造斜工具与定向钻井技术的发展PPT课件
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造斜工具与定向钻井技术的发展49页PPT
造斜工具与定向钻井技术的发展
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练Βιβλιοθήκη 不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练Βιβλιοθήκη 不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
造斜工具及原理PPT课件
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(3)地层原因：井底地层的可钻性不 均匀，一侧容易破碎，另一侧不容易破碎， 导致不对称切削。引起井底地层可钻性不 均匀的原因很多，主要包括：地层的倾斜， 地层可钻性的各向异性，可钻性在垂向、 横向的变化，地层中裂缝、孔洞的存在等。 地层因素是客观因素，在使用造斜工具时 要考虑地层因素对造斜工具造斜能力的影 响
从造斜原理来说，弯外壳螺杆钻具既有 对井壁的侧向切削，也有对井底的不对称切 削。前者是力学因素，后者是几何因素。与 弯接头+井底动力钻具有所区别，对于弯外 壳螺杆钻具的造斜，几何因素是主要的，力 学因素是次要的。所以，有人根据几何因素 采用“几何定圆法”计算弯外壳螺杆钻具的 造斜率。
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(2)在旋转钻进方式下，弯曲外壳旋转会 造成井眼扩大，加快钻头磨损。
正是由于这些缺点，1997年使用滑动 导向钻井系统钻大位移井的最大水平位移 只有8000m多点。正是由于旋转导向钻井 系统的出现，1998年大位移井的最大水平 位移很快超过了10000m，显示了巨大的优 越性。
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许多学者对造斜率进行了研究，提出了 计算方法，给出了计算公式，编写了计算软 件等。应该说，这些计算公式和软件，大体 上预测造斜率是可以的，因为在工具下井前， 也需要大体上知道造斜率有多大，但是要准 确计算是不可能的。
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由于工具造斜率等于用该工具钻出的井 眼的曲率，所以，在工程上可以通过钻后实 测井眼曲率求得工具的造斜率。某种造斜工 具，经过在某地层的多次使用，积累数据和 经验，可以更准确地掌握其造斜率。
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3．第三代造斜工具 第三代造斜工具的主要代表是弯外壳
螺杆钻具，出现于上世纪70年代，其结构 如图3—1—7所示。自左至右为：单弯、柔 性单弯、带垫块的单弯、同向双弯、反向 双弯。同时出现的还有铰接螺杆钻具等。
(3)地层原因：井底地层的可钻性不 均匀，一侧容易破碎，另一侧不容易破碎， 导致不对称切削。引起井底地层可钻性不 均匀的原因很多，主要包括：地层的倾斜， 地层可钻性的各向异性，可钻性在垂向、 横向的变化，地层中裂缝、孔洞的存在等。 地层因素是客观因素，在使用造斜工具时 要考虑地层因素对造斜工具造斜能力的影 响
从造斜原理来说，弯外壳螺杆钻具既有 对井壁的侧向切削，也有对井底的不对称切 削。前者是力学因素，后者是几何因素。与 弯接头+井底动力钻具有所区别，对于弯外 壳螺杆钻具的造斜，几何因素是主要的，力 学因素是次要的。所以，有人根据几何因素 采用“几何定圆法”计算弯外壳螺杆钻具的 造斜率。
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(2)在旋转钻进方式下，弯曲外壳旋转会 造成井眼扩大，加快钻头磨损。
正是由于这些缺点，1997年使用滑动 导向钻井系统钻大位移井的最大水平位移 只有8000m多点。正是由于旋转导向钻井 系统的出现，1998年大位移井的最大水平 位移很快超过了10000m，显示了巨大的优 越性。
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许多学者对造斜率进行了研究，提出了 计算方法，给出了计算公式，编写了计算软 件等。应该说，这些计算公式和软件，大体 上预测造斜率是可以的，因为在工具下井前， 也需要大体上知道造斜率有多大，但是要准 确计算是不可能的。
