定向井基本分类
最新定向井技术基本知识
三者之间要满足一定的关系
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。
正切法
正切法计算公式
１、垂直位移： H i L ico s i 1
O 原井斜角
A
钻具组合
用改变井底钻具组合的方法来控制井身轨迹
反扭矩的影响
使用井下动力钻具造斜时，钻具产生的反 扭矩对装置角会产生影响。
定向井测量方法
１、井斜角测量
原理：重力
方法：液体染色（虹吸测斜仪），腐蚀（ＨＦ）， 感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻 测量仪 MWD）。
井 段 长 L ， 米
… … … … Li … … …
井斜角 ，度
… … … … i … … …
方位角 f，度
… … … … fi … … …
平 均 井 斜 角 v ， 度 … … … … vi … … …
平 均 方 位 角 fv ， 度
… … … … fvi … … …
垂 深 增 量 H ， 米
… … … … Hi … … …
闭合距：SE＝OE
全角变化率K:井眼的空间曲率
AK B
KK 2K 2sin2
表示空间井眼轨迹的两个平面
A
fE fA
A
水平投影
fE fA
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
定向井剖面类型
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。
定向井基本分类
定向井基本分类发布时间：2009-01-16 08:36:12随着定向钻井技术的发展，定向井的种类越来越多。
①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。
②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。
ⅲ大斜度定向井：井斜在46-85度之间，其斜度大，水平位移大，增加了钻井难度和成本。
ⅳ水平井：井斜在86-120度之间，其钻井相对较难，需要特殊设备、钻具、工具、仪器。
③按钻井的目的分救援井、多目标井、绕障井、多底井等。
④按一个井场或平台的钻井数分ⅰ单一定向井ⅱ双筒井：一台钻机，钻出井口相距很近的两口定向井。
ⅲ丛式井（组）：在一个井场或平台上，钻出几口或几十口定向井和一口直井。
定向井的基本概念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。
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。
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。
钻井数据手册
钻井数据⼿册三、API套管规范3四、环容数据表五、处理卡钻事故⼯具（四）超级震击器规格七、定向井⼯艺（⼀）、定向井分类：a、按段制分：常规定向井可分为⼆、三、四、五段。
b、按井眼轴线形状分：两维定向井、三维定向井。
c、按井斜⾓分：低斜度定向井：设计最⼤井斜⾓不超过15度中斜度定向井：设计最⼤井斜⾓不超过15度⾄45度之间，⼤斜度定向井：设计最⼤井斜⾓在46度⾄85度之间，⽔平井：设计最⼤井斜⾓在86度⾄120度之间，并沿⽔平⽅向钻进⼀定长度的井。
根据造斜井段的曲率半径⼜可细分为长、中、中短、短四种曲率半径的⽔平井。
（⼆）⼤港螺杆常规钻具规格及性能参数表⼋、API钻具技术参数九、现场常⽤计算公式（⼀）钻井液循环⼀周所需时间T=(V井—V柱)/60×QV井——井筒容积，升；V 柱——钻柱体积，升； Q ——钻井液排量，升/秒；T ——循环⼀周的时间，分。
（⼆）配制1m 3⽔泥浆需要的⼲⽔泥量 T=ρc x(ρS —1)/(ρc —1)ρc ——⼲灰密度，g/cm 3；ρS ——⽔泥浆密度，g/cm 3。
（三）配制1m 3⽔泥浆需要的⽔量V=(ρc —ρS )/(ρc —1)（四）稀释公式Q 1=Q O ×(1—Z/X)Q 1——清⽔⽤量，吨；Q O ——已配制的酸液量，吨； X ——已配制的酸浓度； Z ——施⼯需要酸液量。
（五）注解卡浆最⾼压⼒计算：p (Max)=P(单泵压⼒)+0.01(r 泥浆-r 解卡剂)×解卡剂⾼度（六）卡点计算：L=K(e/p)L ——卡点深度，⽶E ——钻杆连续提升时平均伸长，厘⽶P ——钻杆连续提升时平均拉⼒，吨 K ——计算系数（七）动态起压时间计算：设管内外压⼒平衡时，管内泥浆液柱⾼度为H im+-+-=VCC C Hc m c i im P H ρρ001001 QH C T im i ?=式中 H im —管内泥浆液柱⾼度，m ；H —套管下深，m ；C i —套管内每⽶容积，m 3/m ；C o —平均环空每⽶容积，m 3/m ；ρc —⽔泥浆密度，g/cm 3；ρm —泥浆密度，g/cm 3；V c —注⽔泥浆量，m 3；Q —顶替排量，m 3/min ； T —起压时间，min ； Δp —循环压耗，MPa ；循环压耗Δp 采⽤经验公式：（当Δp=0时，计算结果为静态起压时间）当套管下深＜1000m 时： Δp=0.0981(0.01H)+0.8（MPa ）当套管下深5000m ＞H ＞1000m 时: Δp=0.0981(0.01H)+1.6（MPa ）（⼋）环空液柱压⼒当量密度（ρm ）的计算：设井深为H ；环空中前置液的⾼度为H 前；前置液的密度为ρ前；⽔泥浆的⾼度为H ⽔泥；⽔泥浆的密度为ρ⽔泥；泥浆的密度为ρ泥浆；则()H H H H H Hm前泥浆泥浆前前⽔泥⽔泥--+?+?=ρρρρ注：ρρ为地层破裂压⼒当量密度ρ0为地层孔隙压⼒当量密度在固井设计过程中ρm 应满⾜：ρP ＞ρm ＞ρo（九）套管在⾃重作⽤下的伸长：△L=（7.854—r 泥）/4 xL 2x10-7r 泥—泥浆⽐重△L —⾃重伸长，⽶ L —套管原有长度，⽶⼗、钻头系列（⼆）、钻头附加结构特征代号：代号附加结构特征C 中⼼喷嘴。
