定向井测量技术
定向井角差的测量方法
定向井角差的测量方法
定向井角差指井眼在垂直井轴方向上的偏离程度，是钻井工程中的一个重要参数。
下面介绍一种常用的定向测量方法——磁方位法。
磁方位法利用地球磁场的方向作为参照系，通过测量井壁上的磁场方向和工具自身的方向，可以得到井深不同位置的井眼方向和倾斜角度，从而计算出井角差。
具体测量步骤如下：
1.在井必区域选择一个比较平直的井深段，通过小直径钻头在井壁上钻一个深度约为30cm的小孔。
2.在小孔中固定一个磁晶体，该晶体会受到地磁场的影响，其表面会有一个明显的朝向北极的方向。
3.将工具（如测斜仪）从井口下放至小孔处，通过工具上的磁罗盘检测磁场方向和自身方向，进而计算出井深段的井眼方向和倾斜角度。
4.沿井深方向逐个重复上述测量步骤，直至整个井井深段测量完成。
需要注意的是，定向测量一定要在井斜较小的区域进行，以保证测量的准确性。
另外，工具的选择和操作技能也会影响测量结果。
因此，定向测量需要由专业的技术人员进行操作。
定向井技术方案
定向井技术方案定向井技术是一种在垂直井中根据油层结构定向钻探的技术，在油气勘探与开发过程中具有重要的应用价值。
下面我们就从研究目标、技术流程、钻具组合、操作要点等方面分别阐述一下定向井技术方案。
研究目标：定向井技术的研究目标主要是解决油气勘探与开发过程中遇到的难点问题，包括以下几方面：（1）实现地震勘探结果的精确定位；（2）随着油层采减，地下空间的变化和油藏储量递减等问题的不断出现，需要对井位置进行调整，以提高开采效率；（3）针对地层复杂、坚硬或松散容易塌方等地质条件，需要采用定向井技术避免出现卡钻、偏心等问题；（4）根据油层地质情况，采用定向井技术，可实现井筒孔径增大，以提高油气的采减量。
技术流程：定向井技术的流程主要包括勘探设计、计划设计、钻井套管、测斜触探、定向钻井、井底起钻等环节。
1、勘探设计：按照地质勘探要求进行详细勘探，并根据勘探结果制定合理的钻井方案。
2、计划设计：确定井深、井口使用设备、钻具组合等设备要求，并根据勘探设计结果进行相应的调整。
3、钻井套管：根据钻井深度和地质条件，钻取表层土石层，并根据设计要求进行套管，保证井身的安全并避免井壁垮塌。
4、测斜触探：在井筒中引入包括来源、产品型号、方法等参数确定的测斜仪，通过实时观测井深、井身方位等参数，以实现油层目标的有效定位。
5、定向钻井：根据测斜仪测量的数据进行钻机方位、下钻深度和转向等参数的调整，并对井筒的方位角和井身角进行实时监控，以实现钻进路径的控制。
6、井底起钻：通过钻井机的操作，调整钻机的方位角，使井筒与油层的最终目标一致，实现井眼的贴合。
钻具组合：定向井技术需要选用具有较好抵抗弯曲和扭转损伤的钻具组合，可选用不同种类和规格的钻头、扩孔器、测斜仪、定向工具等。
1、钻头：需根据地质条件，选用不同种类和规格的钻头，可采用钎杆、三角螺纹等型式，以实现对地质层的快速钻进与采减。
2、扩孔器：用于扩大井眼直径，提高井眼质量；3、测斜仪：用于监控钻孔的井身方位，实现井身方位调整；4、定向工具：用于实现定向钻井沉降路径的调整。
定向井水平井钻井技术-简介
1. 地面定向法(定向下钻法) Nhomakorabea十字打印法：
1) 事先在每根要使用的钻杆公母接头上， 扁錾打上“十”字钢印；要注意两个钢 印必须处在同一条母线上； 2) 下钻过程中测量每两个单根连接处的钢 印偏差角度，上相对于下顺时针为正， 逆时针为负，进行详细记录；
3) 下完钻后，将所有偏差值相加即得到最 上面钢印与造斜工具面的偏差角度，若 为正说明钢印在工具面的顺时针方向某 角度处，若为负说明钢印在工具面的逆 时针方向某角度处， 。
• (2) 计算水平距离的加权平均值JJ：
n 1
1 1 1 J i ( Li 1 Li 1 ) J1 ( L2 L1 ) J n ( Ln Ln 1 ) 2 2 2 JJ i 2 Ln L1
• (3) 轨迹符合率的计算：
实钻井眼轨迹
靶区
水 平 位 移
N
北
β-方位角 实际轨迹 靶点
β
设计轨道
E东
• 测点的井眼方向和测段的段长
L L2 L1
et cos1 eH sin 1 cos1 eN sin 1 sin 1 eE
• 井眼轨迹的其他参数：
– – – – 垂深(H)、N坐标(N)、E坐标(E) 水平长度(S)和水平位移(A) 平移方位角(β)和视平移(V) 井眼曲率(K)
（4）邻井距离扫描图的绘制