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由于工具造斜率等于用该工具钻出的井 眼的曲率，所以，在工程上可以通过钻后实 测井眼曲率求得工具的造斜率。某种造斜工 具，经过在某地层的多次使用，积累数据和 经验，可以更准确地掌握其造斜率。
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3．第三代造斜工具 第三代造斜工具的主要代表是弯外壳
螺杆钻具，出现于上世纪70年代，其结构 如图3—1—7所示。自左至右为：单弯、柔 性单弯、带垫块的单弯、同向双弯、反向 双弯。同时出现的还有铰接螺杆钻具等。
《钻井定向钻井》课件
定向钻井的施工过程
钻孔定位
按照施工计划，使用测 量仪器确定钻孔位置和
角度。
钻孔开钻
启动钻机，开始钻孔作 业。
定向钻进
根据需要，使用定向钻 头进行定向钻进，调整
钻孔角度。
钻孔扩孔
钻孔完成后，对钻孔进 行扩孔处理，以便于后 续的管道敷设或其它施
工。
定向钻井的施工监测与控制
监测
01
实时监测钻孔的位置、角度、深度等参数，确保钻孔按照预定
测量技术
阐述各种测量技术在定向 钻井中的应用，如空间定 位技术、重力测量、磁力 测量等。
测量数据处理
讲解如何对测量数据进行 处理和分析，以确保定向 钻井的准确性和精度。
定向钻井的泥浆系统
泥浆组成
介绍泥浆的组成成分，如 水、粘土、化学添加剂等 ，以及它们在定向钻井中 的作用。
泥浆性能
阐述泥浆的重要性能指标 ，如密度、粘度、切力等 ，以及如何调整这些指标 以满足定向钻井的需求。
06
定向钻井的未来发展
定向钻井技术的发展趋势
智能化
随着人工智能和大数据技术的应用，定向钻井技术将更加智能化， 实现自动化决策和远程控制。
高效化
提高钻井效率和降低成本是定向钻井技术的重要发展趋势，通过优 化钻井参数、采用新型钻井液和钻具等手段实现高效钻井。
环保化
随着环保意识的提高，定向钻井技术将更加注重环保，采用清洁能源 和减少废弃物排放，实现绿色钻井。
在城市基础设施建设中，定向钻井技术可 以用于穿越建筑物、公路、铁路等障碍物 ，进行管道敷设、线路安装等作业。
02
定向钻井技术
定向钻井的原理
定向钻井的原理是通过测量地球磁场、重力场、地热场等自 然场，以及利用钻孔内的测量仪器测量钻孔内的方向和位置 参数，从而确定钻孔的轨迹和深度。
造斜工具与定向钻井技术的发展
L1 L2
2(sin1 sin )
sin
Db Df 2L2
L1 L2
L1 L2
2(sin1 sin(2 1 )) 2(2 )
造斜工具简介
转盘钻造斜工具
• 对抗器：
– 作用：可在小范围内改变 井斜方位
– 结构：
• 体部为一根短钻铤；形 状如图；
• 3. 井眼方向控制内容：
– 井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜；
– 井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位；
增斜 稳斜 降斜
增方位 稳方位 降方位
(九种组合)
井眼方向变化的基本原理
• 钻头对井底的不对称切削 – 近钻头钻柱的弯曲和倾斜。
• 在某个时刻，钻头轴线与 井眼轴线是重合的。但当 钻头前进时，钻头轴线总 是与原井眼轴线不重合。 钻头前进方向总在变化。
– 单弯组合的几何定圆法：
L1
(R
Df 2
) sin
(R Db
Dc )tg
2
R L2
2sin
cos R Db Dc / 2
R Df /2
L2 (2Db Dc ) sin L2 D f sin
sin
Db Df 2L2
• 位置：在钻铤和钻头之间。钻 井液循环驱动。
• 动力钻具以上整个钻柱都不旋 转，对定向造斜非常有利。
• 结构由三种: – 动力钻具带弯接头； – 动力钻具上接弯钻杆； – 动力钻具带偏心垫块；
造斜工具简介
动力钻具造斜工具
• 影响造斜工具造斜率的因素 分析：
– 1. 造斜钻具结构性能的 影响：
石油钻井行业定向井技术课件
井斜角的变化范围：0～180°
一、定向井基础知识
(3) 方位角φ ： 以正北方位线为始边， 顺时针方向旋转到井眼方位 线上所转过的角度。 井斜方位角增量Δ φ ： 上下测点的井斜方位角之差。 Δ φ ＝φ B－φ A 方位角的变化范围：0～360° （4）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。 （5）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。 单 位为：°／30m、 °／25m 、 °／100m 。
