定向井及水平井基础知识介绍课件.ppt

定向井及水平井基础定向井及水平井基础知识介绍知识介绍中国石油吉林油田公司中国石油吉林油田公司20122012年年1010月月提提 纲纲第一部分、定向井基础知识介绍第一部分、定向井基础知识介绍第二部分、水平井基础知识介绍第二部分、水平井基础知识介绍第三部分、现场实际应用情况第三部分、现场实际应用情况 定定向向井井技技术术起起源源于于2020世世纪纪初初，是是美美国国EastmanEastman公公司司开开展展起起来来的的，到到2020世世纪纪中中期期，随随着着国国际际钻钻井井三三大大技技术术(MWD(MWD随随钻钻测测量量技技术术、高高效效PDCPDC钻钻头头、长长寿寿命命导导向向螺螺杆杆钻钻具具)的的应应用用，得得到到飞飞速速发发展展，我我国国是是继继美美国国和和前前苏苏联联之之后后，第第三三个个钻钻水水平平井井的的国国家家，19651965年年在在四四川川钻钻成成了了两两口口水水平平井井，9090年年水水平平井井被被列列入入国国家家“八八五五”重重大大科科技技攻攻关关项项目目，目目前前全全国国各各油油田已经普遍推广应用。田已经普遍推广应用。定定向向井井：按按照照一一定定目目的的要要求求，沿沿着着设设计计轨轨道道钻钻达达预预定定目的层位的井。目的层位的井。一、定向井技术概述一、定向井技术概述井斜角：井斜角：井眼轴线上每一点都有自己的井眼轴线上每一点都有自己的井眼前井眼前进方向。进方向。过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为分称为井眼方向线井眼方向线。井眼方向线与重力线之间的夹角就是井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角井斜角。显然，井眼方向线与重力线都是显然，井眼方向线与重力线都是有向有向线段线段。井斜角表示了井眼轨迹在该测。井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。点处倾斜的大小。井斜角常以希腊字母井斜角常以希腊字母表示，单位为表示，单位为度度()()。一个测段内井斜角的增量总。一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角，是下测点井斜角减去上测点井斜角，以以表示。表示。井眼轨迹的基本参数井眼轨迹的基本参数井斜方位角：井斜方位角：1.井井眼眼轴轴线线上上每每一一点点，都都有有其其井井眼眼方方位位线线；称称为为井井眼眼方方位位线线，或或井井斜斜方方位位线线。井井眼眼轴轴线线上上某某点点处处的的井井眼眼方方向向线线投投影影到到水水平平面面上上，即即为为该该点点的的井井眼方位线（井斜方位线）眼方位线（井斜方位线）2.井井眼眼轴轴线线投投影影到到水水平平面面上上以以后后，过过其其上上每每一一点点作作投投影影线线的的切切线线，该该切切线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的线向井眼前进方向延伸部分，即为该点的井眼方位线井眼方位线，或称，或称井斜方位线井斜方位线。上述上述1和和2两个定义，是相同的，都是正确的。两个定义，是相同的，都是正确的。以以正正北北方方位位线线为为始始边边，顺顺时时针针方方向向旋旋转转到到井井眼眼方方位位线线（井井斜斜方方位位线线）上上所所转转过过的的角角度度，即即井井眼眼方方位位角角。注注意意，正正北北方方位位线线是是指指地地理理子子午午线线沿沿正正北北方方向向延延伸伸的的线线段段。所所以以正正北北方方位位线线和和井井眼眼方方位位线线也也都都是是有有向向线线段段，都都可以用矢量表示。可以用矢量表示。井眼轨迹的基本参数井眼轨迹的基本参数井井斜斜方方位位角角常常以以字字母母表表示示，单单位位为为度度()()。井井斜斜方方位位角角的的增增量量是是下下测测点点的的井井斜斜方方位位角角减减去去上上测测点点的的井井斜斜方方位位角角，以以表表示示。井井斜斜方方位位角角的的值可以在值可以在0 0360 360 范围内变化。范围内变化。注注意意“方方向向”与与“方方位位”的的区区别别。方方位位线线则则是是水水平平面面上上的的矢矢量量，而而方方向向线线乃乃是是空空间间的的矢矢量量。只只要要讲讲到到方方位位，方方位位线线，方方位位角角，都都是是在在某某个个水水平平面面上上；而而方方向向，方方向向线线和和狗狗腿腿角角，则则是是在在三三维维空空间间内内(当当然然也也可可能能在在水水平平面面上上)。井井眼眼方方向向线线是是指指井井眼眼轴轴线线上上某某一一点点处处井井眼眼前前进进的的方方向向线线。该该点点的的井井眼眼方方位位线线则则指指该该点点井井眼眼方方向向线线在在水水平平面面上上的的投投影影。在在学学习习扭扭方方位位计计算算时时，也也要特别注意这个区别。要特别注意这个区别。