石油钻井行业定向钻井技术概述概述
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。
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术
石油定向井钻井是指在地下岩层中垂直钻井的基础上，利用钻井工具的旋转引导石油
井筒在地下进行曲线或水平方向的钻探。
旋转导向技术是石油定向井钻井过程中使用的一
种关键技术，它通过控制井干内钻杆的旋转角度，使得井筒在地下形成一定的弧度或水平
延伸。
早期定向钻井是利用钻杆的弯曲特性来导航，但该技术存在限制，如钻杆易断、难以
控制等问题。
随后，随着石油工业对井眼定向控制的需求不断增加，石油定向井的钻井技
术不断创新，出现一系列的新型旋转导向技术，如测井绳技术、旋转搅拌技术、磁性导向
技术、超声波测量技术等，这些技术的出现使得定向井钻井技术水平得到了较大提高。
目前，最广泛应用的旋转导向技术为磁性导向技术，它是一种基于地球磁场的定向钻
井技术。
该技术利用井内的磁钢体感应地球磁场，在钻井过程中通过检测磁场强度和方向
以确定井筒的位置、方向和倾角。
这种技术具有测量精度高、可靠性好、适应性强等优点，在定向井钻井中得到了广泛应用。
但该技术也存在一些问题，如井筒旋转速度过快会影响
精度、磁场干扰等问题。
另外，超声波测量技术也是一种旋转导向技术，它利用超声波的传播特性来探测井筒
的位置和方向。
该技术具有无需环境磁场、精度高等优点，但是需要在井内安装传感器，
成本较高，应用范围相对较窄。
因此，在实际应用中，石油定向井钻井的旋转导向技术应根据钻井井筒的深度、地质
条件、工艺要求等因素来选择最适合的技术。
随着石油工业对井眼定向控制的要求不断提高，未来旋转导向技术也将不断发展创新，为定向井钻井提供更加精准、高效的技术支
持。
《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。
定向井钻井技术
3．垂直投影图 垂直剖面：井眼轨道设计方位线所在的铅垂面 坐标系：原点（井口）、横坐标（视平移）、 纵坐标（垂深）
表达的参数：垂深D、视平移V 。
第三节
直井井斜及原因
一、井斜的危害
1、在地质勘探方面：造成地质资料失真；打乱 合理的地下井网和开发方案。 2 、在钻井施工方面：恶化钻柱工作条件；易造 成井壁坍塌和卡钻；易造成固井下套管困难和 注水泥窜槽；纠斜侧钻增加成本。 3 、在开发采油方面：影响分层开采；影响修井 工作；影响采收率（死油区）。
2 H 2 A 4
2 2 2 K ( ) ( ) sin c L L
αc
( ) ( ) sin c
2 2 2
c
1 2
2
第二套公式 （平面曲线）
cos cos1 cos 2 sin 1 sin 2 cos
优 点 （1）容易想象轨迹形状 （2）能真实反映井身参数 （3）作图简便
Lp
D
１．水平投影图 投影面：水平面 坐标系：以井口为原点、Ｎ坐标轴、Ｅ坐标轴。 表达的参数：Ｎ坐标值、Ｅ坐标值、水平位移S、 水平长度Lp、闭合距、井斜方位角φ、 平移方位角θ、闭合方位角。 2．垂直剖面图 垂直剖面：过井眼轴线上各点垂线组成的柱面展开图。 坐标系：原点（井口）、横坐标（水平长度）、 纵坐标（垂深） 表达的参数：垂深D、水平长度Lp、井深Dm、井斜角α 。
•为什么要钻大位移井？
用于开发浅海滩涂油田
我国有广阔的海岸线和丰富的浅海滩涂油气藏
对于沿岸极浅海域，钻大位移井可以实现海油陆采、
节省建平台或人工岛的投资。
•什么是分支井？
1）多底井
一个主井眼中钻出两个以上的井眼
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。
井下定向钻三懂四会培训课件
井下定向钻三懂四会培训课件井下定向钻三懂四会培训课件应由本人根据自身实际情况书写，以下仅供参考，请您根据自身实际情况撰写。
三懂四会.一、三懂:1.懂钻机型号、结构、原理;2.懂钻井液的性质、作用:3.懂地层及岩石的性质、分类。
二、四会:1.会操作钻机;2.会配制钻井液;3.会处理复杂情况:4.会判断、处理井下事故。
培训内容:一、定向钻井技术概述定向钻井技术是一种利用定向钻并仪器对钻孔方位和井深进行控制，使钻孔按预定方向和深度钻进的钻井技术。
它广泛应用于石油、天然气、矿产等资源勘探和开发领域。
