定向井理论与技术188页PPT
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定向井及工具ppt课件
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
一般情况下： 当井斜<6°时，使用磁工具面角定向，此时，定向时要把
工具面摆到设计方位方位。 当井斜≥6°后，磁工具面将转变为高边工具面。此时要
根据下步想要的效果摆放工具面，而不是把工具面摆在设计 方位上。
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定向井简介
第一套计算公式根据空间微分几何原理推导，可得：
K
K2
K
2
sin 2
K
K
2 H
K
2 A
sin 4
对于一个测段来说，以K
L
和
K
L
代入 ，
并以测段平均井斜角 到：
c
1 2
2
代替公式中的
，得
K
L
定向井简介
第一套公式，数学推导严密，是用于各种形状的井眼， 具有普遍性。
第二套公式是建立在假设井段是平面曲线，而且是平面 圆弧曲线的前提下推导，适用于平面曲线的井眼，例如，用 弯曲动力钻具定向钻进钻出的井眼。
第三套公式本身就是近似公式，只能是用于井斜角较小 ，井斜方位角也较小的情况下。
我国定向井标准化委员会制定的标准规定：使用第一套
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定向井简介
4）反扭角——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。
影响反扭角的因素 a.动力钻具扭矩的大小： -扭矩越大，反扭角越大； -扭矩与钻具结构、泥浆排量、钻压、地层等因素有关； b.钻柱尺寸和钢材性能： -反扭角与钻柱长度成正比； -与钻柱断面的极截面惯性矩（扭转惯性矩）成反比；与 钻柱钢材的弹性模量成反比；
《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
C
特点：
D
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
向井采用三段制剖面轨迹难控制
）。
第二节 定向井井身剖面设计
O
2、特殊二维剖面
为了减少摩阻 2.1 悬线剖面 2.2 抛物线剖面
第二节
定向井井身剖面设计
3、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。
垂直平面上：
每一点的井深与空 间井眼的井深一样,每 一点的井斜角与与空间 井眼对应的井斜角一致 。（不是直接投影）
第一节 定向井的基本概念
N A A B 水平面上：
B
为空间井眼的水平投
S
影
E O
第一节 定向井的基本概念
一、定向井基本要素
测深 ———井口至测点处的井
眼实长，米。 Measured depth（ MD)
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
直井段: 井斜角为0 造斜点：开始定向造斜的位置 增斜段：井斜角随井深增加的井段 定向造斜段：造斜点以下的增斜段 稳斜段：井斜不变的井段 降斜段：井斜角随井深增加而减小
O
A
B C D
的井段
E
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
目标点：设计规定必须钻达的地下空
第一章 定向钻井
概述 第一节 定向井的基本概念 第二节 定向井井身剖面设计 第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 第四节 定向井的井斜和方位控制 第五节 定向仪器及定向工具
第一节 定向井的基本概念
第一节 定向井的基本概念
井眼曲线的表示方法：垂直平面与水平平面
第一节 定向井的基本概念
《定向井的基础知识》课件
定向井的钻井液
定向井钻井液是定向井钻井过程中的循环介质，它能够起到冷却、润滑、携带岩 屑等作用，同时对钻头和井壁起到保护作用。
定向井钻井液通常由水、油、化学添加剂等组成，具有较低的摩擦系数、良好的 携岩能力和防塌性能等特点。
定向井的钻井工具
定向井钻井工具包括弯接头、无磁钻铤、稳定器等，它们能 够协助定向井钻头实现钻进过程中的定向控制。
安全性原则