井眼轨迹的基本参数井眼轨迹的基本参数磁偏角磁偏角目前广泛使用的磁性测斜仪是目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的。磁以地球磁北方位为基准的。磁北方位与正北分位并不重合而北方位与正北分位并不重合而是有个夹角，称为磁偏角。磁是有个夹角，称为磁偏角。磁偏角又分为东磁偏角和西磁偏偏角又分为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏角指磁北方位线在角。东磁偏角指磁北方位线在正北分位线的东面，西磁偏角正北分位线的东面，西磁偏角指磁北方位线在正北分位线的指磁北方位线在正北分位线的西面。用磁性测斜仪测得的井西面。用磁性测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角，并不斜方位角称为磁方位角，并不是真方位角，需要经过换算求是真方位角，需要经过换算求得真方位角。这种换算称为磁得真方位角。这种换算称为磁偏角校正。换算的方法如下：偏角校正。换算的方法如下：不准确的说法：不准确的说法：“地北与磁北地北与磁北之间的差值，称为磁偏角之间的差值，称为磁偏角”“以地球北极为准，磁北在其右以地球北极为准，磁北在其右边的为东磁偏角，边的为东磁偏角，”真方位角磁方位角东磁偏角真方位角磁方位角东磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角井眼轨迹的基本参数井眼轨迹的基本参数磁偏角地图磁偏角地图井眼轨迹的基本参数井眼轨迹的基本参数测斜计算方法测斜计算方法主要的七种计算方法可分为三类：主要的七种计算方法可分为三类：曲线法优于直线法和折线法。手算用平均角法，电算用曲曲线法优于直线法和折线法。手算用平均角法，电算用曲线法。动力钻具钻出的井眼用线法。动力钻具钻出的井眼用最小曲率法最小曲率法；转盘钻钻出的；转盘钻钻出的井眼用井眼用圆柱螺线法圆柱螺线法。我国标准化委员会规定：手算用平均角法，电算用校正平我国标准化委员会规定：手算用平均角法，电算用校正平均角法。均角法。（校正平均角法与圆柱螺线法的计算值相差非常小，差别在小数（校正平均角法与圆柱螺线法的计算值相差非常小，差别在小数点以后第七、八位，有效数字的前点以后第七、八位，有效数字的前8位都是相同的）。位都是相同的）。井眼轴线形状的图示法井眼轴线形状的图示法投影图表示法投影图表示法 相当于机械制图中的视图表示法，在国外使相当于机械制图中的视图表示法，在国外使用广泛。用广泛。这种图示法包括两张图：一张是水平投影图，这种图示法包括两张图：一张是水平投影图，相当于俯视图。一张是垂直投影图，相当于相当于俯视图。一张是垂直投影图，相当于侧视图，其投影面选在原设计方位线所在的侧视图，其投影面选在原设计方位线所在的铅垂平面上铅垂平面上(横坐标横坐标V，纵坐标，纵坐标D)。投影图主要用于指导施工。投影图主要用于指导施工。优点：从图上可直接看出，需要增斜还是需优点：从图上可直接看出，需要增斜还是需要降斜，需要增方位还是需要减方位。也可要降斜，需要增方位还是需要减方位。也可根据这张图，可以想象出井眼轴线的空间形根据这张图，可以想象出井眼轴线的空间形状。状。缺点：这种垂直投影图不能反映出井身参数缺点：这种垂直投影图不能反映出井身参数的真实值。的真实值。其它井身参数其它井身参数垂直深度：垂直深度：简称垂深，是指轨迹上简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂某点至井口所在水平面的距离。垂深的增量称为垂增。垂深常以字母深的增量称为垂增。垂深常以字母表示，垂增以表示，垂增以表示。表示。水平投影长度：水平投影长度：简称水平长度或简称水平长度或平长，是指井眼轨迹上某点至井口平长，是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。水平长度在水平面上的投影长度。水平长度的增量称为平增。平长以字母表的增量称为平增。平长以字母表示，平增以示，平增以表示。表示。坐标和坐标：坐标和坐标：是指轨迹上某点是指轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。的坐标值。其它井身参数其它井身参数水平位移：水平位移：简称平移，指轨迹上某简称平移，指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线称为平移方位上的投影。此投影线称为平移方位线。水平位移常以字母表示。线。水平位移常以字母表示。平移方位角：平移方位角：指平移方位线所在的指平移方位线所在的方位角，即以正北方位为始边顺时方位角，即以正北方位为始边顺时针转至平移线上所转过的角度，常针转至平移线上所转过的角度，常以字母以字母表示。表示。