定向井技术入门基础
定向井基础
（4）工具面没有掌握好，工具面反复调整不容易获得稳定的造斜率。所以工具免疫功能相对稳定。
（5）泥浆塞太软。这种情况出现在侧钻作业，如水泥塞没有足够的强度难以侧钻脱离老井眼。因此，须保证水泥塞足够的强度，如钻水泥塞时，加压5~10T，ROP在5~8min/m的范围。
（1） 井眼轨迹发生始料不及的漂移，如上部井段严重左漂或右漂：
（2）是由于一些特殊原因，提前结束造斜，起钻时没有获得预计的造斜方位。比如马达或测量仪器不能保证正常造斜，不得已只能提前结束造斜。
（3）由于测量仪器的故障或测量工程师的失误，使真实定向方向不是测量仪显示的方向，致使方位偏差太大。解决方位偏差太大的办法是进行纠方位作业。纠方位作业时应主要考虑可能带来的狗腿和安全问题，特别是在裸眼段较长的井段。如果偏差值大的无法以扭方位来弥补，只有填井重钻。
磁边工具面，它是指在水平面上，沿磁北方向顺时针旋转到工具面与井底平面的交线在水平面上的投影所转过的角度。
25.定向角：是定向工具面角的简称，在定向或扭方位钻进时工具面所处的位置，用工具面角表示。工具面的位置有工作位置与非工具位置之分，工作位置是指启动马达正常钻进的工具面角，非工作位置是指不启动井下马达时的工具面角。
3.出新井眼（“裤裆”井）
新井眼往往在以下情况中可能出现：
（1）较浅较疏松的地层；
（2）狗腿较大的井段。如造斜段、扭方位井段；
（3）钻具刚性改变以后。
为避免出新眼，定向钻井时应注意以下几个方面：
A：如造斜是在较浅、较疏松的地层，造斜过程应尽量使井斜、方位平缓变化，避免急剧狗腿，特别是方位的变化。如造斜结束后，要下入刚性较强的稳斜组合，下钻要小心，不可轻易划眼，；如遇阻严重，开泵冲下，如仍遇阻，应考虑起钻用刚性较小的增斜组合通井。有时也可采取划眼的方式，但应在井斜较大的井段进行，必须注意划眼时钻压扭矩等的变化。
定向井工艺基础
3、钻井需要：遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用侧钻定向钻井 技术。
4、经济勘探开发油气藏的需要： 原井钻探落空，或钻遇油水边界、气顶时，可在原井眼内侧 钻定向井。遇多层系或断开的油气藏，可用一口定向井钻穿 多组油气层。对于裂缝性油气藏可打定向井（水平井）穿遇 更多裂缝，采用定向井可最大限度的穿越油气藏。并且，采 用水平井可大幅度的提高单井产量和采收率。
的方法完成。 5、 侧钻井：是在已钻主井眼内，按预定方向和要求侧钻一口新井的工艺过
程。根据侧钻的目的可分为纠斜侧钻、避开落鱼侧钻、二次完井侧钻等。 根据侧钻方法可分为套管开窗侧钻和裸眼侧钻。套管开侧钻又有套管段 铣和斜向器开窗之分。
Dagang Directional Drilling Company
6、垂深：即测点的垂直深度，是指井身上任一点至井口所在平面的距离。 7、水平位移：井眼轴线上某一点在水平面上的投影至井口的距离。
Dagang Directional Drilling Company
定向井的基本概念
8、闭合方位或总方位：是指以正北方位线为始边顺时针转至闭合距方位线 上所转过的角度。
Dagang Directional Drilling Company
直井段轨迹控制
常用钻具组合：以钟摆钻具为主，塔式钻具为辅 技术要点： １、 直井段控制钻压，合理控制井斜角。特别是造斜点前 100～150 米，
要严格执行技术要求。 ２、 定向前直井段按要求进行单点跟踪（尤其在使用 PDC 钻头时、钻
头。 7. 钻头装水眼的大小根据选用的动力钻具和仪器的不同来选
择。 8. 进行测斜时，注意上下活动钻具防卡
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术（入门基本概念）定向井技术（部分）制：李光远编制日期：2002 年9 月9 日注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！、定向井基本术语解释1)井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。
它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。
2* SIN 2a vI式中:相邻两测点井斜角的增量 相邻两测点方位角的增量 相邻两测点间井段的实际长度相邻两点间井斜角的平均值a A ： A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。
单位为“度”前进方向线的夹角。
单位为“度”；5)S B ' B'点的水平位移，即井口到B'点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。
单位为“米”; ①S ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。
单位为“度”； A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。
单位为“米f 也是A 点的H 坐标值。
同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到 A 点的N 和E坐标值10) 造斜点：在定向钻井中，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;11) 目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点;12) 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，称为井底高边方向。
高边方向上水平投影的方 位称高边方位，即井底方位；13) 工具面：造斜工具面的简称。
即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面；14) 工具面角：工具面角有两种表示方法:A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具 面与井底圆平面的交线上所转过的角度;K=av2) 井斜角、 方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”3) 4) ①A ： A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼6) 7) 8)A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。
《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
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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。
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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。
