定向井水平井概述

1、一一、定向井水平井、定向井水平井概述概述定向井技术是当今世界石油勘探开发领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域最先进的钻井技术之一。采用定向井技术可以使地面和地下条件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开发发，能够大幅度提高油气产量和降低开发成本，有利于环境保护，具有显著的综合成本，有利于环境保护，具有显著的综合经济效益。经济效益。近年来近年来, ,定向井已成为常规技术而得到普定向井已成为常规技术而得到普遍应用遍应用。 造斜点造斜点稳斜井段稳斜井段实钻轨迹实钻轨迹设计轨道

2、设计轨道靶区靶区水水 平平 位位 移移-井斜角井斜角垂垂深深什么是定向井？ 北北东东靶点靶点N NE E-方位角方位角定向井水平投影图定向井水平投影图井口井口设计轨道设计轨道实钻轨迹实钻轨迹为什么要钻定向井？绕开地面地下障碍物绕开地面地下障碍物地下地质条件要求：地下地质条件要求：由于地质构造特点采用由于地质构造特点采用直井不能有效地开发油直井不能有效地开发油气藏时气藏时 钻井技术的需要：遇钻井技术的需要：遇到井下事故或复杂情况到井下事故或复杂情况无法处理或者不易处理无法处理或者不易处理时。时。 定向井有哪些类型？多目标井多目标井具有两个或两个以上目标点的定向井具有两个或两个以上目标点的定向井。

3、 丛式井丛式井在一个钻井平台上在一个钻井平台上, 钻出两口或两口以上的定向井。钻出两口或两口以上的定向井。桩桩139平台在平台在80度扇形范围内钻成度扇形范围内钻成26口定向井口定向井绕障井绕过障碍物钻达目标点的定向井绕过障碍物钻达目标点的定向井 大位移井悬 链 线水平位移水平位移水平位移水平位移/ /垂深垂深2 2垂垂深深造斜点造斜点侧钻侧钻井井从原有井眼侧钻到达目标点的定向井从原有井眼侧钻到达目标点的定向井 1、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。单位为米。 2、垂深：井眼轴线上任意一点到井口所在平面的距离，称为该点的垂深。单位为米。 3、

4、水平位移：井眼轨迹上任意一点与井口铅垂线的距离，称为该点的“水平位移”，也称该点的闭合距。单位为米。 4、视平移：水平位移在在设计方位线上的投影长度，称为视平移。 5、井斜角：井眼轴线上任意一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点处井斜角。单位为度。 6、方位角：表示井眼偏斜的方向，它是指井眼轴线的切线在水平面投影的方向与正北方向之间的夹角。它以正北方向开始，按顺时针方向计算。单位为度。 7、磁偏角：它是指地磁北极方向线与地理北极方向线之间的夹角。随着地理位置和时间不同其数值也不同。有正负值之分。 8、磁方位角：用磁性测斜仪测得的方位角 磁偏角：它是指地磁北极方向线与地理北极方向

5、线之间的夹角。随着地理位置和时间不同其数值也不同。有正负值之分。磁极 a地理北极磁极磁偏角地理方位磁方位磁方位 9、地理方位角：以地理北极为基准的方位角。 地理方位角=磁方位角+磁偏角 10、井斜变化率：单位井段内井斜角的改变速度。以两测点间井斜角的变化量与两测点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。 12、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，其值等于该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。 13、增（降）斜率：增（降）斜井段的井斜变化率。 14、全角变化率：它与、全角变化率：它与“狗腿严重度狗腿严重度”“”“井眼曲率井眼曲率”是相是相同的意义，指的是单位井段内井眼前进的方

6、向在三维空间同的意义，指的是单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化的变化 。其计算方法为：。其计算方法为： K=25（A A2 2-A-A1 1）2 2+ +（B B2 2-B-B1 1）2 2sinsin2 2(A(A1 1+A+A2 2)/2 /L)/2 /L K=25（A A2 2-A-A1 1）2 2+ +（B B2 2-B-B1 12 2sinsin2 2(A(A1 1+A+A2 2)/2/L)/2/L 16、增斜段：井斜角随井深增加的井段。、增斜段：井斜角随井深增加的井段。 17、

7、稳斜段：井斜角保持不变的井段。、稳斜段：井斜角保持不变的井段。 18、降斜段：井斜角随着井深增加而逐渐减小的井段。、降斜段：井斜角随着井深增加而逐渐减小的井段。 19、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。通常是以、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的值来表示。地面井口为坐标原点的空间坐标系的值来表示。 20、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离。靶区是指目标点所在水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的圆面积。 21、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。 22、工具面：在造斜钻具组合中，由弯曲工具两个轴线所决定的那

