定向钻井技术
定向井(水平井)钻井技术概述
测量方式
氢氟酸测斜仪，机械式罗盘的电测井方法。
多种引进的有线随钻测斜系统投入工业使用和发展了电子测量系统及陀螺测量系统
发展了无线随钻测斜系统,引进了带地质参数的MWＤ系统
定向井钻井水平
简单的单口定向井、水平井位移小，精度低
钻成大量高难度定向井、大组丛式井、多目标井、套管定向开窗井、水平井也从大半径水平井发展到了中半径水平井
定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。
钻成位移过万米的大位移井
径向水平井可在0．3米之内完成增斜过程
我国定向井钻井技术发展情况
(表二)
年代
内容
60年代
80年代
90年代
剖面设计及轨
迹计算方法
设计采用查表法、图解法等精度不高的方法
发展了曲率半径法，最小曲率半径法等多种更为精确的轨迹计算和设计方法，编制了能进行轨迹预测和防碰扫描的计算机软件包。
第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。
目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米;
水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的ＲｙtｃhＦａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。
《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。
定向井钻井工艺技术优化措施解析
定向井钻井工艺技术优化措施解析一、定向井钻井工艺技术概述定向井钻井是指在垂直井的基础上改变井眼轨迹，使井眼倾角超过45度或在井眼中引入弯头，在一定范围内改变井眼方向。
定向井钻井广泛应用于油气勘探开采中，可以克服垂直井的种种局限，提高地层的开采效率，减少地面占地面积，减少环境污染，是一种重要的井眼构造。
目前，定向井钻井工艺技术已经非常成熟，遵循一系列优化措施可以更好地实现勘探开采目标。
1. 合理确定井斜角和偏角合理确定井斜角和偏角是定向井钻井的基础，直接影响井眼轨迹的设计和施工效果。
一般情况下，井斜角和偏角的大小受到地层条件、钻井设备和钻井液性能等因素的影响。
通过充分了解地层情况，确定井斜角和偏角的合理范围，可以保证钻井效率和井眼质量。
合理确定井斜角和偏角还能最大程度地减小钻井工程所需的成本。
2. 优化井眼轨迹设计优化井眼轨迹设计是定向井钻井工艺技术优化的重要环节。
通过对地表地质构造、油气层分布情况和井眼施工技术等因素进行科学综合分析，可以制定最佳的井眼轨迹设计方案。
在实际施工中，根据设计的井眼轨迹方案，根据地层情况和实际施工情况及时调整井眼轨迹，以保证施工效果。
3. 选用合适的钻头和定向工具钻头和定向工具是定向井钻井的关键设备，选用合适的钻头和定向工具可以提高施工效率，降低施工难度。
在选择钻头和定向工具时，应综合考虑地层性质、井斜角和偏角、钻井设备等因素，选择适合具体施工条件的钻头和定向工具，并做好维护保养工作，以保证设备的正常使用寿命。
4. 优化钻井液性能钻井液是定向井钻井施工中不可或缺的一环，优化钻井液性能可以提高钻井效率，降低施工成本，并保障井眼质量。
通过合理选择钻井液的种类和性能指标，并在施工过程中及时调整钻井液性能，可以有效地防止地层漏失、保护环境、减小地面工程量、提高施工效率。
5. 加强监测和控制定向井钻井过程中，加强监测和控制是保障施工质量和安全的重要手段。
通过实时监测井斜角、偏角和钻进方向，及时调整钻井参数，以确保井眼轨迹设计的准确性和施工的安全性。
定向钻技术规程
定向钻技术规程
定向钻技术是一种通过特殊工具和设备控制钻杆方向的钻井技术。
