石油钻井定向井基础知识讲座
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定向井基础知识讲座
钻井工艺研究所
2005年5月6日
-- 精品--
内容
一、定向井水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
钻井技术发展趋势
直 定水 分 井 向平 支
井井 井
-- 精品--
一、定向井水平井国内外发展现状
定向井技术起源于20世纪初，是美国Eastman公 司开展起来的，到20世纪中期，随着国际钻井三大技 术(MWD随钻测量技术、高效PDC钻头、长寿命导向螺 杆钻具)的应用，飞速发展了水平井，1995年，世界 上共钻成水平井12590口，我国是继美国和前苏联之 后，第三个钻水平井的国家，1965年在四川钻成了两 口水平井，90年水平井被列入国家“八五”重大科技 攻关项目。四年时间在10个油田钻成了50余口水平井， 目前全国各油田已经普遍推广应用。
※国内外水平井之最
•最深的水平井是意大利米兰所钻的井深6330米，垂深5994米。 •最浅的水平井是加拿大的一口井，井深597米，垂深162米。 •最大水平位移的井是美国完成的M16LPZ井水平位移10728米。 •我国所钻DH-P1超深水平井井深6452米,垂深5782.29米,水平段 长500.46米。 •我国最大水平位移的井是南海西江A14井的水平位移8060.7米。
最小曲率法：把上下两侧点之间的井段看成圆弧 曲线,以曲率半径最小的曲线计算井眼轨迹的方法。
装置角：井眼轴线上某点的方位角与工具面之间 的夹角。
-- 精品--
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。
-- 精品--
三、常用工具、仪器
井 下 钻 具 组 合
动力钻具
三、常用工具、仪器
2、高效PDC钻头
-- 精品--
三、常用工具、仪器
3、弯接头：它是造斜钻具产生侧向力的原因。弯接头 壳体上有高边标志线，所谓高边即弯接头的弯曲方向。
4、定向接头：其作用是支撑和固定测量仪器，使仪器 测出准确的工具面。
5、无磁钻铤：无磁钻铤的作用一是避免由于使用钢钻 铤对测量仪器产生的影响；二是屏蔽上下钻具及井壁 周围的磁场，以保证磁性测量仪器测量结果的准确性。
三、常用工具、仪器
6、抗压缩钻杆：在中曲率水平井的造斜段，由于 井眼曲率较大，普通钻铤下不去，故在钻柱的承压部 分要用特种钻杆，当造斜率小于15°/30m时。
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。
-- 精品--
二、基本技术术语
-- 精品--
二、基本技术术语
4、磁参数： 地磁场强度，地磁倾角
三、常用工具、仪器
（2）随钻测井
地面实时监视界面
地质参数曲线
三、常用工具、仪器
（3） 用FEWD测井曲线确定标志层垂深
用FEWD测井曲线与邻井测井曲线可以进行对比，
更准确的划分地层界面、确定标志层深度。
（4）用FEWD曲线划分地层界面、预测到 油层的距离
7、循环头：当测量仪器是有线随钻时，它被装在 水龙带与方钻杆连接处，电缆由它进入钻杆。造斜钻 进时，用高压油密封电缆入口，避免泥浆外泄。每打 完一立柱，接下一立柱时，必须把测量仪器从井底提 出，接好立柱后，再把测量仪器送到井底。
三、常用工具、仪器
常用仪器有： 1、有线随钻测斜仪。 2、MWD。 由探管、脉冲发生器、涡轮发电系统、
一、定向井 水平井国内外发展现状
江汉油田定向井技术起步较晚，但发展较快。 1984年打成了江汉第一口江油陆采的定向井—黄36井 （红旗码头），1999年打成了第一口水平井—王平1 井，现在江汉本土完成了16口, 鄂西渝东13口，清河 采油厂23口，吉国3口水平井。累计55口。
一、 水平井国内外发展现状
与胜利油田比较： 建平1井水平段长1046.19米,用了18趟钻，45天 完成;建27侧平1井水平段长712.83米，只用两趟钻 4.5天完成。 黄盐平1井是国内第一口直接对穿的采卤连通水 平井。胜利油田完成的沙盐平1井，对穿没成功，造 成第二次填井重钻。 差距在于仪器装备落后，技术人员奇缺。