8、个平面。 23、反扭角：动力钻具启动加压后，工具面相对于启动前逆时针转过的角度。 24、高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，该平面上的最高点称为高边。 25、工具面角：是指工具面所在位置的参数。有两种表示方法：一种是以高边为基准；一种是以磁北为基准。 A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上所转过的角度。 B、磁北工具面角：是以磁北方向线为始边，按顺时针方向与工具面方向线在水平面上的投影线之间的夹角。等于高边工具面角加上井底方位角。 26、定向角：在定向或扭方位钻进时，启动井下马达之后，工具面所处位置，用工具面角表示。可用高边工具面角表示，也可用磁北工具

9、面角表示。当用高边工具面角表示时与“装置角”一词的意义和计算法相同。 27、安置角：在定向或扭方位时，当启动马达之前，将工具面安放的位置以工具面角表示，此时的工具面角即为安置角。无磁钻铤：是由蒙乃尔合金或不锈钢制成的不易磁化的钻铤。其用途是为磁性测斜仪提供一个不受钻柱磁场影响的测量环境。其长度由地理位置和井斜方位决定。 1）弯接头：有固定角度弯接头、可调角度弯接头两种。 目前现场常用固定角度弯接头，由接头体、循环套、定向键和固定螺丝组成。加工时它是将公扣轴线与本体轴线相交一个角度既为弯曲角B=57.3(长边-短边)/本体直径固定角度弯接头长边长边短边短边坐标系及相互关系：1地理坐标2大地坐标（

10、网格坐标）3相对坐标(井口为原点) 3.1直角坐标 3.2极坐标相互关系：地球特性决定了不同表达方法，既有联系又有差异。 加地球图片地理坐标： 地面上任意一点的位置通常用经度和纬度来表示。经线和纬线是地球表面上两组正交的曲线，由这两组正交曲线构成的坐标，称为地理坐标系。它是一种球面坐标，表示单位是度。 加图片大地坐标（网格坐标） ：是地理坐标经过地图投影换算而得出的坐标系统。X对映北向，Y对映东向。我国目前主要用高斯克吕格投影。 示意图6 子午线收敛角：子午线收敛角：子午线的切线方向与网格北的夹角。用a表示。计算方法:a=sin是计算点与中央子午线之间经度差。是计算点所在的纬度。重力线收敛角：

11、重力线收敛角： 方位角的校正方法：网格方位=磁方位+磁偏角-收敛角磁北磁北MNMN地理北地理北网格北网格北井眼方位井眼方位磁方位磁方位磁偏角磁偏角网格方位网格方位收敛角收敛角 相对坐标（直角坐标） 以井口为原点的相对坐标。X轴为北坐标，方向与方位参考基准相同，Y轴为东坐标。 示意图相对坐标（极坐标）：以井口为原点的相对坐标。用闭合距和闭合方位的形式描述空间坐标点。方向与方位参考基准相同。 加图片计算方法1、最小曲率半径法 代号说明2、曲率半径法 代号说明3、平均角法 代号说明1、井深剖面设计1）剖面类型：常用类型有三段制和五段制。三段制为直井段增斜段稳斜段。五段制为直井段增斜段稳斜段降斜段直井

12、段。按定向井设计井深剖面在空间坐标系中的几何形状，又可分为两维和三维剖面。两维剖面是指设计井眼轴线仅在设计方位线所在的铅垂平面上变化的井；三维剖面是指在设计井深剖面上既有井斜的变化又有方位角的变化。图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf2） 井深剖面设计原则井深剖面设计原则（1 1） 根据油田勘探、开发布置根据油田勘探、开发布置要求，保证实现钻井目的；要求，保证实现钻井目的；（2 2） 根据油田的构造特征、油根据油田的构造特征、油气产状，有利于提高产量和采收率。气产状，有利于提高产量和采收率。（3 3） 在选择造

13、斜点、井眼曲率、在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时，应有利于钻最大井斜角等参数时，应有利于钻井、采油、和修井作业。井、采油、和修井作业。（4 4） 在满足钻井目的前提下，在满足钻井目的前提下，应尽可能选择比较简单的剖面类型，应尽可能选择比较简单的剖面类型，力求使设计的斜井深最短，以减小力求使设计的斜井深最短，以减小井眼轨迹控制的难度和钻井工作量，井眼轨迹控制的难度和钻井工作量，有利于安全快速钻井，降低钻井成有利于安全快速钻井，降低钻井成本。本。3）剖面设计中有关因素的选择（1）造斜点的选择A应选择在地层比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏失地层、流沙层或易坍塌等复杂地层定向造斜，以免出

