《定向钻井术语》报批稿(定稿)

10 定向钻井10.1 定向井类型10.1.1定向井 directional well设计的目标点和井口不在一条铅垂线上的井。10.1.2丛式井 cluster wells一个钻井平台上，按一定井口间距钻出二口或二口以上的一组井。10.1.3救援井 relief well救险井为抢救井喷失控、着火油气井，在其一定安全距离位置设计、施工与喷井连通，达到控制井喷目的的井。10.1.4分支井 multilateral wells多底井一个井口两个或两个以上井底的一簇井。10.1.5绕障井 detouring obstacle well为绕过井口和目标点之间的障碍而设计的定向井。10.1.6多目标定向井 multi-target directional well多靶定向井具有两个或两个以上目标点的定向井。10.1.7大斜度井 high angle well 最大井斜角超过55o的定向井。10.1.8水平井 horizontal well 井眼进入目的层时井斜角接近、等于或大于90°并在目的层中延伸一定长度的定向井。10.1.8.1长半径水平井 long radius horizontal well设计井眼曲率小于6°30m的水平井。10.1.8.2中半径水平井 medium radius horizontal well 设计井眼曲率为6° 20°30m的水平井。 10.1.8.3中短半径水平井 inter-medium radius horizontal well设计井眼曲率为20° 60°30m的水平井。10.1.8.4短半径水平井 short radius horizontal well设计井眼曲率为60° 300°30m的水平井。10.1.8.5超短半径水平井 ultra short radius horizontal well井眼从垂直转向水平的井眼曲率半径为14m的水平井。10.1.9径向水平井 radial horizontal well用特殊工具在垂直井眼内完成从垂直转向水平，然后水平延伸一段距离的井。10.1.10侧钻井 sidetrack well从已有井眼的选定深度处侧向钻出并钻达目标点的井。10.1.11大位移井 extended reach well泛指水平位移很大的定向井（一般超过3000m）。现代大位移井通常指水平位移和垂深的比值大于2的定向井。10.1.12斜直井 slant hole自井口开始设计井眼轨道就是斜直井段的定向井。10.2 井眼轨迹参数10.2.1测深 measured depth斜深以井口为零点，井内测点到零点的井眼轴线测量长度。10.2.2井斜角 inclination井眼轴线上某一点沿钻进方向的切线与该点重力线之间的夹角。10.2.3井斜变化率 inclination change rate单位长度的井段内井斜角变化量。增斜时称增斜率；降斜时称降斜率。注：井斜变化率的单位为o/30m。10.2.4井斜方位角 azimuth方位角井眼方位角井眼轴线上某一点沿钻进方向的切线在水平面上的投影线与真北方位线之间的夹角（以真北方位线为始边顺时针旋转）。10.2.5方位变化率 azimuth change rate单位长度的井段内井斜方位角变化量。注：方位变化率的单位为o/30m。10.2.6垂深 true vertical depth测点至井口所在水平面的垂直距离。10.2.7闭合距 closure distance 水平位移测点至井口所在铅垂线的距离。10.2.8水平投影长度 horizontal projection length井眼轴线在水平面上的投影长度。10.2.9闭合方位角 closure azimuth 平移方位角以正北方位线为始边顺时针旋转到测点水平位移线所形成的角度。10.2.10视平移 vertical section 投影位移井眼轴线上某点的闭合距在设计方位线上的投影长度。10.2.11北南位移 longitudinal 井眼轴线上某点的闭合距在正北方位线上的投影长度。10.2.12东西位移 departure 井眼轴线上某点的闭合距在正东方位线上的投影长度。10.2.13全角变化值 overall angle change一个井段内井斜角和井斜方位角综合变化值。其计算公式为：式中，该井段的全角变化值；该井段的平均井斜角；该井段井斜角变化量；该井段井斜方位角变化量。10.2.14全角变化率 overall angle change rate单位长度的井段内全角变化值，其单位为o/30m。10.2.15狗腿 dog leg井眼轴线上井眼方向变化剧烈的部位。10.2.16狗腿角 dog-leg angle假设井段内的井眼轴线在一个斜平面上，该井段对应的弯曲角。