[精选]定向井水平井钻井完井工艺技术进展课件.pptx

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1、定向井、水平井定向井、水平井钻井完井工艺技术进展钻井完井工艺技术进展二二九年六月九年六月 提提 纲纲n n 定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井及水平井钻井、完井基础知识定向井基础知识定向井基础知识定向井基础知识定向井基础知识水平井基础知识水平井基础知识水平井基础知识水平井基础知识完井基础知识完井基础知识完井基础知识完井基础知识n n 钻井井控要求钻井井控要求钻井井控要求钻井井控要求n n 钻井、完井工艺技术新进展钻井、完井工艺技术新进展钻井、完井工艺技术新进展钻井、完井工艺技术新进展一、概一、概 述述 一、定向井的定义一、定向

2、井的定义 使井眼沿预先设计的井使井眼沿预先设计的井使井眼沿预先设计的井使井眼沿预先设计的井眼轴线井眼轨迹钻达眼轴线井眼轨迹钻达眼轴线井眼轨迹钻达眼轴线井眼轨迹钻达预定目标的钻井过程。预定目标的钻井过程。预定目标的钻井过程。预定目标的钻井过程。井眼控制是使井眼按规井眼控制是使井眼按规井眼控制是使井眼按规井眼控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、定的井斜、狗腿严重度、定的井斜、狗腿严重度、定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻水平位移等限制条件的钻水平位移等限制条件的钻水平位移等限制条件的钻井过程。井过程。井过程。井过程。苏14区块加密区山1有效厚度图一、概一、概 述述二定向井的引入二定向井

3、的引入1 1、定向井引入石油钻井界约在、定向井引入石油钻井界约在1919世纪后期，世纪后期，当时的定向井是在落鱼周围侧钻。当时的定向井是在落鱼周围侧钻。2 2、世界上第一口真正有记录的定向井是、世界上第一口真正有记录的定向井是19321932年年 人在加利福尼亚亨延滩油田完成，当时人在加利福尼亚亨延滩油田完成，当时浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架钻井。钻井。一位有创新精神的钻井承包商改变一位有创新精神的钻井承包商改变了这种做法，他在陆地上竖井架，使井眼延伸了这种做法，他在陆地上竖井架，使井眼延伸到海床下，开创了钻井新纪元。到海床下，开创了钻井新纪

4、元。落鱼落鱼苏14区块加密区山1有效厚度图一、概一、概 述述 3 3 3 3、1934193419341934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井底

5、与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，这是世界上第一口定向救援井。救援井。救援井。救援井。4 4 4 4、我国的第一口定向井是、我国的第一口定向井是、我国的第一口定向井是、我国的第一口定向井是1955195519551955年在玉门油田钻成，井号为年在玉门油田钻成，井号为年在玉门油田钻成，井号为年在玉门油田钻成，井号为C215C215C215C215井。井。井。井。19651965196519

6、65年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m160m160m160m，是世，是世，是世，是世界上第二个钻成水平井的国家。界上第二个钻成水平井的国家。界上第二个钻成水平井的国家。界上第二个钻成水平井的国家。5 5 5 5、四川油田的草四川油田的草四川油田的草四川油田的草16161616井，井，井，井，1987198719871987年钻成，是一口过长江定向井。年钻成，是一口过长江定向井。年钻成，是一口过长江定向井。年钻成，

7、是一口过长江定向井。6 6 6 6、1988 1988 1988 1988年胜利油田完成河年胜利油田完成河年胜利油田完成河年胜利油田完成河50505050丛式井组，一个陆地平台钻成丛式井组，一个陆地平台钻成丛式井组，一个陆地平台钻成丛式井组，一个陆地平台钻成35353535口定向井。口定向井。口定向井。口定向井。二定向井的引入二定向井的引入苏14区块加密区山1有效厚度图三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井一、概一、概 述述1 1 1 1、地面限制、地面限制、地面限制、地面限制油田所处地面不利于或不充许设置井油田所处地面不利于或不充许设置井场钻井或搬家安装受到