原理：
1) 寻找最近测点
• • 两口井都要有测斜资料。 从基准井出发，寻找基准井上每一个测 点与被扫描井距离最近的测点。
•
由于每个测点在空间的坐标位置是已知
的，所以可以计算基准井上某一点（M） 到被扫描井上每一点的距离，然后进行 比较，找出最近测点。
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
04
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。
定向钻技术规程
定向钻技术规程
定向钻技术是一种通过特殊工具和设备控制钻杆方向的钻井技术。
其主要目的是在井眼质点的基础上按照设计要求进行定向钻井，并最终达到确定的地层目标。
定向钻井技术规程是制定了针对定向钻井工作的一系列规范和参数，以保证钻井作业的安全和效率。
以下是一些常见的定向钻井技术规程：
1. 定向设计规程：确定井斜、方位、井深和倾角等参数，包括井筒测量、测斜和方位工具的选择和使用。
2. 定向测量规程：确定井斜、方位和井深等测斜仪和方位工具的测量方法和精度要求。
3. 定向控制规程：确定钻井工程师和定向操作人员如何根据测量结果进行调整和控制钻杆方向，包括调整钻井液性质和钻速等。
4. 定向井段规程：针对特定的定向井段，如水平段、直井段和斜井段，制定相应的技术规范和施工要求。
5. 定向井口设备规程：确定定向钻井过程中，井口设备的要求和安装方式，如钻杆、钻头和测斜仪等。
6. 定向问题应对规程：针对定向钻井过程中可能出现的问题，如钻失、偏斜、起桩等，制定相应的应对措施和规范。
定向钻井技术规程的制定是为了保证定向钻井作业的顺利进行，并达到预期的地质目标。
合理的技术规程可以提高钻井作业的安全性和效率，减少钻井成本和风险。
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。
石油钻井工程定向井技术的现状及发展
石油钻井工程定向井技术的现状及发展1. 引言1.1 石油钻井工程定向井技术的重要性石油钻井工程定向井技术在石油勘探和开发中具有重要的意义。
随着石油资源日益枯竭，传统的直井已经难以满足需求，定向井技术的应用成为石油工程中不可或缺的部分。
通过定向井技术，可以实现井眼的弯曲和调整，有效地探测和开采石油藏。
定向井技术还可以帮助减少钻井风险，提高钻井效率，节约资源和成本。
定向井技术可以满足不同地质条件下的石油开采需求，例如在复杂地层条件下钻井，实现多井合采等。
通过定向井技术，可以有效地提高油田开发的效率和产量，实现资源的最大化利用。
定向井技术还可以帮助减少环境影响，降低油田开发对环境的破坏。
石油钻井工程定向井技术的重要性不言而喻。
它不仅可以帮助提高石油开采效率，降低风险和成本，还可以促进石油资源的有效开发和利用，为石油工程的发展做出重要贡献。
随着技术的不断进步和应用的不断推广，定向井技术的重要性将会进一步凸显，成为推动石油勘探和开发的关键技术之一。
2. 正文2.1 定向井技术的历史发展定向井技术的历史发展可以追溯到早期的地质学研究和石油勘探活动。
最早的定向钻井可以追溯到19世纪末，当时人们开始意识到在地下进行钻探可能会取得更好的效果。
随着石油勘探的深入和钻井技术的不断改进，定向钻井技术逐渐得到了发展和应用。
20世纪初，定向井技术开始得到广泛应用，尤其是在那些需要钻井到难以到达地点的情况下。
随着石油需求的增长和对储量更加严格的要求，定向井技术的发展也变得更加重要。
在过去的几十年里，定向井技术经历了巨大的进步，包括各种新型的设备和技术的应用。
现代定向井技术已经成为石油钻井工程中不可或缺的一部分。
通过定向井技术，可以有效地减少钻井时间、提高钻井效率，同时降低成本和风险。
定向井技术也为勘探和生产活动提供了更多的可能性，使得开采石油资源变得更加灵活和高效。
定向井技术的历史发展经历了一系列的改进和创新，不断地适应和满足石油行业的需求。
定向井施工技术措施
定向井施工技术措施摘要：定向井施工技术是一项重要的工程技术，通过确定的技术措施，可以实现地下井的准确定位和施工，提高工作效率和施工质量。
本文将介绍定向井施工技术的概念、施工过程以及常用的技术措施。
第一部分：概述定向井施工技术是指在地下通过控制钻头方向和施工参数来实现井眼的定向与控制的技术。
它可以广泛应用于地质勘探、矿山开采、石油开发、地下管道布置等领域。