其计算公式为：式中，该井段的狗腿角；该井段上端点井斜角；该井段下端点井斜角；该井段井斜方位角变化量。10.2.17狗腿严重度 dog leg severity单位长度的井段内狗腿角大小，其单位为o/30m。10.2.18井眼曲率 borehole curvature表示井眼轴线弯曲程度的参数。计算方法有两种：全角变化率和狗腿严重度。10.3 靶10.3.1靶点 target center目标点靶心由设计确定的定向井目的层的坐标点。10.3.2 靶区 target area包括靶点在内划定的井眼轨迹在目标层中的范围。10.3.3靶前位移 horizontal displacement of target 靶点至井口所在铅垂线的距离。10.4 井眼轨道设计10.4.1 井眼轨道 well trajectory设计的定向井井眼轴线形状。10.4.1.1三段式井眼轨道 build and hold trajectory“直增稳”剖面“J”形剖面自井口开始，依次为直井段、增斜段、稳斜段的井眼轨道。10.4.1.2五段式井眼轨道 S-shaped trajectory“直增稳一降稳”剖面“S”形剖面自井口开始，依次为直井段、增斜段、稳斜段、降斜段、稳斜段的井眼轨道。10.4.1.3双增式轨道 build-hold-build trajectory“直增稳增稳”剖面自井口开始，依次为垂直段、增斜段、稳斜段、增斜段、稳斜段的井眼轨道。10.4.1.4悬链线轨道 catenary trajectory以悬链线作为增斜段的井眼轨道。10.4.1.5准悬链线轨道 pseudo-catenary trajectory恒变增曲率轨道以井眼曲率不断增大且增大率为常数的曲线作为增斜段的井眼轨道。10.4.1.6抛物线轨道 parabolic trajectory以二次抛物线作为增斜段的设计轨道。10.4.1.7考虑方位漂移的井眼轨道 well trajectory considered bit walk考虑到地层的倾斜和各向异性等因素对井眼方位影响的自然规律而设计的三维井眼轨道。10.4.2造斜点 kick off point定向造斜的起始点。10.4.3待钻井眼轨道设计 trajectory adjustment while drilling从目前井底开始，对钻到目标点的井眼轨道进行调整设计。10.4.4斜面法设计 inclined plane method在给定的斜平面上设计三维井眼轨道的方法。10.4.5柱面法设计 cylindrical method在给定的圆柱面上设计三维井眼轨道的方法。10.4.6井眼防碰 anti-collision防止相邻井眼相碰的技术。10.4.7最近距离扫描 minimum distance scanning参考井井眼轴线上任一点到相邻井眼轴线的最近距离和方位。10.4.8水平距离扫描 horizontal distance scanning参考井井眼轴线上任一点到相邻井眼轴线的水平距离和方位。10.4.9法面扫描 normal plane scanning以参考井井眼轴线上任一点为基准点，作垂直于该点处井眼方向的法平面，该法面与邻井的交点称为扫描点，计算基准点到扫描点的距离和方位。10.4.10安全圆柱 safety cylinder 以设计井眼轴线上的点为圆心，以一定长度为半径，在垂直于该点井眼方向的平面上作圆，所有这些圆构成的圆柱体。10.5 井眼轨迹控制10.5.1 造斜 kick off利用造斜工具定向钻井的起始过程。10.5.2增斜 build up使井斜角不断增加的工艺过程。10.5.3降斜 drop-off使井斜角不断减小的工艺过程。10.5.4稳斜 hold on使井眼方向保持不变的工艺过程。10.5.5下部钻具组合 bottom hole assembly(BHA)钻头之上主要用于控制钻头前进方向的包括各种特殊钻具在内的那段钻柱。10.5.6倒装钻具组合 reverse tapered string用于水平井和大位移井的一种钻具组合。把加压钻柱安放在垂直井段或井斜角较小井段的钻柱组合。10.5.7斜向器 whipstock一种造斜工具，可迫使钻头沿其导斜面方向钻进。10.5.8偏心垫块 eccentric sub为了形成偏心的造斜工具，在动力钻具壳体下部一侧所焊的月牙形垫块。10.5.9弯接头 bent sub外形为一个接头，其公螺纹轴线与母螺纹轴线有一夹角（一般为1°3°），可以与动力钻具相配合构成造斜工具的井下工具。10.5.9.1可调弯接头 adjustable bent sub弯曲角可在地面上或井下进行调节的弯接头。