钻井基本知识大归类2
钻井分直井和定向井。
定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。
普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。
大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。
丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。
多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。
1、准备工作定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。
修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。
平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。
井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。
打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。
小些的基础用预制件，大的基础则在现场用混凝土浇灌。
安装：立井架，安装钻井设备。
2、钻进当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。
钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。
钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。
钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。
加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。
钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。
随着井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。
过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。
钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。
亦即钻压=悬重一钻重。
井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。
机械钻速是每小时破碎井底岩石的米数，即每小时进尺数。
定向钻井轨道设计概述ppt课件
定向井轨道设计原则
• (续上页) – 6.钻机功率应比相同井深的直井用钻机功率大30～50%。3000～3500米 的定向井应用4500米钻机，4500米的定向井应用6000米钻机； – 7.定向井裸眼段内尽可能不搞中途测试。必要时需经过充分论证，防止 井下事故； – 8.探井一定要注意及时测斜，尽可能在每次起钻前投测“多点”；以防 万一井喷着火需要打救援井时，有井眼轨迹的数据； – 9.丛式井要注意井口井底布置、造斜点位置和钻井顺序： • 开钻顺序：除直井首先打外，其他定向井应该先打造斜点高的井， 后打造斜点低的井； • 位移大的井放在外围，造斜点相对高； • 位移小的井放在内部，造斜点相对低； • 相邻两口井的造斜点应该上下错开100米； – 10.海上丛式井可使用倾斜导管或弯曲导管；
度定
井的1.5～2倍。
向井 3. 由于造斜、测斜、扭方位以及井下复杂原因，每米钻井成本显
著增大。
1. 井斜角在600～1200，包括水平井在内。
大斜 2. 起下钻及下套管困难，摩阻摩扭大，加钻压难，管柱受力复杂； 度定 3. 缆线作业困难，测斜测井及射孔作业需特殊技术； 向井 4. 井下复杂情况增多，卡钻、键槽、岩屑床、井塌、井漏，等等；
5. 固井完井困难：固井质量难以保证；完井作业也困难；
3
定向井的分类(按轨道形状而分)
• 三维定向井：
– 单目标三维定向井； – 多目标三维定向井(Designer Wells)； – 施工中待钻设计轨道；
• 二维定向井：
– 二维常规定向井轨道； – 多增降率轨道； – 缓曲代稳轨道； – 水平井轨道； – 大位移井轨道；
2
定向井的分类(按井斜角大小而分)
小斜 度定 向井
1. 2. 3.