一、水平井国内外发展现状
-- 精品--
内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
二、基本技术术语
定向井：按照一定目的要求，沿着设计轨道钻达 预定目的层位的井。
水平井：指井斜角大于或等于86°并在目的层中 维持一定长度的水平段的定向井。
定向井的三要素：井斜角、方位角、井深。它是 衡量定向井井身质量优劣，计算定向井井眼轨迹的重 要参数。
水平井分类： 1、长半径水平井（小曲率水平井）：造斜率
K＜6°/30m，曲率半径R＞286.5m。 2、中半径水平井（中曲率水平井）：造斜率
K=6-20 °/30m，曲率半径R=286.5-86m 3、短半径水平井（大曲率水平井）：造斜率
K=3-10 ° /m,曲率半径R=19.1-5.73m
-- 精品--
悬挂短节、地面接收系统组成。 3、FEWD。随钻测井，实现地质导向钻井可以控制
钻头始终在产层中间钻进。
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用工具、仪器
（1）FEWD功能及组成：
1、随钻地质参数： 双向自然咖玛、电阻率（4种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度
2、定向工程参数： 井斜角、方位角、 磁性工具面、高边工具面角
3、井下仪器工况诊断： 震动传感器、 温度传感器
内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
三、常用工具、仪器
1、井下马达 单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。 其中单弯螺杆钻具应用最多
单弯螺杆钻具的设计是根据弯接头配接普通直马 达钻具组合用于造斜的基本原理，按照动力钻具在水 平井中的工作要求，在现有直螺杆钻具结构基础上改 制而成的。它可以获得较高的造斜率，为达到更好的 稳定效果，使用中通常配以上下两个稳定器。
钻井工艺研究所
2005年5月6日
-- 精品--
内容
一、定向井水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
钻井技术发展趋势
直 定水 分 井 向平 支
井井 井
-- 精品--
一、定向井水平井国内外发展现状
定向井技术起源于20世纪初，是美国Eastman公 司开展起来的，到20世纪中期，随着国际钻井三大技 术(MWD随钻测量技术、高效PDC钻头、长寿命导向螺 杆钻具)的应用，飞速发展了水平井，1995年，世界 上共钻成水平井12590口，我国是继美国和前苏联之 后，第三个钻水平井的国家，1965年在四川钻成了两 口水平井，90年水平井被列入国家“八五”重大科技 攻关项目。四年时间在10个油田钻成了50余口水平井， 目前全国各油田已经普遍推广应用。
※国内外水平井之最
•最深的水平井是意大利米兰所钻的井深6330米，垂深5994米。 •最浅的水平井是加拿大的一口井，井深597米，垂深162米。 •最大水平位移的井是美国完成的M16LPZ井水平位移10728米。 •我国所钻DH-P1超深水平井井深6452米,垂深5782.29米,水平段 长500.46米。 •我国最大水平位移的井是南海西江A14井的水平位移8060.7米。
最小曲率法：把上下两侧点之间的井段看成圆弧 曲线,以曲率半径最小的曲线计算井眼轨迹的方法。
装置角：井眼轴线上某点的方位角与工具面之间 的夹角。
-- 精品--
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。
-- 精品--
三、常用工具、仪器
井 下 钻 具 组 合
动力钻具
三、常用工具、仪器
2、高效PDC钻头
-- 精品--
三、常用工具、仪器
3、弯接头：它是造斜钻具产生侧向力的原因。弯接头 壳体上有高边标志线，所谓高边即弯接头的弯曲方向。
4、定向接头：其作用是支撑和固定测量仪器，使仪器 测出准确的工具面。
5、无磁钻铤：无磁钻铤的作用一是避免由于使用钢钻 铤对测量仪器产生的影响；二是屏蔽上下钻具及井壁 周围的磁场，以保证磁性测量仪器测量结果的准确性。
