型的测井曲线，作为地质人员进行地质分析的依据。
由于是实时测量，地层暴露时间短，因此，测井曲线是在地层液体有轻微入侵甚至没有入侵的情况下获得的，与电缆测井相比，更接近地层的真实情况。
在必要的情况下，还可以将随钻地质测井曲线与电缆测井曲线进行对比，获得地层被流体侵入的实际资料，为地层液体的特性分析提供帮助。
随钻测井提供的实时地质参数数据，可以帮助现场人员对将要出现的地层变化做出准确的判断。
在水平井钻井中，配合定向参数测量，可以准确地控制井眼轨迹穿行于储层中的最佳位置，有效地回避油/气和油/水界面，从而显著提高钻井效率，缩短钻井周期，从整体上降低钻井成本。
利用这一技术可以大幅度地提高单井产量和储层采收率。
目前国内使用较多的是从贝克休斯公司引进正脉冲LWD(LOGGING While Drilling)无线随钻地质参数测量仪。
定向井及水平井基础知识介绍PPT课件( 60页)
• 闭合距与闭合方位：国外将水平 位移称作 闭合距(Closure Distance)，将平移方位角称作闭 合方位角(Closure Azimuth)。我 国现场常特指完钻时的水平位移 为闭合距，平移方位角为闭合方 位角。
（1）LWD功能及组成
①随钻地质参数：
双向自然咖玛、电阻率（4种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度
②定向工程参数：
井斜角、方位角、 磁性工具面、高边工具面角
③井下仪器工况诊断：
震动传感器、 温度传感器
④磁参数：
地磁场强度，地磁倾角
四、常用工具、仪器
（2）随钻测井 地面实时监视界面
地质参数曲线
四、常用工具、仪器
视平移：有人称为投影位移， 英文称Vertical Section，视 平移可以定义为水平位移在
设计方位线上的投影。视平 移以字母Ｖ表示。
其它基本概念
1、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。 2、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用“°/100m ”表示。 3、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“°/30m ”表示。 4、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“°/30m ”表示。 5、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。 常用“°/30m ”表示。
四、常用工具、仪器
6、抗压缩钻杆
在中曲率水平井的造斜段，由于井眼曲率较大，普通钻铤下不去，故 在钻柱的承压部分要用特种钻杆。
随钻测井仪器介绍
钻井过程中测量的方法、参数和基准
地理北极
磁北极
栅极北极
子午线 收敛角
磁偏角
S O
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
测量仪器分类
适用范围
1. 磁罗盘单、多点照相测斜仪 这类仪器适用于普通定向井和无邻井磁干扰的丛式井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取 井身轨迹数据。 2. 有线随钻测斜仪 有线随钻测斜仪适用于较深的定向井、无邻井磁干扰的丛式井或大斜度井、水平井中与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向。 3. 无线随钻测斜仪 无线随钻测斜仪适用于超深定向井、大斜度井、水平井中或海洋钻井平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下 钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 4. 电子多点测斜仪 电子多点测斜仪适用于精度要求较高的定向井、无邻井磁干扰的丛式井、大斜度井、水平井中或海洋钻井 平台上与无磁钻铤配合使用, 为井下钻具组合定向或测取井身轨迹数据。 5. 照相单、多点陀螺测斜仪 这类仪器适用于已下探管的井眼中测取井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井下钻具组合定向。 6. 电子陀螺测斜仪 电子陀螺测斜仪适用于已下探管的井眼中测取较高精度的井身轨迹数据, 或在丛式井、套管开窗井中为井 下钻具组合定向。
元件为测角器、罗盘重锤或重力加速度计等。这类仪器的测 量基准是测点与地心的连线, 即铅垂线。
钻井过程中测量的方法、参数和基准
1、测量方法：间接测量 2、测量参数：大地的重力场、 3、基本测量单元：重力测量仪
性质和特点
石油钻井过程中的测量需要借助三种媒介, ——大地的重力场、大地磁场、天体坐标系
定向井和水平井简单介绍
定向井和水平井简单介绍定向井和水平井钻井技术简介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）大位移井指总水平位移与总垂深之比n≥2的井，对n≥3的大位移井称为超大位移井。
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。
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）。
定向井、水平井钻井技术(8)
第八章定向井、水平井钻井技术前言定向井、水平井钻井技术在国内经过多年的研究、发展，目前已经相对成熟。
但是，就应用地域而言，川东北地区应用定向井、水平井技术相对较晚，由于地质条件复杂，钻井施工期间出现的问题较多，有必要对前期定向井施工中的成功经验和负面教训进行总结、分析，为提高今后钻井队伍对该地区定向井、水平井施工的认知程度，推动川东北地区定向井钻井技术的成熟，形成较为完善的川东北水平井钻井技术方案奠定基础。
