定向钻基础培训
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钻井系列培训
石油地质基础知识
一、概论 二、矿场
1、矿场的概念 2、晶体（晶体的基本性质） 3、非晶质体 4、晶体的形成 5、矿物的化学成份及化学性质 识
三、岩石
1、岩浆石 2、沉积岩 3、变质岩
田常铭
四、地层压力和地层温度 五、岩石力学性质 六、岩层及构造 七、地质时代和地层年代 八、江汉盆地地质特征
钻井液知识
四、钻井液的性能
1、七大常见性能
亢 洋
（粘度、密度、初/终切力、含砂量、PH值、滤失量） 2、流变参数
五、江汉钻井液体系及常用处理剂
1、聚合物淡水钻井液 2、正电胶钻井液 3、饱和盐水钻井液 4、钾基聚合醇钻井液
六、钻头泥包和和钻井液之间的关系
钻井系列知识培训
主题
主讲人
钻井知识简介 定向井井眼轨迹控制 及先进的钻井技术 石油地质基础知识 钻井液知识
蔡青
梁定火
田常铭 亢洋
钻井工艺知识简介
一、钻井队设备系统简介 二、钻具及组合 三、钻井方式及其先进的钻井技术
蔡青
四、江汉油田各油区各层位钻头选型 五、钻头应用
定向井井眼轨迹控制及先进的钻井技术
梁定火 一、基本概念
1、定向井 2、水平井 3、分支井 4、阶梯式水平井 5、侧钻井
二、如何打定向井、水平井、侧钻井？
1、优选地面井位 2、井眼剖面设计 3、井下工具的准备和应用 4、钻水平井的难点及对策 5、侧钻井的类型及工艺
定向井井眼轨迹控制及先进的钻井技术
梁定火 三、测量仪器 四、国内外最新钻井技术
钻井液知识
一、钻井液的发展史
1、国外钻井液发展简介 2、国内钻井液发展简介 3、钻井液未来发展方向
定向井专业知识培训
2013-8-22
14
一、定向井的基本概念
17) 靶区及靶区半径（定向井）：在目标点所在的水平 面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆 面积。允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离， 称为靶区半径 。 18) 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。 19) 反扭角：使用井底马达进行定向造斜或扭方位时， 动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时的工 具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使工具面 逆时针转动。 20) 工具面：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴 线所决定的那个平面，称为工具面。
2013-8-22
7
一、定向井的基本概念
井口 正北方 向线
A
B
αA 重力线 αB
井眼方向线
井斜方位 线
井斜方位角 φB
图1.1 井斜角的表示 方法
图1.2 方位角的表示 方法
2013-8-22
8
一、定向井的基本概念
7）磁方位角：磁力测斜仪测得的井斜方位角 是以地球磁北方位线为准的，称磁方位角。 8）磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重 合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏 角。磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁 北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角； 当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁 偏角。• 行磁偏角校正时按以下公式计算： 进
A
B C D
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三、定向井井身剖面设计
会使用我公司的定向井软件设计常用的定向 井剖面 详细的定向井剖面设计略
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四、定向井施工简单步骤
最常用的造斜钻具组合是采用弯接头+直动力 钻具组合或着是直接头+弯动力钻具组合进行 定向造斜或扭方位施工。 根据施工难度、所用测量仪器和施工井型的不 同，又分为：有线随钻定向和无线随钻定向二 种方法。 原理：是利用弯接头或弯马达使下部钻具产生 一个弹性力矩，迫使井下动力钻具驱动钻头侧 向切削，使钻出的新井眼偏离原井眼轴线，达 到定向和扭方位的目的。
《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。
煤矿井下定向钻进技术培训系列----钻头
支柱形钻头
平角刮刀钻头 图6.1.8 全面钻头
弧角刮刀钻头
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
a) 全面钻头-定向钻头
窄保径反切
宽保径
七齿
图6.1.9 定向钻头
八齿
合理选型：煤层建议选用窄保径、七齿定向钻头； 岩层建议选用宽保径、八齿定向钻头。
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
b) 取心钻头
（胎体性能稳定、生产效率低、模 具成本高）
2、无压烧结成型
（胎体性能不稳定，生产效率高）
3、冷压烧结成型
（先成型后烧结，适合结构简单的 批量产品，生产效率高）
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
