水平井技术图例 上井知识总结

一、石油工程基础知识1.钻井工程常识：六大系统，各个岗位组成及分工，井场布置，工作环境，井场安全2.油气井分类3.定向井、水平井基础知识：基本概念（角差、工具面是重点），井身轨迹控制方法（轨迹类型，定向工具：弯接头、螺杆、无磁钻铤、定向接头；定向造斜，复合钻进，地质导向，旋转导向）二、定向测量仪器（北京海蓝MWD）1.仪器的组成结构、功能作用及工作原理2.仪器的安装、拆卸、初始化设置及调试等3.仪器现场工作流程三、现场工作1. 建井程序2. 定向测斜流程3. 摆工具面4. 井身轨迹设计与轨迹控制软件的使用方法5. 井下钻具组合（BHA）设计第一章石油工程基础知识一．钻井工程基本常识1.钻机六大系统：起升系统，旋转系统，循环系统，动力系统，传动系统，控制系统2.岗位组成及分工：井队干部：队长，副队长，指导员，技术员，井队员工：司钻，副司钻，内钳工，外钳工，井架工，机械工，电工，司机，场地工（3-4人），泥浆工，3.井场布置：井架，住井房，值班房，地质录井房，综合录井房，技术服务房，泥浆房，二．油气井分类三 定向井、水平井基础知识 1. 基本概念：靶区α造斜点稳斜井段水 平 位垂 深（1）井身轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形状。

（2）井深：指井口（通常以转盘面为基准）至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深（Measurement Depth）；井深是以钻柱或电缆的长度来测量的。

井深常以字母“Dp”表示，单位为米（m）。

（3）井斜角：（通常称井斜）是指过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线，井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。

井斜英文缩写是Inc，单位为度（°），其变化范围一般在0°—90°，但有时也有大于90°的情况。

（4）井斜方位角：（通常称方位）某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线；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即井眼方位角。

方位英文缩写是Azi，单位为度（°），其变化范围在0°—360°。

（5）垂深：是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。

（6）北坐标、东坐标（N坐标、E坐标）：是指轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值，单位是米（m）。

（7）井底水平位移：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离，如图示，S A、SB为A、B点的水平位移。

（8）井底闭合方位角：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影的连线的夹角，如图示，。

（9）视平移：（亦称投影位移）是指水平位移在设计方位线上的投影长度如图所示，V A、V B为A点、B点的视平移。

（10）井眼曲率：井眼轴线上从A点到B点，其切线转过的空间夹角成为井眼变化角，以γ表示。

A到B井段长度为△L，则井眼曲率（常用K表示）可以用下式来表示：K=γ/△L表示单位长度井眼的井眼变化角。

井眼曲率有两种表示方法，即全角变化率和狗腿度。

（11）全角变化率：涉及到两个概念，井斜变化率和方位变化率，是指单位长度井段的井斜和方位变化值；全角变化率是通过数学上微分几何原理，将其两者综合考虑推导出来的，计算公式是：cαφαγ222sin ∆+∆=式中，γ表示全角变化率，α∆表示井斜变化率，φ∆表示方位变化率，c α表示测段平均井斜角，()2/B A c ααα+=。

（12）狗腿度：假设井眼轨迹为平面圆弧曲线，狗腿度计算公式是：φααααγ∆+=cos sin sin cos cos cos B A B A式中，A α、B α表示A 点、B 点井斜，φ∆表示A 、B 点方位差，φ∆=A B φφ-。

在实际工程中，狗腿度的单位是°/30m ，表示每30m 的井段，其全角变化值，一般范围在0—8°为安全值，超过8°井眼曲率就比较高，需要适当调整。

（13）磁偏角：在某一地区，以地理北极方向线为始边，以磁北极方向线为终边，顺时针转过的角度称为磁偏角。

（14）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。

换算的方法如下：真方位角=磁方位角+东磁偏角 真方位角=磁方位角—西磁偏角（15）造斜点KOP (kick off point ）：开始定向造斜的位置称为造斜点，通常以该点的井深来表示。

下图是最简单的三段式定向井（即直—增—稳），K 点即为造斜点。

（16）造斜率：造斜工具的造斜能力，即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。

（18）工具面：造斜工具（如螺杆或弯接头），其本身都有一个很小的弯角，弯角两边轴线所形成的平面即为工具面。

（18）工具面方向线：工具面与井底圆面所交直线，由圆心指向螺杆弯角方向的矢量线。

（17）井底高边方向线：定向井在井斜大于10°的时候，井底圆与水平面成一定倾角，由井底圆的圆心指向圆上最高点的矢量线称为高边方向线，如图所示。

（19）工具面角：（在现场简称工具面）分为磁力工具面和重力工具面两种。

①磁力工具面：在垂直井眼中，井底圆与水平面平行，因此没有高边方向线，以磁北方位线为基准，顺时针转到工具面方向线所转过的角度即为磁力工具面（因为测斜仪器是以磁北方向为基准，所以这里也以磁北方位代替正北方位）。

这时的磁力工具面大小与井眼方位大小是相等的。

在现场工程施工中，井斜角小于10°的时候，工具面都以磁力工具面为准。

定向施工时，工具面若对着井眼方位（及磁北工具面=0°）定进，则全力增斜。

如下图所示，工具面角在270°—90°，造斜工具可以增井斜， 90°—270°可以降井斜；工具面角在0°—180°，造斜工具可以增方位，180°—360°可以降方位。

