钻井-出井斜控制共55页文档
第五章：井斜及其控制
(2)井斜角(α)： 井斜角( )
指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度( 指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为度(°)。 井眼方向线： 井眼方向线： 过井眼轴线上某测点作 过井眼轴线上某测点作 轴线上 井眼轴线的切线， 井眼轴线的切线，该切线向 井眼前进方向延伸的部分称 为井眼方向线。 为井眼方向线。 井斜角增量( ∆α )： 井斜角增量( 下测点井斜角与上测点 井斜角之差。 井斜角之差。
1磁铁定向法双罗盘定向法双罗盘测斜仪定向磁铁安装在无磁钻铤上上罗盘处在定向磁铁位置指针标志工具面方位下罗盘远离定向磁铁指针指向正北方位
钻井工程
井斜及其控制
——钻井工程
重庆科技学院石油工程学院制作
第五章 井斜及其控制
本节主要内容： 本节主要内容：
第一节 第二节 井斜及其控制标准 井斜原因
第三节 控制井斜的措施 第四节 虹吸测斜仪
二、衡量井斜的参数
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。 目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
1．轨迹的基本参数
测量方法：非连续测量，间断测量。 测段” 测点” 测量方法：非连续测量，间断测量。“测段”，“测点”。 井深、井斜角和井斜方位角----轨迹的三个基本参数。 轨迹的三个基本参数。 井深、井斜角和井斜方位角 轨迹的三个基本参数 (1)井深（或称为斜深、测深） 井深（或称为斜深、测深） 井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。 井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。 以字母D 表示，单位为米(m) (m)。 以字母Dm表示，单位为米(m)。 井深增量（井段） 下测点井深与上测点井深之差。 井深增量（井段）：下测点井深与上测点井深之差。 表示。 以ΔDm表示。
(a) 井斜曲率对比图 (b)
浅析钻井工程中井斜的原因及控制措施
井斜 是钻 井 工 作 中一 个 较 为 普 遍 的 问题 ， 它直 接影 响着 钻井井 身 质量 和钻 井 度 。钻 井 作业 不但 要 求钻 速 快 ， 而 且要 求 井身质量好 。 井身质量的好坏是油气井完 井 质量 的前 提 和基础 。它直接 关 系到泊 气 田的勘 探 和开发 工作 是否 成功 。 直 井 防斜 技 术 的研 究 已有 ８ ０年 的历 史 ，对 防斜 打 直 起 到 了重要 作用 。然而 ， 传 统 的 防斜 技 术 多采 用 “ 轻压 吊打 ” ， 以牺 牲 钻井 速 度 为 代 价 。近年 来发 展 起来 的偏 心钻 具 、 偏 轴 钻具 、 柔 性 钻 具 等 钻 具组 合 ， 虽 然 有 了 明 显的改进 ， 但是对于高陡构造以及造斜能 力强 的地层 ， 其 井斜 控 制效 果 往往 仍 难 以 保证 。呈 现 这种 局 面不 是偶 然 的 ， 钻 具组 合 的 内在 力 学 性 质 决 定 了 目前 的 防斜 技 术是 有局 限性 的 。 现代 防斜 技术 的核 心是 解决 提高井身质量和钻井速度之 间的矛 盾， 必 须 突破 传 统观 念 的束 缚 。积 极探 索 新 的防斜 技术 ， 实现 优质 与高 效 的统一 。 