其主要目的是在井眼质点的基础上按照设计要求进行定向钻井，并最终达到确定的地层目标。
定向钻井技术规程是制定了针对定向钻井工作的一系列规范和参数，以保证钻井作业的安全和效率。
以下是一些常见的定向钻井技术规程：
1. 定向设计规程：确定井斜、方位、井深和倾角等参数，包括井筒测量、测斜和方位工具的选择和使用。
2. 定向测量规程：确定井斜、方位和井深等测斜仪和方位工具的测量方法和精度要求。
3. 定向控制规程：确定钻井工程师和定向操作人员如何根据测量结果进行调整和控制钻杆方向，包括调整钻井液性质和钻速等。
4. 定向井段规程：针对特定的定向井段，如水平段、直井段和斜井段，制定相应的技术规范和施工要求。
5. 定向井口设备规程：确定定向钻井过程中，井口设备的要求和安装方式，如钻杆、钻头和测斜仪等。
6. 定向问题应对规程：针对定向钻井过程中可能出现的问题，如钻失、偏斜、起桩等，制定相应的应对措施和规范。
定向钻井技术规程的制定是为了保证定向钻井作业的顺利进行，并达到预期的地质目标。
合理的技术规程可以提高钻井作业的安全性和效率，减少钻井成本和风险。
定向井钻井技术常见问题及处理对策
定向井钻井技术常见问题及处理对策定向井钻井技术是一种将井眼偏离竖直方向钻井的技术，适用于需要从水平方向进入油气层的情况。
在实际操作过程中，会遇到一些常见问题。
本文将介绍一些常见问题及处理对策。
一、井眼漂移问题井眼漂移是指在钻井过程中，井眼的定向偏离了预定的路径。
井眼漂移可能是由于钻头工具和井眼墙之间的摩擦力不均匀或者地层力学性质发生变化导致的。
井眼漂移会导致钻井进度延迟，甚至可能导致井眼穿过非目标地层。
处理对策：1. 选择合适的钻井液。
通过调整钻井液的密度、粘度和液体比重等参数，减小井眼与钻井液的摩擦力，从而减少井眼漂移。
2. 使用引导钻具。
在钻具中安装引导钻具，能够帮助钻头保持在预定路径上，减少井眼漂移。
3. 使用高导向性钻头。
选择具有高导向性的钻头，能够减小井眼漂移的概率，确保钻孔能够按照预定路径进行。
二、方向失控问题方向失控是指在钻井过程中，井眼偏离了预定的路径，且无法控制回归到预定路径。
方向失控可能由于地层力学性质发生变化、钻头损坏或钻具故障等原因引起。
方向失控会导致钻井任务失败，并可能造成严重的安全事故。
处理对策：1. 及时评估地层条件。
通过连续地采集地层数据、记录射孔地质剖面和使用地层分析工具等手段，及时评估地层条件的变化，从而预测潜在的地层问题，减少方向失控的风险。
2. 安装方位测量仪器。
在钻具中安装方位测量仪器，能够实时监测井眼的方向，一旦发现方向失控，可以及时采取措施纠正。
3. 加强培训和监督。
钻井操作人员应接受系统的钻井操作培训，掌握各种应对方向失控的应急措施，并在操作过程中严格遵守操作规程，监督彼此的操作行为，确保钻井安全。
三、钻头卡搭问题钻头卡搭是指钻头在井眼中卡住或被困。
钻头卡搭可能由于地层塌陷、大块岩屑堵塞或者钻具故障引起。
钻头卡搭会导致钻具损坏、钻头丢失，并延长钻井时间。
处理对策：1. 加强井下监测。
通过实时监测钻井参数、地层数据和钻具状态，及时发现钻头卡搭的征兆，采取预防措施。
浅析定向钻井技术常见问题与解决措施
浅析定向钻井技术常见问题与解决措施定向钻井技术是一种在油田开发中广泛应用的技术，它能够在地下油层中进行精确的定向钻井，避开地质障碍，提高油井的开采效率。
与其他钻井技术一样，定向钻井技术也存在一些常见问题，如不良的井壁稳定性、钻头失效、定向控制不足等。
本文将对定向钻井技术中的常见问题进行分析，并提出相应的解决措施。
一、井壁稳定性问题井壁稳定性是定向钻井中常见的问题之一，当井壁不稳定时，会影响到钻井的进展，甚至导致井壁坍塌和井眼塌陷。
导致井壁不稳定的原因包括地层岩石性质差、井壁支撑不足、钻井液性能不佳等。
解决措施：1. 选择合适的钻井液。