8、极大障碍。场钻井或搬家安装受到极大障碍。如：如：1 1英国的北海油田；英国的北海油田；2 2中国的长庆、胜利、大港、中国的长庆、胜利、大港、塔里木油田等。塔里木油田等。苏14区块加密区山1有效厚度图三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井一、概一、概 述述2 2 2 2、海上生产集输需要海上生产集输需要海上生产集输需要海上生产集输需要三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井三、为什么钻定向井一、概一、概 述述3 3 3 3、打救援井打救援井打救援井打救援井黄土塬四长庆油田钻定向井的主要原因四长庆油田钻定向井的主要原因四长庆油田钻定向井的主要原因四长

9、庆油田钻定向井的主要原因 受地形、地貌的限制：地处黄土高原，千沟万壑受地形、地貌的限制：地处黄土高原，千沟万壑一、概一、概 述述沙漠一、概一、概 述述一、概一、概 述述苏14区块加密区盒8有效厚度图苏14区块加密区山1有效厚度图 节省投资，降低开发成本节省投资，降低开发成本 丛式井可以节约大量的道路建设、井场建设投资，节丛式井可以节约大量的道路建设、井场建设投资，节省地面空间，便于采油集中建站、集中管理，从而降低整省地面空间，便于采油集中建站、集中管理，从而降低整个油田的开发成本。个油田的开发成本。有利于保护环境有利于保护环境 有些油气藏在环保要求高的地区，假设采用丛式井钻有些油气藏在环保要求

10、高的地区，假设采用丛式井钻井技术，可防止环境的大面积污染，以满足环保要求。井技术，可防止环境的大面积污染，以满足环保要求。一、概一、概 述述小斜度定向井：井斜小于小斜度定向井：井斜小于1515，钻井时井斜、方位不易控制，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。钻井难度大。中斜度定向井常规定向井：井斜在中斜度定向井常规定向井：井斜在15-4515-45之间，钻井时井之间，钻井时井斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。大斜度定向井：井斜在大斜度定向井：井斜在46-8546-85度之间，其斜度大，水平位移大，度之间，其斜度大，水平位移大

11、，增加了钻井难度和成本。增加了钻井难度和成本。丛式井：在一个井场或平台上，钻出几口或几十口定向井和一丛式井：在一个井场或平台上，钻出几口或几十口定向井和一口直井。口直井。多底井分支井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定多底井分支井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。向井。定定向向井井二、定向井分类二、定向井分类分支井分支井分支井分支井 水平井水平井水平井水平井直井直井直井直井定向井定向井定向井定向井二、定向井分类二、定向井分类 造斜点造斜点造斜点造斜点稳斜井段稳斜井段稳斜井段稳斜井段实钻井眼轨迹实钻井眼轨迹实钻井眼轨迹实钻井眼轨迹设计井眼轨道设计井眼轨道设计井眼轨道设计井眼轨道靶区靶

12、区靶区靶区水水水水 平平平平 位位位位 移移移移垂垂垂垂深深深深三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念主要参数：主要参数：n测点的井深，用测点的井深，用L L表示；表示；n测点的井斜角，用测点的井斜角，用；n测点的方位角，用测点的方位角，用。n通过测深、井斜角、方通过测深、井斜角、方位角然后利用公式逐段位角然后利用公式逐段递推出整个轨迹情况。递推出整个轨迹情况。三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念测深测深测深测深 ：井口至测点处的井眼实际长，：井口至测点处的井眼实际长，：井口至测点处的井眼实际长，：井口至测点处的井眼实际长，单位是米；单位是米；单位是米；单位是米；

13、Measured depthMeasured depthMeasured depthMeasured depthMDMDMDMD井斜角井斜角井斜角井斜角 ：测点处井眼方向线切线，：测点处井眼方向线切线，：测点处井眼方向线切线，：测点处井眼方向线切线，指前与重力指前与重力指前与重力指前与重力线间的夹角，度。线间的夹角，度。线间的夹角，度。线间的夹角，度。InclinationInclinationInclinationInclinationInc Inc Inc Inc.方位角：测点处正北方向至井眼方向方位角：测点处正北方向至井眼方向方位角：测点处正北方向至井眼方向方位角：测点处正北方向至井眼方

14、向线在水平面投影线间夹角，度线在水平面投影线间夹角，度线在水平面投影线间夹角，度线在水平面投影线间夹角，度azimuthazimuthazimuthazimuth一、定向井的基本要素一、定向井的基本要素三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念一、定向井的基本要素一、定向井的基本要素井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度井斜变化率：井斜角对井深的变化率，度/30/30/30/30米；米；米；米；build rate,drop ratebuild rate,drop ratebuild rate,drop rateb