Ｉ井斜 的危 害 １ ． １对 勘探 开发 的影 响 井 斜 如果 较 大 则 会 对 勘 探 工 作 产 生 较大 的影 响 ， 这就 会 导致 勘探 过 程 中对 井 深产 生误 差 ， 这样 所得 出来 的地 质 资料 也 不 够 真实 的准 确 ， 另外 ， 由 于倾 斜过 大 ， 则 会 导 致井 底远 离设 计 的井 位 ， 这 样 对 于地 下 的 油气 层可 能 出现 偏离 的情况 ， 导致 勘 探 工作 的失 败 。 这 对断块 小油 气 田显得 格 外重要 ； 如果井斜过大 ， 也会打乱油气 田 开 发 的布井 方案 。 １ ． ２ 对钻 井施 工 的影响 如 果 井 斜 过 大 ，恶 化 了 钻柱 工 作 条 件， 钻 柱易 发 生 疲 劳 破 坏 ； 易 造 成 井 壁 坍 塌 及 键 槽 卡钻 等事 故 ； 井斜 过大 ， 造 成 下 套 管 困难 ， 套 管 下 人 后 不 易居 中 ， 会 直 接 影 响 固井质 量 ， 往往 造 成 面井 窜槽 和管 外 冒油 、 冒气 。 １ ． ３对 采 油工 艺的影 响 井 斜 过 大 会 直 接 影 响 分 层 开 采及 分 层 注 水 工作 的正 常 进 行 ，如 下封 隔器 因 难、 封隔器密封不好等； 抽 油 井 常 引起 油 管和抽油扦的磨损和折断 ， 甚至造成严重 的井 下事 故 。 ２ 井斜 的原 因分 析 ２ ． １地质 因素 对井 斜 的影 响。 井斜产生的原 因较多 ， 但其中地质条 件 是 导致井 斜 的 重要 原 因之 一 ， 如层 状 结 构、 地层 倾 角 、 岩性 的软 硬 交 错 及 断 层 等 都会导致井斜的产生 ， 在地质因素对井斜
浅谈钻井工程中井斜的原因及控制措施
进行切 削，由此可使新钻 的井眼得 以不断地降斜 。 作 为钻井 工程 中较为 突 出的 问题 ，井斜 对于钻 井 的整体 （ １ ）给 予钟摆力与井 斜角度大 小成正 比的特 性，可知 当 质量 有着 密不可分 的影 响， 同时 也是钻 井工程 中难 以避 免 的 井 斜角偏 大时 ，钟摆力 也随之变 大 ；井 斜角度 偏小 时，钟摆 问题 。近年 来 ，随着钻井 技术 的不断发 展 ，柔 性钻具 、偏轴 力 也随之 变小 ，因此 ，钟摆钻 具组合通 常多在 井斜角 度偏大
钻 具 与 偏 心 钻 具 等 钻 具 组 合 也 随 之 应 运 而 生 ， 为 井 斜 度 的控 的 井作 纠斜 用 。 制提 供 了 良好 的改进条件 ，但钻 具组 合在部分造 斜较 强 的地 （ ２ ）钟摆 钻 具组 合 的一 大特 性便 是对 于钻 压 作用 有着 层仍 然难 以对井斜 进行有 效 的控 制 ，只有不 断地改进 钻井技 较 强 的敏 感性 ，随着钻 压作 用的不 断增 大 ，增斜力 也会随之 术 ，突破 传统 局限性 ，才能够 将井斜 控制在标 准 的范围之 内 增大 ，从而导 致钟摆 力 的降低 。如钻 压持续 增大 ，扶正器 下 ［ １ ］ 部的钻 柱因受 到压力 可产生 弯 曲现 象，严重 时甚至 可导致新 １导 致 井 斜 产 生 的原 因 的接触 点 出现 ，致使钟 摆组 合的应 用价值完 全消 失。 由此可 １ ． １地 质 因 素 见 ，在 使 用 钟 摆 钻 具 的 过 程 中 ，钻 压 的 控 制 有 着 至 关 重 要 的 （ １ ）地 层可钻性 的各 向异性 。地 层各个方 向的可钻性各 意 义 。 不相 同，使井 斜形成 的机率 大大增 加 。如在沉 积岩 中 ，平 行 （ ３ ）当 井斜 角度 尚未超 出标 准 范 围时 ，如要 保 持井 斜 层 面 方 向 的可 钻 性 偏 低 ，垂 直 层 面 方 向 的 可 钻 性 高 ，如 地 层 度 稳 定 不 增 长 ，便 需 尽 可 能 地 将 钻 压 降 低 ， 同时 进 行 吊 打 。
