定向井技术服务发展规划 PPT资料共21页
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石油钻井行业定向井技术和理论的发展讲座
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第三代：惯性测量技术
测量技术 的发展
• 导弹、卫星、航天器等的导航，潜水艇和大海航行的 导航，在没有参照系可循的情况下，使用惯性导航。 • 在惯性导航仪器中的N、E、H三个方向，装有三个加 速度计，和三个方向的陀螺仪。三个方向的陀螺仪， 保证三个方向的加速度计指向始终与N、E、H三个方 向一致。 • 从仪器下井开始，不断地记录三个加速度计的测值。 不断地根据三个加速度计测的三个轴向的加速度对时 间的积分，算出仪器在三个轴向的运行速度，再根据 速度对时间的积分，不断地算出仪器在三个轴向 N、E、 H的位移增量。 • 每隔10秒钟，给出一组测点的N、E、H坐标值。 • 如果想计算每个测点的井斜角、井斜方位角以及井眼 曲率等参数，可以采用反算法。
定向钻井技术的 发展和前景
内容提要
• 一. 定向钻井技术发展的新阶段； • 二. 定向钻井技术的发展和现状：
– – – – 1. 测量技术的发展； 2. 造斜工具与轨迹控制技术的发展； 3. 定向工艺技术的发展； 4. 定向井设计计算理论的发展：
• • • • 1. 轨道设计理论的发展； 2. 轨迹计算方法的发展； 3. 轨迹控制模式的发展； 4. 定向井管柱力学的发展；
测量技术 的发展
第三代：磁通门加表测斜仪 重力加速度计原理
测量技术 的发展
第三代：磁通门加表测量仪 磁通门原理
测量技术 的发展
第三代：自动找北陀螺
测量技术 的发展
当仪器下入井内后，随 陀螺仪是地球上的一个物体， 着井眼方向的变化，陀 将随地球一起绕地轴转动。 螺轴的方向也随着变化， H 的 所以陀螺仪具有角动量 H 。 即改变了 H 的方向， 陀螺仪的转子在绕自身轴线 方向也就代表了测点的 转动时，将具有角动量 H 。 井眼方向。 H 反映了陀螺轴线方向； 为了使陀螺轴随着井眼 H oH 反映了地轴正北方向； 改变方向，需要给陀螺 轴施加一个外力距 M 在一起下井前，先在地面上 将 H 与 H 的水平分量 H oH 此外力矩的大小，反映 了井眼方向和正北方向 调为一致。 之间的差别。
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第三代：惯性测量技术
测量技术 的发展
• 导弹、卫星、航天器等的导航，潜水艇和大海航行的 导航，在没有参照系可循的情况下，使用惯性导航。 • 在惯性导航仪器中的N、E、H三个方向，装有三个加 速度计，和三个方向的陀螺仪。三个方向的陀螺仪， 保证三个方向的加速度计指向始终与N、E、H三个方 向一致。 • 从仪器下井开始，不断地记录三个加速度计的测值。 不断地根据三个加速度计测的三个轴向的加速度对时 间的积分，算出仪器在三个轴向的运行速度，再根据 速度对时间的积分，不断地算出仪器在三个轴向 N、E、 H的位移增量。 • 每隔10秒钟，给出一组测点的N、E、H坐标值。 • 如果想计算每个测点的井斜角、井斜方位角以及井眼 曲率等参数，可以采用反算法。
定向钻井技术的 发展和前景
内容提要
• 一. 定向钻井技术发展的新阶段； • 二. 定向钻井技术的发展和现状：
– – – – 1. 测量技术的发展； 2. 造斜工具与轨迹控制技术的发展； 3. 定向工艺技术的发展； 4. 定向井设计计算理论的发展：
• • • • 1. 轨道设计理论的发展； 2. 轨迹计算方法的发展； 3. 轨迹控制模式的发展； 4. 定向井管柱力学的发展；
测量技术 的发展
第三代：磁通门加表测斜仪 重力加速度计原理
测量技术 的发展
第三代：磁通门加表测量仪 磁通门原理
测量技术 的发展
第三代：自动找北陀螺
测量技术 的发展
当仪器下入井内后，随 陀螺仪是地球上的一个物体， 着井眼方向的变化，陀 将随地球一起绕地轴转动。 螺轴的方向也随着变化， H 的 所以陀螺仪具有角动量 H 。 即改变了 H 的方向， 陀螺仪的转子在绕自身轴线 方向也就代表了测点的 转动时，将具有角动量 H 。 井眼方向。 H 反映了陀螺轴线方向； 为了使陀螺轴随着井眼 H oH 反映了地轴正北方向； 改变方向，需要给陀螺 轴施加一个外力距 M 在一起下井前，先在地面上 将 H 与 H 的水平分量 H oH 此外力矩的大小，反映 了井眼方向和正北方向 调为一致。 之间的差别。
《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