15、uild rate,drop rate方位变化率：方位角对井深的变化率，度方位变化率：方位角对井深的变化率，度方位变化率：方位角对井深的变化率，度方位变化率：方位角对井深的变化率，度/30/30/30/30米；米；米；米；walk ratewalk ratewalk ratewalk rate 狗腿严重度狗腿严重度狗腿严重度狗腿严重度DLSDLSDLSDLS：“全角变化率、全角变化率、全角变化率、全角变化率、“狗腿严重度狗腿严重度狗腿严重度狗腿严重度“井眼曲率，都是相同的意井眼曲率，都是相同的意井眼曲率，都是相同的意井眼曲率，都是相同的意义，指的是在单位井段内三维空间的角度变义，指的是在单位井

16、段内三维空间的角度变义，指的是在单位井段内三维空间的角度变义，指的是在单位井段内三维空间的角度变化。它既包含了井斜角的变化，又包含着方化。它既包含了井斜角的变化，又包含着方化。它既包含了井斜角的变化，又包含着方化。它既包含了井斜角的变化，又包含着方位角的变化。其常用单位为：位角的变化。其常用单位为：位角的变化。其常用单位为：位角的变化。其常用单位为：/30m/30m/30m/30m。垂深垂深Vertical depth orTrue Vertical depth orTrue vertical depthvertical depth:测点的垂直深度，是指井身上任测点的垂直深度，是指井身上任一点

17、至井口所在水平面的距离。其测一点至井口所在水平面的距离。其测量单位为米。量单位为米。水平位移水平位移Displacement or Displacement or Closure distanceClosure distance：即井眼轴线某点在水平面上的投即井眼轴线某点在水平面上的投影至井口的距离，也称闭合距。其测影至井口的距离，也称闭合距。其测量单位为米。量单位为米。三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念 造斜点造斜点Kick off pointKick off point:在定向在定向井中开始定向造斜的位置叫造斜点。井中开始定向造斜的位置叫造斜点。通常以开始定向造斜的井深来

18、表示，通常以开始定向造斜的井深来表示，其测量单位为米。其测量单位为米。造斜率：造斜率表示了造斜工具的造斜率：造斜率表示了造斜工具的造斜能力，其值等于用该造斜工具所造斜能力，其值等于用该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。钻出的井段的井眼曲率。增降斜率：指的是增降斜增降斜率：指的是增降斜井段的井斜变化率。其井斜变化为井段的井斜变化率。其井斜变化为正值时为增斜率，负值为降斜率。正值时为增斜率，负值为降斜率。三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念直井段直井段直井段直井段:井斜角为井斜角为井斜角为井斜角为0 0 0 0度：度：度：度：OAO

19、AOAOA段段段段造斜点：开始定向造斜的位置造斜点：开始定向造斜的位置造斜点：开始定向造斜的位置造斜点：开始定向造斜的位置:A:A:A:A点点点点增斜段：井斜角随井深增加的井段：增斜段：井斜角随井深增加的井段：增斜段：井斜角随井深增加的井段：增斜段：井斜角随井深增加的井段：ABABABAB段段段段稳斜段：井斜不变的井段：稳斜段：井斜不变的井段：稳斜段：井斜不变的井段：稳斜段：井斜不变的井段：BCBCBCBC段段段段降斜段：井斜角随井深增加而减小的降斜段：井斜角随井深增加而减小的降斜段：井斜角随井深增加而减小的降斜段：井斜角随井深增加而减小的井段：井段：井段：井段：CDCDCDCD段段段段OAB

20、CDE目标点目标点TargetTarget：设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点，也就是：设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点，也就是靶点，通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示；靶点，通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示；靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，称为靶区半径；靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，称为靶区半径；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，称为靶心距。三、定向井井眼轨迹基本概念三、定向井井眼轨迹基本概念四、定向井轨迹设计