定向钻井技术的核心是定向钻井仪器，其作用是控制钻孔的方位和井深，从而实现钻孔的精确钻进。
二、定向钻井仪器简介定向钻井仪器主要由定向测量系统和导向系统两部分组成。
定向测量系统负责测量井下的方位角和井深，为钻具提供正确的方向指引;导向系统则是在钻具中加入导向马达等装置，使钻具能够在水平方向上移动，实现钻孔的穹曲和转向。
三、定向钻井技术应用范围及优势定向钻井技术广泛应用于石油、天然气、矿产等资源勘探和开发领域。
相比传统直并钻并技术。
定向钻井技术具有以下优势:1.提高钻并效率:定向钻并技术可以大幅度减少直并钻井中的起下钻次数和时间，提高钻井效率。
2.降低钻井成本:由于定向钻井技术可以大幅度减少起下钻次数和时间，因此可以降低钻并成本。
3.塔加油气储量:定向钻并技术可以实现对地下复杂岩层的有效开发，从而塔加油气储量。
4.保护环境:定向钻井技术可以减少对地层的破坏和对环境的污染。
制表：审核：批准：。
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。
石油钻井行业定向井技术课件
井斜角的变化范围：0～180°
一、定向井基础知识
(3) 方位角φ ： 以正北方位线为始边， 顺时针方向旋转到井眼方位 线上所转过的角度。 井斜方位角增量Δ φ ： 上下测点的井斜方位角之差。 Δ φ ＝φ B－φ A 方位角的变化范围：0～360° （4）靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离， 称为靶心距。 （5）全角变化率：“狗腿严重度”，“井眼曲率”都是相同的意 义。指的是在单位井段内前进的方向在三维空间内的角度变化。 单 位为：°／30m、 °／25m 、 °／100m 。
特点：
难度较三段制剖面大，主要原因是 有降斜段。降斜段会增大扭矩、摩阻 （如小水平位移深定向井采用三段式 剖面轨迹难控制）。
一、定向井基础知识
2、三维定向井剖面
三维定向井剖面指在设计的井身剖 面上既有井斜角的变化又有方位角的 变化。 常用于在地面井口位置与设计目 标点之间的铅垂平面内，存在井眼难 以通过的障碍物（如：已钻的井眼、 盐丘等），设计井需要绕过障碍钻达 目标点。 三维绕障设计 纠偏三维设计
一、定向井基础知识
2. 投影图示法
垂直投影图 轨迹在设计方位 线所在的铅垂面上 的投影。 原点：井口 横坐标：视平移 V 纵坐标：垂深 D 缺点：垂直投影图不能真实地反映井深L、 井斜角α和水平位移S 等轨迹参数。 + 水平投影图 轨迹在水平面 上的投影。 原点：井口
坐标轴：N、E
一、定向井基础知识
一、定向井基础知识
（6）造斜率：表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工 具所钻出的井段的井眼曲率。
（7）水平位移：井眼轴线上任一点，与井口铅直线的距离，称为 该点水平位移，也称该点的闭合距。
（8）视位移：水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§ 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
0.6万吨 直井的5倍以上（L=300m）
水平井技术适合于薄层的开采
§1-1 定向井的用途
垂深增量（ΔＤ）：下测点垂深与上测点垂深之差， 简称“垂增” 。
ΔD＝DB－DA 。
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
（1）井深（L）：井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼
长度，也称为斜深、测深。
• 井深增量（ΔL）：下测点井深与上测点井深之差。
ΔL＝LB－LA
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数
(2) 井斜角(α)： 指井眼方向线与重力线之间的夹角。
井眼方向线：过井眼轴线上某测
点作井眼轴线的切线，该切线向
1、地面环境条件的限制
当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农 田或重要的建筑物等，难以安装钻机进行钻井作业时， 或者安装钻机和钻井作业费用很高时。
