定向井基本知识及防碰知识共32页
最新定向井技术基本知识
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
１、垂直位移： H i L ico s i 1
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、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）。
井 段 长 L ， 米
… … … … Li … … …
井斜角 ，度
… … … … i … … …
方位角 f，度
… … … … fi … … …
平 均 井 斜 角 v ， 度 … … … … vi … … …
平 均 方 位 角 fv ， 度
… … … … fvi … … …
垂 深 增 量 H ， 米
… … … … Hi … … …
闭合距：SE＝OE
全角变化率K:井眼的空间曲率
AK B
KK 2K 2sin2
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
定向井剖面类型
定向井基础
（4）工具面没有掌握好，工具面反复调整不容易获得稳定的造斜率。所以工具免疫功能相对稳定。
（5）泥浆塞太软。这种情况出现在侧钻作业，如水泥塞没有足够的强度难以侧钻脱离老井眼。因此，须保证水泥塞足够的强度，如钻水泥塞时，加压5~10T，ROP在5~8min/m的范围。
（1） 井眼轨迹发生始料不及的漂移，如上部井段严重左漂或右漂：
（2）是由于一些特殊原因，提前结束造斜，起钻时没有获得预计的造斜方位。比如马达或测量仪器不能保证正常造斜，不得已只能提前结束造斜。
（3）由于测量仪器的故障或测量工程师的失误，使真实定向方向不是测量仪显示的方向，致使方位偏差太大。解决方位偏差太大的办法是进行纠方位作业。纠方位作业时应主要考虑可能带来的狗腿和安全问题，特别是在裸眼段较长的井段。如果偏差值大的无法以扭方位来弥补，只有填井重钻。
磁边工具面，它是指在水平面上，沿磁北方向顺时针旋转到工具面与井底平面的交线在水平面上的投影所转过的角度。
25.定向角：是定向工具面角的简称，在定向或扭方位钻进时工具面所处的位置，用工具面角表示。工具面的位置有工作位置与非工具位置之分，工作位置是指启动马达正常钻进的工具面角，非工作位置是指不启动井下马达时的工具面角。
3.出新井眼（“裤裆”井）
新井眼往往在以下情况中可能出现：
（1）较浅较疏松的地层；
（2）狗腿较大的井段。如造斜段、扭方位井段；
（3）钻具刚性改变以后。
为避免出新眼，定向钻井时应注意以下几个方面：
A：如造斜是在较浅、较疏松的地层，造斜过程应尽量使井斜、方位平缓变化，避免急剧狗腿，特别是方位的变化。如造斜结束后，要下入刚性较强的稳斜组合，下钻要小心，不可轻易划眼，；如遇阻严重，开泵冲下，如仍遇阻，应考虑起钻用刚性较小的增斜组合通井。有时也可采取划眼的方式，但应在井斜较大的井段进行，必须注意划眼时钻压扭矩等的变化。
石油行业定向井知识
工程总结：通过这段时间的学习了解到要想干好定向井并不是那么简单，定向井就是设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道，实质就是通过动力钻具和调整钻具结构不断地控制井眼的前进方向。
在每口井开钻之前要对全井有一个大概的了解，在拿到工程设计时对本口井做出设计预案。
在每口井开钻之前要了解所在井场的防碰：1、认真校核工程设计，特别是拖井架后的设计位移、方位要计算准确。
2、表层钻进开眼要直，按规定间距测斜，准确阅读测斜数据，计算，绘制防碰图，做好轨迹预算。
当两井有相遇趋势时，坚持坐岗观察。
3、表层钻进严格要求测斜，直井段控制好井斜，若有异常，要加密测斜。
4、二开直井段合理确定钻井参数，严格控制井斜，直井段井斜不得超过2度，对易斜地层采用吊打防斜，必要时果断采用动力钻具纠斜。
5、每测一个点，及时计算一个点，做好防碰图，以便有相碰时能提前选择井段采取绕障作业。
6、坚持在同一井场直井段使用同一防斜钻具组合。
7、钻直井段，出现以下情况时，应立即停钻：（1）、泥浆量突然变小，或不返泥浆；（2）、钻压突然跟不上，或指重表摆动异常；（3）、在所捞的砂样中有水泥、铁屑；（4）、出现异常蹩跳。
MWD测斜仪的组成和使用一、组成：地面系统和井下系统地面仪器主要包括：接口箱、司显及司显电源、压力传感器、泵压及司显电缆、计算机、热敏打印机。
井下仪器主要包括：脉冲器、驱动器、电池、探管。
二、使用：地面仪器的连接和井下仪器的连接1、地面仪器的连接：首先将地面接口箱和司显电源线连接上，其次将司显电源箱和地面接口相连接起来，然后将热敏打印机连接到地面接口箱上，最后将地面接口箱连接到计算机上。
2、压力传感器的安装和拆卸：安装前先通知井队，打开低压阀以便泄放掉立管内的压力，卸下压力传感器转换接头上的丝堵，在压力传感器扣上缠上四氟带用扳手上紧即可。
3、敷设信号电缆敷设信号电缆主要是防止被锐利的重物砸坏，或被汽车挂断，或工人无意中铲断。