21、四、定向井轨迹设计设计条件：设计条件：设计条件：设计条件：l一般要给定的有：一般要给定的有：目标点垂深目标点垂深目标点垂深目标点垂深、水平位移水平位移水平位移水平位移、设计方位设计方位设计方位设计方位等；等；l给定进入目标的要求例如：目标点或目标段的井斜角；给定进入目标的要求例如：目标点或目标段的井斜角；设计内容：设计内容：设计内容：设计内容：l根据设计条件，设计出根据设计条件，设计出适宜的适宜的适宜的适宜的轨迹。轨迹。轨轨轨轨迹迹设计的关键设计的关键设计的关键设计的关键：l造斜点、增斜率和降斜率的选择造斜点、增斜率和降斜率的选择需要经验；需要经验；需要经验；需要经验；l轨迹关键参数的求得轨迹

22、关键参数的求得需要先进的计算公式。需要先进的计算公式。需要先进的计算公式。需要先进的计算公式。一主要内容：一主要内容：一主要内容：一主要内容：二井眼轨二井眼轨二井眼轨二井眼轨迹迹的类型的类型的类型的类型 井井眼眼轨轨迹迹的的类类型型二维二维井眼井眼轨道轨道三维三维井眼井眼轨道轨道设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的井眼轨面上变化的井眼轨迹迹。二维井眼轨迹由垂直井段、增斜井段、稳斜二维井眼轨迹由垂直井段、增斜井段、稳斜井段和降斜井段组合而成。井段和降斜井段组合而成。在设计井眼轴线上，既有井斜角变化在设计井眼轴线上，既有井斜角变化又有方位角变化的井眼轨

23、迹。又有方位角变化的井眼轨迹。三维井眼轨迹设计用于绕障井和现场待三维井眼轨迹设计用于绕障井和现场待钻修正井眼轨迹设计。钻修正井眼轨迹设计。二维二维井眼井眼轨道轨道四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计1 1 根据油气田勘探开发要求，保证实现钻井目的；根据油气田勘探开发要求，保证实现钻井目的；2 2 根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高油气产量和采收根据油气田的构造特征、油气产状，有利于提高油气产量和采收 率，改善投资效益；率，改善投资效益；3 3 在在选选择择造造斜斜点点、井井眼眼曲曲率率、最最大大井井斜斜角角等等参参数数时时，有有利利于于钻钻井井、采采 油和修井作业；油和修井作业；4 4

24、 在满足钻井目的的前提下，应尽可能选择比较简单的剖面类型，在满足钻井目的的前提下，应尽可能选择比较简单的剖面类型，力力 求使设计的斜井段最短，以减小井眼轨道控制的难度和钻井工作求使设计的斜井段最短，以减小井眼轨道控制的难度和钻井工作 量，有利于安全、快速钻井、降低钻井成本。量，有利于安全、快速钻井、降低钻井成本。三设计井眼轨迹的原则三设计井眼轨迹的原则三设计井眼轨迹的原则三设计井眼轨迹的原则四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计四井眼轨道设计中有关因素的选择四井眼轨道设计中有关因素的选择四井眼轨道设计中有关因素的选择四井眼轨道设计中有关因素的选择造造斜斜点点的的选选择择原原则则1)1)造斜点的选

25、择在比较稳定的地层，防止在岩石破碎带、漏造斜点的选择在比较稳定的地层，防止在岩石破碎带、漏2)2)失地层；失地层；2 2地层可钻性均匀，不应有硬夹层；地层可钻性均匀，不应有硬夹层；3 3要满足采油工艺要求；要满足采油工艺要求；4 4 垂深大、水平位移小的井，造斜点应深，以简化井身结垂深大、水平位移小的井，造斜点应深，以简化井身结 构、加快钻速；构、加快钻速；5 5 垂深小、水平位移大的井，造斜点应浅，以减少定向施工垂深小、水平位移大的井，造斜点应浅，以减少定向施工 的工作量；的工作量；6 6 在方位漂移地区，应使斜井段避开方位漂移大的地层。在方位漂移地区，应使斜井段避开方位漂移大的地层。四、定

26、向井轨迹设计四、定向井轨迹设计 最大井斜角：直井在规定井斜角内；常规定向井和水平井井斜角小于最大井斜角：直井在规定井斜角内；常规定向井和水平井井斜角小于1515时，方位不稳定，因此，最大井斜角应大于时，方位不稳定，因此，最大井斜角应大于1515，一般，一般15154545。井眼曲率：过小，造斜井段过长，增加轨迹控制工作量；井眼曲率：过小，造斜井段过长，增加轨迹控制工作量；过大，造成钻具过大，造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它井下作业如测井、固井、射孔、采油等偏磨、摩阻过大、键槽、其它井下作业如测井、固井、射孔、采油等的困难，因此，应根据具体情况，适中选择井眼曲率，应控制其最大值的困难，因此，应

