钻井工艺与方法
油气钻井方法及工艺
油气钻井方法及工艺简介油气钻井是石油工业中一项重要的技术，用于开发和提取地下储层中的油气资源。
本文将介绍油气钻井的方法和工艺。
钻井方法传统旋转钻井传统旋转钻井是目前常用的一种钻井方法。
它主要包括以下步骤：1.设置井口设备：包括井口防喷器、井口护栏等设备，以确保钻井安全。
2.钻井竖井段：用钻孔设备对陆上或水下井口竖井段进行钻探，以达到设定的井深。
3.钻井斜井段：通过使用导向工具和测斜仪，将钻孔转向设定的方向，并继续钻井。
4.钻井水平井段：在达到设定的钻井深度后，使用钻井设备进行水平钻井，以扩展井底面积和增加油气产量。
5.钻井侧钻井段：在特定井深处，可以进行侧钻，以进一步增加油气产量。
非旋转钻井非旋转钻井是一种相对较新的钻井方法，它通过利用液压和震动力来实现钻井作业。
与传统旋转钻井相比，非旋转钻井具有以下优点：•钻速更快：由于不需要旋转钻头，非旋转钻井可以通过液压和震动力迅速进行钻井作业，从而提高钻速。
•破碎效果更好：非旋转钻井产生的液压和震动力能够更好地破碎地层，从而提高油气产量。
•钻井过程稳定性更高：非旋转钻井由于不需要旋转钻头，钻井过程更加稳定，减少了井眼塌陷等问题。
钻井工艺钻井液的选择在油气钻井过程中，钻井液是非常重要的一个环节。
钻井液在钻井过程中起到了以下几个作用：•冷却和润滑钻头：钻井液可以冷却和润滑钻头，以确保钻头的正常工作。
•清洗井眼：钻井液能够带走岩屑等固体颗粒，使井眼保持干净，减少钻头卡钻的风险。
•控制地层压力：钻井液可以在一定程度上控制地层压力，减少井喷事故的发生。
常用的钻井液包括水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液等。
根据实际情况和需求，选择适合的钻井液非常重要。
钻井管柱的设计钻井管柱在油气钻井中起到了支撑钻头和输送钻井液等作用。
合理设计钻井管柱可以提高钻井效率和安全性。
在钻井管柱的设计中需要考虑以下因素：•井深和井压：根据井深和井压确定钻井管柱的长度和强度，以确保能够承受井底的压力。
油气钻井方法及工艺
油气钻井方法及工艺引言油气钻井是指为了勘探和开发油气资源，在地下进行钻探操作的一种技术方法。
本文将介绍油气钻井的基本概念、方法和工艺，以及主要的钻井设备和操作原理。
油气钻井方法油气钻井方法根据钻井过程中使用的工艺和设备可以分为以下几类：1. 旋转钻法旋转钻法是最常用的油气钻井方法之一。
它是利用转动钻杆和钻头在岩层中形成孔道，并通过钻压和钻速控制钻进速度。
旋转钻法主要适用于软岩和砂岩等较容易钻进的岩层。
该方法的优点是操作简单、成本较低，但对钻井设备的要求相对较低。
2. 挤压钻法挤压钻法是利用泥浆的压力将钻头推进岩层的一种钻井方法。
在挤压钻法中，通过往钻杆内注入泥浆并施加一定的压力，使泥浆经钻杆和钻头进入岩层并将岩层碎屑带出井口。
挤压钻法适用于各种类型的岩层，尤其是在钻进较坚硬的岩层时更为常用。
3. 沉滤钻法沉滤钻法是在岩层中进行钻进操作时，通过自身的重力和钻压共同作用实现的一种方法。
这种方法通常用于制造深井，由于钻杆分为两段，零敲打进行的时间较多，效率较低。
4. 旋喷钻法旋喷钻法是旋转钻法和挤压钻法的结合体，它同时利用旋转和挤压两种力量来完成钻井过程。
旋喷钻法适用于各种类型的岩层，钻进速度较快，并且能够减少对地层的破坏。
油气钻井工艺油气钻井工艺是指在油气钻井过程中，按照一定的顺序和方法进行的一系列操作。
典型的油气钻井工艺包括以下几个步骤：1. 井眼设计钻井前，需要根据勘探结果和钻井目标确定井眼的设计。
井眼设计主要考虑到井径、井深、井的方向等因素。
2. 凿岩凿岩是指使用凿岩工具或钻头切割和击碎地层的过程。
这一步骤旨在将钻杆和钻头推进地层，形成井孔。
3. 钻进钻进是指通过钻杆和钻头推进地层，将井孔扩大到设计的目标尺寸。
钻进过程中需不断提升钻渣，并注入冷却剂。
