定向井及水平井基础知识介绍
定向井水平井教材
第一章定向井（水平井）钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念1．定向井丛式井发展简史定向井钻井被（英）T ．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。
”我国学者则定义为，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。
定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。
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。
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Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。
垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14；丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。
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。
定向井和水平井简单介绍
定向井和水平井钻井技术简介第一节定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。
定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。
定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。
按井斜角的大小范围定向井又可分为：常规定向井井斜角＜55°大斜度井井斜角55～85°水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）大位移井指总水平位移与总垂深之比n≥2的井，对n≥3的大位移井称为超大位移井。
二．定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。
钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。
两个测点之间的距离称为测段长度。
每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。
1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。
2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。
3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。
目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。
磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角或真方位＝磁方位角一西磁偏角;公式可概括为“东加西减”四个字。
4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。
5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。
6．闭合距和闭合方位（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。
（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。
7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。
定向及水平井简介
对钻井设备和技术的要求较高 ，需要专业的定向井工程师团
队。
在某些情况下，可能存在井眼 轨迹控制难度大、油层污染等
问题。
水平井的优缺点
优点 可以实现长水平段穿越油层，提高油藏的开采效率。
对于薄油层和复杂油藏的开采具有重要意义。
水平井的优缺点
• 可以有效利用地层自然裂缝，提高油藏的开采效 率。
水平井的优缺点
01
缺点
02
钻井过程中需要控制好水平段的稳定性， 避免出现卡钻等事故。
03
对钻井设备和技术的要求较高，需要专业 的水平井工程师团队。
04
在某些情况下，可能存在水平段稳定性差 、油层污染等问题。
定向井与水平井的适用范围及选择依据
适用范围
定向井适用于需要大范围水平位移的油藏开采，如海上油田、复杂断块 油田等。
岩屑携带
定向钻井过程中，岩屑容易堆积在井 底，影响钻进效率。可以采用高压喷 射钻头、空气钻头等新型钻头，提高 岩屑携带能力。
地层适应性
不同地层对钻头、钻具和工艺有不同 的要求，需要根据地层特点选择合适 的钻头、钻具和工艺。
03
水平井钻井技术
水平井钻井设备及工具
01
02
03
04
钻机
用于钻进水平井的钻机，通常 采用顶部驱动钻井系统。
岩屑携带