闭合距与闭合方位：闭合距与闭合方位：国外将水平位国外将水平位移称作移称作 闭合距闭合距(Closure Distance)，将平移方位角称作闭，将平移方位角称作闭合方位角合方位角(Closure Azimuth)。我。我国现场常特指完钻时的水平位移为国现场常特指完钻时的水平位移为闭合距，平移方位角为闭合方位角。闭合距，平移方位角为闭合方位角。视平移：视平移：有人称为投影位移，有人称为投影位移，英文称英文称VerticalSection，视视平移可以定义为水平位移在平移可以定义为水平位移在设计方位线上的投影。设计方位线上的投影。视平视平移以字母表示。移以字母表示。1、造斜点（、造斜点（KOP）：）：在定向井中，开始定向造斜的位置叫在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点造斜点”。通常以开始定向造斜的井深来表示。通常以开始定向造斜的井深来表示。2、造斜率：、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用表示造斜工具的造斜能力，常用“/100m”表示。表示。3 3、井井斜斜变变化化率率：单单位位井井段段内内井井斜斜角角的的变变化化速速度度称称为为“井井斜斜变变化化率率”，常常用用“/30m/30m”表示。表示。4 4、方方位位变变化化率率：单单位位井井段段内内方方位位角角的的变变化化速速度度称称为为“方方位位变变化化率率”，常常用用“/30m/30m”表示。表示。5 5、全全角角变变化化率率K K（狗狗腿腿度度）：指指的的是是单单位位井井段段内内井井眼眼钻钻进进的的方方向向在在三三维维空空间间内内的的角角度度变变化化，它它既既包包含含了了井井斜斜角角的的变变化化又又包包含含着着方方位位角角的的变变化化。常用常用“/30m/30m”表示。表示。其它基本概念其它基本概念6、靶点（目标点）：、靶点（目标点）：设计规定的、需要钻达的地层位置，称为靶点。设计规定的、需要钻达的地层位置，称为靶点。7、靶区半径：、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，成为靶区允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，成为靶区半径。半径。8、靶心距：、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。心距。9 9、工工具具面面（Tool Tool FaceFace）：在在造造斜斜钻钻具具组组合合中中，由由弯弯曲曲工工具具的的两两个个轴轴线线所所决定的平面，称为工具面。决定的平面，称为工具面。1010、工工具具面面角角：分分为为磁磁边边工工具具面面角角和和高高边边工工具具面面角角；磁磁边边工工具具面面角角：以以正正北方向线为基准；高边工具面角：以井眼方位线为基准。北方向线为基准；高边工具面角：以井眼方位线为基准。1111、反反扭扭角角：使使用用井井底底马马达达带带弯弯接接头头进进行行定定向向造造斜斜或或扭扭方方位位时时，动动力力钻钻具具启启动动前前的的工工具具面面与与启启动动后后加加压压钻钻进进时时的的工工具具面面之之间间的的夹夹角角，称称为为反反扭扭角角。反扭角总是使工具面逆时针转动。反扭角总是使工具面逆时针转动。其它基本概念其它基本概念（一）常用工具（一）常用工具1 1、井下马达、井下马达 螺杆、涡轮螺杆、涡轮 单弯、双弯单弯、双弯 铰链马铰链马达、加长马达、非磁性马达达、加长马达、非磁性马达等等 其其中中单单弯弯螺螺杆杆钻钻具具应应用用最最多多。单单弯弯螺螺杆杆钻钻具具的的设设计计是是根根据据弯弯接接头头配配接接普普通通直直马马达达钻钻具具组组合合用用于于造造斜斜的的基基本本原原理理，按按照照动动力力钻钻具具在在水水平平井井中中的的工工作作要要求求，在在现现有有直直螺螺杆杆钻钻具具结结构构基基础础上上改改制制而而成成的的。它它可可以以获获得得较较高的造斜率，为达到更好的稳定效果。高的造斜率，为达到更好的稳定效果。三、常用工具、仪器三、常用工具、仪器动动力力钻钻具具四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器工作原理：工作原理：是一种以是一种以钻井液钻井液为动力，把液体压力能转为机械为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀旁通阀进进入马达，在马达的进出口形成一定的入马达，在马达的进出口形成一定的压力差压力差，推动，推动转子绕定子转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴万向轴和传动轴传递给钻头，传递给钻头，从而实现钻井作业。从而实现钻井作业。