14、现井下复杂情况影响施工。B应选在可钻性比较均匀的地层，避免在硬夹层造斜。C、造斜点的深度应根椐设计井的垂深、水平位移和选用的剖面类型决定，并考虑满足采油工艺的需要。D、在井眼方位漂移严重的地层，选择造斜点时应尽量使斜井段避开方位自然漂移大的地层或利用井眼方位漂移的规律。（2）、最大井斜角（3）井眼曲率A尽量保持井眼曲率均匀，不能超过规定的数值；B要保证造斜钻具能顺利通过。该钻具顺利通过的最小曲率半径RT等于125L2/(0.728DF)C要考虑下入套管的最大允许值KM等于5.5610-6C/C1C2DC图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf 4）井深剖面的设计方法：有图版

15、法、作图法、解析法三种。 （1）解析法设计步骤 A、根据剖面设计原则选择井身剖面； B、选择造斜点； C、计算最大井斜角amax图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf最大井斜角amax HOH-HZ-HXZ+R2sin， S0=S-SXZ+R2（1-cos，） R1=180/K1 R2=180/K2 R0=R1+R2 SXZ=HXZtg，am a x= 2 a r c t g ( H0-H20+S202R0S0)/(2R0-S0)图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf D、分段井眼计算： a增斜段 H1=R1sinamax S1=R1(1-COSam

16、ax) L1=R1ama/180 b稳斜段1 L2=H20+S20-2R0S0 H2=L2COSamax S2=L2sinamax图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf 分段井眼计算： C降斜段 H3=R2（sinamax-cosa，） S3=R2(cosa，-cosamax) L3=R2(amax-a，)/180 d稳斜段2 SXZ=HXZtga， LXZ=SXZ2+HXZ2 e总井深L L=HZ+L1+L2+L3+LXZ图C.2五段制轨道DaaDbO1O2DtdOSSttctbf上述公式中符号代表意义H0过度参数，m；H全井总垂深，m；HXZ自降斜终点到目标点处的垂增

17、，m；HZ造斜点的深度，m；a，降斜终点的井斜角，m；S0过度参数，m；S井口到目标点的水平位移，m；SXZ、LXZ分别为降斜终点到目标点的水平位移和段长，m； K1，K2分别为选定的增斜率和降斜率，R1，R2分别为增斜段和降斜段的曲率半径，m；H1、S1、L1分别为增斜段的垂增、水平位移增量和段长，m； H2、S2、L2分别为稳斜段1的垂增、水平位移增量和段长，m； H3、S3、L3分别为降斜段的垂增、水平位移增量和段长，m；L全井的总井深，M。 定向井常用工具 1）弯接头：有固定角度弯接头、可调角度弯接头两种。 目前现场常用固定角度弯接头，由接头体、循环套、定向键和固定螺丝组成。加工时它是

18、将公扣轴线与本体轴线相交一个角度既为弯曲角B=57.3(长边-短边)/本体直径 2)无磁钻铤：是由蒙乃尔合金或不锈钢制成的不易磁化的钻铤。其用途是为磁性测斜仪提供一个不受钻柱磁场影响的测量环境。其长度由地理位置和井斜方位决定。 3)定位直接头、托盘接头 4)稳定器、随钻震击器、键槽扩大器、变向器等。稳定器外径对钻具结构作用影响很大，特别是钻头上的稳定器影响更大。 定向井常用工具 5）井下动力钻具：涡轮钻具和螺杆钻具。目前最常用的是螺杆钻具。 A螺杆钻具有直螺杆和弯外壳螺杆，具体规范和性能查钻井工具手册。 B螺杆钻具工作原理：螺杆钻具是一种容积式马达，高压钻井液经钻具进入螺杆马达后，液体压力迫使

19、转子旋转，将钻井液的水力能转化为机械能，通过传动轴把扭矩传递到钻头上 定子与转定子与转子截面图子截面图定子定子 结构：从上到下依次是旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成、导向总成（弯螺杆）。新型螺杆具有防掉装置 传传动动轴轴转转子子径向轴承径向轴承承压轴承承压轴承万向轴万向轴 螺杆钻具工作特性 （1）螺杆钻具的转速只与排量和结构有关而与工况（钻压、扭矩）无关。 （2）工作扭矩与压降和结构有关与转速无关。 （3）转速和力矩是各自独立的两个参数。 （4）具有硬转速特性和良好的过载能力。 （5）泵压表可以作为井底工况的监视器，由P变化来判断和显示井下工况（钻压和扭矩） （6）转速随排量的变化