10.5.10动力钻具 downhole motor井底马达用于驱动钻头转动的井下动力机。动力钻具有三种：涡轮钻具，螺杆钻具和电动钻具。10.5.10.1涡轮钻具 turbine drill 钻井液流过定子和转子叶片，使钻井液的水力能转换为驱动钻头旋转的机械能的动力钻具。10.5.10.2螺杆钻具 positive displacement mud motor(PDM)钻井液流过螺杆定子和转子，使钻井液的水力能转换为驱动钻头旋转的机械能的动力钻具。10.5.10.3反向双弯螺杆钻具 double-tilted universal joint PDM具有两个弯曲角且弯曲方向正好相反的弯外壳螺杆钻具。10.5.10.4同向双弯螺杆钻具 double kick-off PDM具有两个弯曲角且弯曲方向相同的弯外壳螺杆钻具。10.5.11导向钻井 steerable drilling利用导向造斜工具、随钻测量仪和高效能钻头联合组成的钻井系统对井眼轨迹进行随钻监控、适时调整的钻井方式。10.5.11.1滑动导向钻井 sliding steerable drilling采用滑动钻进和旋转钻进相配合的方式调整井眼轨迹的导向钻井。10.5.11.2旋转导向钻井 rotary steerable drilling用全旋转方式调整井眼轨迹的导向钻井。10.5.11.3地质导向钻井 geo-steering drilling利用随钻测井和随钻地层评价技术，引导钻头准确钻达预定的目标地层的钻井方法。10.5.12闭环钻井系统 closed-loop drilling system闭环钻井系统实质上是指井眼轨迹自动控制系统，是全自动化钻井系统的一部分。井下闭环自动控制井眼轨迹的过程是：随钻测量系统自动测量井眼轨迹；经过井下电脑的计算、对比、分析和决策，给造斜工具发出指令；驱使钻头调整前进方向。此过程不断循环，即可按照设计的轨道或预定的地层钻达目标。10.5.13造斜率 build-up rate造斜工具的造斜能力，其单位与井眼曲率相同。10.5.14钻头侧向力 bit side force下部钻具组合与井壁、地层相互作用，在钻头上形成的与钻头轴线垂直的横向力。10.5.15侧钻 sidetracking在已钻的井眼内，从井壁一侧钻出新井眼的工艺过程。10.5.15.1套管开窗侧钻 sidetracking through a casing hole采用定向造斜器和磨铣工具从套管壁上开出一个窗口，然后侧向钻进到地层中的工艺过程。10.5.15.2套管段铣侧钻 sidetracking through a milled casing section先用段铣工具铣掉一定长度套管，然后在该段注入水泥形成水泥塞段，再使用造斜工具从该段造斜并侧向钻进到地层中的工艺过程。10.5.16扭方位 direction turning以改变井斜方位角为主要目的的工艺过程。10.5.17井眼高边 high side井眼高边方向倾斜弯曲井眼上任一井深处的截面都是一个倾斜的圆，圆心到该圆最高点的连线方向称为高边方向。10.5.18工具面 tool face造斜工具本体轴线与造斜力作用方向线构成的平面。10.5.19工具面角 tool face orientation工具面向与基准方向之间的夹角。10.5.19.1高边工具面角 high side tool face orientation重力工具面角以井眼高边方向为基准确定的工具面角。10.5.19.2磁北工具面角 magnetic tool face 在水平面上，以磁北方位线为基准，顺时针方向转到造斜工具的工具面与井眼横截面的交线在水平面上的投影上所转过的角度。10.5.20反扭角 reactive angle井底动力钻具启动之后，作用于定子上的反扭矩迫使造斜工具反时针扭转一定角度，称为反扭角。10.5.21斜面法扭方位 change direction on inclined plane 扭方位井段的井眼轴线保持在空间某斜平面上的扭方位方法。10.5.22恒工具面角扭方位 change direction by constant toolface 扭方位井段的造斜工具工具面角始终保持不变的扭方位方法。10.5.23装置角图解法 Ragland diagram沙尼金（）图解法应用作图法求解工具面角的方法。10.5.24井眼方位漂移 bit walk由于地质、钻具、钻井参数及钻头旋转等因素引起的井眼方位发生变化的现象。10.5.25超前角 lead angle提前角考虑到井眼方位漂移因素，在造斜点处开始定向造斜时，给定造斜工具的定向方位与设计方位之间一定的夹角。