定向井的分类
定向井的分类引言定向井是石油工程中常用的一种井型，通过控制井身的方向和角度，可以在地下钻出水平或倾斜的井眼，用于开采石油和天然气。
定向井的分类主要依据井身的方向和角度，本文将对定向井的分类进行全面、详细、完整且深入地探讨。
定向井的分类方法定向井的分类方法可以根据井身的方向和角度进行划分，下面将介绍几种常见的分类方法。
按照井身方向的分类根据井身的方向，定向井可以分为以下几类：1.垂直井：垂直井是指井身方向与地表垂直的井眼。
垂直井通常用于勘探地下地质情况和采集地质样本。
2.水平井：水平井是指井身方向与地表平行的井眼。
水平井通常用于增强油气井的产能，通过在油层中钻出水平段，增加了油气流通的面积。
3.倾斜井：倾斜井是指井身方向与地表不垂直也不平行的井眼。
倾斜井通常用于在地下特定层位进行水平井段的钻探，以便提高油气采收率。
按照井身角度的分类根据井身的角度，定向井可以分为以下几类：1.低角度井：低角度井是指井身角度小于30度的井眼。
低角度井通常用于在地下特定层位进行水平井段的钻探，以便提高油气采收率。
2.中角度井：中角度井是指井身角度介于30度至60度之间的井眼。
中角度井通常用于在地下特定层位进行水平井段的钻探，并结合水平井的开采技术，提高油气采收率。
3.高角度井：高角度井是指井身角度大于60度的井眼。
高角度井通常用于在地下特定层位进行水平井段的钻探，并结合水平井的开采技术，提高油气采收率。
按照井身形状的分类根据井身的形状，定向井可以分为以下几类：1.直井：直井是指井身形状直线的井眼。
直井通常用于初期勘探和定位目标层位。
2.S形井：S形井是指井身形状呈”S”字型的井眼。
S形井通常用于在地下特定层位进行水平井段的钻探，以便提高油气采收率。
3.J形井：J形井是指井身形状呈”J”字型的井眼。
J形井通常用于在地下特定层位进行水平井段的钻探，并结合水平井的开采技术，提高油气采收率。
定向井的应用领域定向井广泛应用于石油工程领域，下面将介绍几个常见的应用领域。
定向井
用三段制剖面轨迹难控制）。
四、定向井轨迹设计
（五）、井身剖面类型的选择
O
4、三维定向井剖面
三维定向井剖面指在设计的井身剖
面上既有井斜角的变化又有方位角的 变化。
常用于在地面井口位置与设计目
标点之间的铅垂平面内，存在井眼难 以通过的障碍物（如：已钻的井眼、
盐丘等），设计井需要绕过障碍钻达
目标点。 如：三维绕障设计、纠偏三维设计等
根据设计条件，设计出合适的轨道。 轨道设计的关键：
造斜点选择，增斜率和降斜率的选择（需要经验）；
轨道关键参数的求得（需要先进的计算公式）。
四、定向井轨迹设计
（二）井眼轨道的类型 设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平 二维 二维 面上变化的井眼轨道。 井 井眼 井眼 二维井眼轨道由垂直井段、增斜井段、稳斜 眼 轨道 轨道 井段和降斜井段组合而成。 轨 道 的 在设计井眼轴线上，既有井斜角变化 类 又有方位角变化的井眼轨道。 型 三维 井眼 轨道 三维井眼轨道设计用于绕障井和现场待 钻修正井眼轨道设计。
N
，指前）与重力 线间的夹角，度。
Inclination（Inc ）.
