定向井

用三段制剖面轨迹难控制）。
四、定向井轨迹设计
（五）、井身剖面类型的选择
O
4、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。 如：三维绕障设计、纠偏三维设计等
根据设计条件，设计出合适的轨道。 轨道设计的关键：


造斜点选择，增斜率和降斜率的选择（需要经验）；
轨道关键参数的求得（需要先进的计算公式）。
四、定向井轨迹设计
（二）井眼轨道的类型 设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平 二维 二维 面上变化的井眼轨道。 井 井眼 井眼 二维井眼轨道由垂直井段、增斜井段、稳斜 眼 轨道 轨道 井段和降斜井段组合而成。 轨 道 的 在设计井眼轴线上，既有井斜角变化 类 又有方位角变化的井眼轨道。 型 三维 井眼 轨道 三维井眼轨道设计用于绕障井和现场待 钻修正井眼轨道设计。

N
，指前）与重力 线间的夹角，度。
Inclination（Inc ）.
O O
方位角：测点处正北方向至井眼方
向线在水平面投影线间夹角，度 azimuth
三、定向井井眼轨迹基本概念
（一）、定向井的基本要素
井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度
/30米；(build rate,drop rate) 方位变化率：方位角对井深的变化率，度 /30米；walk rate
A B
因造斜段完成后井斜角和方位角
变化不大，轨迹容易控制，一般井斜 角为15-55°。
长庆油田丛式井施工主要采用三
段制剖面
四、定向井轨迹设计
（五）、井身剖面类型的选择
3、直-增-稳-降-稳五段制剖面
O
应用范围： 常用于靶点较深，水平位移较
AA
BB CC DD
小的定向井、多目标井等。 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
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，其 测量单位为米。
造斜率：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。 增（降）斜率：指的是增（降）斜 井段的井斜变化率。其井斜变化为 正值时为增斜率，负值为降斜率。
三、定向井井眼轨迹基本概念
直井段: 井斜角为0度：OA段
一、概 述
（一）、定向井的定义
使井眼沿预先设计的井
眼轴线（井眼轨迹）钻达
预定目标的钻井过程。
（井眼控制是使井眼按规 定的井斜、狗腿严重度、 水平位移等限制条件的钻 井过程）。
一、概 述
（二）定向井的引入
苏14区块加密区山1有效厚度图
1、定向井引入石油钻井界约在19世纪后期，
当时的定向井是在落鱼周围侧钻。
一、概 述
（三）、为什么钻定向井 1、地面限制 油田所处地面不利于或不充许设置井 场钻井或搬家安装受到极大障碍。
苏14区块加密区山1有效厚度图
如：1）英国的北海油田；
2）中国的长庆、胜利、大港、
塔里木油田等。
一、概 述
（三）、为什么钻定向井
苏14区块加密区山1有效厚度图
2、 海上生产集输需要
一、概 述
定向井有定向作业；
经常测井斜、方位（直井一只钻头一次井斜）； 钻压失真、扭矩大；
起下钻频繁；
对泥浆性能要求严（携屑、润滑、井壁稳定）。 • 4、定向井钻具事故多（粘附、键槽、疲劳）。
一、概 述
苏14区块加密区盒8有效厚度图 节省投资，降低开发成本 苏14区块加密区山1有效厚度图
丛式井可以节约大量的道路建设、井场建设投资， 节省地面空间，便于采油集中建站、集中管理，从而降 低整个油田的开发成本。 有利于保护环境 有些油气藏在环保要求高的地区，若采用丛式井钻井
3、1934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力
的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井
底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向 救援井。
4、我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为C2—15井。
1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m，是世 界上第二个钻成水平井的国家。 5、 四川油田的草16井，1987年钻成，是一口过长江定向井。 6、 1988年胜利油田完成河50丛式井组，一个陆地平台钻成35口定向井。
测点的方位角，用φ。
垂 深
α
设计井眼轨道