27、根据具体情况，适中选择井眼曲率，应控制其最大值5-5-12/100m12/100m，最大不超过，最大不超过16/100m16/100m。井眼轨迹类型的选择：设计井眼轨迹时，一般选择简单的二维轨迹。二维井眼轨迹类型的选择：设计井眼轨迹时，一般选择简单的二维轨迹。二维轨迹由垂直井段、造斜井段、稳斜井段组合而成，最常用的有四种类型。轨迹由垂直井段、造斜井段、稳斜井段组合而成，最常用的有四种类型。四井眼轨迹设计中有关因素的选择四井眼轨迹设计中有关因素的选择四井眼轨迹设计中有关因素的选择四井眼轨迹设计中有关因素的选择四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计五、井身剖面类型

28、的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择1 1、常规二维剖面、常规二维剖面二维定向井剖面指设计井眼轴线二维定向井剖面指设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的定向井剖面。变化的定向井剖面。四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择2 2 2 2、直直直直-增增增增-稳三段制剖面稳三段制剖面稳三段制剖面稳三段制剖面最常用和最简单的井身剖面最常用和最简单的井身剖面最常用和最简单的井身剖面最常用和最简单的井身剖面。特点：。特点：。特点：。特点：造斜点较浅

29、可减少最大井斜角造斜点较浅可减少最大井斜角造斜点较浅可减少最大井斜角造斜点较浅可减少最大井斜角使用范围：使用范围：使用范围：使用范围：靶点较浅、水平位移较大时常采用。靶点较浅、水平位移较大时常采用。靶点较浅、水平位移较大时常采用。靶点较浅、水平位移较大时常采用。因造斜段完成后井斜角和方位角因造斜段完成后井斜角和方位角因造斜段完成后井斜角和方位角因造斜段完成后井斜角和方位角变化不大，轨迹容易控制，一般井斜变化不大，轨迹容易控制，一般井斜变化不大，轨迹容易控制，一般井斜变化不大，轨迹容易控制，一般井斜角为角为角为角为15-5515-5515-5515-55。长庆油田丛式井施工主要采用三长庆油田丛式

30、井施工主要采用三长庆油田丛式井施工主要采用三长庆油田丛式井施工主要采用三段制剖面段制剖面段制剖面段制剖面四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择应用范围：应用范围：应用范围：应用范围：常常常常用用用用于于于于靶靶靶靶点点点点较较较较深深深深，水水水水平平平平位位位位移移移移较较较较小的定向井、多目标井等。小的定向井、多目标井等。小的定向井、多目标井等。小的定向井、多目标井等。特点：特点：特点：特点：难难难难度度度度较较较较三三三三段段段段制制制制剖剖剖剖面面面面大大大大，主主主主要要要要原原原原因因因因是是是是

31、有有有有降降降降斜斜斜斜段段段段。降降降降斜斜斜斜段段段段会会会会增增增增大大大大扭扭扭扭矩矩矩矩、摩摩摩摩阻阻阻阻如如如如小小小小水水水水平平平平位位位位移移移移深深深深定定定定向向向向井井井井采采采采用用用用三段制剖面轨迹难控制。三段制剖面轨迹难控制。三段制剖面轨迹难控制。三段制剖面轨迹难控制。3 3 3 3、直、直、直、直-增增增增-稳稳稳稳-降降降降-稳五段制剖面稳五段制剖面稳五段制剖面稳五段制剖面四、定向井轨迹设计四、定向井轨迹设计五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择五、井身剖面类型的选择4 4 4 4、三维定向井剖面、三维定向井剖面、三维定向井剖面、三