特点：
难度较三段制剖面大，主要原因是 有降斜段。降斜段会增大扭矩、摩阻 （如小水平位移深定向井采用三段式 剖面轨迹难控制）。
一、定向井基础知识
2、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。 三维绕障设计 纠偏三维设计
一、定向井基础知识
2. 投影图示法
垂直投影图 轨迹在设计方位 线所在的铅垂面上 的投影。 原点：井口 横坐标：视平移 V 纵坐标：垂深 D 缺点：垂直投影图不能真实地反映井深L、 井斜角α和水平位移S 等轨迹参数。 + 水平投影图 轨迹在水平面 上的投影。 原点：井口
坐标轴：N、E
一、定向井基础知识
一、定向井基础知识
（6）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。
（7）水平位移：井眼轴线上任一点，与井口铅直线的距离，称为 该点水平位移，也称该点的闭合距。
（8）视位移：水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。
《物理定向井》PPT课件
定向井井身剖面
剖面类型
另一种是“悬链 式”剖面，如右图所 示。此类剖面造斜率 由小到大，自然递增 ，能够有效地减少摩 阻，适用于大位移井
三、定向井的井眼轨迹控制
三、定向井的井眼轨迹控制 1、定向井直井段井斜控制
定向井直井段的井造斜点时，如果直井段不直，不仅
会影响造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井 斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。
四、定向仪器
四、定向仪器
磁偏角 单点测斜仪 多点测斜仪 有线随钻 MWD 陀螺测斜仪
磁偏角
定义：磁北方位线 与正北方向线之间 的夹角 真方位=磁方位+东 磁偏角 真方位=磁方位-西 磁偏角 高尚堡地区：-6.65 柳瓒地区：-6.35 老爷庙地区：-6.37
定向钻井基础知识
概述
一、定向井的基本概念
二、定向井井身剖面 三、定向井的井斜和方位控制 四、定向仪器 五、井身质量要求 六、定向井监督工作的主要内容
概述
一、定向井的定义
定向井是按预先设计的井 斜角、方位角及井眼轴线形 状进行钻进的井。 定向井最早是在 1895 年的 美国钻成的。我国的定向井 钻井技术 50 年代开始起步的 ， 80 年代有了较大发展，特 别是最近几年无论是从理论 研究上还是现场实际应用上 ，我国已接近发达国家的技 术水平。
三、定向井的井眼轨迹控制
2、定向井造斜段井斜控制
造斜井段一般采用采用单弯螺杆钻具组合：
Φ215.9mmBIT+Φ172mmL+Φ177.8mmNDC+165mmM WD短节+Φ165mmNDC+Φ127mmHDP +Φ127mmDP
钻进参数：钻压2—5T，排量28—32L/S ，泵压 10-14MPa
定向钻进 第四章 造斜工具的定向方法
1、斜口管鞋定向法
斜口管 另一部分接在非磁性钻铤下部，叫斜口管鞋短节 鞋装置 一部分接在测斜仪下部，叫斜口管鞋
第四章 造斜工具的定向方法
第一节 钻前直接定向
二、孔内作业法
实质：将测斜仪与斜口管鞋联合使用，斜口管鞋确定造斜工 具方向；或者两个罗盘一起使用，其中一个罗盘专测 造斜工具方位。这样一次测量得到钻孔顶角、方位角 和造斜工具面向三个数据。
1、斜口管鞋定向法
斜口管鞋短节内有键块，其方位与定向标志（即定向工具方向） 一致。当测斜仪投入短节时，斜口管鞋上的斜口槽骑入键块，使 键块、斜口槽以及定向标志方位一致。此时斜口槽的方位就是定向
工具的方位。
第四章 造斜工具的定向方法
第一节 钻前直接定向
二、孔内作业法
实质：将测斜仪与斜口管鞋联合使用，斜口管鞋确定造斜工 具方向；或者两个罗盘一起使用，其中一个罗盘专测 造斜工具方位。这样一次测量得到钻孔顶角、方位角 和造斜工具面向三个数据。
2、用经纬仪对准定向夹板的定向法
下钻时，在造斜工具的接头上安装定向夹板，用设置在机 场的经纬仪观测，使定向夹板的观测线与经纬仪十字丝的垂直 丝一致。每次下入立根时，按此法重复进行，直到造斜工具下 到预定深度。
第四章 造斜工具的定向方法
第一节 钻前直接定向