除车辆频繁经过的地方应把电缆埋入地下外，一般敷于地面即可，上钻台时要把电缆固定资井架上防止滑落。
《定向井的基础知识》课件
定向井的钻井液
定向井钻井液是定向井钻井过程中的循环介质，它能够起到冷却、润滑、携带岩 屑等作用，同时对钻头和井壁起到保护作用。
定向井钻井液通常由水、油、化学添加剂等组成，具有较低的摩擦系数、良好的 携岩能力和防塌性能等特点。
定向井的钻井工具
定向井钻井工具包括弯接头、无磁钻铤、稳定器等，它们能 够协助定向井钻头实现钻进过程中的定向控制。
安全性原则
轨道设计应确保钻井施工的安 全，避免因设计不当导致的井 眼坍塌、卡钻等事故。
环保原则
轨道设计应尽量减少对环境的 破坏，合理利用资源，保护生
态环境。
定向井轨道设计的参数
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井口坐标
井口位置的经度、纬度、高程 等参数。
井底坐标
井底位置的经度、纬度、深度 等参数。
井眼轨迹
包括井眼的起点、终点、方向 、倾斜角、弯曲度等参数。
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随着技术的不断进步和应用领域的拓展，定向井技术 将不断向智能化、高效化和环保化方向发展。
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定向井技术将更加注重环保和可持续发展，采用更加 环保的钻井技术和材料，减少对环境的负面影响，为
油气产业的可持续发展做出贡献。
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定向井技术将与人工智能、大数据等先进技术相结合 ，实现更加智能化和自动化的钻井过程，提高钻井效 率和安全性。
ABCD
测斜施工
在钻孔施工过程中，定期进行测斜施工，了解钻 孔的角度变化情况。
纠偏施工
在进行纠偏措施后，进行纠偏施工，对钻孔进行 修正，使其符合设计要求。
定向井的完井施工
完井施工准备
完成钻孔施工后，进行完井施工准备， 包括设备撤离、场地清理等工作。
定向井基本知识及防碰知识
防碰技术措施及要求
每次测斜后要及时计算、绘图，并向下做200米预算。特别是要分析井眼轨迹发展趋势。 测斜数据必须每天及时汇报，防碰距离小于15米每天必须汇报防碰距离。防碰距离小于3米必须停钻汇报技术办公室。 任何人不得有防碰侥幸思想。
防碰技术措施及要求
在老井场施工的井，要求测量单位在测量井口坐标时，必须对井场老井井口坐标进行复测，并提供复测的井口坐标，确保新老井口坐标位于同一次测量的系统误差内。
丛式井井架前拖距离必须≥6米，井场有老井的前拖距离尽量≥8米，在预算时对防碰有困难的井应适当增大拖距。在大井组施工时井架每前拖三口井，应对大门方向和井口坐标进行复测。
防碰技术措施及要求
大位移井施工注意要领
水平位移大的井，造斜点应浅，以减少定向施工的工作量。 大位移井设计应考虑控制最大井斜，井斜太大井壁磨阻大，易发生粘卡及增加完井作业难度。 大位移井施工最大井斜尽可能控制在30度以内。
防碰技术措施及要求
防碰工作是丛式定向井生产的重中之重。安全距离必须大于4米。 严格执行防碰技术措施。 遵守测斜间距规定，必要时加密测斜。 控制好直井段井斜。
靶心距（ｓｔ）:在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之间的距离 。
定向井几个基本概念
反扭角（βｒ）: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。
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。
工具弯角（θｂ）:在造斜钻具组合中,拐弯处上下两段的轴线间的夹角。
定向井几个基本概念
定向井几个基本概念
STEP5
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
定向井基础
22.10.2020
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按一个井场或平台钻井数可分为：
定向井工艺
22.10.2020
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目录
一、定向井基本知识
二、水平井简介
三、定向井技术要求和注意事项
四、螺杆钻具
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一、定向井基本知识
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一、定向井基本知识
（一）、定向井的应用： 定向井的应用归纳起来有以下几个方面：
22.10.2020
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按设计井眼轴线形状分：