第9章井斜及其控制
第九章井斜及其控制第一节有关井斜的基础知识1．概念：井斜是指实际的井眼轴线偏离设计井眼轴线。
不规则的井眼将引起一系列的钻井问题。
2、井斜的问题（危害）（1）地质勘探方面²地质资料失真（所测岩样厚度＞实际岩样厚度）²勘探失误（2）钻井方面²增加起下钻和钻进的摩擦阻力；²加速钻具的磨损；²在井壁磨出键槽，导致键槽卡钻事故；（粘附卡钻）²增加下套管的困难；²纠斜、原眼侧钻，增加钻井成本。
（3）采油方面²偏离油层，打乱开发部署，影响分层开采，修井难度↑。
3、斜井井眼要素（描述井眼状态的基本参数）（1）井斜角α（Hole Deviation Angle)井眼某点切线与铅垂线的夹角。
（2）方位角φ（directional angle of deflection）井眼水平投影上某点切线与正北方向的夹角。
（3）井底水平位移（闭合距）ST井底在水平面上偏离原井口的距离。
（4）井斜角变化率单位长度内（一般取30或100m）井斜角的变化值。
（5）方位角变化率单位长度内方位角的变化值。
（6）全角变化率（狗腿严重度）（＜5°/30m ） 包括井斜角与方位角改变的全角变化。
全角变化率指单位长度（25～30m ）内全角的变化。
第二节 井斜的原因一、地质条件（因素） （一）影响因素1．地层倾角：＜45°→上倾； ＞60°→下滑 2．层状地层的影响： 小变向器理论 3．地层各向异性：4．岩石软硬交错： （二）地层造斜力的计算二、钻柱弯曲对井斜的影响 ²井径扩大²钻铤直径＜钻头直径→钻铤弯曲→钻头轴线倾斜→²钻压>>钻铤压杆稳定临界值 →钻头倾角↑→井斜↑三、其他原因设备安装不正，钻具已弯曲，加钻压不均匀。
第三节 斜井内钻柱的受力分析 1、造斜力（1）地层倾角等引起F f （可正，可负） （2）钻柱弯曲钻压P 在造斜方向的分力F i效井眼直径软地层硬地层F aF bP P oF iF fW W 2F d总造斜力F s =F i ±F f 2、减斜力钟摆力 (切点Ｔ以下)自重引起F W d =1223、合力F F F F i f d =±-F ＝0，井眼沿原方向钻进，稳斜（平衡井斜角） F ＞0，井眼继续偏斜，直到新的平衡，增斜 F ＜0，井眼减斜，直到新的平衡，降斜 4、影响井斜平衡角的因素 （1）钻压PP ↑→β↑→F i ↑；T 点下移F d ↓ （2）钻铤与井壁的间隙大尺寸钻铤→刚度↑，切点T 上移，F d ↑ →间隙↓，β↓→F i ↓第四节 井斜的防止1、减小测向力，钻铤刚度↑，钻铤直径↑；2、减小钻铤弯曲，钻压适当，钻铤直径↑，加扶正器；3、防止井径扩大，控制泥浆返速→以防冲大井径；4、减小钻头直径与钻铤直径的差值，大直径钻铤，方钻铤；5、刚性满眼法控制井斜技术结构：大直径钻铤＋三个以上直径接近钻头的扶正器； 扶正器：刮刀扶正器，弹黄扶正器 位置：钻头以上1.3m 、7.6m 、19m 左右 原理：（1）间隙↓→大P 下钻铤弯曲↓→β↓→F i ↓（2）至少3个扶正器→钻铤直线性↑特点：直井内起防斜作用，斜井内无增斜和降斜作用 设计要求：间隙、长度、支撑、刚度 扶正器位置确定 （1）综合偏斜角： （2）位置确定第五节 纠斜技术 1、钟摆钻具防斜纠斜结构：大尺寸钻铤＋一个扶正器 原理：加扶正器，T 点上移，F d ↑ 大尺寸钻铤，间隙↓，β↓→F i ↓ 使用范围：已打斜的井缺点：对直井无防斜作用，在易斜地层完全失效F F F i f d +>>2、偏重钻铤 结构：原理：F F F F F F F F l dl d 1221=-=+>3、塔式钻具 结构： 原理：4、造斜工具纠斜5、重钻第二井身6、地面移井位法利用地层自然造斜特性，使井顺利钻进目的层，且不需要复杂的井斜控制。
定向井井斜与方位控制.