三、常用工具、仪器
6、抗压缩钻杆：在中曲率水平井的造斜段，由于 井眼曲率较大，普通钻铤下不去，故在钻柱的承压部 分要用特种钻杆，当造斜率小于15°/30m时。
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。
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二、基本技术术语
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二、基本技术术语
4、磁参数： 地磁场强度，地磁倾角
三、常用工具、仪器
（2）随钻测井
地面实时监视界面
地质参数曲线
三、常用工具、仪器
（3） 用FEWD测井曲线确定标志层垂深
用FEWD测井曲线与邻井测井曲线可以进行对比，
更准确的划分地层界面、确定标志层深度。
（4）用FEWD曲线划分地层界面、预测到 油层的距离
7、循环头：当测量仪器是有线随钻时，它被装在 水龙带与方钻杆连接处，电缆由它进入钻杆。造斜钻 进时，用高压油密封电缆入口，避免泥浆外泄。每打 完一立柱，接下一立柱时，必须把测量仪器从井底提 出，接好立柱后，再把测量仪器送到井底。
三、常用工具、仪器
常用仪器有： 1、有线随钻测斜仪。 2、MWD。 由探管、脉冲发生器、涡轮发电系统、
一、定向井 水平井国内外发展现状
江汉油田定向井技术起步较晚，但发展较快。 1984年打成了江汉第一口江油陆采的定向井—黄36井 （红旗码头），1999年打成了第一口水平井—王平1 井，现在江汉本土完成了16口, 鄂西渝东13口，清河 采油厂23口，吉国3口水平井。累计55口。
一、 水平井国内外发展现状
与胜利油田比较： 建平1井水平段长1046.19米,用了18趟钻，45天 完成;建27侧平1井水平段长712.83米，只用两趟钻 4.5天完成。 黄盐平1井是国内第一口直接对穿的采卤连通水 平井。胜利油田完成的沙盐平1井，对穿没成功，造 成第二次填井重钻。 差距在于仪器装备落后，技术人员奇缺。
一、水平井国内外发展现状
-- 精品--
内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
二、基本技术术语
定向井：按照一定目的要求，沿着设计轨道钻达 预定目的层位的井。
水平井：指井斜角大于或等于86°并在目的层中 维持一定长度的水平段的定向井。
定向井的三要素：井斜角、方位角、井深。它是 衡量定向井井身质量优劣，计算定向井井眼轨迹的重 要参数。
水平井分类： 1、长半径水平井（小曲率水平井）：造斜率
K＜6°/30m，曲率半径R＞286.5m。 2、中半径水平井（中曲率水平井）：造斜率
K=6-20 °/30m，曲率半径R=286.5-86m 3、短半径水平井（大曲率水平井）：造斜率
K=3-10 ° /m,曲率半径R=19.1-5.73m
-- 精品--
悬挂短节、地面接收系统组成。 3、FEWD。随钻测井，实现地质导向钻井可以控制
钻头始终在产层中间钻进。
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用工具、仪器
（1）FEWD功能及组成：
1、随钻地质参数： 双向自然咖玛、电阻率（4种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度
2、定向工程参数： 井斜角、方位角、 磁性工具面、高边工具面角
3、井下仪器工况诊断： 震动传感器、 温度传感器
内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
三、常用工具、仪器
1、井下马达 单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。 其中单弯螺杆钻具应用最多
单弯螺杆钻具的设计是根据弯接头配接普通直马 达钻具组合用于造斜的基本原理，按照动力钻具在水 平井中的工作要求，在现有直螺杆钻具结构基础上改 制而成的。它可以获得较高的造斜率，为达到更好的 稳定效果，使用中通常配以上下两个稳定器。