4. 固井固井是为了防止井壁塌陷并保持钻孔的稳定性，通常在钻井过程中进行。
固井工艺主要包括灌注水泥浆、安装套管和封隔层。
5. 完井完井是指将钻井完工后，对井孔进行处理以便进行油气生产。
钻井技术简介
钻井技术简介钻井技术是石油工程中重要的环节之一，它是通过钻井设备将钻头在地下钻孔，以达到获取地下矿藏或取得地质信息的目的。
本文将对钻井技术进行简要介绍。
一、钻井工艺流程钻井工艺流程包括井选、井设计、钻井液、钻具、钻井工艺等环节。
1. 井选：根据勘探资料、地质构造、矿藏分布等因素，选择合适的井位。
2. 井设计：根据勘探目标和井位条件，设计钻井参数，确定钻井方法、井眼直径、井深等。
3. 钻井液：钻井液是一种循环流动在井孔中的重要物质，它具有冷却钻头、携带岩屑、平衡地层压力等作用。
4. 钻具：包括钻杆、钻铤、钻头等，用于将钻头运行到井底。
5. 钻井工艺：包括井下作业、钻井参数调整、固井、完井等环节，以达到钻井目标。
二、钻井方法常见的钻井方法有旋转钻井、振动钻井、冲击钻井和旋挖钻井等。
1. 旋转钻井：通过旋转钻头，使钻头切削地层，将岩屑带到井口。
2. 振动钻井：利用振动原理，使钻头在井底振动，破碎地层并带出岩屑。
3. 冲击钻井：利用冲击力将钻头推进地层，达到钻井的目的。
4. 旋挖钻井：利用旋转钻头和钻铤，通过推进钻进地层，形成井孔。
三、钻井技术1. 钻头选择：根据地层性质和井设计要求，选择合适的钻头，如钻头形状、刀具结构等。
2. 钻井液控制：钻井液的配方和控制对钻井过程至关重要，需要根据地层条件和钻井目标进行调整。
3. 钻井参数调整：包括钻速、转速、钻压、钻力等参数的调整，以保证钻井的顺利进行。
4. 钻井过程监测：通过测井、岩芯分析、地层测试等手段，获取地下地质信息，指导钻井工作。
5. 固井：在钻完井后，通过注入水泥浆或其他填充材料，将井壁固定，防止地层塌陷和井壁塌陷。
6. 完井：包括井内装置的安装和地面设备的调试，使井口能够正常产生石油或天然气。
四、钻井技术的应用钻井技术广泛应用于石油勘探、开发和生产过程中。
1. 石油勘探：通过钻井技术，获取地下地质信息，确定石油储层的分布、厚度等参数。
2. 石油开发：通过钻井技术，建立油井系统，实现石油的开采、生产和输送。
石油钻井工艺技术措施
石油钻井工艺技术措施随着全球能源需求的不断增长，石油资源的开发和利用显得尤为重要。
石油钻井作为石油开采的重要环节，其工艺技术措施直接关系到石油勘探开发的效率和安全。
本文将从石油钻井的工艺技术措施入手，对石油钻井工艺技术进行详细介绍。
一、石油钻井工艺技术概述石油钻井是指通过机械钻机将井筒从地面钻进地下岩层，以便从中抽取石油。
其工艺技术包括井眼工程设计、钻井设备选型和施工操作等内容。
石油钻井的工艺技术措施主要包括如下几个方面：1. 井眼工程设计：根据地质勘探和地质资料，对井筒的直径、井深、井眼曲率等参数进行合理设计，以确保钻井过程中能够有效穿越地下不同岩层。
2. 钻井设备选型：选择适合地质条件的钻井设备，包括钻机、钻头、取心器等工具，确保设备的稳定性和可靠性。
3. 施工操作：钻井施工操作包括钻井液的配制、井口设备的安装、钻进速度和压力的控制等内容，需要严格按照操作规程进行，以确保钻井过程安全高效。
1. 井眼工程设计井眼工程设计是石油钻井的第一步，决定了井筒的形状和尺寸参数，直接关系到钻井的效率和成本。
在井眼工程设计中，需要考虑地质勘探结果、地层构造、油气层分布等因素，选择合适的钻井方案。
同时还需合理确定井筒的直径、井深、井眼曲率等参数，以减少钻井成本，并确保钻井过程中避免地层塌陷等问题的发生。
2. 钻井设备选型钻井设备选型是石油钻井工艺技术中的重要环节。
根据井眼工程设计方案和地质条件，选择适合的钻井设备。
常用的钻机有机械钻机、液压钻机等，根据井筒直径和井深的不同，选用不同类型的钻机。
还需要选择合适的钻头、取心器等配套工具，以确保钻井设备的稳定性和可靠性。
3. 施工操作石油钻井的施工操作是至关重要的环节，直接关系到钻井过程的安全和效率。