一、国内外定向井、水平井钻井技术现状（一）定向井钻井技术简而言之，定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻进的井。
沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层位的钻井方法，称为定向钻井。
定向井技术可以增加油藏泄油面积，提高油气产量，还能够克服地表障碍设定井场、节约用地、降低开发成本、提高经济效益。
定向井通常采用的轨道剖面是“直—增—稳”和“直—增—稳—降—稳”或与之相近的剖面结构,在数量上以“直—增—稳”三段制结构占绝大多数。
对于这种剖面，早期的定向井钻井在造斜点以下井段是分三步施工的,即弯接头+直螺杆定向造斜、转盘钻进增斜和转盘钻进稳斜。
该施工步骤相对而言较为复杂，且由于定向井井眼轨迹的井斜变化和方位漂移量受地层岩性、钻具结构、钻进参数等诸多因素影响,如果没有对相应区块的钻井施工经验，判断和量化分析井斜、方位变化规律的存在一定的难度。
随着弯壳体泥浆马达、高效PDC钻头的研制成功和无线随钻测量技术的发展，导向钻井系统逐步发展，并成为定向井技术发展的最重大的成果。
最初是弯壳体动力钻具与MWD组成的滑动导向钻井系统,近年来又出现了旋转导向钻井系统。
导向钻井系统的最大优点是一套工具下入井内后,可以增斜、降斜和稳斜,可以根据需要钻出不同曲率的井眼,从而大大提高了井眼轨迹控制能力。
如英国BP公司1999年7月在英国WytchFarm油田完成的M16SPZ井，完钻井深11278m，垂深1637m，水平位移达10728.4m。
定向井和水平井钻井技术
定向井和水平井钻井技术第三节井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制的内容包括：优化钻具组合、优选钻井参数、采用先进的井下工具和仪器、利用计算机进行井眼轨迹的检测预测、利用地层的方位漂移规律、避免井下复杂情况等等。
轨迹控制贯穿钻井作业的全过程，它是使实钻井眼沿着设计轨道钻达靶区的综合性技术，也是定向井施工中的关键技术之一。
井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程，可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术，其中直井段的控制技术见第七章第四节。
一．定向选斜井段初始造斜方法有五类，即井下马达和弯接头定向、喷射法、造斜器法、弯曲导管定向、倾斜钻机定向。
目前，我国海洋定向井一般采用第一种方式，常用造斜钻具组合为：钻头十井下马达十弯接头十非磁钻铤十普通钻铤（ 0～30米）十挠性接头十震击器十加重钻杆。
这种造斜钻具组合是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩，迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削，使钻出的新井眼偏离原井眼轴线，达到定向造斜或扭方位的目的。
造斜钻具的造斜能力主要与弯接头的弯角和动力钻具的长度有关。
弯接头的弯角越大，动力钻具长度越短，造斜率也越高。
弯接头的弯角应根据井眼大小、井下动力钻具的规格和要求造斜率的大小选择。
现场常用弯接头的弯角为1.5～2.25度，一般不大于2.5度。
弯接头在不同条件下的造斜率见第四节。
造斜钻具组合使用的井下动力钻具型号应根据造斜井段或扭方位井段的井深选择。
使用井段在2000米以内，一般采用涡轮钻具或普通螺杆钻具，深层走向造斜或扭方位应使用耐高温的多头螺杆钻具。
造斜钻具组合、钻井参数和钻头水眼应根据厂家推荐的钻井参数设计。
由于井下动力钻具的转速高，要求的钻压小［一般为29.4～78.4千牛（3～8吨）］，因此，使用的钻头不宜采用密封轴承钻头，尤其是在浅层，可钻性好的软地层应使用铣齿滚动轴承钻头或合适的PDC 钻头。
根据测斜仪器的种类不同，分为四种定向方式：1．单点定向此方法只适用造斜点较浅的情况，通常井深小于1000米。
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一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的 JF128 井，井深达到 7000 米，垂深位移比最大的大位移井 是胜利定向井公司完成的郭斜 x 井，水平位移最大的大位 移井是大港定向井公司完成的 xx 井，水平位移达到2666 米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河 50丛式井组， 该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向 井42口。
水平井钻井技术是近二十年来发展最快，推广应用最广的一项钻井
技术，到目前为止已在世界上不同类型油气藏中得到广泛的应用。
目前美国和加拿大等国平均每年钻水平井 2000 多口，占钻井总数的 10%以上，成本是直井的1.2～2倍，产量是直井的3～8倍。 到 2005年底全球已完钻水平井超过 30000口，遍布美国、加拿大、 前苏联等70余个国家
水平井、大位移井、多分支井、鱼骨井技术由于进一步提高了油藏暴 露面积，有利于提高采收率、降低吨油开采成本而得到推广应用。 国外在多分支井和鱼骨井基础上还提出了最大储层有效进尺（ MRC ） 的概念，即利用钻井手段提高储层段的进尺，大幅度提高单井产量。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念 定向井是按照预先设 计的井斜角、方位角和井 眼轴线形状进行钻进的井。 定向井相对与直井而言它 具有井斜、方位角度而直 井是井斜角为零的井，虽 然实际所钻的直井它都有 一定斜度但它仍然是直井。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转 钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出 来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非 是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。 最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895 年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实 例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