钻井液是保持井壁稳定的关键，选用适合地层条件的钻井液可以提高井壁的稳定性。
2. 加强井壁支撑。
对于地层条件较差的地区，可以采用多级套管结构来增强井壁的支撑能力。
3. 增加井壁稳定性监测。
定向钻井过程中需要不断监测井壁的稳定性，及时发现问题并采取措施。
二、钻头失效问题钻头作为定向钻井中的重要部件，其失效会导致钻井进展受阻，甚至损坏钻井设备，增加钻井成本。
导致钻头失效的原因包括地层条件变化、钻头设计不当、钻井液性能差等。
三、定向控制问题定向控制是定向钻井中的关键环节，好的定向控制能够确保钻井的正常进行，而定向控制不足则会导致井眼偏离设计方向，增加钻井风险。
解决措施：1. 加强井眼轨迹监测。
在钻井过程中需要不断监测井眼轨迹，通过实时数据对定向进行调整。
2. 优化定向工具。
选择性能稳定的定向工具，确保定向效果的可靠性。
3. 强化人员培训。
确保操作人员具备良好的技术水平，能够熟练操作定向设备。
总结：定向钻井技术的应用可以有效提高油井开采效率，但在实际应用中常常会遇到一些问题。
一旦出现问题，及时有效的解决措施能够保障钻井的顺利进行，减少钻井风险，提高施工效率。
在实际应用中需要严格按照规程进行施工，并加强对钻井过程中的监测，及时发现和解决问题，确保钻井工作的平稳进行。
石油钻井行业定向钻井技术概述概述
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
下面说法哪些是正确的？
1.某点的井眼方向线就是该点的切线方向。 2.井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹角。 3.井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点 的井斜方位线。 4.方位角就是井斜方位线与正北方向的夹角。 5.井斜方位角就是方位角。 6.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上某一点作投影线的切 线，该切线向井眼前进方向延伸部分即为该点的井斜方位线。
向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。
井眼轨道(well trajectory)：钻进之前人们预想的该井井眼
轴线形状。
井眼轨迹(well path)：实际钻出来的井眼轴线形状。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制 2、地下地质条件的要求 3、钻井工艺的需要
4、提高油藏采收率的手段
§1-1 定向井的用途
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧 钻打定向井；
井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(•称 作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，可处理井喷 着火事故。 高陡构造地层 ，打直井很困难，若打定向井，则更容易。
§1-1 定向井的用途
3、钻井工艺的需要
§1-1 定向井的用途
丛式井
丛 式 井 三 维 结 构 图
4、提高油藏采收率的手段
•钻穿多套油气层、老井侧钻、水平井等。
扩大泄油面积 增加控制储量 提高油井产能
定向钻井技术