轨道设计应确保钻井施工的安 全，避免因设计不当导致的井 眼坍塌、卡钻等事故。
环保原则
轨道设计应尽量减少对环境的 破坏，合理利用资源，保护生
态环境。
定向井轨道设计的参数
01
02
03
04
井口坐标
井口位置的经度、纬度、高程 等参数。
井底坐标
井底位置的经度、纬度、深度 等参数。
井眼轨迹
包括井眼的起点、终点、方向 、倾斜角、弯曲度等参数。
பைடு நூலகம் THANKS
感谢观看
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，定向井技术 将不断向智能化、高效化和环保化方向发展。
01
03
定向井技术将更加注重环保和可持续发展，采用更加 环保的钻井技术和材料，减少对环境的负面影响，为
油气产业的可持续发展做出贡献。
04
定向井技术将与人工智能、大数据等先进技术相结合 ，实现更加智能化和自动化的钻井过程，提高钻井效 率和安全性。
ABCD
测斜施工
在钻孔施工过程中，定期进行测斜施工，了解钻 孔的角度变化情况。
纠偏施工
在进行纠偏措施后，进行纠偏施工，对钻孔进行 修正，使其符合设计要求。
定向井的完井施工
完井施工准备
完成钻孔施工后，进行完井施工准备， 包括设备撤离、场地清理等工作。
--高温高压定向井水平井技术PPT课件
-200
-100
0
100
200
300
400
500
东投影 (米) (1:8769)
大庆油田公司
公司: 大庆油田公司 0
油田: 汪深气田 设计线 实钻线
井场: 汪深１-平１井 参考井: 汪深１-平１井
垂直投影图
日期: 2008 11 10 投影方位: 0.00 度
300
600
900
1200
1500
1800
MWD随钻测量施工克服了开窗点深、 水平段长、完钻井深、泵压高、排量 低等技术难点，为大庆油田小井眼深 井侧钻水平井的勘探开发探索了一条 新思路。
国内施工实例
GE-LWD
施工实例五
大庆汪深1-平1水平井
施工时间：2009年7月~10月,施工井段：3305m~4305m 具体工况：井底静止温度125℃；环温度110℃； 聚合醇聚磺钻井液：泥浆密度1.26g/cm3 , 粘度68s
误差
±0.1° ±0.25° ±0.5°
工作环境要求
工作温度 工作压力
含砂量
泥浆密度 泥浆粘度
≤175℃
≤170MPa
≤1℅
≤2.2 g／cm3
≤140s
高温高压工具介绍
高温GE-MWD
同一 MWD 适合各种钻铤尺寸
钻铤尺寸范围： 88.9mm～ 241.3mm
钻铤(mm) 钻铤内径（mm）
扶正器
普利门 三孚莱 GE-Tensor GE-Tensor
规格型号及厂家 45mm
35mm/45mm 48mm
120.6mm 171.4mm
仪器厂家/型号
MDRO-021
GE-Tensor MWD/LWD
定向井理论与技术
一、定向井基本概念
视位移=投影位移
一、定向井基本概念
（井斜示意图）
一、定向井基本概念
南北（NS）、东西(EW)坐标：指测点 在以井口为原点的水平面坐标系里的坐 标值。 这个水平坐标系的两个坐标轴，一个是 正北方向，一个是正东方向。 投影位移（视位移）：水平位移在设计 方位线的投影。
一、定向井基本概念
5 、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。 6 、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 与井垂线偏一定距离的井，称为定向井。
一、定向井基本概念
定义的内涵 定向钻进是有预定目标的，根据设计要求，该目标可以是地 下某一点，也可以井眼轴线或特定方向和角度；采用一些科学 的人为可以控制的技术方法与机具有目的地将井孔轴线由弯变 直或由直变弯，使之钻达到目标要求。 定义的含义 定向钻井是指用定向钻进方法控制井眼轨迹钻到预定目标的 钻井。 它与常规钻井的区别：定向钻井设计有特殊的轨迹，钻进中 必须研究和利用地层自然弯曲规律、井眼控制理论或人工造斜 工具控制井眼轨迹，最终钻达预定目标要求。
一、定向井基本概念
井斜方位角校正
有二种情况
真方位角=磁力方位角 +东磁偏角 或 真方位角=磁力方位角 -西磁偏角
一、定向井基本概念
一、定向井基本概念
一、定向井基本概念
一、定向井基本概念
一、定向井基本概念
一、定向井基本概念
Ë ® ½ Æ ¾ ® Ä µ ° Ð £ º
¹ ´ î É