20、而线性变化。 （7）工作扭矩和转速均与结构有关。增大马达的每转排量可获得低速大扭矩的特性。 （8）由于密封漏失和摩擦阻力，存在机械效率和水力效率 D影响螺杆钻具使用因素（使用要求） 1 钻井液：满足井下需要的前提下，比重和粘度尽可能的低，比重不大于1，5；固相含量小于5%；PH值在4-10之间，过高或过低都会对螺杆钻具零件产生破坏作用；钻进液中含有芳香烃类物质或其它对定子橡胶有害的化学处理剂，会损伤定子橡胶，减少使用寿命。 2 排量：每种规格的螺杆都有最适应的排量范围，要符合推荐的使用范围；排量太大会使转速过高，降低使用时间，甚至损坏马达；排量太低会降低转速，功率低，甚至打不开旁通阀进而刺坏。

21、 3 钻压：施工中通过逐渐增加钻压，使螺杆钻具的马达压降尽量达到规定值的中上限，以保证螺杆钻具的马达最大限度地输出功率；同时，把钻压控制在推荐的最大钻压以内，过大的钻压会损坏传动轴推力轴承，还会使马达压降过高而发生之滞动现象，如果制动时间过长会使马达严重损坏 D影响螺杆钻具使用因素（使用要求） 4 钻头:钻头水眼压降最大值不超过螺杆额定值。水眼过大使轴承得不到良好润滑及降低螺杆承受钻压的能力；过小，泵压达到额定值时排量小，不能发挥螺杆最大功率，系统压力高会影响推力轴承寿命。 5 温度：根据井底温度选择常温（120）或高温（150）螺杆。为能在较高温度下工作，可采取分段循环或中空螺杆加大流量降温

22、。 6 钻压平衡：螺杆工作时存在以下几种力 F-转子、万向轴、传动轴、及钻头重量的和，方向向下。 FMP-马达压力降产生的轴向力,向下。 FPB-钻头水眼压力降产生的轴向力,向下。 W-钻压，方向向上。 上述各力的合力由推力轴承来承受，合力为0是理想状态 5)造斜原理：因为下部造斜原理：因为下部钻具是弯曲的，在井钻具是弯曲的，在井壁的限制下使其发生壁的限制下使其发生弹性变形，由此产生弹性变形，由此产生的弹性力矩使钻头产的弹性力矩使钻头产生对井壁的斜向力；生对井壁的斜向力；同时钻头轴线与井眼同时钻头轴线与井眼轴线不重合，使钻头轴线不重合，使钻头在井底产生不对称切在井底产生不对称切削，从而钻出倾斜

23、的削，从而钻出倾斜的井眼井眼 6）影响造斜率的因素： A地层因素：地层各相异性、软硬交错、断层、地层倾角等 B造斜率与弯曲角成正比，与弯曲点以上钻具刚度成正比；与动力钻具长度成反比；动力钻具重量和井斜角也有影响，成反比关系； C）与钻速成反比，钻速越大造斜率越低。 D）造斜率理论计算公式（略）定向井常用钻具组合定向井常用钻具组合 增斜钻具组合：利用近钻头稳定器的支点作用，在钻头上产生增斜力，使井斜不断增加。有多种组合方式，各种方式不但增斜率不同，而且控制防位的能力也不同；根据施工需要采用不同的组合方式。常用组合方式有以下几种 A钻头+近钻头稳定器+托盘接头+无磁钻铤+钻铤100120米； B钻

24、头+近钻头稳定器+托盘接头+无磁钻铤+钻铤9米+稳定器+钻铤100120米； C钻头+近钻头稳定器+托盘接头+无磁钻铤+钻铤18米+稳定器+钻铤100120米； 定向井常用钻具组合定向井常用钻具组合 稳斜钻具组合：由于钻具刚性大，不易产生弯曲，保持钻具在井眼居中，工作状态稳定，由于稳定器支撑作用，最大限度地减少因钻柱弯曲而产生的增斜力和重力作用而产生的降斜力；以及减轻钻头上受到的横向力的作用，从而达到稳定井斜的目的。钻头+稳定器+短钻铤3米+稳定器+托盘+无磁+稳定器+钻铤+钻杆；这是一种最简单的组合形式，还有几种增加稳定器数量的不同组合方式，实际中灵活掌握。 降斜钻具组合：利用重力产生的降斜

25、力，采用适当的钻井参数从而达到降斜的目的；常见组合方式钻头+无磁钻铤+钻铤（1030米）+稳定器+钻铤。 六六 井眼轨迹控制及计算、作图井眼轨迹控制及计算、作图 （一）、一口井轨迹控制三大环节：（一）、一口井轨迹控制三大环节： 1、打好直井段、打好直井段：应用防斜打直技术，造斜点深时尤其重要。 2、把好定向造斜关：、把好定向造斜关：动力钻具+弯接头组合进行造斜810度，然后使用带扶正器的增斜钻具组合；目前条件具备可以推广应用导向钻井技术，实现造斜与稳斜（或降斜）一次完成，提高钻井速度。在造（增、降）斜过程中，及时测量，随时作图或使用计算机软件计算分析，如造（增、降）斜率达不到设计要求时，及时采