在施工操作中，首先需要进行钻井液的配制，根据地质条件和井筒规格选择合适的钻井液，以维持井筒的稳定。
在钻井过程中，还需要进行井口设备的安装和维护，包括井口防喷装置、安全阀等设备，以确保井口安全。
深井施工工艺和方法
深井施工工艺和方法
1. 钻井前期准备
- 在进行深井施工之前，需要进行详细的工程规划和设计。
这
包括确定井口位置、确定井深及井斜角度、选择合适的钻具和钻井
液等。
2. 钻井材料和设备准备
- 钻井材料和设备的准备是深井施工的前提条件。
这包括钻机、钻头、钻杆、钻井液、井下工具等。
需要确保这些材料和设备的质
量和适用性。
3. 井斜钻探
- 井斜钻探是深井施工中常见的工艺之一。
通过调整钻具的倾
斜角度和方向，实现在水平和垂直方向上的钻井。
井斜钻探技术可
以用于钻探复杂地层或进行水平井的钻探。
4. 钻井液管理
- 钻井液在深井施工中起着重要的作用。
它能冷却钻头、稳定井壁、清除钻屑并输送至地面。
钻井液的选择和管理是深井施工中的关键环节。
5. 钻井安全和环保
- 在深井施工中，安全和环保是至关重要的。
施工人员应遵循相关的安全操作规程，采取必要的防护措施，确保施工过程的安全性。
同时，应注意钻井活动对环境的影响，采取相应的环保措施。
6. 测井和井下作业
- 在完成钻井后，需要进行测井和井下作业。
测井是通过测量地层物性参数来评估井的潜力和性能。
井下作业包括套管下入、封隔、修井等工作。
以上是深井施工工艺和方法的简要介绍。
在实际施工过程中，需要根据具体的井筒条件和工程要求来选择合适的工艺和方法，并严格按照相关规程和标准进行操作。
钻井工艺流程
钻井工艺流程一、引言钻井工艺是石油勘探开发的重要环节之一，它是通过钻井设备将钻头钻入地下，获取地下矿藏信息并进行开发的过程。
本文将介绍钻井工艺的流程及其关键步骤，包括井前准备、钻井操作、井下作业和井后处理等内容。
二、井前准备井前准备是钻井工艺流程的第一步，主要包括选址、勘探和设计等工作。
首先，选址是根据地质调查和勘探数据，选择适合进行钻井作业的地点。
然后，进行勘探工作，通过地质勘探手段获取地下矿藏的信息，包括地质构造、岩性、地层厚度等。
最后，根据勘探结果和设计要求，制定钻井方案，包括井深、井眼直径、钻井液类型等。
三、钻井操作钻井操作是钻井工艺流程的核心部分，主要包括井下钻井和井上控制两个方面。
井下钻井是指将钻头通过钻杆系统下放到井口以下，利用旋转和冲击力将钻头钻进地下的过程。
井上控制是指通过控制钻机和钻井液等设备，对井下钻井过程进行监控和调节。
1. 钻杆下放将钻杆下放到井口以下，直至达到设计井深。
钻杆需要具有足够的强度和刚度，以承受井下钻井过程中的冲击力和扭矩。
在钻杆下放过程中，需要注意保持钻杆的垂直度，防止偏斜。
2. 钻头钻井钻头是钻井工艺中的重要工具，它通过旋转和冲击力将地层岩石钻穿。
钻头通常由钻头体和钻嘴组成，钻头体负责传递旋转力和冲击力，钻嘴负责切削和破碎地层岩石。
在钻井过程中，需要根据地层的不同特点选择不同类型的钻头，以提高钻井效率和质量。
3. 钻井液循环钻井液是钻井工艺中的重要介质，它具有冷却钻头、悬浮岩屑、控制井壁稳定等功能。
钻井液循环系统由泥浆池、泥浆泵、钻井管道等组成，通过泵送和循环钻井液，实现岩屑的清除和地层的稳定。
在钻井液循环过程中，需要根据地层的不同特点和钻井要求，调整钻井液的性能参数，包括密度、粘度和过滤性能等。
四、井下作业井下作业是指在钻井过程中进行的其他工作，主要包括取心、测井和固井等。
取心是通过取心工具在井中取得地层样品，用于地质分析和油气含量评估。
测井是通过测井工具对井内的地层进行物理和化学参数的测量，用于地层评价和井壁稳定分析。
《钻井方法及工艺》课件
循环钻井技术
循环钻井技术是指利用循环液 （如水、泥浆等）将钻屑从钻 孔中带出地面的钻井技术。
该技术通过循环液的循环流动 ，将钻屑从钻孔中带出地面， 并保持钻孔的清洁和稳定。