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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。
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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。
定向井基本知识
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。
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。
定向井钻井基础知识
定向井钻井基础提纲（一）为什么要钻定向井？（二）定向井的基本概念（三）定向作业专业术语（四）井眼轴线的计算方法（五）定向井轨迹防碰（一）、为什么要钻定向井？1、在海洋钻井平台上钻丛式定向井。
控制较大面积的油气构造。
生产设施集中在平台上，节省建造平台费用。
2、勘探和开发近海岸油气田。
使钻井定向弯曲，钻达海底油气层，节约海上钻井平台的建设费用。
3、用定向井控制断层，查明油水界面或断层面的位置(c)4、避开地表障碍物，勘探和开发障碍物下方的油气田。
5、纠正已斜的井眼或绕过井内落鱼而进行侧钻。
6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。
含油构造有时与盐丘构造共生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻井液漏失和腐蚀等问题。
7、井喷无法处理或油气井失火，钻定向救援井与原井衔接控制井喷或扑灭火灾。
8、钻大斜度井或水平井，防止气锥和水锥问题；增加井眼在产层中的延伸长度；增大平台的泄流面积，在裂缝性油藏9、供水井。
钻多孔底定向井多次穿过含水裂隙或沿含水裂隙钻单孔底定向井，可增加出水量。
10、开发地壳深部“干热岩”体的能量。
钻两口定向井，用水力压裂法使两井连通，形成一个地下热仓和封闭回路，用—口井向下注冷水，干热岩将冷水加热，另一口井抽出高温蒸气进行发电。
11、在煤层中钻定向排放孔抽瓦斯，保证采煤时的安全。
能钻遇多条裂缝，提高单井的产量。
12、对接连通开采可水溶性矿藏过去，在钻孔采可水溶性矿盐时，一直采用单井对流水溶采卤法，这种采卤技术存在较多缺点，如矿产回采率不足20％，卤井寿命短，产量低，采出的卤水浓度低而且不稳定等。
双井对接连通水溶采卤可克服上述一系列缺点。
数十年来，盐业系统探索了几种使两井能连通的方法(压裂法，自然溶通法等)，但并不是很理想，采用定向钻进技术实现两井对接、三井对接甚至更多的井眼对接，极大地提高采盐卤水量。
（二）定向井的基本概念1、定义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。
定向井专业技术入门基本概念
HA也是A点的H坐标值。同样，A点在NS轴和EW轴上的投影，也可得到A点的N和E坐标值。
9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异；
10）造斜点：在定向钻井中，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；
11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点；
1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。
K=
式中：
2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。
3）αA：A点的井斜角，即A点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”；
17）安置角：是安置工具面角的简称，即在定向造斜或扭方位时，当启动井下马达之前，将工具面安置的位置。安置角在数值上等于定向角加反扭角。
18）井下三器：减震器、扶正器、振击器
19）井身质量：是指井深轴线的倾斜度（或弯曲状况）与该井设计规定的偏差。
20）无磁钻铤材质：由锰、铬、镍合金，或蒙乃尔合金（一种主要成分为镍、铜及少量其它金属材料）制成。
视位移W=S*COS（ΦS-Φ0）[注：Φ0为设计方位]
4、靶心距的算法：
（1）计算出靶心坐标（N0=S0*COSΦ0，E0=S0*SINΦ0）[注：S0为设计位移]
（2）计算出进靶坐标（N’，E’）（垂深与设计中靶垂深相等，如不相等，则需要按规律加入一组数据后再进行计算）
靶心距＝
四、陕北地区常用钻具扣型
2、平均方位（ ）=[上点方位（Φ1）+该点方位（Φ2）]/2
特例：
（1）如所得值在Φ1与Φ2的大角平分线上时，则 =（Φ1+Φ2）/2-180
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
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-定向钻井基础
降斜率：单位长度井眼降低的井斜值
E
二、定向井井身剖面设计的原则
1、保证实现钻定向井的目的
根据不同的定向井钻 井目的对定向井井身剖面 进行合理设计 例如： 裂缝性油藏：横穿裂缝 薄油层：大斜度或水平井 低渗块状油层：多底井
救援：目标层位、靶区半径、简单（快速、经济） 落鱼侧钻：避开落鱼、一定水平位移
7. 井眼曲率K（“狗腿严重度”、“全角变化率”）：
指井眼轨迹曲线的曲率。平均曲率：Kc=γ/ΔL “狗腿角”或“全角变化”（γ）：上、下二测点的两条方向 线之间的夹角(空间夹角)。 狗腿角的计算： (1)Lubinski公式：
cosγ=cosαA·cosαB+sinαA·sinαB·cos(φB-φA)
水平长度Lp、闭合距、井斜方位角φ、 平移方位角θ、闭合方位角。
２．垂直投影图
投影面：过设计方位线的铅垂面，即井口和目标点所在
的铅垂面。
坐标系：原点(井口)、横坐标(视平移)、纵坐标(垂深) 表达的参数：垂深D、视平移V、井斜的增减趋势
3．垂直剖面图
垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成的柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、
井深
2530.00 2560.00 (2540.00) 2542.96
井斜角
38
45
Hale Waihona Puke 40.3341.02
井斜方位角 178
165
173.87
172.60
第四节 定向井井身剖面设计
主要内容：
•基本概念 •井身剖面设计原则
造斜点 井眼曲率 最大井斜角
•剖面类型 •设计方法
目的：
• 选择满足要求的井身剖面类型 • 设计剖面结构参数
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：测点处的井眼切线与铅垂线之间的夹角。
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。