26、取措施。 3、跟踪控制到靶点：、跟踪控制到靶点：在轨迹符合率允许，确保中靶的前提下，把握好轨迹调整时机，尽量减少更换钻具次数。尽可能利用地层造斜规律，掌握钻具组合、钻井参数对轨迹数据的影响。当实钻井眼轨迹严重偏离设计井眼方位时，下入造斜钻具组合进行扭方位：其原则是尽量先调整方位后调整井斜；尽量在井深较浅、井斜较小时把方位调整合适；扭方位的过程控制：扭方位的过程就是控制造斜工具定向角的钻进过程。工具定向角决定了造斜工具钻出的井眼是增斜、降斜、稳斜；是增方位还是降方位。定向角决定着造斜工具的造斜能力用于井斜和方位上的分配比例。（二）、轨迹控制的工作内容：（二）、轨迹控制的工作内容：轨迹测量和轨迹计

27、算轨迹测量和轨迹计算 施工措施的确定施工措施的确定 钻进新井段钻进新井段 绘制实钻轨迹图，与设绘制实钻轨迹图，与设计对比分析；利用计算机计对比分析；利用计算机软件计算分析软件计算分析造斜、稳斜、降斜钻具组造斜、稳斜、降斜钻具组合确定，施工方式的选择合确定，施工方式的选择与确定，造斜率选择，装与确定，造斜率选择，装置角计算，钻井参数确定置角计算，钻井参数确定执行施工措施执行施工措施 1）装置角的概念及其工作性质A装置角的概念：造斜工具定向角与井眼方向线所在平面的夹角，以井眼方向线为起点顺时针方向0360表示。当工具面角用高边工具面表示时，定向角其意义及计算与装置角相同；用磁性工具面角表示时装置角

28、=磁性工具面角测量点的井眼方位。B工作性质：090增斜增方位90180降斜增方位180270降斜降方位270360增斜降方位；0全力增斜；180全力降斜；方位不变95左右全力增方位，265全力降方位，井斜不变。C装置角的图解法：(适用于井斜300之内)OA长度表示井斜，NOA表示原眼方位，NOB表示新井眼方位，DAB、DAC表示装置角，ON表示坐标N轴方向线，AE表示工具造斜率，OB、OC表示新眼井斜。)扭方位模式的概念：为求解装置角与轨迹扭方位模式的概念：为求解装置角与轨迹曲线之间的关系，而设定的条件或前提。曲线之间的关系，而设定的条件或前提。 A：斜面法扭方位模式：设想在扭方位过程中，钻出

29、来的井眼轨迹都处于某个空间斜面上，则轨迹可能就是一条斜平面上的曲线。该方法中保持造斜率不变，钻出来的井眼轨迹是斜面园弧曲线。 斜面法扭方位模式示意图 B：柱面法扭方位模式：设想在扭方位过程中，钻出来的井眼轨迹都处于某个柱面上，则轨迹可能就是一条柱面上的曲线。该方法中保持装置角不变，钻出来的井眼轨迹是柱面曲线。 工具面的监控模式：工具面的监控模式：定向（或扭方位）的核心问题就是对造斜工具的工具面进行控制。是指监控工具面变化的具体方法。（注意工具面表示方式）A：保持工具面不变可以实现斜面法模式；（工具面用磁性表示）B：保持装置角不变可以实现柱面法模式；（工具面用高边表示） 实际工作中的有关计算公式

30、：实际工作中的有关计算公式： A：斜面法扭方位的计算：斜面法扭方位的计算 实际造斜率计算公式： K=COS-1（cosa1cosa2+sina1sina2cos）/L度/米(1) COSa2=cosa1cosr+sina1sinrcosr=kL-(2) tan=sinr rsin/(sina a1 1cosr r+cosa a1 1sinr rcos)-(3) sin= sinsinr/sina2 -(4) COS=(sina1cosr+cosa1sinrcos)/sina2-(5)（1 1） 已知井斜角已知井斜角a1 a2 ；造斜率；造斜率K ，段长，段长L ，的数值，求装置角的数值，求装置

31、角 。 =arcCOS（(COSa1COSrCOSa2)/sina1sinr）-(6)=arcCOS（(sina2COSsina1cosr)/cosa1sinr）-(7)（2 2） 特殊情况扭方位特殊情况扭方位: :装置角装置角9090度扭方位度扭方位 =arctan(tanr r/sina1) a2=arcos(cosa1cosr) r) 井斜角增大井斜角增大稳斜扭方位：稳斜扭方位： =arcCOS（tan0.5r/tana1）=arccos(cosr-cos2a1 )/sin2a1) 或= 2sin0.5r/sina1全力扭方位：全力扭方位： =arcCOS（-tanr/tana1） =a