②重力工具面：以高边方向线现场工程施工中，在井斜角大于10°的时候，工具面以重力工具面为准。

以高边方向线为基准，顺时针旋转到工具面方向线所转过的角度即为重力工具面角，如图所示。

在现场工程施工中，井斜角大于10°的时候，工具面都已重力工具面为准。

定向施工时，工具面与井斜、方位关系同上。

（20）角差：螺杆弯角到定位接头键槽顺时针转过的角度，如下图所示：量角差的过程是：先用粉笔沿螺杆弯角向上划一条垂直直线到定位键位置，然后用卷尺量出由螺杆弯角A到定位键B的距离AB，最后在量出定位接头周长C，则：角差=AB/C×360记住两个关键点：1.是从螺杆弯角到定位键，即弯到键；2.是沿由上往下看顺时针方向，即右手到左手方向。

(21)反扭角：螺杆在定向钻进的时候，由于钻头和地层的摩擦阻力，工具面会向反方向转动一定角度。

其大小与底层、钻压、螺杆本身及井深等因素有关。

一般，钻压越大，反扭角越大，反之越小；地层越硬，反扭角越大，反之越小。

2.井身轨迹控制方法（1）轨迹类型:常见的有三段式，五段式，双增式（2）造斜工具：造斜工具的发展过程：旋转钻井方式滑动钻井方式斜向器(Whipstock)弯接头+井底动力钻具射流钻头肘节工具弯外壳螺杆钻具旋转导向造斜工具(第一代)30年代(第二代)40-60年代(第三代)70-90年代(第四代)90年代末出现1）斜向器：2）弯接头：弯接头跟直螺杆配合，这种结构的造斜机理是：一方面使钻头倾斜，造成对井底的不对称切削，从而改变井眼方向；另一方面井壁迫使弯曲部分伸直，使钻头受到钻柱的弹性力的作用，从而产生侧向切削，改变井眼方向。

3）弯螺杆：直接头跟弯螺杆配合，其造斜原理与弯接头+直螺杆造斜原理相同，但造斜能力更大。

在现场工程施工中，应用最普遍的还是直接头+弯螺杆，它造斜能力大，安全系数高，可以采用滑动螺杆定进和转盘+螺杆复合钻进，实现随钻测量（MWD）导向钻进。

滑动螺杆定进：是指在钻进过程中，转盘不转，靠螺杆（井下动力马达）带动钻头钻进，按照不同的工具面实现变井斜变方位的定向钻进。

在此过程中，钻具不转动，只是沿着井壁向前滑动。

转盘+螺杆复合钻进：是指在钻进工程中，在螺杆带动钻头钻进的同时，开动转盘，让钻头在井底向四周均匀向前钻进，实现打直井眼稳斜的效果。

在此过程中，钻具除了沿井壁向前滑动，还做旋转转动。

（3）螺杆：螺杆是将循环钻井液的动能转化为旋转钻头破碎岩石的机械能的一种井下动力钻具。

有直螺杆和弯螺杆之分，弯螺杆又包括单弯螺杆和双弯螺杆。

1）组成：旁通阀总成、马达总成、万向轴总成以及传动轴总成。

2）工作原理：当高压液体进入钻具时，迫使转子在定子中转动（定子和转子组成了马达），马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻井的目的。

3）优点：增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率；减少了钻杆和套管的磨损和损坏；可准确地进行定向、造斜、纠偏。

第二章定向测量仪器（MWD）一仪器的组成结构、功能作用及工作原理二仪器的安装、拆卸、初始化设置及调试等三仪器现场工作流程一个单根打完停转盘后上提钻具1-2m停泵一分钟开泵等待序列6，测值测斜完毕，停泵接单根接完单根后下放钻具离井底1-2m开泵等定向上钻台摆工具面下放钻具到井底定进第三章现场工作一建井程序一口井的建井过程从确定井位到最后试油投产，要完成许多作业。

按其顺序可分为三个阶段，即：钻前准备、钻进和完井，而每个阶段又包括许多具体工艺作业。

1.钻前准备在确定井位、完成井的设计后，钻前工程是钻井施工中的第一道工序，它主要包括：(1)修公路：修建通往井场的运输用公路，以便运送钻井设备及器材等；(2)井场及设备基础准备：根据井的深浅、设备的类型及设计要求来平整场地，进行设备基础施工(包括钻机、井架、钻井泵等的基础)。

(3)钻井设备搬运及安装：包括设备就位、找正、调整、固定，钻井循环管线和油、气、水、保温管线及罐、保温锅炉的安装等；(4)井口设备准备：包括挖圆井、下导管并封固、钻鼠洞及小鼠洞等。

2. 钻进钻进是以一定压力作用在钻头上，并带动钻头旋转使之破碎井底地层岩石的过程。

井底岩石被破碎后所产生的岩屑通过循环钻井液被携带到地面上来，这一过程称为洗井。

加在钻头上的压力是利用部分钻柱以及钻铤的重力来完成的；钻头的旋转是由转盘或顶驱动力水龙头带动钻柱及钻头旋转来实现的，在使用井下动力钻具时，钻柱不旋转，只有螺杆带动钻头旋转。

在钻进过程中，只要钻具在井内，就应不断循环钻井液以免造成井下事故。

在钻进中，钻头不断破碎岩石，井眼逐渐加深，则钻柱也需要接长，因而需要不断加接钻杆，这一过程叫做接单根。

由于钻头在井底破碎岩石，钻头会逐渐磨损，机械钻速下降。