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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。
定向钻井教程 ppt课件
PPT课件
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8.2 井身剖面设计
8.2.1 设计原则
１、利用地层自然造斜规律 ２、利于钻井、采油、修井工作 ３、剖面简单 ４、造斜井段地层稳定 ５、井眼曲率变化均匀
PPT课件
18
8面
整个井眼轨迹由直线和圆弧组成
２、特殊井身剖面
井眼轨迹由直线、圆弧和其他平面 曲线（悬链线、抛物线?...)组成
2
2
Ni Ei
７、闭合方位角： E PPTa课r件ctg Ei / Ni 28
PPT课件
29
PPT课件
30
平均角法计算公式
１、平均井斜角： vi i i1 / 2
２、平均方位角： vi i i1 / 2
３、垂直位移： Hi Li cos vi
A
Ａ点井斜角 A
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9
井斜变化率的概念 Ｏ
井斜变化率Ｋ ：单位井段的井斜变化
A
K
B
Ｌ
A
Ｌ
B
A
A Ｂ
Ｂ
PPT课件
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方位变化率的概念
Ｎ
fA
fB
Ｂ
Ａ Ｏ
Ｅ
K
Ｌ
B
A
Ｌ
B
A
方位变化率Ｋf ：单位PPT井课件段的方位变化
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水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
３、北位移：Ni Li (sin i cos i sin i1 cos i1 ) / 2
４、东位移：Ei Li(sin i sin i sin i1 sin i1) / 2
５、井底垂深：HE Hi
定向井水平井钻井技术介绍-王敏生PPT共97页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
定向井水平井钻井技术介绍-王敏生
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊Fra bibliotek可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
《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
《定向井测量技术》课件
定向井测量技术
定向井测量技术在油气开采和地质勘探中具有重要作用。本课件将介绍该技 术的原理、测量仪器、数据处理、应用领域和发展前景。
定向井测量技术简介
1 原理
定向井测量技术通过测量工具在井筒中的方位和倾角，确定井身在地下的位置。
2 应用领域
定向井测量技术广泛应用于油气勘探、钻井、地质勘探和煤矿安全生产等领域。
随着科技的进步，定向井测量技术将不断改进和创新，提高测量精度和准确性。
2 市场需求和前景
油气开采和地质勘探的需求将促使定向井测量技术市场的稳定增长。
3 未来的发展趋势
定向井测量技术将朝着自动化、智能化和无人化方向发展，提高工作效率和安全性。
结论
1 对定向井测量技术的评价
定向井测量技术是现代油气工程和地质勘探不可或缺的技术手段，具有重要的应用和发 展前景。
测量仪器
组成Байду номын сангаас
定向井测量仪由传感器、 测量控制单元和数据传输 模块组成。
种类
常见的定向井测量仪有磁 性定向测量仪、惯性定向 测量仪和全方位定向测量 仪。
使用方法
使用定向井测量仪时，需 要按照操作手册进行正确 操作，确保测量数据的准 确性。
定向井测量数据处理
1
数据接收和传输
定向井测量仪将测量数据通过数据传输模块传输到数据处理软件。
2
数据处理软件
数据处理软件对接收的测量数据进行处理和解析，并生成测量结果报告。
3
数据分析和解释
通过分析和解释定向井测量数据，可以获取井身的空间位置和方向信息。
准确性和精度
1 影响准确性的因素
井深、井斜、环境磁场、测量仪器精度和人为误差等因素会影响定向井测量的准确性。
定向井测量技术在油气开采和地质勘探中具有重要作用。本课件将介绍该技 术的原理、测量仪器、数据处理、应用领域和发展前景。
定向井测量技术简介
1 原理
定向井测量技术通过测量工具在井筒中的方位和倾角，确定井身在地下的位置。
2 应用领域
定向井测量技术广泛应用于油气勘探、钻井、地质勘探和煤矿安全生产等领域。
随着科技的进步，定向井测量技术将不断改进和创新，提高测量精度和准确性。
2 市场需求和前景