32、rc sin(sinr/sina1) （最大） a2=arcos(cosa1/cosr r) 井斜角减小井斜角减小井眼方向随装置角的变化关系：井眼方向随装置角的变化关系： 090增斜增方位90180降斜增方位180270降斜降方位270360增斜降方位0 全 力 增 斜 ； 1 8 0 全 力 降 斜 ； 方位不变由于偏增角的存在，有（2）三种特殊情况；井斜角随装置角的变化是不对称的；稳斜扭方位的装置角是变化值，90和270不是全力扭方位。偏增角：是90度扭方位和稳斜扭方位两种扭方位的装置角之间的夹角。 井斜角对方位角增量的影响是：井斜角增大，方位角增量减小。 偏增角方位 柱面法扭方位的计算柱

33、面法扭方位的计算( (恒装置角模式恒装置角模式) ) （1）恒装置角模式的基本公式: a=r rcos =tanln(tan0.5a2/tan0.5a1)弧度 tan=/ln(tan0.5a2/tan0.5a1) a2=2arctan exp/tan+ln(tan0.5a1) （2）井眼方向随装置角的变化关系： 不存在偏增角问题；90扭方位既是稳斜扭方位也是全力扭方位；方位变化率与井眼曲率成正比，与井斜角的正弦成反比。(三三)、井眼轨迹计算方法及作图、井眼轨迹计算方法及作图1、 测斜数据的规定和处理测斜数据的规定和处理 测斜计算的依据是测斜数据。每个测点的测斜数据有三项：测深L、井斜角a、方位

34、角。（1）测点编号：自上而下进行编号，第一个不等于零的测点为第一测点， 向下依次排序。每个测点的参数皆以该点编号作为下标符号。（2）测段标号：自上而下进行编号，规定i-1点与i点之间所夹的测段为第i测段。（3第0测点：人为规定的，井斜角为0。第一测点井深大于25米时，0测点井深比第一测点井深小25米；第一测点井深小于25米时，0测点井深及井斜均为0。（4）用磁性测斜仪器测得的为磁方位角，要进行校正。（5）当某个测点井斜数据为0时，规定其方位与相邻测点方位相等。方位角增量的绝对值取小于180的数值；特别注意平均方位角增量C计算方法：当（当（i i-i-1i-1）180180时：时：i=i-i-1

35、-360 C=（i-i-1）/2 -180当（当（i i-i-1i-1）-180-180时：时：i=i-i-1+360 C=（i-i-1）/2 +180当（当（i i-i-1i-1）=180=180时：时：方位角测值方位角变化方向取值C计算公式12顺时针变化+180 C=（i-i-1）/2 逆时针变化 -180 C=（i-i-1）/2 +180 12 顺时针变化+180 C=（i-i-1）/2 +180 逆时针变化 -180 C=（i-i-1）/2 1、常、常 用井眼轨迹计算方法：用井眼轨迹计算方法： A平衡正切法：平衡正切法：将井眼轴线看成为两相邻测点的切线组成的折线。（略） B园柱螺线法园

36、柱螺线法(曲率半径法曲率半径法)：将相邻两测点之间的井眼轴线为一空间等变螺旋角的园柱螺线，它在垂直剖面图的井身轴线为一段园弧，在水平投影图上的井身投影也是一段园弧。（略） C最小曲率法：认为相邻两测点之间的井眼轴线为空间某斜面上的一段园弧。D平均角法平均角法：认为相邻两测点之间的井眼轴线为一直线，该直线的井斜角和方位角等于上下两测点相应角度的算术平均值。即av=(a1+a2)/2v=(1+2)/2 a1=0时 v=2；a2=0时v=1L为两相邻测点间的段长。H=LcosavH垂深增量S=LsinavS段水平位移N=Lsinavcosv=ScosvN为S在正北方向上的分量E=Lsinavsinv

37、=SsinvE为S在正东方向上的分量N=N1+N2+NnN为N矢量和E=E1+E2+EnE为E矢量和S=N2+E2S为闭合位移B=arctgE/NB为闭合方位H=H1+H2+HnH为累计垂深将上述计算结果逐点添入表格（见附表）S0设计闭合位移B0设计闭合方位N0=S0sinB0E0=S0cosB0 定向井轨迹的绘图定向井轨迹的绘图（1）定向井常规绘图：有两种方法。一种是垂直剖面图与水平投影图；一种是垂直投影图与水平投影图。垂直剖面图与水平投影图的绘制：垂直剖面图以垂深为纵坐标，水平投影长度为横坐标。水平投影图以北南坐标Ni为纵坐标，东西坐标Ei为横坐标。垂直投影图与水平投影图：垂直投影图以垂深