§1-1 定向井的用途
1、地面环境条件的限制
图5-2 胜利油田河50井组
§1-1 定向井的用途
2、地下地质条件的要求
断层遮挡油藏：定向井比直井可发现和钻穿更多的油层； 薄油层：定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多； 垂直裂缝的构造带：打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水 平井，则钻遇裂缝的机会就大得多。
图中： N30ºE=30º N67.5ºW=292.5º S60ºE=120º S45ºW=225º
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井斜方位角的修正
磁偏角：地理北极（真北极）与地磁北极（磁北极）的夹角。
真方位与磁方位的换算关系：
• •
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井眼前进方向延伸的部分称为井
眼方向线。
井斜角增量( Δα
)：下测点井斜角
与上测点井斜角之差。
Δα＝αB－αA
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念来自1、井眼轨迹的基本参数
(3) 井斜方位角（ Φ）： 以正北方位线为始边，顺时针方向旋转
到井眼方位线上所转过的角度。也称为井眼方位角、方位角。
井眼方位线（井斜方位线）： 某测点处的井眼方向线在水平面
复式铣锥，一次完成三步开窗任务。
开窗侧钻新做法：
§1-1 定向井的用途
多 分 支 井
§1-1 定向井的用途
多 分 支 井
§1-1 定向井的用途
我国60年代钻的2口水平井
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数（测斜参数）
•测量方法：非连续测量；“测段”；“测点”。
•三个基本参数：井深、井斜角、井斜方位角
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
2、井眼轨迹的计算参数：由基本参数计算得到的参数
垂深(D，或H)、N坐标(N)、E坐标(E)； 水平长度(Lp)、水平位移(S)； 平移方位角(θ)、视平移(V)； 井眼曲率(K) 。
(1) 垂直深度（Ｄ，或H）：轨迹上某点至井口所在水平
面的距离，简称“垂深” 。
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
稠油开采
§1-1 定向井的用途
水平井的应用
用水平井连通有高低差的两孤立油藏
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
海油陆探、海油陆采
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
西江24-1边际油田
定向钻井技术概述
本章内容提要
§1-1 定向井的用途 §1-2 井眼轨迹的基本概念 §1-3 井眼曲率计算方法
定向井与定向钻井
定向井(directional well)：按照事先设计的具有井斜和方位
变化的轨道钻进的井。
一口直井打斜了，也具有井斜角和方位角的变化，但那不是定
向井。
定向钻井(directional drilling)：使井身沿着预先设计的方
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
大位移井的用途
§1-1 定向井的用途
侧 钻 井
§1-1 定向井的用途
侧钻井的侧钻技术
开窗侧钻老做法：
下地锚；为地锚定向并注水泥浆固定地锚；通 井探地锚头，下斜向器与地锚对接。
起始铣，初开窗口；开窗铣窗口；西瓜铣修正 窗口。 下入一体式地锚，定向，并靠液压座封地锚；
上的投影。
井斜方位角增量（Δ Φ） ：上下测点的井斜方位角之差。 Δ Φ ＝ Φ B－ Φ
A
井斜方位角的变化范围：0～360° 。
§ 1-2 井眼轨迹的基本概念
井斜方位角的另一种表示方式
象限角：井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。 象限角的变化范围：0 ° ～90 °之间。