定向钻井技术

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1、前言前言 钻井监督，是钻井施工质量的检查和把关者，一名合格的钻钻井监督，是钻井施工质量的检查和把关者，一名合格的钻井监督，不但要有扎实的基础知识，而且要有丰富的现场实践井监督，不但要有扎实的基础知识，而且要有丰富的现场实践经验，必须熟悉钻井设备、钻井流程、钻井措施、钻井技术，经验，必须熟悉钻井设备、钻井流程、钻井措施、钻井技术，具备对钻井施工各个环节做以正确的评定的能力，尤其是在定具备对钻井施工各个环节做以正确的评定的能力，尤其是在定向井丛式井钻井作业监督中，掌握定向井钻井技术知识必不可向井丛式井钻井作业监督中，掌握定向井钻井技术知识必不可少，下面，我根据自己现场工作经验及掌握的定向井知识做以

2、少，下面，我根据自己现场工作经验及掌握的定向井知识做以讲述，力在巩固和共讨定向井知识。讲述，力在巩固和共讨定向井知识。随着钻井技术的发展，现场的定向井工艺由原来的手工计随着钻井技术的发展，现场的定向井工艺由原来的手工计算到定向测斜的工具出现，即磁单点和电子单点测斜仪的应用，算到定向测斜的工具出现，即磁单点和电子单点测斜仪的应用，使定向井施工中的监测及计算越接近准确和简单，施工工具也使定向井施工中的监测及计算越接近准确和简单，施工工具也有原来的直螺杆加弯接头变为单弯螺杆，出现了复合钻，大大有原来的直螺杆加弯接头变为单弯螺杆，出现了复合钻，大大简化了施工工序，提高了单井机械钻速。在近几年内，大量随

3、简化了施工工序，提高了单井机械钻速。在近几年内，大量随钻测斜仪器（钻测斜仪器（MWD及及LWD）的应用，使定向井工艺越来越简）的应用，使定向井工艺越来越简单化，也减轻了技术人员的工作量，像现在气井定向井施工中，单化，也减轻了技术人员的工作量，像现在气井定向井施工中，都采用了都采用了MWD随钻技术，所以，作为一名监督人员，不但要随钻技术，所以，作为一名监督人员，不但要了解原来的定向井技术，更要掌握现在先进的随钻测斜技术。了解原来的定向井技术，更要掌握现在先进的随钻测斜技术。定向井的基本概念定向井的基本概念为什么要打定向井？最初打定向井的目的，是为了为什么要打定向井？最初打定向井的目的，是为了对有

4、障碍的井实施钻井施工，如建筑物、山、江河对有障碍的井实施钻井施工，如建筑物、山、江河以及救援井等，随着定向技术的发展，除了以上作以及救援井等，随着定向技术的发展，除了以上作用外，更主要的是节约钻井成本，减少对环境的污用外，更主要的是节约钻井成本，减少对环境的污染和破坏，好管理及完善井网分布。染和破坏，好管理及完善井网分布。定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏定向井：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。离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。普通定向井：一个井场内仅有普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于口最大井斜角小于60的定向井。的定向井。斜

5、直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段斜直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向井。的定向井。大斜度井：最大井斜角在大斜度井：最大井斜角在60 80范围内的定向井范围内的定向井水平井：最大井斜角大于或等于水平井：最大井斜角大于或等于86，并保持这种井斜角钻完一定长度段，并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。的井。长曲率半径：长曲率半径：6/30m 中曲率半径：中曲率半径：6 20/30m 水平井水平井:中短曲率半径：中短曲率半径：1 20/30m 短曲率半径：短曲率半径：1 10/m 径向水平井：径向水平井：k=丛式井：在一个井场内有计划地

6、钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含丛式井：在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含1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向井。多底井（分支井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。定定向向井井井斜角i：轴线切向方向与垂线的夹角。井底水平位移Sh：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。方位角：正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的投影的夹角。垂深：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面的垂直距离。NEs井底闭合方位角h：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投影连线的夹角。井深D ：转盘补心到井底的深度。测深m：某测点到转盘补心的井眼轴线

7、实际长度。直井段直井段:设计井斜角设计井斜角为零度的井段。为零度的井段。造斜点（）造斜点（）:开始定向开始定向造斜的位置称为造斜点。通常以造斜的位置称为造斜点。通常以该点的井深来表示。该点的井深来表示。造造(增增)斜段斜段:井斜角随井斜角随井深增加的井段。井深增加的井段。水平位移水平位移稳斜段稳斜段:井斜角保井斜角保持不变的井段。持不变的井段。降斜段降斜段:井斜角随着井井斜角随着井深的增加而减小的井深的增加而减小的井段。段。目标点目标点:设计规定的、必须钻达的地层位设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以地面井口为坐标原点的空间坐置，通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。标系的坐标