38、为纵坐标，视平移为横坐标。水平投影图以北南坐标Ni为纵坐标，东西坐标Ei为横坐标。（1）邻井距离扫描图的绘制：邻井距离扫描图的绘制：最近距离扫描图：以正在钻进的井为基准井，以已经存在的井为比较井。以基准井上的每个点为基准点，在比较井上寻找一个比较点，使两点的距离等于基准井到比较井距离最近。A：数据准备：将比较井上每个点的坐标都换算为基准井坐标系的值。B：计算公式：JM=（NM-NB）2+（EM-EB）2+（DM-DB）2C：寻找最近点D：以极坐标绘图。水平距离扫描图：过基准井上每一个基准点M作一个水平面，该水平面与比较井的交点Z就是水平距离点。MZ两点连线与正北顺时针夹角是扫描方位。JM=（N

39、M-NB）2+（EM-EB）2。然后以极坐标绘图。法面距离扫描图：过基准井上每一个基准点M作该点处井眼方向线的法平面，该法平面与比较井的交点Z就是扫描点，MZ连线就是扫描径JM。施工前准备1）井眼准备：钻达定向深度后，调整好泥浆性能，充分循环好确保井眼清洁、畅通。2)定向工具的准备：（1)螺杆：规范符合要求，两端丝扣完好，旁通阀灵活好用，下井前在井口开泵试运转正常后方可下井。认真丈量长度作好记录。（2)弯接头：规范符合要求，认真检查定向键与弯向一致，循环套良好无冲蚀无堵塞、固定可靠，定向键无损坏，用定向杆试插顺利，间隙合适。（3)无磁、稳定器、短钻铤、托盘、配合接头等丈量好长度及内外径，对所用

40、钻具要通径，保证仪器能顺利通过。稳定器外径对稳斜、增、降斜效果影响很大。施工前准备（4）使用弯螺杆时，定位直接头检查内容与弯接头相同将其与弯螺杆扣上紧后准确测量定位键与弯向的角差，作好记录。注意弯曲点到钻头距离、扶正器直径对造斜率影响很大。（5）作好定向仪器、设备的检查与准备工作。单点、有线、无线仪器使用要求和注意事项详见仪器使用要求。（6）严格执行设计，认真按设计要求进行组织施工，制定施工措施；直井段认真测斜，数据齐全准确，及时作图，计算出井斜、方位的最大和最小值；以及靶心的井斜和方位值，根据直井测斜数据重新作出轨迹设计；严防工具造斜能力低于需要仍盲目抢进尺，严防井段不够被迫填井。(7)根据

41、仪器、螺杆工作压差范围，装配适当的水眼，（8）钻具丈量要精确，井深计量要准确，否则将严重影响轨迹（大位移、水平井尤其重要），甚至造成填井事故。2下钻过程中的注意事项（1）下做好造斜钻具在井口的组合、紧扣工作，认真检查规范与质量是否符合要求；（1）螺杆轴向轴承间隙是否符合要求，检查轴承外壳的下部与驱动轴之间是否有泥浆从径向轴承流出（4-10），用弯螺杆时，定位直接头检查内容与弯接头相同，将其与弯螺杆扣上紧后准确测量定位键与弯向的角差，作好记录（2）钻控制下放速度小于1.5米/秒,遇阻不能硬压，先不要开泵，把钻具旋转不同角度试下，如果严重把工具面对准井眼高边划眼；不能大段划眼，特别是疏松地层防止出

42、新眼；（3）发现钻具水眼有倒返泥浆现象时，要立即起出1-2柱，开泵循环，注意开泵方式、MWD信号、泵压。否则通井。（4）防止井口工具、钳牙、手套、铅油刷等固体物掉入钻具。（5）造斜段结束后,下稳斜钻具必须扩眼，禁止遇阻硬压，防止小井眼卡钻。钻进过程中注意事项：（1）了解螺杆工作压力和钻压范围，控制（2）下钻到底后先小排量开泵，井底清洗干净逐渐加至正常钻压。（3）工具面的控制：单点定向时，反扭角先根据经验钻两根，再根据实际效果验证，同时；通过送钻均匀使泵压稳定来保持工具面稳定。使用有线或无线随钻时，控制钻压、送钻速度、泵压在合理范围内，保持工具面稳定。（4）对测量数据认真分析记录，每趟钻第一个单