通过测深、井斜角、方
位角然后利用公式逐段 递推出整个轨迹情况。
实钻井眼轨迹
靶区
水 平 位 移
三、定向井井眼轨迹基本概念
（一）、定向井的基本要素
测深 ：井口至测点处的井眼实际长 ，单位是米；Measured depth（MD) 井斜角 ：测点处井眼方向线（切线
四、定向井轨迹设计
（五）、井身剖面类型的选择
1、常规二维剖面 二维定向井剖面指设计井眼轴线 仅在设计方位线所在铅垂平面上 变化的定向井剖面。
四、定向井轨迹设计
（五）、井身剖面类型的选择
2、 直-增-稳三段制剖面 最常用和最简单的井身剖面。特点：
O
造斜点较浅（可减少最大井斜角）
使用范围： 靶点较浅、水平位移较大时常采用。
（三）、为什么钻定向井 3、 打救援井
一、概 述
• 1）新疆柯3井，井喷失控着火，几年后请美国人来钻定向救援井。 • 2）我国自行设计、施工的数口成功的定向救援井：濮2—151井（中原 油田）、永59井（胜利）、南2—1井（青海）。均成功地制服了井喷失 控事故。 • 3）侧钻定向井已为一般钻井公司所掌握。 • 4）川东钻探公司高陡构造区块移动地面井位的钻井技术。
五、定向钻井的实现方法
（一）定向基本原理 在常规钻进过程中，上部钻具 和井下马达一起旋转钻进。当需要
钻杆钻铤 等钻具
定向时，调整弯外壳或弯接头到一
定的角度（通过调整工具面来实现 带弯外壳的 井下马达
），锁定转盘使井下马达及钻头始
终保持一定的角度，通过井下马达 驱动钻头旋转钻进，从而保持钻头 沿特定方向钻进。
钻头
五、定向钻井的实现方法
（二）、造斜工具 造斜钻具用于从直井段沿一定方位钻出斜井段。 常用的造斜钻具组合：弯接头+井下动力钻具、各 种弯外壳井下动力钻具（包括导向钻井系统）。所有 的造斜钻具都可作为增斜钻具使用。 目前，由于弯接头+井下动力钻具定向效率不高， 大多数定向井采用带弯外壳井下动力钻具定向。
五、定向钻井的实现方法
定向井的实现方法 --- 井眼轨迹的控制技术 井眼轨迹控制的实质，就是不断地控制井眼前进的方向，设法使实钻 的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。 井眼方向的控制可通过调整造斜工具的造斜率和装置角来实现。 造斜率的调整目前主要通过更换钻具组合来实现，较先进的方法是可 变径稳定器和可调弯角的动力钻具，最先进的旋转导向钻井系统。
造斜点：开始定向造斜的位置:A点
O A B C D
增斜段：井斜角随井深增加的井段
：AB段
稳斜段：井斜不变的井段：BC段
降斜段：井斜角随井深增加而减小
的井段：CD段
E
三、定向井井眼轨迹基本概念
目标点（Target）：设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点，也就
是靶点，通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示；
技术，可防止环境的大面积污染，以满足环保要求。
二、定向井分类
小斜度定向井：井斜小于15°，钻井时井斜、方位不易控制， 钻井难度大。 中斜度定向井（常规定向井）：井斜在15-45°之间，钻井时井 斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。
定 向 井
大斜度定向井：井斜在46-85度之间，其斜度大，水平位移大，
四、定向井轨迹设计
（三）设计井眼轨道的原则
1) 根据油气田勘探开发要求，保证实现钻井目的； 2) 根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高油源自产量和采收率，改善投资效益；
3) 在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时，有利于钻井、采 油和修井作业； 4) 在满足钻井目的的前提下，应尽可能选择比较简单的剖面类型，力 求使设计的斜井深最短，以减小井眼轨道控制的难度和钻井工作 量，有利于安全、快速钻井、降低钻井成本。
四、定向井轨迹设计
（四）井眼轨道设计中有关因素的选择
最大井斜角：直井在规定井斜角内；常规定向井和水平井井斜角小于15° 时，方位不稳定，因此，最大井斜角应大于15°，一般15°－45°。
井眼曲率：过小，造斜井段过长，增加轨迹控制工作量；过大，造成钻具
偏磨、摩阻过大、键槽、其它井下作业（如测井、固井、射孔、采油等） 的困难，因此，应根据具体情况，适当选择井眼曲率，应控制其最大值 512°/100m，最大不超过16°/100m。 井眼轨迹类型的选择：设计井眼轨迹时，一般选择简单的二维轨迹。二维 轨迹由垂直井段、造斜井段、稳斜井段组合而成，最常用的有四种类型。
靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，称为靶区半径； 靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，称为靶心距。
四、定向井轨迹设计
（一）主要内容：
设计条件：


一般要给定的有：目标点垂深、水平位移、设计方位等；
给定进入目标的要求(例如：目标点或目标段的井斜角)； 设计内容：

五、定向钻井的实现方法
（二）、造斜工具
弯 接 头 井 下 马 达
斜 向 器
弯 外 壳 马 达
旋 转 导 向
革命性 进步