组成：组成：旁通阀、液马达、万向轴和传动轴旁通阀、液马达、万向轴和传动轴 2 2、高效钻头、高效钻头四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器3 3、弯接头、弯接头 它是造斜钻具产生侧向力的原因，弯接头壳体上有高边标志线，所它是造斜钻具产生侧向力的原因，弯接头壳体上有高边标志线，所谓高边即弯接头的弯曲方向。谓高边即弯接头的弯曲方向。4 4、定向接头、定向接头 其作用是支撑和固定测量仪器，使仪器测出准确的工具面。其作用是支撑和固定测量仪器，使仪器测出准确的工具面。5 5、无磁钻铤、无磁钻铤 无无磁磁钻钻铤铤的的作作用用一一是是避避免免由由于于使使用用钢钢钻钻铤铤对对测测量量仪仪器器产产生生的的影影响响；二二是是屏屏蔽蔽上上下下钻钻具具及及井井壁壁周周围围的的磁磁场场，以以保保证证磁磁性性测测量量仪仪器器测测量量结结果果的的准确性。准确性。四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器 6 6、抗压缩钻杆、抗压缩钻杆 在中曲率水平井的造斜段，由于井眼曲率较大，普通钻铤下不去，故在在中曲率水平井的造斜段，由于井眼曲率较大，普通钻铤下不去，故在钻柱的承压部分要用特种钻杆。钻柱的承压部分要用特种钻杆。7 7、旁通接头或循环头、旁通接头或循环头 当测量仪器是有线随钻时，用于实现循环的接头。当测量仪器是有线随钻时，用于实现循环的接头。四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器（二）常用仪器（二）常用仪器四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器单点测斜仪（略）单点测斜仪（略）有线随钻测斜仪有线随钻测斜仪无线随钻测斜仪无线随钻测斜仪(MWD)(MWD)随钻测井随钻测井(LWD)(LWD)工作原理：工作原理：有有线线随随钻钻测测斜斜仪仪井井下下仪仪器器总总成成在在井井下下测测得得井井斜斜、方方位位、工工具具面面等等参参数数，数数据据信信号号通通过过电电缆缆传传输输到到地地面面专专用用机机，地地面面专专用用机机将将信信号号处处理理、解解码码，并并通通过过数数据据线线再再传传到到司司显显，指指导导随随钻钻人人员员定定向向施施工工；电电缆缆既给井下仪器供电，又用来传输信号。既给井下仪器供电，又用来传输信号。1 1、有线随钻测斜仪、有线随钻测斜仪四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器有线随钻系统电缆绞车四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器司钻显示器地面专用计算机保护筒探管四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器优点：优点：（1 1）信号传输快；）信号传输快；施工中可随时观测到井眼轨迹的变化情况；施工中可随时观测到井眼轨迹的变化情况；（2 2）信号传输准确，）信号传输准确，干扰因素少；干扰因素少；（3 3）可在复杂工况下进行定向施工，）可在复杂工况下进行定向施工，不受含砂量、钻井泵、钻井液等不受含砂量、钻井泵、钻井液等因素的影响，因素的影响，可在气体、泡沫钻井中使用；可在气体、泡沫钻井中使用；（4 4）井队可以提前下钻，）井队可以提前下钻，起钻至旁通接头位置就可以将仪器取出。起钻至旁通接头位置就可以将仪器取出。缺点：缺点：（1 1）电缆施工中容易受到损伤，）电缆施工中容易受到损伤，造成短路或断路，不能传输信号；造成短路或断路，不能传输信号；（2 2）定向时不能开转盘钻进，）定向时不能开转盘钻进，若要开转盘，需要将仪器取出；若要开转盘，需要将仪器取出；（3 3）操作相对复杂，）操作相对复杂，准备工作时间长；准备工作时间长；（4 4）需要配备专用的电缆绞车，）需要配备专用的电缆绞车，在雨天及路况不好的情况下不能施工。在雨天及路况不好的情况下不能施工。四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器立管压力时间针阀上升，立管压力升高针阀不动，立管压力稳定MWDMWD泥浆泥浆脉冲信号脉冲信号发生原理发生原理 井井下下仪仪器器总总成成测测得得井井斜斜、方方位位、工工具具面面等等参参数数，信信号号通通过过泥泥浆浆脉脉冲冲传传输输到到地地面面，在在立立管管上上安安装装压压力力传传感感器器，压压力力传传感感器器将将压压力力波波动动信信号号转转化化为为电电信信号号传传到到远远程程数数据据处处理理仪仪（司司显显），远远程程数数据据处处理理仪仪将将信信号号进进行行处处理理解解码码的的同同时时，又又将将信信号号传传给给专专用用数数据据处处理理仪仪。专专用用数数据据处处理理仪仪对对数数据据信信号号进进行行处处理理解解码码，同同时时还还要要给给远远程程数数据据处处理理仪供电，设置远程数据处理仪的各项参数。仪供电，设置远程数据处理仪的各项参数。