O O
方位角：测点处正北方向至井眼方
向线在水平面投影线间夹角，度 azimuth
三、定向井井眼轨迹基本概念
（一）、定向井的基本要素
井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度
/30米；(build rate,drop rate) 方位变化率：方位角对井深的变化率，度 /30米；walk rate
A B
因造斜段完成后井斜角和方位角
变化不大，轨迹容易控制，一般井斜 角为15-55°。
长庆油田丛式井施工主要采用三
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。
水平井
93.1
1755.69
646.83
0.5331
5 1/2″套管开窗侧钻水平井
2600
2408
96.5
2042
265.9
0.60
109
2005
中原油田
15
濮1-侧平193
5 1/2″套管开窗侧钻水平井
2788
2401
91.3
2137
500
0.60
158.11
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1．1）。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）。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。
多种无线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统和陀螺测量系统
定向井钻井水平
精度要求不高
中深定向井
可打准确度较高的定向救援井和大组丛式井
钻成大量水平井，从大半径水平井到小半径水平井、多底泄油井
我国定向钻井技术发展情况
内容年代
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
95.2
5399.99
337.81
1.4
276.7
2004
塔河油田
3
丰收3-平1
8 1/2″井眼常规水平井
2448.28
2120.7
96.2
1690
669.1
0.38
333.48
2004
定向井的基本概念
定向井的基本概念直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围。
定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。
定向井的基本概念普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。
斜直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向井。
大斜度井：最大井斜角在60° ~80°范围内的定向井水平井：最大井斜角大于或等于86° ，并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。
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 短曲率半径：1° ~10°/m 径向水平井：k=∝丛式井：在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含1口直井。
多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
定向井井深D Ｗ：转盘补心到井底的深度。
测深Ｄm ：某测点到转盘补心的井眼轴线实际长垂深Ｄ：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面井斜角αi ：轴线切向方向与垂线的夹方位角ψ ：正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的井眼曲率R h ：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。
井斜变化率R ：单位长度井段井斜角变化值。
井底闭合方位角Ψh ：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投井底水平位移S h ：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。
2.井身剖面 1) 直井段:设计井斜角为零度的井段。
2) 造斜点（Ｄｋｏｐ）: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。
3) 造斜率（Ｒｂ）: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。
4) 造(增)斜段:井斜角随井深增加的井段。
1) 工具弯角（θｂ）:在造斜钻具组合中,拐弯处上下两段的轴线间的夹角。
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。
定向井知识
定向井知识基本概念1.定向井——根据人类需求，其设计目标点在给定方向偏离井口垂直线的井。
2、井深――井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点井深或斜深。
3、垂深――井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点垂深。
4.水平位移——井眼轴线上任意一点与井口直线之间的距离称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距离。
5、视位移――水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。
6.井斜角——钻孔轴线任意点的钻孔方向线与通过该点的重力线之间的角度。
7、方位角――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。
8.构建坡度-表示构建坡度工具的构建坡度能力。
其值等于使用偏转工具钻取的井段的钻孔曲率。
9、全角变化率――“狗腿严重度”，“井眼曲率”都是相同的意义。
指的是在单位井段内前进的方向在三维空间内的角度变化。