目录第一篇钻井工程引言……………………………………………………………( )第一章定向钻井技术……..…………..……………………( )第一节定向钻井的发展过程……………………..……( )第二节定向钻井的基本概念……………………………… ( )第三节单点测斜…………………………………………….( )第四节有线随钻…………………………………………… ( )第五节无线随钻MWD……………………………………..( )第二章井下动力钻具………………………………………. ( ) 第一节井下动力钻具的发展..........................................( ) 第二节井下动力钻具的分类…………………..............( ) 第三节螺杆钻具………………………………………...( ) 第四节井下动力钻具的维修与管理…………………...( ) 第五节导向钻井系统………………………………….. ( )第三章定向井施工工具…………………………………….. ( ) 第四章定向施工中钻具组合的使用………………………..( )第二篇钻井泥浆第一章钻井泥浆的发展过程……………………………… ( ) 第二章钻井泥浆的功用及性能…………………………….( ) 第三章钻井泥浆的现场维护调整………………………….( ) 第四章钻井中发生井漏井塌井喷的预防处理………….( )第三篇钻井地质第一章地质知识在定向施工中的应用…………………….( )第五篇定向工程的管理细则(行标)第一篇钻井工程王钰民纪烈斌刘铸引言定向钻井已经发展了几十年，所使用的工具和设备在不断的更新变化，相关技术也在不断的提高；设备由单点测斜到有线随钻、MWD 、再到旋转导向，抛面有两维到三维；大位移井、水平井、分支井。
但目前为止陕北地区仍在使用各油田早已淘汰的单点测斜技术进行定向施工，因陕北地区目的层较浅，故仍有其市场和生存空间。
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浅层造斜措施(续)
3 、喷嘴面积。高压喷射钻井，不适于浅层 造斜。如果排量很高，水力冲蚀严重，钻 头承受的钻压小，导向钻具相当于缺少了 一个支点，马达产生的侧向力减弱，马达 的造斜能力降低。在选择喷嘴时，喷嘴面 积在1.8in2，考虑到一趟钻钻完一个井眼的 原则，喷嘴面积选择1.5~1.7 in2，能够满足 浅层造斜的需要。
摘
要
越来越多的海洋、陆地的大型油田采用丛 式井开发技术，随着大型油田的开发，丛式 定向钻井技术得到了长足的发展和提高，平 台 的 结 构 由 2 X2、4X4 发 展 到 5 X7、5X8、 4X9 的密集型丛式井平台，井距由 2 米 X 2 米 缩小到1.5米 x 1.7米。平台井口数的增加，最 大限度的控制了成本，取得了巨大的经济效 益。
我们必须做得更好
精心做好每件事 22
Landmark软件提示
我们必须做得更好
精心做好每件事 23
克服困难，挑战极限，是所有定向井 工作者面临的考验。在丛式井平台中有 两个暗礁： a. 平台内各井之间的防碰。包括直井段偏 斜、造斜点深浅和初始方向。 b. 平台内各井与本平台所覆盖油田内的探 井之间的防碰。
软件计算误差等。
我们必须做得更好 精心做好每件事 28
引起丛式井平台碰撞危险的因素
平台导管架中的隔水导管。平台的隔水导管是
我们必须做得更好 精心做好每件事 15
浅层造斜措施
1 、选择一套合理的导向钻具组合 ( 以 121/4” 井眼为例 ) ， 12-1/4”PDC+9-5/8” 马达 ( 弯角 1.5 度 )+11-1/2” 稳定器 +8” 无磁钻铤 1 根+8”MWD+8” 无磁钻铤1根+7-3/4”震击 器+8”接头+5”加重钻杆17根 2、钻头的选择，分两种：牙轮钻头和PDC 。牙轮钻头选择适合高转速 ( 一般在防碰 作业很严重的时候使用 ) ； PDC 钻头要选 择底部稍平，适于加压的PDC。
我们必须做得更好
精心做好每件事
1
(一) 丛式井平台设计
我们必须做得更好
提供的资料，将位移大的 井放在边缘槽口，位移小的井依此类推 放在槽口里面。要求布井合理，井眼安 全、轨迹最优、进尺最少、可操作性强 的原则来进行丛式井设计。