一、地表作业法
原理：通过观测器或导向夹持装置，使连接造斜工具的钻杆 或套管不发生扭转，把定向母线一根接一根地接续下 去，从而将造斜工具按设计方位下到预定位置。
线圈ab通以方波激励相位a90时即加速度计敏感轴与重力加速度垂直时磁钢d位于线圈中间其在两个线圈中产生的感应电势平衡c点没有输第三节随钻定向一dst系统工作原理加速度计是一种专门测量重力加速度的传感器
第四章 造斜工具的定向方法
斜口管 另一部分接在非磁性钻铤下部，叫斜口管鞋短节 鞋装置 一部分接在测斜仪下部，叫斜口管鞋
第四章 造斜工具的定向方法
第一节 钻前直接定向
二、孔内作业法
实质：将测斜仪与斜口管鞋联合使用，斜口管鞋确定造斜工 具方向；或者两个罗盘一起使用，其中一个罗盘专测 造斜工具方位。这样一次测量得到钻孔顶角、方位角 和造斜工具面向三个数据。
1、斜口管鞋定向法
斜口管鞋短节内有键块，其方位与定向标志（即定向工具方向） 一致。当测斜仪投入短节时，斜口管鞋上的斜口槽骑入键块，使 键块、斜口槽以及定向标志方位一致。此时斜口槽的方位就是定向
工具的方位。
第四章 造斜工具的定向方法
第一节 钻前直接定向
二、孔内作业法
实质：将测斜仪与斜口管鞋联合使用，斜口管鞋确定造斜工 具方向；或者两个罗盘一起使用，其中一个罗盘专测 造斜工具方位。这样一次测量得到钻孔顶角、方位角 和造斜工具面向三个数据。
2、用经纬仪对准定向夹板的定向法
下钻时，在造斜工具的接头上安装定向夹板，用设置在机 场的经纬仪观测，使定向夹板的观测线与经纬仪十字丝的垂直 丝一致。每次下入立根时，按此法重复进行，直到造斜工具下 到预定深度。
第四章 造斜工具的定向方法
第一节 钻前直接定向
一、地表作业法
原理：通过观测器或导向夹持装置，使连接造斜工具的钻杆 或套管不发生扭转，把定向母线一根接一根地接续下 去，从而将造斜工具按设计方位下到预定位置。
线圈ab通以方波激励相位a90时即加速度计敏感轴与重力加速度垂直时磁钢d位于线圈中间其在两个线圈中产生的感应电势平衡c点没有输第三节随钻定向一dst系统工作原理加速度计是一种专门测量重力加速度的传感器
第四章 造斜工具的定向方法
第七章-定向钻进技术ppt课件
（a）障碍物界外施工 （b）山高坡陡移位开钻 （c）充分利用海上平台
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5
（二）由于地质条件要求而使用定向钻进
（d）勘探陡 倾斜矿体
（e）避免多次 穿过复杂岩层
（f）强造斜岩 层将斜就斜
（g）矿层与围岩 产状不一，必须 人工造斜
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6
(三)由于工程技术需要而使用定向钻探 1．补取岩矿芯； 2．绕过孔内事故孔段或地下坑道及老窿； 3．打多孔底孔，增加矿芯量，出水量，出油量，地下爆破
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工作原理：
在孔内放置钻具并定向后，施加 压力，转动件Ⅰ上部沿花键8下移， 压力通过上凸肩11传给弹簧10和 外壳9，因此滑快4顶向孔壁，再 继续加压时，楔体3连同钻头1向 滑快移动的反方向偏移，锁紧齿 12脱开锁紧圈，之后就可回转钻 具，此时轴向压力仍然传给外壳， 滑块4和滚柱5切人孔壁岩石内， 并防止外壳转动，使偏斜力保持
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27
结构：
Ⅰ部件包括可伸缩杆7， 带有花 键8和上下出凸肩11和2，后者坐 于滚动轴承上。杆7带有锁紧齿 12及复位弹簧10，最下部接钻头 1。
Ⅱ部件包括带有锁紧齿的外壳 9，内装若干轴承，其下部有45 °斜面的两个楔体6和3，二者间 通过T形槽与滑快4连接，其上安 置滚柱5。
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4.螺杆钻 优点：结构简单、易损件少、工作可靠、维修方便；
转速与流量成正比，扭矩与泵压成正比，可获得小 转速大扭矩；
长度短，可做成弯外管型，有利于定向钻进。
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YL-54螺杆钻: 旁通阀1，螺杆马达2，万向节3等组成。 旁通阀的工作原理：
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