10.目标点是指根据设计必须钻探的地层位置，称为目标点。
它通常由空间坐标表示，以地面井口为坐标原点。
11、靶区及靶区半径（定向井）――在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。
允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区半径。
12、靶心距――在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离，称为靶心距。
13、反扭角――使用井底马达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，称为反扭角。
反扭角总是使工具面逆时针转动。
14、工具面――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，称为工具面。
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，称为井底的“高边方向”。
高边方向上的水平投影称为高边方位。
即井底的方位。
16.工具面角度是指偏转工具降到井底后，指示工具面位置的参数。
定向井基础知识讲座
二、基本技术术语
入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。
终止点：是指地质设计规定的目标结束点。
靶前位移：是指入靶点的水平位移。 水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。 矩形靶：即纵向为a米,横向为b的长方体。 调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段。
倒装钻具组合：在钻大斜度井段和水平段时，为了给钻
头加压，将部分重量较轻的钻具放至钻具组合下部，把 钻铤、加重钻杆等较重的钻具放至直井段或较小井斜的 井段的钻具组合。
准确命中B靶与王东12-13井直接连通。完钻井深2358m，水
平段长198m，实钻垂深与设计相差0.3m，A点靶心距1.14m，
B点钻入王东12-13井半径为3m的溶腔中，实现了不用压裂，
两井直接连通的目的。
四、现场工艺技术
（二）水平井应用实例
1、直井段
要求防斜打直。二开采用塔式钻具，控制钻压10～40kN， 转速117r/min，确保井斜在较低范围内。三开采用钟摆钻具， 钻压20～30kN，转速217 r/min，井斜控制在2°以内，取得了 较好效果。钻具组合为： φ215.9mmPDC+φ158.75mm无磁钻铤1根+φ158.75mm钻铤1 根 +φ214mm 稳 定 器 +φ158.75mm 钻 铤 1 根 +φ214mm 稳 定 器
五、今后发展方向
压力传感器/ 译码装置
旋转导向系统
地面计算机 地面控制闭环系统
信号通过立管向 井内系统传输
旁通启动系统
五、今后发展方向
PowerDrive系统及其指令设置
五、今后发展方向
旋转导向钻井系统
可变径稳定 器
滑动导向控制
旋转导向控制
Q
定向井水平井
自19世纪末旋转钻井诞生以来，初期都是打直井，人们预想的井眼轨道乃是一条铅垂直线。
并且认为旋转钻的实钻井眼轨迹也和顿钻一样，是一条铅垂直线。
直到大约本世纪20年代末，人们意外地发现一口新钻井把旁边一口老井的套管钻穿了，还发现相邻两口井的井深不同却钻到了同一油层。
于是认识到井是会斜的，需要采取有效措施控制井眼轨迹，才能减小井斜。
于是出现了“直井防斜技术”。
本世纪30年代初，在海边向海里打定向井开采海上油田的尝试成功之后，定向井得到了广泛的应用，其应用领域大体有以下三种情况。
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，为了勘探和开发它们下面的油田，最好是钻定向井。
2.地下地质条件的要求：对于断层遮挡油藏，定向井比直井可发现和钻穿更多的油层；对于薄油层，定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多。
另外，侧钻井，多底井，分支井，大位移井，侧钻水平井，径向水平井，等等定向井的新种类，显著地扩大了勘探效果，增加了原油产量，提高了油藏的采收率。
3.处理井下事故的特殊手段：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；特别是遇到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，从而可处理井喷着火事故。
目前，定向钻井已成为油田勘探开发的极为重要的手段，井眼轨道设计和井眼轨迹控制乃是定向钻井技术的基本内容。
事实上，直井可以看作是定向井的特例，其设计的轨道为一条铅垂线。
直井防斜和定向井井眼轨迹控制，在技术原理上是一致的，只是应用方向不同而已。
井眼轨迹控制技术经历了从经验到科学，从定性到定量的发展过程。
现在正处在向井眼轨迹自动控制阶段发展。
三．定向井轨迹控制的基本方法二维定向井的设计轨迹一般是由四种井段组成：垂直井段，增斜井段，稳斜井段和降斜井段。
定向井基本知识
定向井基本概念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距离的井。
2、井深：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。
3、垂深：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离。
4、水平位移：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离。
5、视平移：水平位移在设计方位线上的投影长度。
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。
7、最大井斜角：全井井斜角的最大值。
8、方位角：在以井眼轨迹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，所转的角度称为该点的方位角。
9、造斜点：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表示。