定向井施工技术的关键在于准确控制钻孔方向和施工参数，避免井眼的偏移和封堵，确保施工过程的稳定和高效。
第二部分：定向井施工过程1. 井口准备在进行定向井施工之前，需要对井口进行准备工作。
包括清理井口周围的区域，确保施工现场安全整洁；安装钻井设备和定向工具；设置测斜仪和传感器等。
2. 钻进过程在钻进过程中，需要根据设计要求和实际情况选择适当的钻头和钻具。
通过控制钻头的转速、推力和钻进液的循环，实现钻孔的定向和控制。
3. 定向井管理定向井管理包括实时监测井眼偏差、及时调整钻进参数、管理井内沉积物、及时更换钻具等操作。
通过合理的管理措施，保证施工过程的顺利进行。
4. 环空质量控制环空质量控制是定向井施工过程中非常重要的一环。
在钻孔过程中，要根据岩层情况合理选择钻井液，控制钻井液的注入速度和压力，避免井眼塌陷和封堵。
第三部分：常用技术措施1. 旋转导向技术旋转导向技术是一种通过旋转钻头来控制钻孔方向的技术。
通过改变钻头的角度和位置，可以实现钻孔的定向和控制。
2. 测斜测量技术测斜测量技术是一种通过测量井眼的倾斜角度和方向来确定钻孔位置和方向的技术。
通过计算测斜仪的输出数据，可以及时调整钻进参数，保证钻孔的定向性。
3. 定向导向技术定向导向技术是一种通过安装定向工具，控制钻孔方向和角度的技术。
通过不同类型的导向工具，可以实现直线导向、弯曲导向等不同的钻孔方向要求。
4. 实时监测技术实时监测技术是一种通过传感器和数据采集系统，及时监测井眼偏差和环空条件。
通过实时监测数据，可以及时调整钻进参数，保证施工质量。
两井定向测量的实施及其分析
本科毕业论文两井定向测量的实施与其精度分析TWO WELLS DIRECTIONALLY MEASUREMENT IMPLEMENTATIONAND PRECISION ANALYSIS学院（部）：专业班级：学生姓名：王伟指导教师：2010年07月1号两井定向测量的实施及其精度分析摘要在矿山建设、生产阶段时联系测量是必不可少的，用于统一地上、下坐标系统。
其方法很多，有物理定向和几何定向等等，一般几何定向比较普遍，本文采用新旧技术介绍了两井几何定向。
过程中近井点的坐标得到可以运用现代的GPS技术；数据处理采用了EXCLE和VBA联合处理方法；对于投点方法的分析后，运用单重投点发比较繁重、精度一般，本文介绍了激光铅锤仪的投点；同时也对两井定向进行了相关的精度分析。
关键词：联系测量，两井定向，精度分析，激光定向，EXCEL，数据处理误差，导线，VBATWO WELLS DIRECTIONALL Y MEASUREMENT IMPLEMENT A TIONAND PRECISION ANAL YSISBSTRACTIn mine construction, production stage contact measurement is indispensable, under the ground, for unity Coordinate system. The method is very much, have physical directional and geometric directional etc, general geometric directional than is generally, the paper introduces two Wells old technology geometric orientation.Process the coordinates get nearly well point can be used modern GPS technology; Data processing with the joint treatment EXCLE and VBA; Analysis of the point method for shots after using single heavy hurl bit, comparative onerous, accuracy, this paper introduces the general QianChui instrument for laser point; Also on the two Wells directionally related precision analysis.KEYWORDS：relation measurement ，two wells directionally ，analysis, precision, vba，，laser directional ，data processing ，error ，wires , excel目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)绪论 (1)1 地面测量 (1)1.1地面导线测量 (1)1.2地面水准测量 (2)1.3地面连接导线 (4)2 定向投点 (4)2.1激光铅锤仪 (4)2.2激光铅锤仪用于投点的误差分析 (5)3 导入高程 (6)4 井下导线测量 (8)5 内业计算 (8)5.1内业纯计算 (9)5.2一般实例利用EXCEL VBA进行计算 (10)6 精度分析 (20)6.1地面连接误差 (20)6.1.1由一个近井点向两个垂球线敷设连接方案的误差 (21)6.1.2由两个近井点分别向两个垂球线敷设连接方案误差 (22)6.2井下连接误差 (23)6.2.1由井下导线测角误差引起的连接误差 (23)6.2.2由井下导线量边误差引起的连接误差 (25)6.2.3由井下导线量边测角误差引起的各边连接总误差 (26)6.3经井上下两槌球线间距离的容许误差 (26)结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)绪论在矿山建设、生产阶段需要进行联系测量，即将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下，使矿井上下能采用同一坐标系统所进行的测量工作；两井定向有物理定向、几何定向等，这里主要阐述两井几何定向。
定向井技术要求和注意事项
定向井技术要求和注意事项定向井技术要求和注意事项1、直井段井斜角必须控制在1°30′以内。
直井段施工按规定加压，特别是造斜点前１００～１５０米，要严格执行技术要求。
2、定向前直井段必须测单点检查，井深超过８００米，必须多点测斜，计算后方可定向。
3、含砂量控制在0.５％以内，摩阻小于０.０８。
4、动力钻具必须井口试运转正常方可入井使用。
5、下动力钻具保证钻具水眼干净。
6、下动力钻具时，钻具要双钳紧扣，控制下放速度。
7、所下钻具组合要严格执行设计，如需改变，必须以定向井施工人员书面技术措施为准。
8、定向钻进时，严格按要求加压，送钻要均匀。
9、动力钻具钻井参数以钻具厂家的推荐范围为准，严格执行。
10、钻进时，必须带钻杆滤清器。
11、动力钻具不得用来混油，但可边钻进，边混油。
12、钻头的选择要适合动力钻具高转速的要求，要根据不同的地层、井深选择合适的钻头，防止因钻头选型不对引起的掉牙轮事故。
13、钻头装水眼的大小根据选用的动力钻具和井深的不同来选择。
14、在不同井眼内使用的动力钻具和非磁钻铤不得混用、乱用。
15、要充分利用地层的自然漂移规律。
16、动力钻具的间隙不得随意调整。
17、进行单点测斜时，注意上下活动钻具防卡，钻具静止时间间隔不得超过３分钟，活动幅度大于３米。
18、进行单点测斜时要控制仪器的起下速度，同时注意钢丝记号。
19、控制好造斜率，除特殊要求的井外，定向时的井眼曲率控制在5°／30ｍ以内。
20、在方位漂移严重的地层钻进，为了稳定井斜方位，可在钻头上方接2—3个足尺寸稳定器，加强下部钻具的刚性。
21、下井的稳斜钻具结构要符合定向施工人员的要求。
22、在稳斜井段，由于地层倾角及走向，造成常规钻具组合产生增斜或降斜效果时，钻具结构应根据具体情况变换为微降斜或微增斜钻具组合来保证稳斜效果。
23、稳斜井段的单点测斜间距不大于150米，特殊地层或有特殊要求时，缩小测量间距。
24、当稳斜井段下入特殊的钻具结构时，必须制定相应的技术措施。
1.1.2定向井
第二节 定向井井身剖面设计
设计的最终目的：
• 选择满足要求的井身剖面类型 • 设计剖面结构参数
井身剖面：well profile
所钻井眼达到目标点的井眼 路径或轨迹。又叫井眼轨迹 (well trajectory)
井身剖面的构成
井身剖面是由各种不同类 型的单一形状空间直线段或曲 线段光滑连接而成。常用的曲 线段为圆弧段
井斜角 ———测点处井眼方向
线（切线，指前）与重力 线间
的夹角，度。 Inclination,Inc 方位角 ———测点处正北方向
与井眼方向线的水平面投影线间 的夹角，度， Azimuth,direction,head