cos 2 cos1 cos sin 1 sin cos sin sin tg sin 1 cos cos1 sin cos sin 2 sin sin sin
sin cos sin 2 sin 2 1 sin 2 tg 2 sin sin(1 1 )
定向井的井斜与方位控制
装置角定义: 井斜铅垂面顺时针
井底平面
旋至造斜工具面所转 过的角度。
高边
工具面 井斜铅垂面
井斜铅垂面与造
斜工具面之间的夹角
低边
。
水平面
定向井的井斜与方位控制
a.直井情况， b.水平井情况
因井斜铅垂面、造斜工 具面均与井底平面垂直、故 可在井底平面上量度。 在井底平面上，造斜工 具装置角等于以井斜铅垂面 与井底平面的交线（高边方 向线）为始边，顺时针转到 造斜工具面与井底平面的交 线所转过的角度。
水平面 井底平面
N
定向井的井斜与方位控制
(1) 装置角对井斜
的影响：
锁住转盘，扭 方位井段是造斜工具 面上的一段园弧。 (保持装置方位角不变 ，斜面法扭方位）
A
井斜铅垂面
B
水平面
定向井的井斜与方位控制
A
井斜铅垂面
B
水平面
定向井的井斜与方位控制
(1) 装置角对井斜的影响：
锁住转盘，扭方位井段是 造斜工具面上的一段园弧。
D
定向井的井斜与方位控制
B、讨论：
＝0──>cos2=cos(1+)-->2= 1+ 增斜 ＝180─>cos2=cos(1－)-->2= 1－ 降斜 A ＝90 ─>cos2=cos1cos-->21（ 小）稳斜
浅析钻井工程中井斜的原因及控制措施
浅析钻井工程中井斜的原因及控制措施作者：卢维虎来源：《中国新技术新产品》2013年第09期摘要：在钻井过程中，井斜给钻井工程带来一系列的危害，并造成巨大损失。
要想控制直井井眼绝对不斜，是不可能的。
问题在于能否控制井斜的度数或者井眼的曲率在一定范围之内。
本文主要探讨井斜的原因以及在现场中控制井斜的措施与方法，这对合理化的钻井有非常重要的意义。
关键词：钻井；井斜；防斜钻具；原因；措施中图分类号：TE20 文献标识码：A井斜是钻井工作中一个较为普遍的问题，它直接影响着钻井井身质量和钻井度。
钻井作业不但要求钻速快，而且要求井身质量好。
井身质量的好坏是油气井完井质量的前提和基础。
它直接关系到泊气田的勘探和开发工作是否成功。
直井防斜技术的研究已有80年的历史，对防斜打直起到了重要作用。
然而，传统的防斜技术多采用“轻压吊打”，以牺牲钻井速度为代价。
近年来发展起来的偏心钻具、偏轴钻具、柔性钻具等钻具组合，虽然有了明显的改进，但是对于高陡构造以及造斜能力强的地层，其井斜控制效果往往仍难以保证。
呈现这种局面不是偶然的，钻具组合的内在力学性质决定了目前的防斜技术是有局限性的。
现代防斜技术的核心是解决提高井身质量和钻井速度之间的矛盾，必须突破传统观念的束缚。
积极探索新的防斜技术，实现优质与高效的统一。
1 井斜的危害1.1 对勘探开发的影响井斜如果较大则会对勘探工作产生较大的影响，这就会导致勘探过程中对井深产生误差，这样所得出来的地质资料也不够真实的准确，另外，由于倾斜过大，则会导致井底远离设计的井位，这样对于地下的油气层可能出现偏离的情况，导致勘探工作的失败。
这对断块小油气田显得格外重要；如果井斜过大，也会打乱油气田开发的布井方案。
1.2 对钻井施工的影响如果井斜过大，恶化了钻柱工作条件，钻柱易发生疲劳破坏；易造成井壁坍塌及键槽卡钻等事故；井斜过大，造成下套管困难，套管下入后不易居中，会直接影响固井质量，往往造成面井窜槽和管外冒油、冒气。
钻井防斜打直
•
稳定器的位置——如：四川管杨勋尧的受纵横弯曲等截面 梁、60年代 Hoch 的能量法（即用弹性变形、纵横弯曲梁 应力-应变理论）法等。下面以杨勋尧法为例说明确定稳定 器的方法，如图（3-4、5）所示。
地 层
井 壁
RA
RB
qmSin()
MB
抵
Wb
抗
Wb