水平井钻进过程中，岩屑容易堆积在井底，影响钻进效率 。可以采用高压喷射钻井技术来解决这一问题。
井壁稳定
水平井钻进过程中，容易发生井壁失稳现象，可以采用合 理的钻井液体系和稳定剂来解决这一问题。
完井作业
水平井完井作业过程中，需要采用特殊的完井技术，以确 保水平段的密封性和稳定性。可以采用先进的完井技术和 工具来解决这一问题。
定向井及水平井基础知识介绍
定向井及水平井基础知识介绍概述在石油勘探与开发中，为了更有效地获取地下资源，定向井和水平井技术日益被广泛应用。
本文将介绍定向井和水平井的基础知识，包括定义、优势、应用领域和技术特点等内容。
定向井的定义和优势定向井是指在垂直井的基础上，在一定深度范围内以一定倾角钻孔，旨在钻探具有特定目标的井筒。
与传统垂直井相比，定向井有以下优势： - 可钻入地下难以进入的地质层； - 可减少钻井长度，降低成本； - 可提高油井产能； - 可通过改变井眼轨迹实现水平产量。
定向井的应用领域定向井技术在石油勘探与生产中有着广泛的应用，主要包括以下几个领域： 1.增产：通过定向井技术，可达到增加油井产能的目的，提高石油开采效率。
2. 增储：将定向井开入储层可增加有效储集层面积，提高储层有效厚度。
3. 保护环境：通过定向井技术可以减少地表受到的损害，降低对环境的影响。
定向井的技术特点定向井技术具有以下技术特点： 1. 井眼轨迹可以根据地质条件和开采需求调整，灵活性高。
2. 需要精准的测量和导向技术，以确保井眼轨迹的准确性。
3. 钻井难度较大，需要高级的钻井设备和技术支持。
4. 通常需要配合水平井技术，实现更有效的油井开采。
水平井的定义和优势水平井是指在总长度相对较长、倾角相对较小的井筒中的一段呈水平或近水平方向前行的油气井。
与垂直井相比，水平井有以下优势： - 可以在储层中水平方向上穿过多个裂缝或孔隙，提高采收率。
- 可以减缓井底流体速度，减少持液力，降低油井产能。
- 可以有效控制油井生产，避免地层压力过快下降。
水平井的应用领域水平井技术主要应用于以下几个领域： 1. 大垂深气藏开发：通过水平井技术，可以有效提高气藏的采收率。
2. 高含水期油田的开发：水平井技术有助于提高油田的开发效率。
3. 多重边际储层的解决：适用于有多层油气藏交错分布的地质构造。
水平井的技术特点水平井技术具有以下技术特点： 1. 需要精确的测量和控制技术，以确保水平段的准确布置和有效开发。
定向井基本知识及防碰知识
- 90° +0°
谨记：
以下量上
顺正逆负
转角
0°
- 90°
使用单弯螺杆定向（扭方位）时，应注意入井前 量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角，称为“弯 差角”。
弯差角的量取原则同样是“以下量上，顺正逆负”。 计算实际工具面面的公式为：
实际工具面=所测工具面-弯差角
如图中，弯差角应为 －90°。 如某次测得工具面为240 °，则
定向井钻具组合的选择
遵循先繁后简、先大后小的原则。 第一增斜段要求下入较大尺寸的扶正器，以
利下部井段钻具组合有较多的选择。
无论是双扶增斜、双扶稳斜钻具组合，第一 扶正器尺寸足够才能达到较好的效果。
双扶稳斜时，无磁钻铤外径偏小可倒一根较 粗钻铤，达到良好的稳斜稳方位效果。
丛式定向井井组整体设计注意问题
定= φ预－φ工＋ φ反扭
=L60－R50＋35= L 75°
反查工具面
如果第二根测得的工具面，与预定工具面 相差甚远，首先复查胶片，确认有无把工 具面读反。
然后上提钻具，钻杆印记对应的转盘刻度 应该恰好等于定角，否则就是方角量反， 或者钻具发生转动。
定向施工举例
方钻杆刻度线 丈量Ø转１、 Ø方均以下刻度
转= 定＋方=12５+（-75）=５
=120+15=135度
０度
（反扭角假设取20度）
（钻杆钢印与转盘０刻度重
合则Ø转１为０）
扭方位施工举例
重力工具面效果图 方钻杆刻度线
Ø方 Ø转１
钻杆（铤）刻度线
转盘刻度线
假设当前井斜为30度，方位为 120度，需要稳（微增）井斜、 全力增方位
丈量Ø转１、Ø方均以下刻度为 基准，图例Ø转１为负，假设为 -30度；Ø方为负值，假设为-40 度。实测工具面假设为左偏60 度
定向井基本知识
定向井和水平井钻井技术第一节 定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。
定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l 所示。
定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J ”型、“S ”型和连续增斜型。
按井斜角的大小范围定向井又可分为： 一、专业名词1．定向井（Directional Well ） 一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，称为定向井。
2．井深（Measure Depth ）井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深，或斜深。
单位为“m ”。
3．垂深（Vertical Depth or True Vertical Depth ）井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深。