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
N
OO
井斜变化率 ——— 井斜角对井深的变化率， 度/30米 (build rate,drop rate)
一、定向井的测量概述
一、定向井的基本要素
N A
A
E O
B
闭合方位角—在水平投影 图上测点处正北方 向与闭合方位线间 的夹 角，度 (closure azimuth)
第一节 定向井的基本概念
一、定向井的基本要素
N坐标、E坐标和TVD坐标—测点在 以井口为原点的NEHO三维坐标系里 的北（N）、东（E）、垂深（TVD） 三个坐标分量，米。 North, east coordinate 垂深 ——测点的垂直深度，米
假设稳斜段的长度为 L
垂深增量
H Lcos
水平位移增量
S Lsin
北坐标增量
E
N S cos Lsin cos
东坐标
定向井中应用MWD+GAMMA仪器的优劣研究
定向井中应用MWD+GAMMA仪器的优劣研究随钻测量仪器（MWD）是石油、天然气开采中进行定向钻井必不可少的，但目前我国很多老油田已进入开采后期，开采难度加大，为保证油田稳产和增产，要多利用水平井挖潜厚油层中的剩余油，此时必须采用MWD+GAMMA仪器进行定向施工作业，已达到轨迹控制和着陆控制的目的。
在提高储层钻遇率方面，MWD+GAMMA仪器仍存在一些不足，需要加以改进。
标签：MWD+GAMMA仪器，钻遇率，不足，改进1.测量原理自然伽马测井测的是岩层的自然放射性强度。
地层中的放射性元素主要有钾、钍、铀。
钾和钍存在于页岩和粘土矿物（伊利石、高岭石、蒙脱石）中。
岩层的自然放射性强度主要取决于钾、钍、铀的含量。
地层发射的GAMM A射线，把能量传递给M W D+GAMMA测量短节产生闪光。
闪光被PMT管探测到并转换成电子脉冲。
该电子信号与其它定向参数信号被编码成串行信号，在控制短节和脉冲脉冲发生器的作用下，串行电子信号转换成泥浆脉冲压力信号经钻井液传到地面压力传感器和主机，脉冲信号转换成电子信号并解码转换成GAMMA 值，单位为API。
2.MWD+GAMMA测量技术随钻GAMMA测量的地层GAMMA值在泥岩地层中升高，在砂岩地层中降低。
3.MWD+GAMMA仪器的优势在水平井钻进过程中，精确控制水平段的井眼轨迹是水平井施工的难点和关键所在。
利用MWD+GAMMA仪器实时测量的GAMMA数据来判断分析所钻遇的油层情况，根据实时情况进行必要调整水平段的井眼轨迹，确保其在油层中。
定向施工时，应掌握螺杆钻具的造斜率，并加密测量间距，当发现测量数据出现异常情况时，及时采取相应措施，对井眼轨迹进行有效的调整。
4.MWD+GAMMA仪器的劣势在水平井井眼轨迹控制中，利用MWD+GAMMA仪器虽然可以提供轨迹控制水平，但由于存在零长（测点距离井底有11米左右），所以仅靠测量数据还不能准确判断井底的岩性特征及其含油气性。
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
定向井和水平井钻井技术
定向井和水平井钻井技术(1)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。
定向井技术
摘要定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。
采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。
定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。
本文介绍的主要是定向井及水平井的应用。
关键字：定向井水平井及前沿技术发展1、定向钻井的目的：1、地面条件限制；如高山、大河、湖泊、海洋、城市、建筑等；2、地下条件限制；如地下断层、盐丘、穹窿等复杂地层；3、钻井工艺要求；如侧钻井、救援井、丛式井、分支井等；4、开发油气藏的需要。
钻水平井的目的是：1、开发低渗透、低孔隙度油气藏；2、丛式钻井和海洋钻井的需要。
主要内容有：1、定向井和水平井剖面设计；2、定向井和水平井井眼轨迹测量和计算；3、定向井和水平井井眼轨控制原理和技术。
发展状况：最早的定向井是用于井下落鱼而无法继续钻进的侧钻井；用专门的工具及技术钻定向井则始于1895年。
真正钻定向井是1930年在美国的加里福尼亚开采海岸浅层石油。