32、维定向井剖面 三三三三维维维维定定定定向向向向井井井井剖剖剖剖面面面面指指指指在在在在设设设设计计计计的的的的井井井井身身身身剖剖剖剖面面面面上上上上既既既既有有有有井井井井斜斜斜斜角角角角的的的的变变变变化化化化又又又又有有有有方方方方位位位位角角角角的的的的变变变变化。化。化。化。常常常常用用用用于于于于在在在在地地地地面面面面井井井井口口口口位位位位置置置置与与与与设设设设计计计计目目目目标标标标点点点点之之之之间间间间的的的的铅铅铅铅垂垂垂垂平平平平面面面面内内内内，存存存存在在在在井井井井眼眼眼眼难难难难以以以以通通通通过过过过的的的的障障障障碍碍碍碍物物物物如如如如：已已已已钻钻钻

33、钻的的的的井井井井眼眼眼眼、盐盐盐盐丘丘丘丘等等等等，设计井需要绕过障碍钻达目标点。，设计井需要绕过障碍钻达目标点。，设计井需要绕过障碍钻达目标点。，设计井需要绕过障碍钻达目标点。如：三维绕障设计、纠偏三维设计等如：三维绕障设计、纠偏三维设计等如：三维绕障设计、纠偏三维设计等如：三维绕障设计、纠偏三维设计等五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法v井眼轨迹控制的实质，就是不断地井眼轨迹控制的实质，就是不断地控制井眼前进的方向控制井眼前进的方向控制井眼前进的方向控制井眼前进的方向，设法使实钻，设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨迹。的井眼轨迹

34、尽可能符合设计的井眼轨迹。v井眼方向的控制可通过调整造斜工具的造斜率和装置角来实现。井眼方向的控制可通过调整造斜工具的造斜率和装置角来实现。v造斜率的调整目前主要通过更换钻具组合来实现，较先进的方法是可造斜率的调整目前主要通过更换钻具组合来实现，较先进的方法是可变径稳定器和可调弯角的动力钻具，最先进的旋转导向钻井系统。变径稳定器和可调弯角的动力钻具，最先进的旋转导向钻井系统。定向井的实现方法定向井的实现方法定向井的实现方法定向井的实现方法-井眼轨迹的控制技术井眼轨迹的控制技术井眼轨迹的控制技术井眼轨迹的控制技术钻杆钻铤钻杆钻铤等钻具等钻具带弯外壳的带弯外壳的井下马达井下马达钻头钻头一定向基本原

35、理一定向基本原理一定向基本原理一定向基本原理 在常规钻进过程中，上部钻具和在常规钻进过程中，上部钻具和井下马达一起旋转钻进。当需要定向井下马达一起旋转钻进。当需要定向时，调整弯外壳或弯接头到一定的角时，调整弯外壳或弯接头到一定的角度通过调整工具面来实现，锁定度通过调整工具面来实现，锁定转盘使井下马达及钻头始终保持一定转盘使井下马达及钻头始终保持一定的角度，通过井下马达驱动钻头旋转的角度，通过井下马达驱动钻头旋转钻进，从而保持钻头沿特定方向钻进。钻进，从而保持钻头沿特定方向钻进。五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法二、造斜工具二、造斜工具二、造

36、斜工具二、造斜工具造斜钻具用于从直井段沿一定方位钻出斜井段。造斜钻具用于从直井段沿一定方位钻出斜井段。常用的造斜钻具组合：弯接头常用的造斜钻具组合：弯接头+井下动力钻具、各井下动力钻具、各种弯外壳井下动力钻具包括导向钻井系统。所有的种弯外壳井下动力钻具包括导向钻井系统。所有的造斜钻具都可作为增斜钻具使用。造斜钻具都可作为增斜钻具使用。目前，由于弯接头目前，由于弯接头+井下动力钻具定向效率不高，井下动力钻具定向效率不高，大多数定向井采用带弯外壳井下动力钻具定向。大多数定向井采用带弯外壳井下动力钻具定向。五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法303

37、03030 4040404050505050707070706060606090909090808080802000200020002000年代年代年代年代斜斜斜斜向向向向器器器器弯弯弯弯接接接接头头头头井井井井下下下下马马马马达达达达弯弯弯弯外外外外壳壳壳壳马马马马达达达达旋旋旋旋转转转转导导导导向向向向滑动导向滑动导向滑动导向滑动导向革命性革命性革命性革命性进步进步进步进步 造斜工具从最初的斜向器开展到现在的最先进的旋转导向，大大减造斜工具从最初的斜向器开展到现在的最先进的旋转导向，大大减少了定向的工作量。目前，被广泛采用的是弯外壳马达造斜工具。少了定向的工作量。目前，被广泛采用的是弯外壳