8、值来表示。一、定向工具：一、定向工具：1、螺杆（直、单弯双弯螺杆等、螺杆（直、单弯双弯螺杆等）、弯接头（常规、可变、）、弯接头（常规、可变、双弯等）及井口定向工具双弯等）及井口定向工具二、测斜工具：二、测斜工具：磁力测斜仪、陀螺测斜仪磁力测斜仪、陀螺测斜仪定时方法：机械、电子、无磁传感器定时方法：机械、电子、无磁传感器悬挂、自浮悬挂、自浮方式：单、多点；随钻（有线随钻、无线随钻方式：单、多点；随钻（有线随钻、无线随钻MWD、LWD等）等）10、20、36度度罗罗盘盘90度罗盘二、相关名词二、相关名词1)造斜率（）造斜率（）:造斜工具的造斜能力造斜工具的造斜能力,即该造斜工具所钻即该造斜工具所钻

9、出的井段的井眼曲率。出的井段的井眼曲率。2)靶区及靶区半径（）靶区及靶区半径（）:包含目标点在内的一个区域称为包含目标点在内的一个区域称为靶区。在大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的靶区。在大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。一个柱状体。3)靶心距（）靶心距（）:在靶区平面上在靶区平面上,实钻井眼轴线与目标点之实钻井眼轴线与目标点之间的距离间的距离。4）井眼曲率）井眼曲率Rh：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。度。5）井斜变化率）井斜变化率Rn：单位长度井段井斜角变化值。：单位长度井段井斜角变化值。6）方位变化率）方位变化

10、率Ri：单位长度井段方位角变化值。：单位长度井段方位角变化值。1)1)工具弯角（工具弯角（）(弯接头弯接头角度角度):):在造斜钻具组合中在造斜钻具组合中,拐弯拐弯处上下两段的轴线间的夹角。处上下两段的轴线间的夹角。2)2)工具面工具面:在造斜钻具组合在造斜钻具组合中中,由弯曲工具的两个轴线所决由弯曲工具的两个轴线所决定的平面。定的平面。3)3)反扭角（反扭角（）:在使用井在使用井下动力钻具进行定向造斜或扭方下动力钻具进行定向造斜或扭方位时位时,动力钻具启动前的工具面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与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角。反扭角总是使工具之间的夹角。反扭角总是

11、使工具面逆时针转动。面逆时针转动。井眼轨道水平投影井眼轨道水平投影ABCCNEsrt04)高边：定向井的井底是个呈高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底倾斜状态的圆平面，称为井底圆；井底圆上的最高点称为高圆；井底圆上的最高点称为高边；从井底圆心至高边之间的边；从井底圆心至高边之间的连线所指的方向称为高边方向连线所指的方向称为高边方向；从正北方向线顺时针转至高；从正北方向线顺时针转至高边方向在水平面上的投影所转边方向在水平面上的投影所转过的角度称为高边方位角。过的角度称为高边方位角。磁工具面角为以正北方向线为磁工具面角为以正北方向线为始边，顺时针转到工具面与井底始边，顺时针转到工具面

12、与井底圆平面的交线在水平面上的投影圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度。线所转过的角度。高边工具面角是以高边方高边工具面角是以高边方向线为始边，顺时针转到工向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所具面与井底圆平面的交线所转过的角度；转过的角度；5)工具面角（工具面角（）：造斜工）：造斜工具下到井底以后，工具面所在具下到井底以后，工具面所在的角度。的角度。一般井斜一般井斜6 就要读取高就要读取高边工具面边工具面,为便于现场区分，高为便于现场区分，高边工具面记作：边工具面记作：R xx或或L xx 测斜前，打钻杆测斜前，打钻杆接箍印记，要与接箍印记，要与转盘转盘0对齐。下对齐。下面用

13、油漆做标记，面用油漆做标记，以免与旧印记混以免与旧印记混淆淆 转盘0标记+90-90 用吊线的办法把方用吊线的办法把方钻杆标记棱延长至保钻杆标记棱延长至保护接头公扣段做标记，护接头公扣段做标记，每次换接头都要重新每次换接头都要重新标记。标记。接单根后，量取该标记与钻杆印记间的夹角，俗称“方”角。为便于找到方钻杆标为便于找到方钻杆标记棱，在滚子方补心记棱，在滚子方补心对应的位置用油漆作对应的位置用油漆作标记标记 方钻杆方钻杆需要转动的需要转动的相对角度俗相对角度俗称称“定定”角。角。0+90-90180转角转角 方钻杆标记棱转到的绝对角度（转盘刻度），俗称“转”角。测斜前，打钻杆测斜前，打钻杆接箍印记，要与接箍印记，要与转盘转盘0对齐。下对齐。下面用油漆做标记，面用油漆做标记，以免与旧印记混以免与旧印记混淆淆 用吊线的办法把方用吊线的办法把方钻杆标记棱延长至保钻杆标记棱延长至保护接头公扣段做标记，护接头公扣段做标记，每次换接头都要重新每次换接头都要重新标记。标记。为便于找到方钻杆标为便于找到方钻杆标记棱，在滚子方补心记棱，在滚子方补心对应的位置用油漆作对应的位置用油漆作标记标记