1934年用于井喷失控的救援井。
广泛使用定定向井是在最近20年。
在此基础上为了开发低渗透油气藏和海洋、从式井的需要又出现了水平井技术。
目前，定向井水平井已发展到很高的水平，应用越来越广泛，在剖面设计，轨迹测量、控制技术已相当完善。
井深超过8000米，水平位移达5000米。
井斜角达800以上，即所谓大斜度井。
2、定向井的基本要素1、井斜角。
井眼轴线的垂直投影平面上，任一点的切线与垂线的夹角，；2、方位角。
井眼轴线的水平投影上任一点的切线与正北方向的夹角，；3、水平位移。
是井底的水平投影与井口的水平投影之间的距离；4、井斜变化率。
井眼单位长度井深井斜角的变化值；5、方位变化率。
单位长度井深方位角的变化值；6、全角变化率（井眼曲率或狗腿度），同时表示井斜和方位变化的程度；7、测量深度（MD）。
定向钻施工技术及随钻测量系统
指标 交流127V
50Hz 100V～240V
2.技术特点
技术指标： 防爆计算机接口： 两路USB总线口 ①信号传输方式：半双工、USB2.0 ②信号最大传输距离：不大于2m ③信号工作电压峰值：3V～10V 一路信号转换接口 ①输出电压：DC13～14V ②信号工作电流峰值≤30mA ③传输距离传输距离≤1km
3.孔底探管
探管采用孔口的防爆计算机供电，不使用充电 电池，可连续工作。无需更换电池，减少因仪器 拆装造成的损坏。
4.防爆计算机
孔口防爆计算机： 具有孔口供电、逻辑运算、图像显示及远距离数据传 输等功能。 其内部电气元件包括： 1、工控机 2、电源 3、本安隔离板 4、通讯板
二. 硬件结构及组装
2.技术特点
防爆计算机： 1）系统软件：支持Windows XP操作系统 2）性能参数：CPU：处理能力不低于C/M 1GHz处理器；
SDRAM：内存大小不低于1GBbyte。 3）供电电源：AC 127V ，电压波动范围：75%～115%
2.技术特点
型号说明 探管：
2.技术特点
型号说明 防爆计算机：
3.系统配置
系统配置 在软件第一次启动后、进行 数据采集前或查看图形时， 需要对系统软件进行设置。 点击系统【系统配置】出现 如图所示界面。针对YHD21000(A)随钻测量系统，软 件第一次启动后必须对探管 类型和信号处理板类型进行 重新设置；需要修改显示的 图形曲线参数时对曲线参数 设置；需要更改测量增量时 候，对孔深每次增长值进行 设置。
先将扶正器套在测量短节上，再将连接套拧在测量短 节上，最后使用两个呆扳手将连接套紧固。
4.组装操作
仪器测试 将通讯螺钉拧在测量短节通讯端内孔的螺纹处，然后 将防爆计算机的通讯线的正极与通讯螺钉连接，负极 或地线与安装套连接，启动软件并进入测量状态，此 时计算机屏幕显示探管测量数据，待数据显示稳定后， 若数据满足下面的情况，则说明探管正常，可以下井 使用。 1）校验和在0.99～1.01之间。 2）温度与当前室温相差不大。 3）电压显示在10V~14V之间。 4）倾角跳动不超过0.1°，方位跳动不超过0.5°。
定向钻井技术基本概念,弯差角,扭方位,防碰a
监督培训
定向钻井技术
4)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。
监督培训 定向井技术
定向钻井技术
5)工具面角（βｔ）：造斜工 具下到井底以后，工具面所在 的角度。 一般井斜≥6 °就要读取高 边工具面,为便于现场区分，高 边工具面记作：R xx°或L xx°
监督培训 定向井技术
定向钻井技术
井眼轨道水平投影 N A
1) 工具弯角（θ ｂ）(弯接头 角度):在造斜钻具组合中,拐弯 处上下两段的轴线间的夹角。 2) 工具面:在造斜钻具组合 中,由弯曲工具的两个轴线所决
E
βs ψ β
B
βt βr
0 C C
3) 反扭角（β ｒ）:在使用井 下动力钻具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。反扭角总是使工具
稳斜段:井斜角保 持不变的井段。
降斜段:井斜角随着井 深的增加而减小的井 段。
目标点:设计规定的、必须钻达的地层位 置，通常以地面井口为坐标原点的空间坐 标系的坐标值来表示。
水平位移 监督培训 定向井技术
定向钻井技术
一、定向工具： 1、螺杆（直、单弯双弯螺杆等 ）、弯接头（常规、可变、 双弯等）及井口定向工具 二、测斜工具： 磁力测斜仪、陀螺测斜仪 定时方法：机械、电子、无磁传感器 悬挂、自浮 方式：单、多点；随钻（有线随钻、无线随钻MWD、LWD 等）