通常以“m ”为单位。
4．水平位移（Displacement or Closure Distance ）井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，谓之该点的“水平位移”。
也称该点的闭合距。
其计量单位为“m ”。
5．视平移（Vertical section ）水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。
如图10—1所示，OQ 为设计方位线，T O曲线为实钻井眼轴线在水平面上的投影，其上任一点P 的水平位移为OP ，以 A P表示。
P 点的视平移为OK ，其长度以V P 表示。
当OK 与OQ 同向时V P 为正值，反向时为负值。
视平移是绘制垂直投影图的重要参数。
单位为m 。
6．井斜角（Hole Inclination or Hole Angle ）井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点处的“井斜角”。
以度为单位。
7．最大的井斜角（MaxinumHoleAngle）“最大井斜角”有两种不同的意义。
定向井,丛式井,水平井名词解释
定向井,丛式井,水平井名词解释Last updated on the afternoon of January 3, 2021定向井，丛式井，水平井名词解释?1，定向井沿着预先设计的井眼轨道，按既定的方向偏离井口垂线一定的距离，钻达目标的井。
2，丛式井在一个井场或一个钻井平台上，有计划地钻出两口或两口以上的定向井，可含一口直井。
3，救援井为抢救某一口井喷，着火的井而设计施工的定向井，又称救险井。
4，多底井在一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
5，绕障井为避开在地下存在着某种不允许通过或难以穿过的障碍，沿一定井眼轨迹钻达目标的定向井。
6，多目标定向井有两个或两个以上目标的定向井。
7，大斜度井最大井斜角在60~80度的定向井。
8，水平井井斜角大于或等于86度，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。
9，长曲率半径水平井造斜率小于6度/30米的水平井。
10，中曲率半径水平井造斜率为6~20度/30米的水平井。
11，短曲率半径水平井造斜率高达每米1~10度的水平井。
12，斜直井用倾斜钻机或倾斜式井架完成的，自井口开始井眼轨迹首先是一段斜直井段的定向井。
13，井眼轨道表示设计的定向井井眼轴线形状的图形，有称井眼轴线和井身剖面。
14，二维定向井井眼轨道井眼轴线只在某一个给定方位上的铅垂平面内变化，即设计方位角为一常数的井眼轴线。
15，三段制井眼轨道自井口开始至最终目标点，依次为直井段，增斜段，稳斜段的设计井眼轴线；又称直——增——稳，剖面。
16，“S”型井眼轨道自井口开始至最终目标点，依次为垂直段，增斜段，稳斜段，降斜段，稳斜段的设计井眼轴线；又称直——增——稳——降——稳剖面。
17，悬链线井眼轨道设计有悬链线井段的井眼轴线。
18，抛物线井眼轨道设计有抛物线井段的井眼轴线。
19，水平井井眼轨道设计有水平延伸段的井眼轴线。
20，三维定向井井眼轨道设计有方位角变化的井眼轴线21，靶心有地质设计确定的定向井地下坐标点，又称目标点。
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点以后第七、八位，有效数字的前8位都是相同的）。
井眼轴线形状的图示法
• 投影图表示法
– 相当于机械制图中的视图表示法，在国外 使用广泛。
– 这种图示法包括两张图：一张是水平投影 图，相当于俯视图。一张是垂直投影图， 相当于侧视图，其投影面选在原设计方位 线所在的铅垂平面上(横坐标V，纵坐标D) 。
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角
真方位角＝磁方位角－西磁偏角
不准确的说法：“地北与磁北
之间的差值，称为磁偏
角”“以地球北极为准，磁北 在其右边的为东磁偏角，……”
井眼轨迹的基本参数
磁偏角地图
测斜计算方法
• 主要的七种计算方法可分为三类：
• 曲线法优于直线法和折线法。手算用平均角法，电算用曲 线法。动力钻具钻出的井眼用最小曲率法；转盘钻钻出的 井眼用圆柱螺线法。
• 平移方位角：指平移方位线所在 的方位角，即以正北方位为始边 顺时针转至平移线上所转过的角 度，常以字母θ表示。
• 闭合距与闭合方位：国外将水平 位移称作 闭合距(Closure Distance)，将平移方位角称作闭 合方位角(Closure Azimuth)。我 国现场常特指完钻时的水平位移 为闭合距，平移方位角为闭合方 位角。
– 投影图主要用于指导施工。 – 优点：从图上可直接看出，需要增斜还是
需要降斜，需要增方位还是需要减方位。 也可根据这张图，可以想象出井眼轴线的 空间形状。 – 缺点：这种垂直投影图不能反映出井身参 数的真实值。
其它井身参数
• 垂直深度：简称垂深，是指轨迹 上某点至井口所在水平面的距离 。垂深的增量称为垂增。垂深常 以字母Ｄ表示，垂增以ΔＤ表示。
井眼轨迹的基本参数