38、马达造斜工具。二、造斜工具二、造斜工具二、造斜工具二、造斜工具五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法三常用的造斜工具三常用的造斜工具三常用的造斜工具三常用的造斜工具 井下马达井下马达 单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。单弯、双弯、铰链马达、加长马达、非磁性马达等。其中单弯螺杆钻具应用最多其中单弯螺杆钻具应用最多 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

39、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高的的造造斜斜率率，为为到到达达更更好好的的稳稳定定效效果果，使使用用中中通常配以上下两个稳定器。通常配以上下两个稳定器。五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法常规单弯螺杆图常规单弯螺杆图三常用的造斜工具三常用的造斜工具三常用的造斜工具三常用的造斜工具五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法四常用的测斜工具四常用的测斜工具四常用的测斜工具四常用的测斜工具测斜仪器的主要测斜参数有测斜仪器的主要测斜参数有测斜仪器的主要

40、测斜参数有测斜仪器的主要测斜参数有井斜角、方位角、造斜工具的工具面。井斜角、方位角、造斜工具的工具面。井斜角、方位角、造斜工具的工具面。井斜角、方位角、造斜工具的工具面。磁性单点照相测斜仪：磁性单点测斜仪由电池筒、计时器、照像机和磁性单点照相测斜仪：磁性单点测斜仪由电池筒、计时器、照像机和磁性单点照相测斜仪：磁性单点测斜仪由电池筒、计时器、照像机和磁性单点照相测斜仪：磁性单点测斜仪由电池筒、计时器、照像机和罗盘四局部组成罗盘四局部组成罗盘四局部组成罗盘四局部组成 ，通过拍摄，在胶片上能同时记录井眼某一深度的井，通过拍摄，在胶片上能同时记录井眼某一深度的井，通过拍摄，在胶片上能同时记录井眼某一深

41、度的井，通过拍摄，在胶片上能同时记录井眼某一深度的井斜、方位和工具面角。斜、方位和工具面角。斜、方位和工具面角。斜、方位和工具面角。磁性多点照相测斜仪：在设定的时间间隔内，在井下定时照相，记录磁性多点照相测斜仪：在设定的时间间隔内，在井下定时照相，记录磁性多点照相测斜仪：在设定的时间间隔内，在井下定时照相，记录磁性多点照相测斜仪：在设定的时间间隔内，在井下定时照相，记录不同时间和井深的井斜、方位数值。不同时间和井深的井斜、方位数值。不同时间和井深的井斜、方位数值。不同时间和井深的井斜、方位数值。五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法 电子单多点

42、测斜仪：探管安装有三个相互垂直的重力加速度计电子单多点测斜仪：探管安装有三个相互垂直的重力加速度计分别测分别测GxGx、GyGy、GzGz三个矢量，而三个相互垂直的磁通门则是分别测三个矢量，而三个相互垂直的磁通门则是分别测量量BxBx、ByBy、BzBz三个矢量，通过矢量合成及有关的计算，从而得到每三个矢量，通过矢量合成及有关的计算，从而得到每一个测点的所需参数。一个测点的所需参数。随钻测量仪：有线随钻测斜仪、无线随钻测斜仪可实时地监测随钻测量仪：有线随钻测斜仪、无线随钻测斜仪可实时地监测井下井斜、方位、工具面等参数的变化情况。井下井斜、方位、工具面等参数的变化情况。陀螺测斜仪：是一种不受磁干

43、扰的测量仪器，适用于有磁干扰陀螺测斜仪：是一种不受磁干扰的测量仪器，适用于有磁干扰或磁屏蔽环境条件下的井眼测量。一般的磁干扰物有井下套管、钻或磁屏蔽环境条件下的井眼测量。一般的磁干扰物有井下套管、钻杆、邻井管柱和其它铁矿物质。杆、邻井管柱和其它铁矿物质。四常用的测斜工具四常用的测斜工具四常用的测斜工具四常用的测斜工具五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法无线随钻钻具常用组合无线随钻钻具常用组合 有线随钻钻具常用组合有线随钻钻具常用组合采用单芯铠装电缆传输数据采用单芯铠装电缆传输数据五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方