a) 全面钻头 b) 取心钻头 c) 套铣打捞钻头 d) 扩孔钻头 e) 锚杆钻头 f) 石油（煤层气）钻头
图6.1.33 冲击锤头（潜孔锤头）
3. 硬质合金钻头
（2）硬质合金钻头碎岩机理及适用性 a) 回转切削机理
图6.1.34 回转切削示意图
特点：
中等转速、低钻压；低成本；
切削碎岩，钻进效率高。
适用性：
软（1-4级）煤层、沙土层 等—中硬地层（4-6）泥岩、 页岩等
3. 硬质合金钻头
（2）硬质合金钻头碎岩机理及适用性 b) 冲击回转机理
d) 多级组合防突扩孔钻头
图6.1.15 多级组合防突钻头
图6.1.16 组合防突钻孔示意图
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
e) 锚杆钻头
半片型
整片型
图6.1.17 锚杆钻头
2. 金刚石复合片钻头
（1） 主要产品类型
f) 石油（煤层气）钻头
定向井钻井技术讲座
井身剖面的设计：
有三种：作图法、查图法、解析法 解析法：由于计算机的迅速普及且精度高，解析法为
广泛应用
第二十五页，课件共有185页
二、定向井准备
井眼轨迹的计算方法
1 定向井设计
井眼轨迹的计算方法：
直线法：正切法和平均角法 折线法：平衡正切法 曲线法：圆柱螺旋法（曲率半径法）
现场常使用的方法
第二十一页，课件共有185页
二、定向井准备
1 定向井设计
方位预留角
方位预留角（余量）
定义：实际造斜时的方位与设计方位的差值 利用地层的自然漂移趋势来预留 根据钻具组合和钻头形状而留 但丛式井对方位预留角有限制圆柱，以免井眼碰撞
第二十二页，课件共有185页
二、定向井准备
狗腿严重度
1 定向井设计
是一项多专业、多工种配合的野外流动作业，工作条件
差，安全工作难度大
团结协作、吃苦耐劳
钻井设备庞大而复杂，运动部件多，管线压力高，稍
有不慎，极易造成设备或人员伤亡事故
是一项非常隐蔽的地下工程
熟悉钻井设备
一次性完成
了解地质、研究施工经历
在钻井施工中会出技现术许和多素复质杂情况和不确定因素，容易
狗腿严重度
定义：描述井眼轨迹全角变化的尺度 公式：cos Dog-leg
=(cos(inc1)*cos(inc2)+sin(inc1)*sin(inc2)*cos(direction change))
狗腿严重度大，易产生键槽卡钻、钻具易产生疲劳破坏
第二十三页，课件共有185页
二、定向井准备
第十一页，课件共有185页
一、基本概念和要求
17、定向角——是定向工具面角的简称。在定向造斜或扭方位钻进
千米定向钻进系统
Filtration - LOW PRESSURE HYDRAULIC OIL FILTERS. 过滤－低压过滤油器
Low Pressure Filters are located on the hydraulic tank and filter:低压过滤器位于液压缸内 •Main Return主回路 •Case Drain Returns •排油路 NOTE: Clogging indicators only operate when fluid passes through them. 注意：当液压油通过时，堵塞指示器才工作 Change filters every 3 Months or sooner if indicated by clogging indicators 每3个月更换，或遇到堵塞报警，立 即更换
Rotation unit grease points (2 of 3 shown) 旋转头注油孔
Filler Breather Cap 过滤通气帽
Gear Box Level Plug 齿轮象水平塞
Drain Plug排油塞
ROTATION UNIT/ROD CLAMP旋转头/钻杆夹持器 Jaw set replacement/卡瓦爪更换
Filtration - HIGH PRESSURE HYDRAULIC OIL FILTERS.
Components consist of: 由下类组成 • Filter clogging indicator堵塞指示器 • Filter head过滤头 • Filter element过滤单元 • Screw in bowl螺丝刀拧进缸筒 • Bypass valve旁通阀 IMPORTANT: Ensure O-ring is correctly seated before tightening bowl 要点：在上紧压槽之前，保证O型正 确密封
定向钻进原理与应
石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的井眼轴线钻达目 的层位的钻井方法。
地质勘探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律或采用 人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方 向偏斜的工艺和科学。
煤矿井下对定向钻进技术的定义：是指利用钻孔自然弯曲规律或采用 专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方 法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯。
垂直层理
编辑课件
第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
A . 钻头垂直于层面，钻孔为圆形，不发生弯曲；
B . 钻头与地层面斜交，钻头轴线力图向垂直于地层层面方向偏斜，钻孔呈 椭圆形；
C . 钻头平行于层面硬度较小，孔壁易岩石易破碎，形成的钻孔较大，孔壁 间隙大，钻头稳定性差，钻孔容易弯曲。
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