定 向 井
的井。 长曲率半径：6° /30m 中曲率半径：6° ~20° /30m 水平井: 中短曲率半径：1° ~20° /30m
定向井钻井技术常见问题与对策分析
定向井钻井技术常见问题与对策分析定向井钻井技术是一种通过控制钻井机具或调控钻井工具的方向，在地层中按照规定的轨迹进行钻井的技术。
这种技术在石油勘探开发中得到了广泛的应用，但在实际应用中常常会遇到一些常见问题，需要及时解决对策。
下面将就定向井钻井技术中的常见问题与对策进行分析。
一、磁化及测量技术问题1.问题：在定向井钻井过程中，钻头磁化严重造成了磁干扰，导致测量技术失效。
对策：可以采用磁场去磁技术，对钻头进行去磁处理，减缓磁化现象。
在测量技术上，可以采用更高精度的传感器，提高测量技术的精度，降低磁干扰带来的影响。
2.问题：在井底摩擦力过大，导致测量工具无法正常转动，影响了测量的精度。
对策：可以在设计测量工具时，增加抗摩擦能力，采用更耐磨的材料。
在施工过程中，可以增加润滑剂的使用，减少井底摩擦力，提高测量的精度。
二、钻井工艺及钻井液问题1.问题：在钻井过程中，井眼偏斜度过大，无法满足设计要求。
对策：可以通过调整下承重，改变井底扶正力，调整钻井工艺参数，降低井眼偏斜度，使其能够满足设计要求。
2.问题：钻井过程中，钻井液性能不佳，影响了钻进效率和安全性。
对策：可以采用更合适的钻井液配方，根据地层情况和设计要求，调整钻井液性能指标，提高钻井液对地层的稳定性和清洁性，保障钻井安全和效率。
三、井眼稳定及井筒完整问题1.问题：在井眼稳定性不佳的情况下，易造成井眼塌陷、砂层垮塌等问题。
对策：可以采用合适的完井液或封堵剂，加强井壁的稳定性。
在钻井设计及施工中，应根据地层情况和地质特征，合理设计井眼结构，提高井眼稳定性，避免塌陷和垮塌的发生。
2.问题：在井筒完整性受到破坏或井眼修复不及时的情况下，易导致油气漏失和井眼施工障碍。
对策：应加强对井筒完整性的监测和维护，一旦发现破坏或磨损，及时修复和加固。
在井眼施工中，应采用合理的方法和工艺，避免对井筒完整性造成影响。
1.问题：在井眼直径偏差过大的情况下，容易导致井筒完井困难和井眼质量不达标。
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仪器类型
应用范围
备注
3、
测 量
磁罗盘单、多点照相 测斜仪
普通定向井，无邻井磁干扰的丛式井。 Φ35mm 外径：适应温度<125℃井眼； Φ25mm 外径：适应温度<182℃井眼
定向 测斜
与 无
仪
有线随钻测斜仪
器
较深的定向井、无邻井磁干扰的丛式井 或大斜度井、水平井
定向
磁 钻
铤
分
无线随钻测斜仪
类
和
电子多点测斜仪
（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。
§7-1 概述
2、钻井过程中测量的特点
§7-2 电磁测斜仪
3、数据处理
(1)井斜角：在铅垂面内的直三角形 中，井斜角是从铅垂线到Ｚ轴 （仪器轴）的夹角。
arctangx2 g2y
gz
§7-2 电磁测斜仪
3、数据处理
(2)工具面角 重力工具面角（GTF）：沿井眼向下看时， 由重力矢量所确定的高边和y轴（工具面基 准轴）之间的夹角。
GTFarctang(x ) gy
本章内容
§7-1 定向井测量概述 §7-2 电磁测斜仪的结构及原理 §7-3 有线随钻测斜仪 §7-4 无线随钻测斜仪(MWD) §7-5 陀螺测斜仪*
§7-1 定向井测量概述
从物理意义上讲，测量井下钻具的工具面角为井下钻具 定向，或测量井眼的轨迹均属于空间姿态的测量。
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。
仪│
│
│
└─电子多点测斜仪
器│
┌─Φ60 mm 外径多点陀螺测斜仪
│
┌─照相陀螺测斜仪───┼─Φ35 mm 外径单点陀螺测斜仪
│
│
└─Φ35 mm 外径多点陀螺测斜仪
└─陀螺类─ ┤
┌─地面记录定向陀螺测斜仪
└─电子陀螺测斜仪 ──┼─框架式电子陀螺测斜仪
└─速率积分电子陀螺测斜仪
§7-1 概述
（3）借助天体坐标系测量方位角或磁性工具面；测量元件为陀螺 仪。陀螺仪为惯性测量仪器，不以地球上任何一点为基准， 下井之前必须对陀螺仪的自转轴进行地理北极的方位标定
