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定定向向井井技技术术 定向钻井定向钻井 定向井的概念定向井的概念 定义：设计井眼轨迹由多段直线和光定义：设计井眼轨迹由多段直线和光滑曲线组成，井底相对井口有一定滑曲线组成，井底相对井口有一定的水平位移；这种沿着预先设计的的水平位移；这种沿着预先设计的井眼轨迹钻进的井称为井眼轨迹钻进的井称为定向井。定向井。定向井的使用范围uu增加油层穿越面积，提高产量和采收率（水平井）增加油层穿越面积，提高产量和采收率（水平井）uu绕开地面障碍（河流、高山、建筑、沼泽）绕开地面障碍（河流、高山、建筑、沼泽）uu适应井下地质条件，节省钻井时间适应井下地质条件，节省钻井时间uu减小地面井场占用面积减小地面井场占用面积,节省投资（丛式井、多底井）节省投资（丛式井、多底井）uu处理井下事故（救援井、侧钻井）处理井下事故（救援井、侧钻井）水平井：应用于油气田开发的水平井：应用于油气田开发的目标是增产、提高采收率。目标是增产、提高采收率。尤其适应于裂缝性储层、低渗油尤其适应于裂缝性储层、低渗油气层、薄油层。气层、薄油层。水平井多底井侧钻救援井定向井名词解释、测量井深、测量井深、测量井深、测量井深(MD)L:(MD)L:(MD)L:(MD)L:井口至井眼某点的轨迹长度井口至井眼某点的轨迹长度井口至井眼某点的轨迹长度井口至井眼某点的轨迹长度、垂直井深、垂直井深、垂直井深、垂直井深(TVD)H:(TVD)H:(TVD)H:(TVD)H:井口至井眼某点的垂直距离井口至井眼某点的垂直距离井口至井眼某点的垂直距离井口至井眼某点的垂直距离、井斜角、井斜角、井斜角、井斜角a:a:a:a:井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角井身轨迹某点切线与铅垂线的夹角、方位角、方位角、方位角、方位角f:f:f:f:井身轨迹某点水平投影的切线与正北井身轨迹某点水平投影的切线与正北井身轨迹某点水平投影的切线与正北井身轨迹某点水平投影的切线与正北方向的夹角方向的夹角方向的夹角方向的夹角、井斜变化率、井斜变化率、井斜变化率、井斜变化率Ka:Ka:Ka:Ka:单位井段的井斜变化单位井段的井斜变化单位井段的井斜变化单位井段的井斜变化、方位变化率、方位变化率、方位变化率、方位变化率Kf:Kf:Kf:Kf:单位井段的方位变化单位井段的方位变化单位井段的方位变化单位井段的方位变化、水平位移、水平位移、水平位移、水平位移S:S:S:S:井身轨迹某点与井口位置的水平距离井身轨迹某点与井口位置的水平距离井身轨迹某点与井口位置的水平距离井身轨迹某点与井口位置的水平距离、闭合距、闭合距、闭合距、闭合距S S S SE E E E:完井井底水平位移完井井底水平位移完井井底水平位移完井井底水平位移、闭合方位角、闭合方位角、闭合方位角、闭合方位角f f f fE E E E:闭合距与正北方向的夹角闭合距与正北方向的夹角闭合距与正北方向的夹角闭合距与正北方向的夹角10101010、全角变化率、全角变化率、全角变化率、全角变化率K:K:K:K:井眼的空间曲率井眼的空间曲率井眼的空间曲率井眼的空间曲率定向井名词解释定向井名词解释定向井名词解释定向井名词解释点垂直井深点垂直井深A A点测量井深：点测量井深：点井斜角点井斜角HA井斜变化率的概念井斜变化率的概念井斜变化率的概念井斜变化率的概念井斜变化率井斜变化率a：单位井段的井斜变化：单位井段的井斜变化A A方位变化率的概念方位变化率的概念方位变化率的概念方位变化率的概念方位变化率方位变化率f：单位井段的方位变化：单位井段的方位变化fAfB水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离水平位移：井身轨迹某点与井口位置的水平距离点水平位移：点水平位移：AOAOAE(E(完井井底完井井底)闭合距：闭合距：S