循环钻井技术需要先进的循环 液技术和钻孔设计，以确保钻 孔的安全性和稳定性。
人工智能在钻井中的应用
01
人工智能在钻井中的应用是指利用人工智能技术来优化和自动 化钻井过程。
02
通过人工智能技术，可以对大量的数据进行分析和处理，从而
精确预测地层结构和地下资源分布。
人工智能还可以用于自动化控制钻井设备和工具，提高钻井效
03
率和安全性。
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THANKS
05
钻井新技术与发展趋势
水平井钻井技术
水平井钻井技术是指钻出一段水平或大角度的井段，通常用于提高油、气、水等资 源的开采效率。
该技术通过精确控制钻头方向和角度，使钻孔在地下形成水平或大角度的延伸，从 而增加与油、气、水等资源的接触面积。
水平井钻井技术需要先进的定向钻井技术和钻井液技术，以确保钻孔的精确性和稳 定性。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是指钻井过程中，利用各种方法使地层流体在井内保持 欠平衡状态，以防止地层流体对钻头的冲蚀和地层压力对井壁的破坏。
该技术通过控制钻井液的密度和压力，使地层压力略高于钻井液柱压力 ，从而降低钻头和钻具的磨损，提高钻井效率。
欠平衡钻井技术需要先进的钻井液技术和钻井设备，以确保钻孔的安全 性和稳定性。
钻井方法的比较与选择
适用范围
不同钻井方法适用于不 同的地层和井深，需要
根据实际情况选择。
钻井效率
不同方法的钻井效率不 同，需根据需求选择。
成本
钻井的工艺流程
钻井的工艺流程钻井是石油勘探和开采中的重要环节，通过钻井可以获取地下资源的信息，并为后续的开采工作提供必要的条件。
钻井的工艺流程是一个复杂的系统工程，包括多个环节和步骤，需要严格的操作和管理。
下面将详细介绍钻井的工艺流程。
一、前期准备在进行钻井工艺之前，需要进行充分的前期准备工作。
这包括确定钻井目的地点、进行地质勘探和分析、设计钻井方案、准备钻井设备和材料等工作。
地质勘探和分析是非常重要的，它可以为钻井提供必要的地质信息，包括地层结构、岩性、地下水情况等，为钻井方案的设计提供依据。
二、井址布置确定钻井目的地点后，需要进行井址布置工作。
这包括确定井口位置、建立井场、搭建钻井平台、安装必要的设备和设施等。
井址布置工作需要考虑地形地貌、环境保护、安全生产等因素，确保钻井作业的顺利进行。
三、钻井方案设计钻井方案设计是钻井工艺流程中的关键环节。
根据地质勘探和分析的结果，结合钻井的目的和要求，设计钻井方案，包括钻井井深、井眼直径、钻井液类型和性能、钻井工艺参数等。
钻井方案设计需要综合考虑地质条件、工程技术、经济效益等因素，确保钻井的顺利进行和达到预期的效果。
四、钻井设备和材料准备在进行钻井作业之前，需要准备好必要的钻井设备和材料。
这包括钻机、钻具、钻头、钻井液、辅助设备等。
钻井设备和材料的选择和准备需要根据钻井方案的要求和实际情况进行，确保钻井作业的顺利进行和达到预期的效果。
五、钻井作业钻井作业是钻井工艺流程中的核心环节。
它包括井眼钻进、取心、完井等多个步骤。
井眼钻进是指通过旋转钻具和施加一定的钻压，将钻头沿着设计好的井眼轨迹向地下钻进。
取心是指在钻进过程中，定期取出地层样品进行地质分析。
完井是指在钻进到设计井深后，进行井眼壁的加固和井口设备的安装，为后续的井筒完井和开采作业做准备。
六、井筒完井井筒完井是指在钻井作业结束后，对井筒进行加固和处理的工作。
这包括井眼壁的套管加固、水泥封固、井下设备安装等。
井筒完井工作的质量直接影响到后续的开采作业和井的使用寿命，因此需要严格按照设计要求和规范进行。
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二、钻井的种类
? 生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而钻的