² Ô Ö ù Ð Í
最简单的概括：指那里，打那里！
一、定向井基本概念
垂深：指井身上任一点至井口所在水平面的距离。 水平长度：既测点井深的水平投影长度，以S表示，是指自井口至测点的井眼长 度在水平面上的投影长度。
定向井知识培训课件
定向井知识培训课件定向井知识培训课件是一种针对石油工业从业人员的培训资料，旨在提高他们的技能水平和工作能力。
此课件包含多个模块，涵盖了定向井的基本知识、测井仪器、定向井测量、测试和数据处理等方面。
由于定向井相关的技术非常复杂和具有挑战性，因此对操作人员的技能和经验要求较高。
定向井知识培训课件主要分为以下几个模块：1.基础知识：介绍定向井的概念、原理和基本组成部分，包括横向井、纵向井、倾斜井、水平井等。
2.测井仪器：介绍定向井测量仪器和设备，如陀螺仪、磁力计、倾斜计等。
此模块重点讲解各种仪器的原理、特点、使用方法和检修维护。
3.测量技术：介绍各种测量技术，包括陀螺仪测量、磁力计测量、全站仪测量等。
讲解各种技术的优缺点、适用范围和操作方法。
4.测试与数据处理：介绍定向井测试和数据处理的方法和技巧。
包括现场测试、数据采集、数据处理、分析和解释等。
同时还讲解数据记录和报告撰写的要点和技巧。
5.安全管理：介绍定向井作业的安全规程和管理制度，包括安全操作规程、事故应急预案、特殊环境下作业安全保障等。
提高操作人员安全意识和危险防范能力。
为了帮助学员更好地掌握定向井技术，培训课件还配有各种实用案例和操作模拟练习。
学员可通过模拟练习，了解井下实际操作流程、熟悉各种仪器设备的使用、掌握数据处理技巧，并在实践操作中逐步提高技能水平和工作能力。
课件还配有专家讲解视频、图文丰富的教学材料和实用的技术手册，帮助学员在学习过程中更加深入全面地了解定向井技术及应用。
总之，定向井知识培训课件是石油工业领域非常重要的培训资料之一，对提高操作人员的技能水平和工作能力具有非常重要的作用。
同时课件不断完善、优化，能让学员在学习过程中更加轻松、快捷地掌握技能和知识，也更好地适应石油工业变化的需要。
《物理定向井》PPT课件
定向井井身剖面
剖面类型
另一种是“悬链 式”剖面，如右图所 示。此类剖面造斜率 由小到大，自然递增 ，能够有效地减少摩 阻，适用于大位移井
三、定向井的井眼轨迹控制
三、定向井的井眼轨迹控制 1、定向井直井段井斜控制
定向井直井段的井造斜点时，如果直井段不直，不仅
会影响造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井 斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。
四、定向仪器
四、定向仪器
磁偏角 单点测斜仪 多点测斜仪 有线随钻 MWD 陀螺测斜仪
磁偏角
定义：磁北方位线 与正北方向线之间 的夹角 真方位=磁方位+东 磁偏角 真方位=磁方位-西 磁偏角 高尚堡地区：-6.65 柳瓒地区：-6.35 老爷庙地区：-6.37
定向钻井基础知识
概述
一、定向井的基本概念
二、定向井井身剖面 三、定向井的井斜和方位控制 四、定向仪器 五、井身质量要求 六、定向井监督工作的主要内容
概述
一、定向井的定义
定向井是按预先设计的井 斜角、方位角及井眼轴线形 状进行钻进的井。 定向井最早是在 1895 年的 美国钻成的。我国的定向井 钻井技术 50 年代开始起步的 ， 80 年代有了较大发展，特 别是最近几年无论是从理论 研究上还是现场实际应用上 ，我国已接近发达国家的技 术水平。
三、定向井的井眼轨迹控制
2、定向井造斜段井斜控制
造斜井段一般采用采用单弯螺杆钻具组合：
Φ215.9mmBIT+Φ172mmL+Φ177.8mmNDC+165mmM WD短节+Φ165mmNDC+Φ127mmHDP +Φ127mmDP
钻进参数：钻压2—5T，排量28—32L/S ，泵压 10-14MPa
一井定向PPT课件
5、连接三角形法的内业：
(1)α,β,α’,β’ (2)检核:α+β+γ=180 。， α’+β’+γ’=180 。
C丈与C计相差不大于2mm， C丈’ 与C计’相差 不大于4mm
改正数Va=Vc=- (C丈- C计)/3，Vb =(C丈- C计)/3
Va’=Vc’=- (C丈’- C计’)/3，Vb’ =(C丈’- C计’)/3
(2)直径小、抗拉强度高的钢丝
(3)垂球浸入液体中
(4)防水措施
(5)加大钢丝间距
.