10、井斜变化率：单位井段内，井斜角的改变速度，称为井斜变化率。
通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度的比值表示。
11、方位变化率：单位井段内方位角的变化值称为方位变化率。
通常以两测点间方位角的变化量与两测点间井段长度的比值表示。
12、造斜率：造斜率表示了造斜工具的造斜能力。
其值等于用该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。
13、增（降）斜率：指的是增（降）斜井段的井斜变化率；其井斜变化为正值时为增斜率。
负值为降斜率。
14、全角变化率：指的是在单位井段内，井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。
15、增斜段：井斜角随井深增加的井段。
16、稳斜段：井斜角保持不变的井段。
17、降斜段；井斜角随着井深的增加而逐渐减小的井段。
18、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。
19、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离。
20、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。
21、工具面：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。
22、反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜和扭方位时，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，称为反扭角，反扭角总是使工具面逆时针转动。
定向井知识培训
定向井知识培训一、定向井概念及分类定向井是指在油气勘探开发过程中，通过特殊的调控手段，改变井眼方向，使其在地层中具有一定的倾角和方向性。
定向井的分类主要包括定向钻井、水平井和多级水平井。
1. 定向钻井：是指在一般的垂直钻井方法之外，通过使用特殊的工具和技术来改变井眼方向，以实现在地层中特定目的的定向进尺。
2. 水平井：是指井眼地表段与地层接触平面倾角大于70度度的井。
3. 多级水平井：是指在水平井井身的不同深度段中开钻多个水平段。
定向井的分类主要是根据井眼的倾角和方向来划分的，不同的类型适用于不同的地质情况和开发目的。
二、定向井的优势1. 提高产量：通过定向井技术，可以最大限度的利用地层中的储集层，提高油气产量。
2. 降低成本：定向井可以减少钻井井眼数目，降低钻井成本。
3. 减少地表占地面积：通过定向井技术可以在一个地表场地上钻探多口钻井井眼，减少地表占地面积。
4. 提高勘探开发成功率：通过定向井技术可以钻探到难以到达的地层，提高勘探开发成功率。
三、定向井的主要工具和装备1. 定向井测井工具：包括测斜仪、磁探仪、地质定位仪等，用于测量井眼的倾角方向等。
2. 定向井钻头：包括定向导向钻头、下扩钻头、水平井磨岩钻头等，用于指导井眼方向并进行地层钻进作业。
3. 定向井钻探平台：包括双鼓式平台、三脚架平台等，用于安装井下工具，钻井作业和管柱下入等。
四、定向井施工流程1. 钻前准备：确定定向井的设计方案和目的、选型选用作业所需的工具设备。
2. 定向井井眼测斜：通过使用定向井测井工具，对井眼进行测斜，确定钻井方向。
3. 定向井导向钻进：采用定向井钻头和测斜工具对钻井方向进行调整，并进行定向钻进。
4. 定向井水平段钻进：根据地质要求，对水平段进行钻探并进行完井作业。
5. 定向井压裂和产出：通过定向井工具进行裸眼压裂或水平井砂浆封隔并进行产出。
五、定向井安全注意事项1. 定向井工作时应按照相应的安全操作规程进行作业，避免钻井事故的发生。
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定向井基本分类
发布时间：2009-01-16 08:36:12
随着定向钻井技术的发展，定向井的种类越来越多。
①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。
②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。
ⅲ大斜度定向井：井斜在46-85度之间，其斜度大，水平位移大，增加了钻井难度和成本。
ⅳ水平井：井斜在86-120度之间，其钻井相对较难，需要特殊设备、钻具、工具、仪器。
③按钻井的目的分
救援井、多目标井、绕障井、多底井等。
④按一个井场或平台的钻井数分
ⅰ单一定向井
ⅱ双筒井：一台钻机，钻出井口相距很近的两口定向井。
ⅲ丛式井（组）：在一个井场或平台上，钻出几口或几十口定向井和一口直井。
定向井的基本概念
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。
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。
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。
这样的油井穿过油层井段上百米以至二千余米，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。
胜利油田定向井技术闻名全国，胜利油田钻井院和胜利油田钻井工程技术公司已形成了普通定向井、多目标定向井、救援定向井、丛式定向井、水平井、分支井等几十种类型的定向井施工工艺。
胜利油田黄河钻井总公司和渤海钻井总公司的定向井施工能力享誉国内外。
目前，由胜利油田设计及施工的定向井占全国的一半以上。
定向井的基本应用
①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。
②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。
③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。
④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。