井。
开
? 注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而对油田 发
进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的井。
井
? 检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层的压
力和油、气、水分布状况，剩余油饱和度的分布和变化情
况。
特
? 观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井。
? 特点是：
1 ）破岩与清岩相接进行。 2 ）旋转动力大，转速高，破碎效率高。 3 ）设备复杂，起下钻繁琐。
旋转钻井技术的发展
（1）概念时期（1901～1920年）：这个时期内开始将钻井和洗井结 合在一起，并使用了牙轮钻头和注水泥固套管技术。
（2）发展时期（ 1920～1948年）：这个时期牙轮钻头、固井工艺、 钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。
? 剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油 区
气构造而钻的井。
域 普
? 参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。 查
? 构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并编 井
制地下某一标准层的构造图。
? 探井： 为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置而钻的井（预 探井）；为了对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需 的地质资料而钻的井（详探井）。
第二节 钻井方法
钻井方法 为了在地下岩层中钻出所要求的孔眼而 采用的钻孔方法。
钻井方法 分类
依据：如何破碎 岩石、怎样取出 岩屑、净化井眼
人工掘井 人力冲击钻井法 顿钻钻井法 (机械) 旋转钻井法 连续管钻井法
目前普遍使用
钻井技术发展简史
我国古代钻井系统
现代钻井工具
古代钻井工具
钻井技术发展简史
(2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； (3)不能进行井内压力控制； (4)只适用于钻直井。
旋转钻井法
? 旋转钻井：是自 1901 年发展起来的。
? 旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井 底岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方 法。
? 旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱 动钻井。
殊 用
? 调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果和最终 途
采收率，而调整原有开发井网所钻的井。
井
? 救援井：为了救援而钻的井。
二、钻井的种类
2.按几何形状不同分类：
直井、定向井、水平井、大位移井
? 直井：井口与井底在同一条铅垂线上； ? 定向井： 沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井
口与井底不在同一条铅垂线上。
? 深井 4500<H<6000 超深井 H>6000m
4.按温度、压力的高低分类：
? 高温高压井： 按国际通用概念，地温超过 150度称为高温，地 层压力当量密度超过 1.8g/cm3或用超过70MPa 井口装置时称高 压，两者同时具备的井称为高温高压井。