3
4、钢丝自由悬挂的检查：
方法一：信号圈法 方法二：比距法 互差不大于2mm 方法三：钟摆法
.
4
三、连接
地面连接测量：地面上测定钢丝的 坐标及其连线的方位角
1、连接测量
井下连接测量：在定向水平确定井下 导线起始点的坐标与起始边的方位角
(3)导线计算：井下起始边方位角αD’E’
起始点坐. 标（xD’,yD’）
8
一井定向
由地面向定向水平投点（简称投点）
一、一井定向的原理
在地面和定向水平上与垂球进行连 接测量（简称连接）
.
1
二、投点
1、投点的定义 2、投点的方法
(1)稳定投点:水桶内，静止不动， 井深小，摆幅小 (2)摆动投点:井深，风大，摆幅 大，自由摆动
.
2
3、减小投点误差的措施：
(1)暂时关闭风机.52源自连接测量的方法：连接三角形法.
6
3、连接三角形应满足的条件：
(1)C、D以及C’、D’要彼此通视， CD、C’D’边长要大于20m
(2)γ,γ’要小于2。
(3)a/c,a’/c’要尽量小，一般要小于
定向井钻井技术直井段防斜打直ppt
定向钻井技术
直井(段)防斜打直
1
第一节
井斜的危害：
直井(段)防斜技术
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
解：根据给定条件，可求得：
J =（dco4-dci4）/64 = 0.48×10-4 m4 ,
qm =1.6（1-d/ s）= 1.34 kN/m ,
c =（dh-ds）/2 = 0.0005 m
Lp = [(16C· E· J)/(Qm· sinα)]0.25 = 5.789 m 。
14
15
基本原理：
增大下部钻具组合的尺寸和刚度，近似“填满井眼”，防 止钻柱弯曲和倾斜。 方法：在下部钻具适当位置上安装3～4个扶正器。 扶正器尺寸：Δd=dh-ds=1.0 ～1.6 mm
10
常扶正器：抵抗侧向力，防止侧向切削和不对称切削。 中扶正器：保证中扶正器与钻头之间的钻柱不发生弯曲。其安
J
α--允许的最大井斜角，(°)
。
13
例题： 已知钻头直径 216mm ，扶正器直径 215mm ，钻铤钢材 的 杨 氏 模 量 为 2.0594×108kN/m2 ， 钻 铤 外 径 178mm ， 内 径 71.4mm ，钻井液密度 1.25 g/cm3 ，钻铤线重 1.6 kN/m ，允 许的最大井斜角3°，求中扶距钻头的最优长度。
3
4
2.地层可钻性的纵向变化 地层倾斜且软硬交错，钻头偏向垂直地层层面方向。
软地层
硬地层
硬地层
软地层
直井(段)防斜打直
1
第一节
井斜的危害：
直井(段)防斜技术
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
解：根据给定条件，可求得：
J =（dco4-dci4）/64 = 0.48×10-4 m4 ,
qm =1.6（1-d/ s）= 1.34 kN/m ,
c =（dh-ds）/2 = 0.0005 m
Lp = [(16C· E· J)/(Qm· sinα)]0.25 = 5.789 m 。
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基本原理：
增大下部钻具组合的尺寸和刚度，近似“填满井眼”，防 止钻柱弯曲和倾斜。 方法：在下部钻具适当位置上安装3～4个扶正器。 扶正器尺寸：Δd=dh-ds=1.0 ～1.6 mm
10
常扶正器：抵抗侧向力，防止侧向切削和不对称切削。 中扶正器：保证中扶正器与钻头之间的钻柱不发生弯曲。其安
J
α--允许的最大井斜角，(°)
。
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例题： 已知钻头直径 216mm ，扶正器直径 215mm ，钻铤钢材 的 杨 氏 模 量 为 2.0594×108kN/m2 ， 钻 铤 外 径 178mm ， 内 径 71.4mm ，钻井液密度 1.25 g/cm3 ，钻铤线重 1.6 kN/m ，允 许的最大井斜角3°，求中扶距钻头的最优长度。
3
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2.地层可钻性的纵向变化 地层倾斜且软硬交错，钻头偏向垂直地层层面方向。
软地层
硬地层
硬地层
软地层