定向钻井技术基本概念教学课件PPT.ppt

定向钻井技术,监督培训 定向井技术,前言 钻井监督，是钻井施工质量的检查和把关者，一名合格的钻井监督，不但要有扎实的基础知识，而且要有丰富的现场实践经验，必须熟悉钻井设备、钻井流程、钻井措施、钻井技术，具备对钻井施工各个环节做以正确的评定的能力，尤其是在定向井丛式井钻井作业监督中，掌握定向井钻井技术知识必不可少，下面，我根据自己现场工作经验及掌握的定向井知识做以讲述，力在巩固和共讨定向井知识。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,随着钻井技术的发展，现场的定向井工艺由原来的手工计算到定向测斜的工具出现，即磁单点和电子单点测斜仪的应用，使定向井施工中的监测及计算越接近准确和简单，施工工具也有原来的直螺杆加弯接头变为单弯螺杆，出现了复合钻，大大简化了施工工序，提高了单井机械钻速。在近几年内，大量随钻测斜仪器（mwd及lwd）的应用，使定向井工艺越来越简单化，也减轻了技术人员的工作量，像现在气井定向井施工中，都采用了mwd随钻技术，所以，作为一名监督人员，不但要了解原来的定向井技术，更要掌握现在先进的随钻测斜技术。,定向钻井技术,监督培训 长庆工程监督公司王保平,定向井的基本概念 为什么要打定向井？最初打定向井的目的，是为了对有障碍的井实施钻井施工，如建筑物、山、江河以及救援井等，随着定向技术的发展，除了以上作用外，更主要的是节约钻井成本，减少对环境的污染和破坏，好管理及完善井网分布。 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。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,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,井斜角i ：轴线切向方向与垂线的夹角。,井底水平位移sh：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。,方位角 ：正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的投影的夹角。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,垂深：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面的垂直距离。,n,e,s,井底闭合方位角h ：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的夹角。,井深d ：转盘补心到井底的深度。,测深m：某测点到转盘补心的井眼轴线实际长度。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,直井段:设计井斜角为零度的井段。,造斜点（）: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。,造(增)斜段:井斜角随井深增加的井段。,水平位移,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。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,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）,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,10、 20、 36 度 罗 盘,定向钻井技术,监督培训 长庆监督公司,90 度 罗 盘,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,二、相关名词 1) 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。 2)靶区及靶区半径（）:包含目标点在内的一个区域称为靶区。在大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。 3) 靶心距（）:在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间的距离 。 4）井眼曲率rh：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。 5）井斜变化率rn：单位长度井段井斜角变化值。 6）方位变化率ri：单位长度井段方位角变化值。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,1) 工具弯角（）(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定的平面。 3) 反扭角（）: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。反扭角总是使工具面逆时针转动。,井眼轨道水平投影,a,b,c,c,n,e,s,r,t,0,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,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。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,磁工具面角为以正北方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度。,高边工具面角是以高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度；,5)工具面角（）：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,测斜前，打钻杆接箍印记，要与转盘0对齐。下面用油漆做标记，以免与旧印记混淆,转盘0标记,+90,- 90,用吊线的办法把方钻杆标记棱延长至保护接头公扣段做标记，每次换接头都要重新标记。,接单根后，量取该标记与钻杆印记间的夹角，俗称“方”角。,为便于找到方钻杆标记棱，在滚子方补心对应的位置用油漆作标记,谨记：以下量上 顺正逆负,方钻杆需要转动的相对角度俗称“定”角。,0,+90,- 90,180,转角,方钻杆标记棱转到的绝对角度（转盘刻度），俗称“转”角。,定+方=转,测斜前，打钻杆接箍印记，要与转盘0对齐。下面用油漆做标记，以免与旧印记混淆,用吊线的办法把方钻杆标记棱延长至保护接头公扣段做标记，每次换接头都要重新标记。,为便于找到方钻杆标记棱，在滚子方补心对应的位置用油漆作标记,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,使用单弯螺杆定向（扭方位）时，应注意入井前量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角，称为“弯差角”。 弯差角的量取原则同样是“以下量上，顺正逆负”。计算实际工具面面的公式为： 实际工具面=所测工具面-弯差角 如图中，弯差角应为 90。 如某次测得工具面为240 ，则 实际工具面=240 （90 ）=330 。 如果测得工具面为l 40 ，则: 实际工具面=l 40 （90 ）=r 50 。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,定向（扭方位）注意事项： 1、井口印迹要清晰，测量夹角要注意判明方向。 2、要根据当前井斜方位和施工工具面，准确估计井底的井斜方位，保证造斜（扭方位）达到预期效果。 定向时注意问题： 1、根据已钻井确定合适的超前角。 2、井斜小时工具面保证到位，避免井斜大时方位相差较多而扭方位，增加定向工作量。 3、根据井的深浅反扭角推荐取10-40度。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,l90 稳斜降方位,r90 稳斜增方位,0 全力增斜,180 全力降斜,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,定向（扭方位）的计算公式 预定（目标）工具面：定向扭方位前，一定要通过预算轨迹，首先得出一个预定要把螺杆摆到的工具面，称之为目标工具面，记作预。 例如，某井设计方位130，井斜1.5 ，磁偏角1.633（或称西偏1.633 ）。但根据直井段的井斜方位形成的位移影响，结合本区块的地层规律和控制经验，考虑定向后的超前（或滞后），定向到135 比较合适。这个定向的预= 135 再如，某井井斜25 ，需要稳斜降方位，则预= l 90 注意：井斜6 ,用重力工具面，尽量使用扭方位施工，按照井斜和方位情况确定工具面的左右偏角度。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,工具面：经测量或校正后的实际螺杆弯曲位置，记作工 反扭角：按照井深、井斜等因素，估计的螺杆反扭角，实际就是螺杆测量位置和实际工作位置的差值。反扭角可以根据后续的实际测量结果修正。 定= 预工 反扭 （钻具要相对扭转的角度） 转= 定+ 方 （方钻杆标记棱要扭到的绝对刻度）,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,例如：某次定向井深800m，井斜，方位100，预定施工到200 ，测得工具面240 ，弯差角90 ，估计反扭角20 ，则： 定= 预工 反扭 =20033020=110或250 注意：拉转转盘应正转，倒转只能采取开泵加压自然倒转的办法。,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,例如：某次扭方位井深1200m，井斜8，方位100，需要增斜降方位，预定工具面 l 60 ，测得工具面 l 40 ，弯差角90 ，估计反扭角35 ，则： 定= 预工 反扭 =l60r5035= 75,定向钻井技术,监督培训 定向井技术,钻具组合： 1、采用有线随钻测量方式时选用钻具组合： 钻头+弯外壳（单弯或双弯）井下马达+定向接头+无磁钻铤+钻铤+加重钻杆（300-450）+钻杆 2、采用无线随钻测量（mwd）方式时选用钻具组合： 钻头+弯外壳（单弯或双弯）井下马达+无磁钻铤+mwd无磁短接+钻铤+加重钻杆（300-450）+钻杆 3、转盘钻调整井斜钻具组合 采用有线随钻测量方式时选用钻具组合：钻头+近钻头稳定器+无磁钻铤+钻柱稳定器+钻铤+随钻震击器+加重钻杆（300-450）+钻杆 采用无线随钻测量方式时（mwd）选用钻具组合：钻头+近钻头稳定器+无磁钻铤+mwd无磁短接+钻柱稳定器+钻铤+随钻震击器+加重钻杆（300-450）+钻杆,定向钻井技术,监督培训 定向井技术