– 井斜方位角常以字母φ表示，单位为度(°)。井斜方位角的增量是下 测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位 角的值可以在0～360° 范围内变化。
– 注意“方向”与“方位”的区别。方位线则是水平面上的矢量，而方向线 乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方位角，都是在某个水平 面上；而方向，方向线和狗腿角，则是在三维空间内(当然也可能在水 平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的方向线。该 点的井眼方位线则指该点井眼方向线在水平面上的投影。在学习扭方 位计算时，也要特别注意这个区别。
视平移：有人称为投影位移， 英文称Vertical Section，视 平移可以定义为水平位移在
设计方位线上的投影。视平 移以字母Ｖ表示。
其它基本概念
1、造斜点（KOP）：在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点”。 通常以开始定向造斜的井深来表示。 2、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用“°/100m ”表示。 3、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化速度称为“井斜变化率”， 常用“°/30m ”表示。 4、方位变化率：单位井段内方位角的变化速度称为“方位变化率”， 常用“°/30m ”表示。 5、全角变化率K（狗腿度）：指的是单位井段内井眼钻进的方向在三维 空间内的角度变化，它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。 常用“°/30m ”表示。
定向井及水平井基础知识介绍
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
提纲
第一部分、定向井基础知识介绍 第二部分、水平井基础知识介绍 第三部分、现场实际应用情况
一、定向井技术概述
定向井技术起源于20世纪初，是美国Eastman公司开展 起来的，到20世纪中期，随着国际钻井三大技术(MWD随钻 测量技术、高效PDC钻头、长寿命导向螺杆钻具)的应用， 得到飞速发展，我国是继美国和前苏联之后，第三个钻水 平井的国家，1965年在四川钻成了两口水平井，90年水平 井被列入国家“八五”重大科技攻关项目，目前全国各油 田已经普遍推广应用。
定向井：按照一定目的要求，沿着设计轨道钻达预定 目的层位的井。
井眼轨迹的基本参数
• 井斜角：
–井眼轴线上每一点都有自己的井眼前 进方向。
–过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切 线，该切线向井眼前进方向延伸的部 分称为井眼方向线。
–井眼方向线与重力线之间的夹角就是 井斜角。
–显然，井眼方向线与重力线都是有向 线段。井斜角表示了井眼轨迹在该测 点处倾斜的大小。
井眼轨迹的基本参数
• 磁偏角
– 目前广泛使用的磁性测斜仪是 以地球磁北方位为基准的。磁 北方位与正北分位并不重合而 是有个夹角，称为磁偏角。磁 偏角又分为东磁偏角和西磁偏 角。东磁偏角指磁北方位线在 正北分位线的东面，西磁偏角 指磁北方位线在正北分位线的 西面。用磁性测斜仪测得的井 斜方位角称为磁方位角，并不 是真方位角，需要经过换算求 得真方位角。这种换算称为磁 偏角校正。换算的方法如下：
– 2. 井眼轴线投影到水平面上以后，过其上每一点作投影线的切线，该 切线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的井眼方位线，或称井斜方 位线。
– 上述1和2两个定义，是相同的，都是正确的。 – 以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线（井斜方位线）
上所转过的角度，即井眼方位角。注意，正北方位线是指地理子午线 沿正北方向延伸的线段。所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线 段，都可以用矢量表示。
–井斜角常以希腊字母α表示，单位为 度(°)。一个测段内井斜角的增量总 是下测点井斜角减去上测点井斜角， 以Δα表示。
井眼轨迹的基本参数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 井斜方位角：
– 1. 井眼轴线上每一点，都有其井眼方位线；称为井眼方位线，或井斜 方位线。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 的井眼方位线（井斜方位线）
• 水平投影长度：简称水平长度或 平长，是指井眼轨迹上某点至井 口的长度在水平面上的投影，即 井深在水平面上的投影长度。水 平长度的增量称为平增。平长以 字母Ｐ表示，平增以ΔＰ表示。
• Ｎ坐标和Ｅ坐标：是指轨迹上某 点在以井口为原点的水平面坐标 系里的坐标值。
其它井身参数
• 水平位移：简称平移，指轨迹上 某点至井口所在铅垂线的距离， 或指轨迹上某点至井口的距离在 水平面上的投影。此投影线称为 平移方位线。水平位移常以字母 Ｓ表示。