油气开采和地质勘探的需求将促使定向井测量技术市场的稳定增长。
3 未来的发展趋势
定向井测量技术将朝着自动化、智能化和无人化方向发展，提高工作效率和安全性。
结论
1 对定向井测量技术的评价
定向井测量技术是现代油气工程和地质勘探不可或缺的技术手段，具有重要的应用和发 展前景。
测量仪器
组成Байду номын сангаас
定向井测量仪由传感器、 测量控制单元和数据传输 模块组成。
种类
常见的定向井测量仪有磁 性定向测量仪、惯性定向 测量仪和全方位定向测量 仪。
使用方法
使用定向井测量仪时，需 要按照操作手册进行正确 操作，确保测量数据的准 确性。
定向井测量数据处理
1
数据接收和传输
定向井测量仪将测量数据通过数据传输模块传输到数据处理软件。
2
数据处理软件
数据处理软件对接收的测量数据进行处理和解析，并生成测量结果报告。
3
数据分析和解释
通过分析和解释定向井测量数据，可以获取井身的空间位置和方向信息。
准确性和精度
1 影响准确性的因素
井深、井斜、环境磁场、测量仪器精度和人为误差等因素会影响定向井测量的准确性。
定向井技术入门基础-57页PPT资料
A
Ａ点井斜角 A
井斜变化率的概念 Ｏ
井斜变化率Ｋ ：单位井段的井斜变化
A
KＬBＬA
B
A
Ｂ A
Ｂ
方位变化率的概念
Ｎ
fA
fB
Ｂ
Ａ Ｏ
Ｅ
K Ｌ B Ｌ A BA
方位变化率Ｋf ：单位井段的方位变化
水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
Ｎ 闭合方位角 fE
１、垂直位移： H i L ico s i 1
２、水平位移： S i L is ini 1
３、北位移： N i L is i n i 1 c o s i 1
４、东位移： E i L isini 1sini 1
５、井底垂深： H E H i
Ｏ
Ａ点水平位移：ＳA＝OA
Ａ
E(完井井底)
闭合距：SE＝OE
全角变化率K:井眼的空间曲率
AK B
KK 2K 2sin2
表示空间井眼轨迹的两个平面
A
fE fA
A
水平投影
fE fA
井身剖面设计
设计原则
１、利用地层自然造斜规律 ２、利于钻井、采油、修井工作 ３、剖面简单 ４、造斜井段地层稳定 ５、井眼曲率变化均匀
４、水平位移： S i L is inv i
５、北位移： N i L is i n v ic o sv i
６、东位移： E i L isinvisinvi
７、井底垂深：H E H i
８、井底水平位移：SE
2
2
Ni Ei
７、井底垂深： H E H i
2
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Ａ点井斜角 A
井斜变化率的概念 Ｏ
井斜变化率Ｋ ：单位井段的井斜变化
A
KＬBＬA
B
A
Ｂ A
Ｂ
方位变化率的概念
Ｎ
fA
fB
Ｂ
Ａ Ｏ
Ｅ
K Ｌ B Ｌ A BA
方位变化率Ｋf ：单位井段的方位变化
水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离
Ｎ 闭合方位角 fE
１、垂直位移： H i L ico s i 1
２、水平位移： S i L is ini 1
３、北位移： N i L is i n i 1 c o s i 1
４、东位移： E i L isini 1sini 1
５、井底垂深： H E H i
Ｏ
Ａ点水平位移：ＳA＝OA
Ａ
E(完井井底)
闭合距：SE＝OE
全角变化率K:井眼的空间曲率
AK B
KK 2K 2sin2
表示空间井眼轨迹的两个平面
A
fE fA
A
水平投影
fE fA
井身剖面设计
设计原则
１、利用地层自然造斜规律 ２、利于钻井、采油、修井工作 ３、剖面简单 ４、造斜井段地层稳定 ５、井眼曲率变化均匀
４、水平位移： S i L is inv i
５、北位移： N i L is i n v ic o sv i
６、东位移： E i L isinvisinvi
７、井底垂深：H E H i
８、井底水平位移：SE
2
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Ni Ei
７、井底垂深： H E H i
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定向井技术(第一章第二章)
设计水平段轨道允许误差范围所限定的几何空间称为靶体，水平井
靶体的前端面称为靶窗，靶底是指水平井靶体的后端面。入靶点是 指水平井设计轨道或实钻轨迹与靶窗的交点，水平井设计轨道 或实钻轨迹与靶底的交点称为终止点。
第十六页，共40页。
A
o
a
靶窗
a
a b
<300 m
b
~1500 m
b
c
~2400 m