我们必须做得更好
精心做好每件事
我们必须做得更好
精心做好每件事 24
25
F9井14#设计防碰数据
F9井14#实际防碰数据
我们必须做得更好
精心做好每件事 26
F9井与14井防碰绕障图
F9井 实测轨迹线 14井
设计轨迹线
我们必须做得更好
精心做好每件事 27
平台作业中存在的不确定因素
仪器系统误差。 测量误差。 测量深度误差 测量间距误差 磁偏角误差 磁干扰误差。
精心做好每件事
7
设计是丛式井平台成功的关键 ，丛式井设计体现安全第一的原 则，把安全第一的原则贯穿到整 个设计中。下面以渤海某油田中 的两个丛式井平台为例说明。
我们必须做得更好
精心做好每件事
8
9
3X4结构的丛式井平台
我们必须做得更好
精心做好每件事 10
渤海某个丛式井平台靶点位置
11
渤海某个丛式井平台水平投影图
12
设计完的槽口图
13
(二 )
浅层造斜技术
我们必须做得更好 精心做好每件事 14
普通定向井造斜是定向井工程师必修的 科目，在这里不多讲。何为表层造斜，就 是造斜点浅 ( 小于 350 米 ) ，地层很软，压实 程度比较低的地层中造斜。在这种地层中 造斜，如果不采取一些特殊的措施，是不 能保证造斜率的。丛式井的钻井顺序是先 外后里，先浅后深。前几口井肯定是钻外 排井，如果有一口井没有造斜成功，将会 影响到半个平台，甚至影响到整个丛式井 平台的钻井作业。
3
丛式井设计资料
平台结构、井距、结构北角(真北方向线顺
时针旋转到平台北方向线的夹角)。
平台中心坐标、单井的靶点坐标。
井身结构。
特殊井的钻井顺序。
钻井船的就位。目前的钻井船只能覆盖
5X5 或 4X5 的 平 台 ， 对 于 5X7 ； 5X8 ； 或 4X9 的密集型丛式井平台要分两次就位或 使用滑移轨道和钻井帽。
我们必须做得更好
精心做好每件事 19
浅层造斜措施(续)
6、闭路循环。海水比泥浆对地层的冲蚀 作用大很多。需要浅层造斜的井，必须 使用泥浆，采取闭路循环的方式进行造 斜作业，否则造斜率将大大降低。
我们必须做得更好
精心做好每件事 20
(三 ) 井眼防碰技术
我们必须做得更好 精心做好每件事 21
密集型丛式井平台定向作业，井眼防 碰是主要解决的课题。井距 1.5X1.7 渤海 最早采用，查阅很多资料，国外也没有 发现如此小的井距。 Landmark 公司的软 件，井距 1.5 米，提示您注意，再往下钻 进是非常危险的。
造斜点深度的选择。根据位移、井
斜、井身结构等因素合理的选择造 斜点深度。
我们必须做得更好
精心做好每件事
6
绕障设计
两口井的方向一致，造斜点不同，
两口井槽口下部空间不能相互占用 。假如不进行绕障设计，则会产生 井眼碰撞事故。
油田覆盖内的探井，如果影响到安
全问题，必须进行绕障设计。
我们必须做得更好
我们必须做得更好 精心做好每件事 17
浅层造斜措施(续)
4 、马达弯角的选择。弯角的选择要考虑 两个方面： (1) 弯角大于1.5度，顶驱(转盘)不能旋转 ，最佳弯角度数1.5度。
(2) 一趟钻钻完一个井眼。
我们必须做得更好
精心做好每件事 18
浅层造斜措施(续)
5、钻井参数的选择。浅层造斜钻压、排 量是主要控制的参数。要想取得理想 的造斜率，钻压必须保持 15kn 以上。 在软地层中加上 15kn 不是很容易的。 如果加不上，必须降低排量，减少水 力冲蚀的作用。
我们必须做得更好 精心做好每件事
4
槽口分配
槽口分配原则：位移大的井排在外
排槽口，依此类推，位移小的井排 在内排。
分配槽口时井位的方向是非常重要
的，两口井避免相交，两井相交对 于防碰不利。井眼轨迹相交不可避 免，造斜点错开80米以上。
我们必须做得更好 精心做好每件事
5
造斜点的选择
选择原则：先浅后深，先外后里 相邻井的造斜点错开50米。