1、两维定向井：是指井眼轴线形状只 在某个铅垂平面上变化的定向井，它们的井 斜角是变化的，而方位角是不变的。
2、三维定向井：是指井眼轴线超出某 一铅垂平面而在三维空间中变化的定向井。 三维定向井既有井斜变化，又有方位角的变 化。三维定向井又可分为三维纠偏井和三维 绕障井。
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二、定向井设计
（一）、井身剖面的设计原则
1、能实现钻定向井的目的；
2、应尽可能利用地层的自然造斜规律；
3、在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时， 应有利于钻井、采油和修井作业；
4、在满足钻井目的的前提下，力求使设计的全井斜 井深最短，有利于安全、优质、快速钻井，降低钻井成本；
定向井钻井基础知识
定向井钻井基础提纲（一）为什么要钻定向井？（二）定向井的基本概念（三）定向作业专业术语（四）井眼轴线的计算方法（五）定向井轨迹防碰（一）、为什么要钻定向井？1、在海洋钻井平台上钻丛式定向井。
控制较大面积的油气构造。
生产设施集中在平台上，节省建造平台费用。
2、勘探和开发近海岸油气田。
使钻井定向弯曲，钻达海底油气层，节约海上钻井平台的建设费用。
3、用定向井控制断层，查明油水界面或断层面的位置(c)4、避开地表障碍物，勘探和开发障碍物下方的油气田。
5、纠正已斜的井眼或绕过井内落鱼而进行侧钻。
6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。
含油构造有时与盐丘构造共生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻井液漏失和腐蚀等问题。
7、井喷无法处理或油气井失火，钻定向救援井与原井衔接控制井喷或扑灭火灾。
8、钻大斜度井或水平井，防止气锥和水锥问题；增加井眼在产层中的延伸长度；增大平台的泄流面积，在裂缝性油藏9、供水井。
钻多孔底定向井多次穿过含水裂隙或沿含水裂隙钻单孔底定向井，可增加出水量。
10、开发地壳深部“干热岩”体的能量。
钻两口定向井，用水力压裂法使两井连通，形成一个地下热仓和封闭回路，用—口井向下注冷水，干热岩将冷水加热，另一口井抽出高温蒸气进行发电。
11、在煤层中钻定向排放孔抽瓦斯，保证采煤时的安全。
能钻遇多条裂缝，提高单井的产量。
12、对接连通开采可水溶性矿藏过去，在钻孔采可水溶性矿盐时，一直采用单井对流水溶采卤法，这种采卤技术存在较多缺点，如矿产回采率不足20％，卤井寿命短，产量低，采出的卤水浓度低而且不稳定等。
双井对接连通水溶采卤可克服上述一系列缺点。
数十年来，盐业系统探索了几种使两井能连通的方法(压裂法，自然溶通法等)，但并不是很理想，采用定向钻进技术实现两井对接、三井对接甚至更多的井眼对接，极大地提高采盐卤水量。
（二）定向井的基本概念1、定义定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。
定向井基础
坐标换算公式如下：
△X= Xb- Xa
△Y= Yb- Ya
计算出△X、△Y的正负数值后确定目标所在的象限。然后计算方位的 精确值。
位移
S= △X2+△Y2
Φ20=2a0r/9c/t27g△Y/△X(以上图为例)。
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二、剖面设计中有关因素的选择
1、 造斜点的选择：
（1） 造斜点应选择在比较稳定的地层，避 免在岩石破碎带，漏失地层，流砂层或容易坍塌 等复杂地层定向造斜，以免出现井下复杂情况， 影响定向施工。
（三）井身剖面设计的内容和步骤：
一般情况下，在给定的设计条件有： 地面井位坐标、目标点坐标和目的层垂直深度， 井底垂深。根据这些基本参数，通过坐标换算， 可计算出设计方位角和设计水平位移。
1、选择剖面类型；
2、确定造斜率和降斜率，选择造斜点；
3、求得剖面上的未知参数，一般情况下这个 未知数是全井的最大井斜角；
2、中斜度定向井：设计的最大井斜角在15度至45度之间， 钻进时井斜、方位较易控制，钻井难度相对不大。是使 用最多的一种。
3、大斜度定向井：设计的最大井斜角在46度至85度之间， 其斜度大、水平位移大，增加了钻井难度和成本。
4、水平井：设计的最大井斜角在86度至120度之间，并沿
（近）水平方向钻进一定长度的井。根据造斜井段的曲
此外，因气候限制，如寒冷或沙漠地
区，亦可利用丛式井开采油气，以利于集
输的20保20/9温/27 和油井的管理。
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(二)、定向井的分类：
l 按段制分：
常规定向井可分为二、三、四、五段
，两段制是指在一口定向井中仅含有直井段、
增斜井段的定向井。三段制是指在一口定向井
中由直井段、增斜井段、稳斜井段三个井段组