SE EOEOE闭合方位角闭合方位角 fE全角变化率全角变化率K K:井眼的空间曲率井眼的空间曲率K KAB表示空间井眼轨迹的两个平面表示空间井眼轨迹的两个平面fAfE水平投影fAfE井身剖面设计井身剖面设计设计原则设计原则、利用地层自然造斜规律、利于钻井、采油、修井工作、剖面简单、造斜井段地层稳定、井眼曲率变化均匀定向井剖面类型定向井剖面类型、常规井身剖面、常规井身剖面整个井眼轨迹由直线和圆弧组成整个井眼轨迹由直线和圆弧组成、特殊井身剖面、特殊井身剖面井眼轨迹由直线、圆弧和其他平面井眼轨迹由直线、圆弧和其他平面曲线（悬链线、抛物线曲线（悬链线、抛物线?.)?.)组成组成定向井参数选择、造斜点、造斜点地层稳定、可钻性好地层稳定、可钻性好地层稳定、可钻性好地层稳定、可钻性好、最大井斜角、最大井斜角根据钻井工艺和采油的需要根据钻井工艺和采油的需要根据钻井工艺和采油的需要根据钻井工艺和采油的需要、井眼曲率，造斜率、井眼曲率，造斜率 大曲率半径：大曲率半径：大曲率半径：大曲率半径：中曲率半径：中曲率半径：中曲率半径：中曲率半径：小曲率半径小曲率半径小曲率半径小曲率半径：、造斜点、最大井斜角、造斜率、造斜点、最大井斜角、造斜率三者之间要满足一定的关系三者之间要满足一定的关系三者之间要满足一定的关系三者之间要满足一定的关系实际井眼轴线的计算方法uu定向井井眼轴线是以等间距测量的，每一测点的数据有测量井深测量井深、井斜角井斜角和方位角方位角。uu任意测点间的空间坐标位置需要根据两测点间的轨迹形状来计算。uu井眼轨迹形状是的未知的，不同假设就得到不同的计算方法。正切法、垂直位移：、垂直位移：、水平位移：、水平位移：、北位移：、北位移：、东位移：、东位移：、井底垂深：、井底垂深：、井底水平位移：、井底水平位移：、闭合方位角：、闭合方位角：正切法计算公式正切法计算公式平衡正切法、垂直位移：、垂直位移：、水平位移：、水平位移：、北位移：、北位移：、东位移：、东位移：、井底垂深：、井底垂深：、井底水平位移：、井底水平位移：、闭合方位角：、闭合方位角：平衡正切法计算公式平衡正切法计算公式、平均井斜角：、平均井斜角：、平均井斜角：、平均井斜角：、平均方位角：、平均方位角：、平均方位角：、平均方位角：、垂直位移：、垂直位移：、垂直位移：、垂直位移：、水平位移：、水平位移：、水平位移：、水平位移：、北位移：、北位移：、北位移：、北位移：、东位移：、东位移：、东位移：、东位移：、井底垂深：、井底垂深：、井底垂深：、井底垂深：、井底水平位移：、井底水平位移：、井底水平位移：、井底水平位移：、闭合方位角：、闭合方位角：、闭合方位角：、闭合方位角：平均角法计算公式平均角法计算公式圆柱螺线法、井斜曲率半径：、井斜曲率半径：、方位曲率半径：、方位曲率半径：、垂直位移：、垂直位移：、水平位移：、水平位移：、北位移：、北位移：、东位移：、东位移：、井底垂深：、井底垂深：、井底水平位移：、井底水平位移：、闭合方位角：、闭合方位角：曲率半径法计算公式曲率半径法计算公式实际井身轴线的绘制方法uu在垂直平面和水平投影面上绘制井眼轨迹，具体步骤如下：、将测井资料整理列表；、选定一种计算方法，将计算结果填入表中；、根据计算结果绘制井身轨迹垂直平面垂直平面和水平投影水平投影图。绘制井眼轨迹的数据表（平均角法）绘制井眼轨迹的数据表（平均角法）造斜工具造斜工具 转盘钻井用造斜工具转盘钻井用造斜工具槽式变向器，水力冲，锚式钻头，槽式变向器，水力冲，锚式钻头，BHABHA(BottomHole Assembly)(BottomHole Assembly)。