43、根井段，至少测量两次，数据有异常不可盲目钻进。异常原因可能有：仪器自身、磁干扰、工具面误差、造斜率、地层、钻井参数等因素。（5）及时计算分析，及时采取措施。做到轨迹平滑，最大曲率不超标准。（6）进行单点、MWD测斜时，要在井下正常情况下进行。无井漏、油气水侵、比重均匀、环空干净，不许泥浆严重倒返，防粘卡、防环空蹩堵、防沉砂卡钻。（7）使用MWD时，要记录下钻到底空转立管压力和正常钻进立管压力，如果有异常及时分析原因，采取相应措施；特别是当发生泵压突然下降与仪器信号消失同时发生时，禁止上提钻具，防止定位接头与无磁之间脱扣，仪器掉在井眼里无法无打捞。做好防碰工作。施工前有防碰预案，施工中及时扫描，

44、操作上注意分析判断，严防将邻井套管打坏。 定向井、丛式井的管理规定定向井、丛式井的管理规定 1.1.优化井身剖面设计、简化剖面类型，根据设计油中方位、优化井身剖面设计、简化剖面类型，根据设计油中方位、位移合理选择造斜点，选择简易三段制剖面或二段制剖面。位移合理选择造斜点，选择简易三段制剖面或二段制剖面。 2.2.选择合理的井斜角，反推造斜点，井斜角选择合理的井斜角，反推造斜点，井斜角1515o o 20 20o o之间，之间，最经济、也便于井斜与方位的控制。最经济、也便于井斜与方位的控制。 3.3. 直井段优选钻具结构，坚持高转数、轻钻压吊打保直，直井段优选钻具结构，坚持高转数、轻钻压吊打保直

45、，坚持定点监测、跟踪作图，随时掌握轨迹变化情况及时采坚持定点监测、跟踪作图，随时掌握轨迹变化情况及时采取措施。取措施。 4.4. 定向时井斜角必须达到定向时井斜角必须达到8 8o o以上，方可下增斜钻具，设以上，方可下增斜钻具，设计最大井斜角在计最大井斜角在1515o o左右的井，尽可能采用螺杆钻具一次左右的井，尽可能采用螺杆钻具一次将井斜打够。方位根据区块地层的自然造斜规律并考虑到将井斜打够。方位根据区块地层的自然造斜规律并考虑到转盘钻进时的方位右手漂移规律，方位可定到设计方位下转盘钻进时的方位右手漂移规律，方位可定到设计方位下限偏低，使定向结束后的方位延伸线在控制半径之内。限偏低，使定向结

46、束后的方位延伸线在控制半径之内。 定向井、丛式井的管理规定定向井、丛式井的管理规定 5.5.钻进中要坚持定点测斜，及时作图分析轨迹变化情况，钻进中要坚持定点测斜，及时作图分析轨迹变化情况，及时改变钻进参数，包括钻压、转数，做到扭方位要及时，及时改变钻进参数，包括钻压、转数，做到扭方位要及时，严防井斜角的大起大落和井身轨迹严重出控制线，严格执严防井斜角的大起大落和井身轨迹严重出控制线，严格执行公司的内控标准。行公司的内控标准。 6.6.全井控制造斜率和方位变化率，严防全角变化率超标，全井控制造斜率和方位变化率，严防全角变化率超标，保证井身质量。保证井身质量。 7.7.为保证造斜中靶，分公司要求按

47、设计半径的为保证造斜中靶，分公司要求按设计半径的75%75%控制。控制。 8.8.靠改变近钻头稳定器尺寸来小范围的调整井斜与方位，靠改变近钻头稳定器尺寸来小范围的调整井斜与方位，改变钻进参数，也可起到小范围调整的效果。改变钻进参数，也可起到小范围调整的效果。 9.9.合理利用地层的自然造斜规律，减少扭方位的次数，提合理利用地层的自然造斜规律，减少扭方位的次数，提高轨迹控制精度。高轨迹控制精度。 10.10. 推广导向钻井技术，使井眼轨迹平滑中靶。推广导向钻井技术，使井眼轨迹平滑中靶。 丛式井防碰丛式井防碰 1.1. 接到设计后要搞清平台施工口数、大门方向、口井井接到设计后要搞清平台施工口数、大门方向、口井井口坐标与端点坐标，也就是说，搞清方位与位移，确定合口坐标与端点坐标，也就是说，搞清方位与位移，确定合理打井顺序，避免人为造成交叉，增大施工难度。理打井顺序，避免人为造成交叉，增大施工难度。 2.2. 平台井表层要口井增加平台井表层要口井增加10m10m，在造斜点的选择上由浅，在造斜点的选择上由浅入深，最少错开入深，最少错开100m100m。 3.3. 同井场同井场30m30m半径有邻井的，由设计中心做出防碰扫描，半径有邻井的，由设计中心做出防碰扫描，技术员要认真阅读设计，同平台井防碰扫描数据由技术管技术员要认真阅