44、法五、定向钻井的实现方法 MWD MWD由井下仪器和地面设备两大局部组成。井下仪器由井下仪器和地面设备两大局部组成。井下仪器包括探管、锂电池短节、包括探管、锂电池短节、MWDMWD控制器、脉冲发生器驱动器、控制器、脉冲发生器驱动器、脉冲发生器等；地面设备包括控制箱脉冲发生器等；地面设备包括控制箱MSIMSI、编程电源、深、编程电源、深度显示器、司钻阅读器、压力传感器、泵传感器等。度显示器、司钻阅读器、压力传感器、泵传感器等。无线随钻测量仪无线随钻测量仪无线随钻测量仪无线随钻测量仪五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法无线随钻无线随钻MWDMWD

45、图片图片五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法 有线随钻、无线随钻施工效果比照有线随钻、无线随钻施工效果比照有线随钻、无线随钻施工效果比照有线随钻、无线随钻施工效果比照 仪器类型 有线 无线 信号传输方式 电缆 泥浆或地层介质 优点 费用低、数据传输快、信号受钻井操作影响小、对钻井液没有特殊要求。操作简单、占用有效钻机时间少、施工安全、效率高。缺点 施工工艺复杂、占用有效钻机时间过多、井下安全得不到有效保障、施工效率低下。数据传输速度较SST慢，信号受钻井操作及介质的影响较大，成本高。应用情况 国外已经淘汰，我国在浅定向井、水平井中还在使用。国

46、外是必须使用的仪器，国内在定向井、水平井和大位移井的施工中广泛使用。五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法五、定向钻井的实现方法水平井基础知识水平井基础知识 水平井技术于水平井技术于19281928年提出，年提出，4040年代开始小规模现场试验。到了年代开始小规模现场试验。到了8080年年代相继在代相继在 、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成一股研究应用水平井技术的一股研究应用水平井技术的 。目前，水平井钻井技术已趋于成熟，。目前，水平井钻井技术已趋于成熟，并以此为基础开展了水平井各项配套技术。并以此为

47、基础开展了水平井各项配套技术。53%16%33%一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状水平井技术的开展主要有两大特点：水平井技术的开展主要有两大特点：一是水平井技术由单一水平井向整体井组开发、多底井、一是水平井技术由单一水平井向整体井组开发、多底井、多分支水平井转变；多分支水平井转变；二是应用欠平衡钻井技术，减少钻井液对油层的浸泡和伤二是应用欠平衡钻井技术，减少钻井液对油层的浸泡和伤害；同时，加快机械钻速，提高钻井速度，缩短钻井周期；害；同时，加快机械钻速，提高钻井速度，缩短钻井周期；近年来，随着现代高新钻井技术如随钻测井技术近年来，随

48、着现代高新钻井技术如随钻测井技术LWDLWD、旋转导向钻井系统旋转导向钻井系统SRDSRD等技术的集成应用，水平井的钻井钻等技术的集成应用，水平井的钻井钻井成功率大幅提高，促进了水平井技术的开展。井成功率大幅提高，促进了水平井技术的开展。一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状1套管侧钻水平井：一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状2大位移井技术：一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状3薄层水平井：一、水平井技术的开展现状一

49、、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状4阶梯水平井：一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状5多目标水平井：一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状6分支水平井 一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状7 多分支技术：表层套管表层套管筛管或裸眼完井筛管或裸眼完井导管导管技术套管技术套管一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状水平井的应用范围水

50、平井的应用范围水平井的应用范围水平井的应用范围a a、开发薄油层或低渗透油藏，可提高单井产量、开发薄油层或低渗透油藏，可提高单井产量水平井可较直井和常规定向井大大增加泄油面水平井可较直井和常规定向井大大增加泄油面积，从而显著提高薄油层和低渗透油藏的产能，积，从而显著提高薄油层和低渗透油藏的产能，使其具有开采价值或增加经济效益。使其具有开采价值或增加经济效益。一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状一、水平井技术的开展现状b b、开发以垂直裂缝为主的油藏、开发以垂直裂缝为主的油藏水平井钻遇垂直裂缝的时机要远大于直井，可以获得更高水平井钻遇垂直裂缝的时机要远大于直井