特点：非连续造斜井底动力钻井用造斜工具井底动力钻井用造斜工具弯接头，偏心短节，可调变向接头弯接头，偏心短节，可调变向接头。特点：连续造斜井眼轨迹控制井眼轨迹控制装置角装置角w w钻具组合钻具组合反扭矩的影响反扭矩的影响装置角的规定装置角的规定u当造斜工具面和原井眼方向所在铅当造斜工具面和原井眼方向所在铅垂面重合，且造斜工具起增斜作用时，垂面重合，且造斜工具起增斜作用时，装置角装置角w w为度；为度；u在垂直井眼内，造斜工具弯曲方向在垂直井眼内，造斜工具弯曲方向指向正北，装置角指向正北，装置角w w为度。为度。装置角装置角w w对井斜和方位的影响对井斜和方位的影响原井斜方位原井斜方位增斜增斜减斜减斜减方位减方位增方位增方位w=0 w=0 全力增斜全力增斜w=270w=270w=90 w=90 全力增方位全力增方位w=180 w=180 增方位增方位增斜增斜减斜减斜减方位减方位全力降斜全力降斜全力减方位全力减方位w=090 w=090 w=90180 w=90180 w=180270 w=180270 w=270360 w=270360 装置角装置角w w的图解法的图解法uu一种实用的确定装置角的近似方法一种实用的确定装置角的近似方法uu方法：用线段的方法：用线段的长度长度表示表示井斜角井斜角a a和和导斜角导斜角g g，用线段的用线段的夹角夹角表示表示方位角方位角f f和和装置角装置角w w。12w w1 1w w2 2DONorth原井底方位原井底方位F F 方位增量方位增量DF DF 装置角装置角w w的图解法的图解法uu已知条件已知条件已知条件已知条件：原井斜角、原方位角；原井斜角、原方位角；原井斜角、原方位角；原井斜角、原方位角；uu方法方法方法方法：在方位增量在方位增量在方位增量在方位增量DFDFDFDF、井斜增量、井斜增量、井斜增量、井斜增量DaDaDaDa、导斜角、导斜角、导斜角、导斜角g g g g、装置角、装置角、装置角、装置角w w w w四个参数中任意确定两个参数，求另外两个参数。四个参数中任意确定两个参数，求另外两个参数。四个参数中任意确定两个参数，求另外两个参数。四个参数中任意确定两个参数，求另外两个参数。OAN原方位角原方位角F F 原井斜角原井斜角a a 钻具组合钻具组合用改变井底钻具组合的方法来控制井身轨迹用改变井底钻具组合的方法来控制井身轨迹 反扭矩的影响反扭矩的影响使用井下动力钻具造斜时，钻具产生的反使用井下动力钻具造斜时，钻具产生的反扭矩对装置角会产生影响。扭矩对装置角会产生影响。定向井测量方法定向井测量方法、井斜角测量、井斜角测量原理原理原理原理：重力：重力方法方法方法方法：液体染色（虹吸测斜仪），腐蚀（），：液体染色（虹吸测斜仪），腐蚀（），感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻测量仪测量仪 MWD MWD）。）。、方位角测量、方位角测量原理原理原理原理：陀螺、磁场（在套管内不能测量，需使用无：陀螺、磁场（在套管内不能测量，需使用无磁钻铤）磁钻铤）方法方法方法方法：感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻：感光照相（单、多点照相仪），电法（随钻测量仪测量仪 MWD MWD）。）。要要 点点 小小 结结u定向井的有关概念、名词术语定向井的有关概念、名词术语u表示定向井的两个平面表示定向井的两个平面u实际井眼轨迹的计算和绘制实际井眼轨迹的计算和绘制u造斜与井眼轨迹控制方法造斜与井眼轨迹控制方法u装置角的定义及其图解法装置角的定义及其图解法u井身轨迹测量方法及原理井身轨迹测量方法及原理