4、避开地表障碍物。勘探和开发障碍物下方的油气田。 5、纠正已斜的井眼或绕过井内堕落物而进行侧钻。（g） 6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。含油构造有时与盐丘构造共 生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻 井液漏失和腐蚀等问题(d)。
1 P
2
钻头作用力方向偏离钻孔轴线示意图
FA A
vc vA
P
vp c
钻头轴向和径向同时受力示意图
2021/8/17
编辑课件
第二节 定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2、空间条件
地质勘探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律或采用 人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方 向偏斜的工艺和科学。
煤矿井下对定向钻进技术的定义：是指利用钻孔自然弯曲规律或采用 专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方 法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯。
垂直层理
编辑课件
第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
A . 钻头垂直于层面，钻孔为圆形，不发生弯曲；
B . 钻头与地层面斜交，钻头轴线力图向垂直于地层层面方向偏斜，钻孔呈 椭圆形；
C . 钻头平行于层面硬度较小，孔壁易岩石易破碎，形成的钻孔较大，孔壁 间隙大，钻头稳定性差，钻孔容易弯曲。
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
4、避开地表障碍物。勘探和开发障碍物下方的油气田。 5、纠正已斜的井眼或绕过井内堕落物而进行侧钻。（g） 6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。含油构造有时与盐丘构造共 生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻 井液漏失和腐蚀等问题(d)。
1 P
2
钻头作用力方向偏离钻孔轴线示意图
FA A
vc vA
P
vp c
钻头轴向和径向同时受力示意图
2021/8/17
编辑课件
第二节 定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2、空间条件
定向井专业知识培训教材
定向井井眼轨迹控制
介绍如何通过工具面调整、钻压控制等手段 实现定向井的轨迹控制。
02
01
定向井完井工艺
介绍定向井的完井方法、完井工具及完井工 艺要求。
04
03
03 定向井井眼轨迹控制
井眼轨迹的基本概念
井眼轨迹
在定向井钻井过程中， 钻头在地下钻过的实 际路径，通常用一系 列的井斜角和方位角 记录。
案例四
某油田老井侧钻工程
定向井钻井工程常见问题与解决方案
问题一
井眼轨迹控制难度大
解决方案二
选用适合地层特性的钻井液，加强钻井液维护和处 理，采取相应技术措施。
解决方案一
采用先进的测量仪器和定向工具，优化钻具组 合和钻井参数。
问题二
钻井液漏失和地层不稳定
问题三
钻井过程中出现卡钻和掉钻事故
解决方案三
加强钻具检查和维护，优化钻井参数和钻井液性能，采 取相应应急措施。
多元化和个性化需求日益凸显
05
06
展望三
针对不同油田和气田的特性，开发更加多元化 和个性化的定向井钻井技术，满足不同客户的 需求。
06 定向井安全与环境保护
定向井钻井工程安全技术要求
定向井钻井设备安全
01
确保钻机、钻杆、钻头等设备完好，定期进行维护和检查，防
止设备故障导致的安全事故。
作业人员安全培训
01
02
03
04
地层评价
准确评价地层岩性、物性、含 油气性等信息。
钻井轨迹控制
根据定向井设计要求，控制钻 井轨迹，满足靶点要求。
钻井参数优化
优化钻压、转速、泵压等钻井 参数，提高钻井效率。
钻井液技术要求
根据地层和工程要求，对钻井 液密度、粘度、切力等参数进
介绍如何通过工具面调整、钻压控制等手段 实现定向井的轨迹控制。
02
01
定向井完井工艺
介绍定向井的完井方法、完井工具及完井工 艺要求。
04
03
03 定向井井眼轨迹控制
井眼轨迹的基本概念
井眼轨迹
在定向井钻井过程中， 钻头在地下钻过的实 际路径，通常用一系 列的井斜角和方位角 记录。
案例四
某油田老井侧钻工程
定向井钻井工程常见问题与解决方案
问题一
井眼轨迹控制难度大
解决方案二
选用适合地层特性的钻井液，加强钻井液维护和处 理，采取相应技术措施。
解决方案一
采用先进的测量仪器和定向工具，优化钻具组 合和钻井参数。
问题二
钻井液漏失和地层不稳定
问题三
钻井过程中出现卡钻和掉钻事故
解决方案三
加强钻具检查和维护，优化钻井参数和钻井液性能，采 取相应应急措施。
多元化和个性化需求日益凸显
05
06
展望三
针对不同油田和气田的特性，开发更加多元化 和个性化的定向井钻井技术，满足不同客户的 需求。
06 定向井安全与环境保护
定向井钻井工程安全技术要求
定向井钻井设备安全
01
确保钻机、钻杆、钻头等设备完好，定期进行维护和检查，防
止设备故障导致的安全事故。
作业人员安全培训
01
02
03
04
地层评价
准确评价地层岩性、物性、含 油气性等信息。
钻井轨迹控制
根据定向井设计要求，控制钻 井轨迹，满足靶点要求。
钻井参数优化
优化钻压、转速、泵压等钻井 参数，提高钻井效率。
钻井液技术要求
根据地层和工程要求，对钻井 液密度、粘度、切力等参数进