2 2、无线随钻、无线随钻 MWDMWD四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器MWD地面设备MWD井下设备四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器MWD泥浆脉冲地面专用计算机远程数据处理器四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器LWDLWD井下仪器串井下仪器串3 3、随钻测井、随钻测井LWDLWD四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器LWD司显卡瓦开关深度传感器泥浆脉冲地面接口箱四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器泥浆脉冲信号发生原理泥浆脉冲信号发生原理限流环脉冲发生器四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器（1 1）LWDLWD功能及组成功能及组成随钻地质参数：随钻地质参数：双向自然咖玛、电阻率（双向自然咖玛、电阻率（4 4种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度种探测深度）、补偿中子孔隙度、岩石密度 定向工程参数：定向工程参数：井斜角、方位角、井斜角、方位角、磁性工具面、高边工具面角磁性工具面、高边工具面角井下仪器工况诊断：井下仪器工况诊断：震动传感器、震动传感器、温度传感器温度传感器磁参数：磁参数：地磁场强度，地磁倾角地磁场强度，地磁倾角四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器地面实时监视界面地面实时监视界面地质参数曲线地质参数曲线（2 2）随钻测井随钻测井四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器用用LWDLWD测井曲线与邻井测井曲线可以进行对比，更准确的划分测井曲线与邻井测井曲线可以进行对比，更准确的划分地层界面、确定标志层深度。地层界面、确定标志层深度。（3 3）用用LWDLWD测井曲线确定标志层垂深测井曲线确定标志层垂深 用自然伽玛曲线、电阻率曲线，准确的划分出岩性界面。在用自然伽玛曲线、电阻率曲线，准确的划分出岩性界面。在随钻监测中，结合岩屑录井，分析轨迹是否接近油层，为有效调随钻监测中，结合岩屑录井，分析轨迹是否接近油层，为有效调整轨迹方向提供依据。整轨迹方向提供依据。（4 4）用用LWDLWD曲线划分地层界面、预测到油层的距离曲线划分地层界面、预测到油层的距离（5 5）LWDLWD曲线变化判别轨迹接近油顶或油底情况曲线变化判别轨迹接近油顶或油底情况 实钻井眼轨迹与油层走向的相对位置发生变化时，自然伽玛实钻井眼轨迹与油层走向的相对位置发生变化时，自然伽玛和电阻率均有明显的变化，因此，可根据曲线的相对大小及其变和电阻率均有明显的变化，因此，可根据曲线的相对大小及其变化判断井眼轨迹所处位置、预测油层位置。化判断井眼轨迹所处位置、预测油层位置。四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器四、常用工具、仪器 1 1、带弯螺杆或弯接头的钻具组合、带弯螺杆或弯接头的钻具组合 结结合合随随钻钻测测斜斜仪仪器器，通通过过滑滑动动钻钻进进方方式式，完完成成增增降降井井斜斜和和方方位位控制，通过复合钻进的方式，实现稳斜钻进。控制，通过复合钻进的方式，实现稳斜钻进。2 2、常规扶正器钻具组合、常规扶正器钻具组合 不不使使用用井井下下动动力力钻钻具具，通通过过调调整整扶扶正正器器与与钻钻铤铤的的位位置置和和长长度度关关系系，实实现现在在一一定定斜斜度度的的井井眼眼内内进进行行增增斜斜、降降斜斜或或稳稳斜斜。不不能能用用于于造斜。造斜。五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制（二）定向井轨迹控制钻具组合（二）定向井轨迹控制钻具组合 五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制类型类型L L1 1L L2 2L L3 3强增斜组合强增斜组合1.01.01.81.8中增斜组合中增斜组合1.01.01.81.818.018.027.027.0弱增斜组合弱增斜组合1.01.01.81.89.09.018.018.09.09.0增斜钻具组合的配合尺寸增斜钻具组合的配合尺寸强增斜组合强增斜组合中增斜组合中增斜组合弱增斜组合弱增斜组合增斜钻具组合增斜钻具组合五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制稳斜钻具组合稳斜钻具组合稳斜钻具组合的配合尺寸稳斜钻具组合的配合尺寸类型类型L