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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
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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
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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
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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
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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。
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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）
三者之间要满足一定的关系
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22
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。
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23
正切法
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３、北位移： N i L i(sinicosisini 1cosi 1)/2
４、东位移： E i L i ( s i n is i n i s i n i 1 s i n i 1 ) /2
５、井底垂深： H E H i
６、井底水平位移：SE
2
2
Ni Ei
７、闭合方位角： E CHa ENr Lc I t g E i/ N i 29
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
2
2
Ni Ei
７、闭合方位角： E a r c t g E i/ N i
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平衡正切法
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平衡正切法计算公式
１、垂直位移： H i L i(co s ico s i 1)/2
２、水平位移： S i L i( s i n i s i n i 1 ) /2
６、东位移： E i L isinvisinvi
７、井底垂深：H E H i
８、井底水平位移：SE
2
2
Ni Ei
９、闭合方位角： E a r c Ct Hg ENLI E i/ N i 32
圆柱螺线法
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35
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3
水平井：应用于油气田开发的 目标是增产、提高采收率。
尤其适应于裂缝性储层、低渗油 气层、薄油层。
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4
水平井
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5
多底井
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6
侧钻
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7
救援井
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8
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
36
曲率半径法计算公式
１、井斜曲率半径： R i L i/ i 1 i
２、方位曲率半径： r i R ic o si c o si 1 /i 1 i
３、垂直位移： H i R i(s ini 1 s ini)
４、水平位移： S i R i ( c o s i c o s i 1 )
12
水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
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
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全角变化率K:井眼的空间曲率
AK B
K CHENLIK 2K 2sin2 14
表示空间井眼轨迹的两个平面
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15
A
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fE fA
16
５、北位移： N i r i( s i n i 1 s i n i)
６、东位移： E i r i ( c o s i c o s i 1 )
７、井底垂深： H E H i
2
2
８、井底水平位移： SE Ni Ei
９、闭合方位角： E a r c t Cg HENLI E i/ N i 37
A
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17
水平投影
fE fA
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18
井身剖面设计
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
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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
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21
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 ～ 1 6 度 /1 0 0 m 中曲率半径： 6 ～ 2 5 度 /1 0 m 小曲率半径： 4 ～ 1 0 度 /1 m
４、造斜点、最大井斜角、造斜率
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：