? 超高温高压井：井底温度超过220度，井底压力超过105MPa
第2章 油气钻井方法及工艺
第一节 钻井概述 第二节 钻井方法 第三节 基本钻井工艺工程
第一节 钻井概述
? 钻井的概念 ? 钻井的种类
一、 什么是钻井？
钻井
利用一定的工具和技术在地层中钻出一个较大 孔眼的过程。对我们而言，主要是开发油气资 源。
水平井
直井
二、钻井的种类
钻井可按钻井的目的、几何形状、井深 等进行分类。
钻井技术发展简史
古 代 冲 击 钻 进 系 统
现 代 旋 统转 钻 进 系
第二节 钻井方法
? 人工掘井：1521年之前。 ? 人力冲击钻：1521～1835年，是
靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬 绳、游梁等来完成的。实际上是 利用了杠杆原理及自由落体的下 落冲击作用来钻井的。
特点是： 1）破岩与清岩相间进行。 2）冲击力小，破碎效率低。 3）设备简单，起下钻方便。
（3）科学化钻井时期（ 1948～1968年）：这个时期钻井技术有了迅 速发展。采用了喷射钻井，镶齿、滑动密封轴承钻头，低固相、 无固相不分散体系钻井液及固相控制技术，总结出了影响机械钻 速的有关因素，采用了地层压力检测、井控技术及平衡压力钻井 技术。
（4）自动化钻井时期（ 1968～现在） ：发展了钻井参数自动检测、 综合录井、随钻测量技术等计算机技术在钻井工程中的应用；发 展了优化钻井、井口机械化自动化工具、自动化钻机、井眼轨迹 遥控及自动闭环控制技术等新技术、新工艺及新设备。
井
二：测深>=垂深×2的定向井或水平井。
丛式井：在一个井场（海洋平台）上有计划地钻出两口或两口以
上的定向井组，其中可含1口直井。
多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定
向井。
丛 式 井
分支井及形式
双向
迭加
三叉
人字形
肋骨形
辐射形
1
2
3
4
主井眼和分支井 都是裸眼
主井筒注水泥 分支井为裸眼
1. 按钻井目的分类：
? 区域普查井 ：基准井、剖面井、参数井、构造井 ? 探井：预探井、详探井等 ? 开发井：生产井（油井、气井）、注入井（注水井、
注气井） ? 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、救援井等。
二、钻井的种类
? 基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和
含油气情况、验证物探成果而钻的井。
? 顿钻钻井法：1859～1901年
支架 游梁
悬 绳井
壁 钻头 井底
顿钻钻井法
钢丝绳提升钻头
下放
工
冲击井底，击碎岩石
艺
过
向井内注水
程
岩屑、泥土混合成泥水浆
积累到一定量
提出钻头
下捞砂筒
捞出井内的泥水浆
暴露新井底
设计井深
顿钻钻井示意图
顿钻钻井法
特点
优点： 起、下钻费时少，设备简单 缺点： (1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的；
5
6
水泥封固主井筒 和分支井,
各层压力分隔
井下分叉装置
主井筒注水泥 分支井下套管
主井筒和分支井 都注水泥
分支井分级
?南海西江大位移井
水深100米
2850 米
大位移井
西江 24-3 油田
8063米
西江 2：
? 浅井H <2500m
中深井 2500<H<4500
二、钻井的种类
根据井眼轴线剖面的类型，所 钻的井可以分为：直井和定向 井。
定向井
直井
普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。
大斜度井：最大井斜角在60° ~80°范围内的定向井。
水平井：最大井斜角大于或等于86° ，并保持这种井斜角钻完一
定
定长度段的井。
向
大位移井：定义一：水平位移>=垂深×2的定向井或水平井；定义