L1 1L L2 2L L3 3L L4 4L L5 5强稳斜组合强稳斜组合0.80.81.21.24.54.56.06.09.09.09.09.09.09.0中稳斜组合中稳斜组合1.01.01.81.83.03.06.06.09.09.018.018.09.09.027.027.0弱稳斜组合弱稳斜组合1.01.01.81.84.54.59.09.0五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制类型类型L L1 1L L2 2强降斜组合强降斜组合9.09.027.027.0弱降斜组合弱降斜组合0.80.818.018.027.027.0降斜钻具组合的配合尺寸降斜钻具组合的配合尺寸降斜钻具组合降斜钻具组合（二）定向井轨迹控制的基本方法（二）定向井轨迹控制的基本方法 二二维维定定向向井井的的设设计计轨轨道道一一般般是是由由四四种种井井段段组组成成：垂垂直直井井段段、增增斜斜井井段段、稳稳斜斜井井段段和和降降斜斜井井段段。一一口口定定向向井井的轨迹控制过程，可分为以下几个阶段：的轨迹控制过程，可分为以下几个阶段：1 1、打好垂直井段、打好垂直井段 通通常常采采用用钟钟摆摆钻钻具具或或塔塔式式钻钻具具组组合合钻钻井井，严严格格控控制制钻钻压压，对对于于造造斜斜点点较较深深的的定定向向井井可可以以在在钻钻至至造造斜斜点点50-50-100100米米处处轻轻压压吊吊打打，控控制制井井斜斜角角，便便于于下下步步定定向向施施工工。（每（每100-150100-150米必须进行一次测斜斜米必须进行一次测斜斜)五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制 2 2、把好定向造斜关、把好定向造斜关 定定向向角角和和反反扭扭角角的的确确定定：根根据据垂垂直直井井段段、井井斜斜、方方位位、造造斜斜点点深深度度和和造造斜斜钻钻具具组组合合，以以及及地地层层影影响响井井眼眼轨轨迹的规律，确定定向角和反扭角。迹的规律，确定定向角和反扭角。定定向向方方法法：单单点点定定向向、有有线线随随钻钻测测斜斜仪仪定定向向、无无线线随钻测斜仪（随钻测斜仪（MWDMWD）定向、陀螺定向。）定向、陀螺定向。五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制 3 3、转盘增斜井段控制好井斜、方位、转盘增斜井段控制好井斜、方位 按按照照设设计计钻钻井井参参数数钻钻进进、均均匀匀送送钻钻，使使井井眼眼曲曲率率变变化化平平缓缓、轨轨迹迹圆圆滑滑；测测量量有有关关数数据据，及及时时跟跟踪踪预预测测，掌掌握握井井斜斜、方方位位的的变变化化趋趋势势，如如增增斜斜率率达达不不到到设设计计要要求求时时，应应及及时采取措施。时采取措施。4 4、稳斜井段控制好降斜率、稳斜井段控制好降斜率 在在方方位位漂漂移移严严重重的的地地层层钻钻进进，为为了了稳稳定定井井斜斜方方位位，可可在在钻钻头头上上连连续续接接2-32-3只只足足尺尺寸寸稳稳定定器器，加加强强下下部部钻钻具具组组合合的的刚刚性性；因因地地层层因因素素影影响响，采采用用稳稳斜斜钻钻具具出出现现降降斜斜趋趋势势时时，可用微增钻具组合稳斜。可用微增钻具组合稳斜。五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制 5 5、降斜井段简化下部钻具组合、降斜井段简化下部钻具组合 降降斜斜段段一一般般接接近近完完井井井井段段，井井下下扭扭矩矩及及摩摩阻阻较较大大，为为了了安安全全钻钻进进，一一般般在在满满足足井井眼眼中中靶靶的的条条件件下下，简简化化下下部部钻钻具具组组合，减少钻铤和稳定器的数量，甚至可用加重钻杆代替钻铤。合，减少钻铤和稳定器的数量，甚至可用加重钻杆代替钻铤。6 6、扭方位、扭方位 由由于于影影响响井井眼眼轨轨迹迹方方位位漂漂移移的的因因素素比比较较复复杂杂，一一般般应应在在井斜角较小时调整方位，在中靶的前提下，尽量少扭方位。井斜角较小时调整方位，在中靶的前提下，尽量少扭方位。7 7、跟踪控制到靶点、跟踪控制到靶点 按规定进行测斜，尽可采用复合钻井方式。按规定进行测斜，尽可采用复合钻井方式。五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制在以下三种情况下，使用动力钻具进行控制：在以下三种情况下，使用动力钻具进行控制：(1)(1)使使用用转转盘盘钻钻扶扶正正器器组组合合已已难难以以满满足足增增斜斜或或降降斜斜要要求求时，改用动力钻具造斜工具进行强力增斜或降斜；时，改用动力钻具造斜工具进行强力增斜或降斜；(2)(2)转转盘盘钻钻扶扶正正器器组组合合不不能能控控制制方方位位，而而且且在在钻钻进进中中常常常常出出现现方方位位偏偏差差，当当井井眼眼方方位位有有较较大大偏偏差差，有有可可能能造造成成脱脱靶时，必须使用动力钻具造斜工具来完成扭方位；靶时，必须使用动力钻具造斜工具来完成扭方位；(3)(3)为为提提高高钻钻井井速速度度、提提高高中中靶靶率率和和井井身身质质量量，进进行行复复合钻进。