第十七页，共40页。
➢由于受当时的技术条件限制，60年代末至70年代末，水 平井技术发展迟缓，经济因素受技术约束，低成本的压裂 技术。
➢80年代以来，加速发展：多种类型油气藏钻水平井开发试 验取得显著成效；现代水平井钻井技术、测试技术，提高了 成功率，降低了成本。
➢1988年，钻水平井近200口。
第九页，共40页。
第一章 绪 论
第二章 水平井的类型和用途
分支水平井：从主井筒侧钻的水平或近似水平的井筒。
➢ 先钻成大斜度主井筒（有时钻成水平井），然后从适当位置 侧钻分支井筒。 ➢ 先钻垂直主井筒至生产层底部，再从井底以上适当位置向四周钻
若干个分支井筒。
➢ 或者，钻垂直井至生产层顶部或稍高处，然后分岔。亦可利用旧 井侧钻分支水平井筒。
• 苏义脑著，水平井井眼轨道控制；
• 韩志勇，定向井设计与计算；
• 刘希圣主编，钻井工艺原理《中册》；
• 闫 铁，李士斌，深部井眼岩石力学理论与实践
第一页，共40页。
第一章 绪 论
1.1 井眼轨道 按井眼轨道分类： 垂直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水
平位移和全角变化率均在限定范围。
定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向 偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。
靶体的前端面称为靶窗，靶底是指水平井靶体的后端面。入靶点是 指水平井设计轨道或实钻轨迹与靶窗的交点，水平井设计轨道 或实钻轨迹与靶底的交点称为终止点。
第十六页，共40页。
A
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靶窗
a
a b
<300 m
b
~1500 m
b
c
~2400 m
第十七页，共40页。
➢由于受当时的技术条件限制，60年代末至70年代末，水 平井技术发展迟缓，经济因素受技术约束，低成本的压裂 技术。
➢80年代以来，加速发展：多种类型油气藏钻水平井开发试 验取得显著成效；现代水平井钻井技术、测试技术，提高了 成功率，降低了成本。
➢1988年，钻水平井近200口。
第九页，共40页。
第一章 绪 论
第二章 水平井的类型和用途
分支水平井：从主井筒侧钻的水平或近似水平的井筒。
➢ 先钻成大斜度主井筒（有时钻成水平井），然后从适当位置 侧钻分支井筒。 ➢ 先钻垂直主井筒至生产层底部，再从井底以上适当位置向四周钻
若干个分支井筒。
➢ 或者，钻垂直井至生产层顶部或稍高处，然后分岔。亦可利用旧 井侧钻分支水平井筒。
• 苏义脑著，水平井井眼轨道控制；
• 韩志勇，定向井设计与计算；
• 刘希圣主编，钻井工艺原理《中册》；
• 闫 铁，李士斌，深部井眼岩石力学理论与实践
第一页，共40页。
第一章 绪 论
1.1 井眼轨道 按井眼轨道分类： 垂直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水
平位移和全角变化率均在限定范围。
定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向 偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。
《物理定向井》PPT课件
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
E O B
一、定向井的基本概念
定向井的其他井身参数
N A 视 平 移———测点水平位 设计/投影方位 移在设计方位线上的投影， 米 B VS O E 水平投影长度：测点与井口之 间的井眼长度在水平面的投影 长度 井眼的曲率K：井眼切线的 方向相对于井深的变化率二、定向Leabharlann 井身剖面二、定向井井身剖面
三、定向井的井眼轨迹控制
3、定向井稳斜段井斜控制
1）螺杆钻具组合 2）如果钻进过程中托压严重也可以采用常规钻具组合： φ 215mmBIT+φ １５９mmDC+φ 198mmSST＋ φ 159mmNDC*2+φ 198mmSST＋φ １５９mmDC＋ φ 198mmSST＋φ １５９mmDC+φ １２７mmDP 钻 进 参 数 ： 钻 压 12—14T ， 排 量 28—32L/S 100r/min
井身剖面：
所钻井眼达到目标点 的井眼路径或轨迹。 井身剖面是由各种不 同类型的单一形状空间 直线或曲线组成的。
二、定向井井身剖面
名词解释
直井段: 井斜角为0度 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
B C D O A
稳斜段：井斜不变的井段
降斜段：井斜角随井深增加而减小