据国外13 家石油公司在世界多个地区的统计资料，水平井对直井的 日产量增长比率平均为5倍，在北海达6～20倍
国外水平井钻井记录 水平井最长水平段：6118m；
水平井最大垂深：6062m；
Z-12，井深11680m，61d完钻。 丛式井口数最多的，海上平台为96口，人工岛为170口。
9
10
8937
8434
9557
9275
BP
RWE Dea
M-14
Dieksand 6
Wytch Farm
Mitteplate
英国
德国
一 随钻测井技术介绍
国内大位移井技术指标
国内水平位移最大的井：张海502FH井
中 石 油
水平位移：4128.56m 垂深：2845.49m
水平段长度：602m 实测井深：5387m
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井）
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
水平井的类型： 根据水平井曲率半径的大小分为： 长曲率半径水平井（小曲率水平井）； 中曲率半径水平井（中曲率水平井）； 短曲率半径水平井（大曲率水平井）。
中石油位垂比最大的井：庄海4102m 水平段长度：732m 水平位移：3481.72m 完钻
中 石 化
全国陆上位垂比最大的井：金平1井
位垂比：2.80 完钻井深：2128m 位移：1636.43m
垂深：583.9m
水平段长1356.55m
长半径水平井 造斜率 曲率半径 < 6°/30米 304—914米
中半径水平井 6°—20°/30米 291—87米
短半径水平井 150°—300°/30米 12—6米
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
国际上钻井技术的发展趋势已经由传统的建立油气通道发展到采用钻
井手段来实现勘探开发地质目的，提高单井产量和最终采收率。
一 随钻测井技术介绍
世界大位移井前10名
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 位移（m） -------10730 10728 10585 10114 10089 9963 9243 测深（m） 11680 11282 11278 11184 10658 11134 10995 10183 作业公司 ExxonMobil ExxonMobil BP TotalFinaElf BP ExxonMobil ExxonMobil ExxonMobil 井号 Z-12 Z-11 M-16Z CN-1 M-11Z Z-2 Z-1 Z-4 油田 Chayvo Chayvo Wytch Farm Ara Wytch Farm Chayvo Chayvo Chayvo 地区 俄罗斯库页岛 俄罗斯库页岛 英国 安哥拉 英国 俄罗斯库页岛 俄罗斯库页岛 俄罗斯库页岛
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井 是指定向井与失控井具有一定距离，在设计上和实际钻进让救援井 和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海 的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了 1:3.14； 丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始 起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2— 15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深350米，水平位 移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广 定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从 定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。
一 随钻测井技术介绍
定向井、水平井的基本概念
1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议； 1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井； 瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器， 1888年俄国也设计出了测斜仪器； 1929年，美国国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井筒； 30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平井分支井眼； 1954年苏联钻成第一口水平位移； 1964年—1965年我国钻成两口水平井，磨—3井、巴—24井； 自来80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的 发展，水平井钻井大规模高速度的发展起来。