合钻进。五、定向井轨迹控制五、定向井轨迹控制提提 纲纲第一部分、定向井基础知识介绍第一部分、定向井基础知识介绍第二部分、水平井基础知识介绍第二部分、水平井基础知识介绍第三部分、现场实际应用情况第三部分、现场实际应用情况水平井定义水平井定义 水平井是指井眼轨迹达到水平以后，井眼继续延伸一水平井是指井眼轨迹达到水平以后，井眼继续延伸一定长度的定向井。这里所说的定长度的定向井。这里所说的“达到水平达到水平”，是指井斜角，是指井斜角达到达到9090左右，并非严格的左右，并非严格的9090。这里所说的这里所说的“延伸一定延伸一定长度长度”，一般是在油层里延伸，并且，一般是在油层里延伸，并且延伸的长度要大于油延伸的长度要大于油层厚度的六倍，层厚度的六倍，据研究，只有在油层延伸的长度大于油层据研究，只有在油层延伸的长度大于油层厚度的六倍，水平井才有经济效益。厚度的六倍，水平井才有经济效益。一、水平井技术概述一、水平井技术概述 1 1、入入靶靶点点：是是指指地地质质设设计规定的目标起始点。计规定的目标起始点。2 2、终终止止点点：是是指指地地质质设设计规定的目标结束点。计规定的目标结束点。3 3、靶靶前前位位移移：是是指指入入靶靶点的水平位移。点的水平位移。4 4、水水平平段段长长：入入靶靶点点与与终止点的轨道长度。终止点的轨道长度。5 5、矩矩形形靶靶：即即纵纵向向为为a a米米,横向为横向为b b的长方体。的长方体。二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念（一）水平井基本技术术语（一）水平井基本技术术语6 6、调整井段：、调整井段：用于施工中调整井眼轨迹的井段。用于施工中调整井眼轨迹的井段。7 7、倒倒装装钻钻具具组组合合：在在钻钻大大斜斜度度井井段段和和水水平平段段时时，为为了了给给钻钻头头加加压压，将将部部分分重重量量较较轻轻的的钻钻具具放放至至钻钻具具组组合合下下部部，把把钻钻铤铤、加加重重钻钻杆杆等等较较重重的的钻钻具具放放至至直直井井段段或或较较小井斜的井段的钻具组合。小井斜的井段的钻具组合。倒装钻具组合的倒装钻具组合的基本原则：基本原则：（1 1）钻铤所处位置井斜角不超过）钻铤所处位置井斜角不超过3030；（2 2）加重钻杆所处位置井斜角不超过）加重钻杆所处位置井斜角不超过6060。二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念（二）水平井的分类（二）水平井的分类 类别类别造斜率造斜率/(/30m)/(/30m)井眼曲率半径井眼曲率半径/m/m水平段水平段长长度度长长半径半径2 28 886086021521530030017001700中半径中半径8 82020215215858520020010001000中短半径中短半径2020808085852020200200500500短半径短半径303015015060601010100100300300超短半径超短半径特殊特殊转转向器向器0.30.330306060二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念 水平井的分类水平井的分类二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念 工艺工艺类型类型长半径长半径中半径中半径短半径短半径造斜率造斜率8/30m8/30m(8-30)/30m(8-30)/30m(90-300)/30m(90-300)/30m曲率半径曲率半径214.9m214.9m214.986m214.986m19.15.73m19.15.73m井眼尺寸井眼尺寸无限制无限制无限制无限制6 61 1/4 4in,4in,43 3/4 4inin钻钻井方式井方式转盘钻转盘钻井或井或导导向向钻钻井系井系统统造斜段：弯外壳造斜段：弯外壳马马达达或或CilligenCilligen钻钻具具组组合合水平段：水平段：转盘钻转盘钻井或井或导导向向钻钻井井铰铰接接马马达方式达方式转盘钻转盘钻柔性柔性组组合合钻钻杆杆常常规钻规钻杆杆常常规钻规钻杆及加重杆及加重钻钻杆杆2 27 7/8 8inin测测斜工具斜工具无限制无限制有有线线随随钻测钻测斜斜仪仪；电电子多点子多点测测斜斜仪仪；MWDMWD柔性有柔性有线测线测斜斜仪仪或柔性或柔性MWDMWD取芯工具取芯工具常常规规工具工具常常规规工具工具岩心筒岩心筒长长1m1m地面地面设备设备可用常可用常规钻规钻机机可用常可用常规钻规钻机机配配备动备动力水力水龙头龙头或或顶顶部部驱动驱动系系统统完井方式完井方式无限制无限制无限制无限制只限于裸眼及割只限于裸眼及割缝缝管管长、中、短半径水平井的工艺特点长、中、短半径水平井的工艺特点二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念 类类型型优优点点缺点缺点长长半半径径1.1.