定向井技术入门基础

１、垂直位移：H i Li cos i1
２、水平位移：Si Li sin i1
３、北位移： N i Li sin i1 cos i1 ４、东位移： Ei Li sin i1 sin i1 ５、井底垂深： H E H i ６、井底水平位移：S E
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
Ｏ
井斜变化率的概念
井斜变化率Ｋ ：单位井段的井斜变化
A
A
Ｂ源自文库
B A K
ＬB Ｌ
A

Ｂ
方位变化率的概念
Ｎ
fA
Ｂ Ａ Ｏ
fB
Ｅ
B A K
ＬB Ｌ
A
方位变化率Ｋf ：单位井段的方位变化
水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
３、北位移： N i Li (sin i cos i sin i 1 cos i 1 ) / 2
４、东位移： Ei Li (sin i sin i sin i 1 sin i 1 ) / 2
５、井底垂深： H E H i
６、井底水平位移：S E
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
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 ～ 16 度/100m 中曲率半径： 6 ～ 25 度/10m 小曲率半径： 4 ～ 10 度/1m
平均角法计算公式
７、井底垂深：H E H i
８、井底水平位移：S E
９、闭合方位角： E
N E arctg E / N
2 i i
i i
2
圆柱螺线法
曲率半径法计算公式
Ri Li / i 1 i ２、方位曲率半径： ri Ri cos i cos i 1 / i 1 i ３、垂直位移： Hi Ri (sin i 1 sin i )
１、井斜曲率半径：
４、水平位移： ６、东位移： ５、北位移： N i ri (sin i1 sin i ) ７、井底垂深： H E ８、井底水平位移： ９、闭合方位角：
S i Ri (cos i cos i 1 )
Ei ri (cos i cos i1 )
Ｎ
闭合方位角
Ａ点水平位移：ＳA＝OA
fE
Ａ
E(完井井底)
闭合距：SE＝OE
Ｏ
全角变化率K:井眼的空间曲率
A
K B
K K K sin
2 2 2
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
fi vi fvi Hi Hi Si Si Ni Ni Ei Ei
造斜工具
转盘钻井用造斜工具
槽式变向器，水力冲，锚式钻头，BHA (BottomHole Assembly) 。 特点：非连续造斜
井底动力钻井用造斜工具
弯接头，偏心短节，可调变向接头。 特点：连续造斜
井眼轨迹控制
装置角w 钻具组合
水平投影图。
绘制井眼轨迹的数据表（平均角法）
测量点 测量井深 L ，米 井段长 L ，米 井斜角 ，度 方位角 f ，度 平均井斜角 v ，度 平均方位角 fv ，度 垂深增量 H ，米 累积垂深 H ，米 水平位移增量 S ，米 累积水平位移 S ，米 北坐标增量 N ，米 累积北坐标 N ，米 东坐标增量 E ，米 累积东坐标 E ，米
全力降斜
w0 全力增斜
增斜 增方位
w0~90
全力增方位
原井斜方位
减斜 增方位
w90~180
w90
装置角w的图解法
一种实用的确定装置角的近似方法 方法：用线段的长度表示井斜角a和导斜角g，
用线段的夹角表示方位角f和装置角w。
North
原井底方位
Ａ O
方位增量
Ｂ2
w2
w1
D
Ｂ1
装置角w的图解法
７、闭合方位角： E
N E arctg E / N
2 i i
i i
2
平衡正切法
平衡正切法计算公式
１、垂直位移：H i Li (cos i cos i 1 ) / 2 ２、水平位移：S i Li (sin i sin i 1 ) / 2
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。
水平井
多底井
侧钻
救援井
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 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的水平距离 ８、闭合距SE:完井井底水平位移 ９、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
定 向 井 技 术
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。
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）
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）。
２、方位角测量
原理：陀螺、磁场（在套管内不能测量，需使用无 磁钻铤） 方法：感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻 测量仪 MWD）。
要 点 小 结
定向井的有关概念、名词术语 表示定向井的两个平面 实际井眼轨迹的计算和绘制 造斜与井眼轨迹控制方法 装置角的定义及其图解法


已知条件：原井斜角、原方位角； 方法：在方位增量DF、井斜增量Da、导斜角g、装置角w 四个参数中任意确定两个参数，求另外两个参数。
N
原方位角
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 … … … … … … … … … … … … … … ２ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … i-1 … … Li … i … … … … … … … … … … … i Li i+1 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … n … … … … … … … … … … … … … …
井身轨迹测量方法及原理
反扭矩的影响
装置角的规定
当造斜工具面和原井眼方向所在铅垂
面重合，且造斜工具起增斜作用时， 装置角w为０度；
在垂直井眼内，造斜工具弯曲方向指
向正北，装置角w为０度。
装置角w对井斜和方位的影响
w270
减斜 减方位
w180~270
全力减方位
增斜 减方位
w270~360
w180
７、闭合方位角： E
N E arctg E / N
2 i i
i i
2
i i 1 / 2 ２、平均方位角： vi i i 1 / 2
１、平均井斜角： vi ３、垂直位移： Hi Li cos vi ４、水平位移： Si Li sin vi ５、北位移：Ni Li sin vi cos vi ６、东位移：Ei Li sin vi sin vi
４、造斜点、最大井斜角、造斜率
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
H
SE
E
N E arctg E / N
2 2 i i
i i
i
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：
１、将测井资料整理列表； ２、选定一种计算方法，将计算结果填入表 中；
３、根据计算结果绘制井身轨迹垂直平面和