（注：新型陀螺仪自动找北，不必地面标定）。
§7-1 概述
2、钻井过程中测量的特点
（1）必须借助专用工具和仪器进行间接测量。根据测量仪器的数 据记录和传输方式不同，钻井测量分为实时测量和事后测量。
§7-2 电磁测斜仪
2、测量元件
(2)磁通门：又称磁通计，将输入磁通转换成与之对应电压的传感
器。由一对带骨架的绕组和外壳所组成。在骨架内孔放置导磁 率高、饱和磁感应强度小、磁滞回线窄的磁性材料——磁芯。
磁通门
磁通门的布置 ✓ 沿仪器的三个坐标轴 方向布置，根据三个 磁通门测得的磁通量 的值，可以算出磁北 方向与井眼方位的夹 角，即井斜方位角。
§7-1 概述
1、钻井过程中测量的方法、媒介和基准
（1）借助重力场测量井斜角或高边工具面；测量元件为测角器、 罗盘重锤或重力加速度计等；测量基准是铅垂线。
（2）借助地磁场测量方位角或磁性工具面；测量元件为罗盘或磁 通门等；测量基准是磁性北极，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（地理北极）的数据。
应
超深定向井、大斜度井、水平井或海洋 定向
钻井
测斜
配 合 使
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，或海洋 钻井
定向 测斜
用
用 范
照相单、多点陀螺测 斜仪
已下套管的井眼中测斜，或在丛式井、 套管开窗井
定向
围
已下套管的井眼中
测斜
电子陀螺测斜仪
丛式井、套管开窗井
定向
磁罗盘照相测斜仪的结构和工作原理
主要由井斜刻度盘、罗盘、十字摆 锤、照明和照相系统组成。罗盘的S 极始终指北。
§7-2 电磁测斜仪的结构及原理
1、结构
主要由加速度计、磁通门、模拟数字转换、数据采集或传输、 数据处理、数据显示、抗压筒和减振器等环节组成 。
探管是测斜仪重要组成之一，可划分为测量头和电子柱两部 分。测量头有引入工具面基准的T形槽头和安装传感器的台体。 台体上安装3个加速度计和3个磁通门。利用6个传感器的输出 计算钻井所需的方向参数。
§7-2 电磁测斜仪
2、测量元件
(1)加速度计：将输入速度变成与之对应的电压（或电流）或脉
冲频率的传感器 磁悬浮加速度计： 结构：由敏感头和伺服电路组成。 工作原理： 优点：抗冲击能力较强、结构简单、精度适中。
重力加速度计
重力加速度计的布置
✓ 在X，Y，Z三个方向上各装 一个重力加速度计，则三个 重力加速度计的测值是不同 的。通过计算，可以算出重 力方向与仪器轴线的夹角即 井斜角的大小。
（4）地温随着井深变化，要求下井仪器具有良好的抗高温性能。 常温（常规仪器）：耐温125℃ 以下； 高温仪器：耐温182℃ 以下。
（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（如转盘钻进的 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。
磁工具面角（MTF）：磁北极与ｙ轴夹角。
MTFarctanH(x ) Hy
工具面 0°
定向减震接头
工 具 面
270°
工 具 面 90°
工具面 180°
引鞋体
§7-2 电磁测斜仪
3、数据处理
(3)方位角：在水平面上从北极按顺时针旋转到ｚ轴的夹角。
§7-1 概述
3、测量仪器分类和应用范围
┌─Φ35 mm 外径测斜仪（常规）
┌─罗盘单点照相测斜仪─┤
│
└─Φ25 mm 外径测斜仪（高温）
┌─罗盘类─ ┤
│
│
┌─Φ35 mm 外径测斜仪（常规）
│
└─罗盘多点照相测斜仪─┤
测│
└─Φ25 mm 外径测斜仪（高温）
│பைடு நூலகம்
┌─有线随钻测斜仪
量│
│
┼─电磁类─ ┼─无线随钻测斜仪 （ 定向 MWD、带地质参数 MWD）
§7-2 电磁测斜仪
探管座标系及传感器的配置
INC, AZ, TF的定义
§7-2 电磁测斜仪
3、数据处理
传感器输出的原始测量数据
3个加速度计：ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ 3个磁通门：Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ
测斜仪输出的计算参数： 井眼参数：井斜角α、方位角Φ； 工具面参数：重力工具面角GTF、磁性工具面角MTF。