穿透油层段长穿透油层段长(100m)100m)2.2.使用标准的钻具及套管使用标准的钻具及套管3.3.使用常规钻井设备使用常规钻井设备 4.“狗腿严重度狗腿严重度”较小较小5.5.可使用选择性完井方法可使用选择性完井方法6.6.可用各种人工举升采油工艺可用各种人工举升采油工艺7.7.测井及取心方便测井及取心方便8.8.井眼及工具尺寸不受限制井眼及工具尺寸不受限制1.1.井眼轨道控制段最长井眼轨道控制段最长2.2.全井斜深增加全井斜深增加3.3.钻井费用增加钻井费用增加4.4.不适用于薄油层及浅油不适用于薄油层及浅油层层5.5.钻杆扭矩较大钻杆扭矩较大6.6.套管用量最大套管用量最大三种基本类型水平井的主要优缺点一览表三种基本类型水平井的主要优缺点一览表二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念 类类型型优优点点缺点缺点中中半半径径1 1、进进入油入油层层前的无效井段前的无效井段较较短短2 2、使用的井下工具接近于常、使用的井下工具接近于常规规工具工具3 3、造斜段多用于下、造斜段多用于下动动力力钻钻具及具及导导向系向系统统钻钻井，可控性好井，可控性好 4 4、离构造控制点、离构造控制点较较近近5 5、可用常、可用常规规的套管及完井方法的套管及完井方法6 6、井下扭矩及阻力、井下扭矩及阻力较较小小7 7、较较高及高及较稳较稳定的造斜率定的造斜率8 8、井眼控制井段、井眼控制井段较较短短9 9、穿透油、穿透油层层段段长长(可达可达1000m)1000m)1010、井眼尺寸不受限制、井眼尺寸不受限制1111、可以、可以测测井及取心井及取心1212、可、可实现选择实现选择性完井方法性完井方法1 1、要求使用、要求使用MWDMWD2 2、要求使用加重、要求使用加重钻钻杆杆短短半半径径1 1、井眼曲、井眼曲线线段最短段最短2 2、容易、容易侧钻侧钻3 3、中靶准确度相、中靶准确度相对较对较高高4 4、从一口直井中可以多口水平井分支、从一口直井中可以多口水平井分支5 5、造斜点与油、造斜点与油层层距离最小距离最小6 6、可用于浅油、可用于浅油层层7 7、全井斜深最小、全井斜深最小8 8、不受地表条件的影响、不受地表条件的影响1 1、非常、非常规规的井下工具的井下工具2 2、非常、非常规规的完井方法的完井方法3 3、穿透油、穿透油层层段短段短4 4、井眼尺寸受到限制、井眼尺寸受到限制5 5、起下、起下钻钻次数次数较较多多6 6、要求使用、要求使用顶顶部部驱动驱动系系统统或或动动力水力水龙头龙头7 7、井眼方位控制受到限、井眼方位控制受到限制制（三）各类水平井的特点（三）各类水平井的特点 长长半半径径水水平平井井，可可以以用用常常规规定定向向钻钻井井的的设设备备、工工具具和和方方法法钻钻成成，固固井井、完完井井也也与与常常规规定定向向井井相相同同，只只是是难难度度增增大大而而已已；主主要要缺缺点点是是摩摩阻力大，起下管柱难度大，此类水平井的数量将越来越少。阻力大，起下管柱难度大，此类水平井的数量将越来越少。中中半半径径水水平平井井，在在增增斜斜段段均均要要用用弯弯外外壳壳井井下下动动力力钻钻具具进进行行增增斜斜，使使用用导导向向钻钻井井系系统统控控制制井井眼眼轨轨迹迹；固固井井完完井井方方法法也也可可与与常常规规定定向向井井相相同同，只只是是难难度度更更大大；由由于于中中半半径径水水平平井井摩摩阻阻力力小小，所所以以目目前前在在已已钻钻水水平井中，中半径水平井数量最多。平井中，中半径水平井数量最多。二、水平井的基本概念二、水平井的基本概念 短短半半径径和和中中短短半半径径水水平平井井，主主要要用用于于老老井井侧侧钻钻，死死井井复复活活，提提高高采采收收率率，少少数数也也有有打打新新井井的的。此此类类水水平平井井需需用用特特殊殊的的造造斜斜工工具具，目目前前有有两两种种钻钻井井系系统统：柔柔性性旋旋转转钻钻井井系系统统和和井井下下马马达达钻钻井井系系统统；另另外外完完井井的的困困难难较较大大，只只能能裸裸眼眼或或下下割割缝缝筛筛管管，由由于于中中靶靶精精度高，增产效益显著，此类水平井将越来越多。度高，增产效益显著，此类水平井将越来越多。超超短短半半径径水水平平井井，也也被被称称为为径径向向水水平平井井，仅仅用用于于老老井井复复活活。通通过过转转动动转转向向器器，可可以以在在同同一一井井深深处处水水平平辐辐射射地地钻钻出出多多个个(一一般般为为4 41212个个)水水平平井井眼眼，这这种种井井增增产产效效果果很很显显著著，而而且且地地面面设设备备简简单单，钻钻速