侧
A
B
向
力
侧向力
L
图3-4a：近钻头稳定器
hmHionch (1 a) a
1
ho杨p 氏
16 EI C
qm Sin
4
式中：C——井眼和稳定器（外径）之差，（mm）； qm——单位钻铤长度重量，（kg/m）； a——钻头到中稳定器的距离与至下稳定器距离的比；
1、YXY组合的结构 近钻头扶正器、中扶正器、上扶正器、第四扶正器等。 作用： 近扶正器：抵抗侧向力、防止侧向切削和不对称切削 中扶正器：保证中扶正器和钻头之间的钻具不发生弯曲，其
安放位置需要格计算。 上扶正器：保证钻具上至少有三个稳定点与井壁接触，从而
保证井眼的直线性，距中扶 1 钻铤单根。 第四扶正器：增大下部钻柱的刚度，协助中扶防止钻柱弯曲。
3、井眼扩大 钻头在井眼内左右移动，靠向一侧，钻头轴线与井眼
轴线不重合，导致井斜。
（3）地层可钻性的横向变化
垂直于钻头轴线方向上可钻性的变化
如：在钻头的一侧下面钻遇溶洞或较疏松的地 层，而另一侧则钻遇较致密的地层。
钻柱的弯曲位置示意图
Mc2
N1
Lc2、qmc2
一次弯曲 T1 Mc1 Lc1、qmc1
图3-4 b：等截面梁的力学模型
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钻井工程井斜产生原因及其控制措施
2019年第7期西部探矿工程*收稿日期：2018-10-30作者简介：张鹏程（1982-），男（汉族），黑龙江安达人，工程师，现从事钻井工艺管理工作。
钻井工程井斜产生原因及其控制措施张鹏程*（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）摘要：为了有效防斜，保证井身质量，进行产生井斜的机理分析，并根据产生原因进行了相应技术措施和装备的改进，为有效防斜提供了必要的技术支持。
关键词：产生原因；控制措施；井斜；钻井工程中图分类号：TE2文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2019)07-0069-02在石油天然气直井钻井施工的过程当中，无论你采用何种技术措施，都会有井斜角的产生，井斜角如果在规定的范围内，并且可以控制，那么危害还不是很大，如果井斜角超过规定的范围，那么将带来非常严重的危害，因此在石油天然气钻井生产中尽力控制好井斜角。
1井斜角产生机理分析经过多年人们对石油天然气钻井的井斜角产生机理的分析，总结起来主要是以下3个方面：一个是地层本身的原因，二就是工程技术方面的原因，三是人员操作上的原因。
1.1地层原因地层原因是导致井斜产生的先天性因素，是不可更改的。
一个是地层存在倾角可以引起井斜角产生，这是因为如果地层在漫长的地质年代沉积中并不是平滑的，而是会出现一定的倾角，这样的倾角如果越大，越容易产生井斜角，有相关研究发现，当地层倾角达到45°的时候，井眼将沿着地层倾角上倾的方向倾斜，如果地层倾角大于60°以后井斜将沿着地层下倾方向倾斜。
二是地层的各向异性。
当地层在沉积过程中如果呈现的是水平沉积的，那么就不容易产生井斜角，如果地层在沉积过程中如果呈现的是垂直沉积的，那么就很容易产生井斜角，而且方位还非常不稳定，当地层沉积过程中如果呈现的是倾斜沉积的，那么这种情况是最容易产生井斜角的。
各种沉积状态如图1所示。
三是地层软硬交错。
地层在沉积过程中不可能都是一样硬的，在不同的层位结合部分往往呈现的是软硬交错，因此当钻头钻遇到这样的软硬交错地层的时候钻头就会往软的地方前进，而逐渐偏离原来的垂直行进轨迹，达到一定的倾斜度后井斜角就自然产生了。
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
钻井-出井斜控制
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克