10.5.26定向 orientation采用一定的工艺措施保证造斜工具的工具面在井下位于预定方位上的工艺过程。10.5.26.1地面定向法 surface orientation 定向下钻法在下钻过程中，采取定向下钻，保持造斜工具面不转动，或者不断测量和记录工具面转动的角度，以此确定造斜工具在井下的实际工具面角。10.5.26.2井底定向法 bottom hole orientation下钻到底后，通过测量造斜工具的工具面角进行定向的方法。10.5.27定向接头 orientation sub一种用于标记造斜工具面的接头。10.6 测量10.6.1磁干扰 magnetic interference井眼内及其周围的磁性物质影响磁性测量仪器不能正确测量井斜方位的现象。10.6.2无磁钻铤 non-magnetic drill collar由导磁率近似于1的合金材料制成的钻铤。10.6.3磁偏角 magnetic declination地球上某点处大地磁场的水平磁力线方向与该处真北方位线之间的夹角。磁力线方向在正北方位线以东的取正值，磁力线方向在正北方位线以西的取负值。10.6.4陀螺漂移 gyro drift框架式陀螺在旋转过程中，由于轴承摩擦、质心偏离等因素造成旋转轴偏离初始定向方向的现象。10.6.5磁性单点照相测斜仪 magnetic single shot 磁力测斜仪的一种。由测角装置、定时器、照像机和电源等主要部分组成，用摆锤原理测量井斜角，用磁罗盘测量井斜方位角和工具面角，测量数据用拍照方法记录在底片上。一次下井只能拍一张底片，取一组数据。10.6.6磁性多点照相测斜仪 magnetic multi-shot 其测量原理与磁性单点照相测斜仪相同，两者结构相似。不同的是照相机中装的不是一张底片，而是一定长度的胶卷，在定时器的控制下，每隔一定时间拍一张照片，从而得到不同井深下的井斜角和井斜方位角。10.6.7陀螺单点照相测斜仪 gyro single shot利用陀螺原理设计的单点照像测斜仪。在磁性单点照相测斜仪基础上，用陀螺代替磁罗盘，测量井斜和井斜方位角，可在磁干扰环境中进行测斜和定向。10.6.8陀螺多点照相测斜仪 gyro multi-shot 其测量原理与陀螺单点照相测斜仪相同，两者结构相似。不同的是照相机中装的不是一张底片，而是一定长度的胶卷，在定时器的控制下，每隔一定时间拍一张照片，从而得到不同井深下的井斜角和井斜方位角。10.6.9电子陀螺测斜仪 surface recording orientation(SRO)地面直读陀螺仪利用陀螺原理测量井斜方位角，利用重力加速度计测量井斜角的测斜仪。此类仪器使用专用电缆或测井电缆下入，测量数据直接传送到地面上显示、打印和存储。10.6.10电子单多点测斜仪 electronic multi-shot一种单多点测斜仪器，采用加速度计和磁通门测量井斜角和井斜方位角，测量数据先存储起来，起出后再进行回放。10.6.11自寻北陀螺测斜仪 North seeking gyro survey tools速率陀螺测斜仪一种可以根据地球自转速率原理自动找到北极方位的陀螺测斜仪。10.8.12惯性测量系统 inertial survey system通过不断测得三轴坐标方向的加速度，经过对时间的双重积分，直接得到任何测点坐标值的测斜仪。10.6.13有线随钻测斜仪 wireline steering system一种适用于井底动力钻具钻井的随钻测斜仪器，测量信息通过电缆传至地面处理机。可随钻测量井斜角、方位角、工具面角等参数。10.6.14无线随钻测量系统 measurement while drilling(MWD)一种在钻进过程中实时监测井眼轨迹和工具面角等参数的测量装置。信息传送采用无线传输。10.6.14.1正脉冲传输 positive pulse transmission利用正脉冲压力波进行编码传输数据的方式。10.6.14.2负脉冲传输 negative pulse transmission利用负脉冲压力波进行编码传输数据的方式。10.6.14.3连续波传输 transmission by continuous mud pressure wave 利用两种不同频率的连续波进行编码传输数据的方式。10.6.15随钻测井 logging while drilling (LWD) 在随钻测量井眼轨迹参数和工具面角的同时，还可以随钻测量地质参数，从而对地层特性进行评价。10.6.16随钻环空压力监测 pressure while drilling (PWD)随钻测量井底的环空压力。10.6.17随钻地震 seism while drilling (SWD)利用钻进过程中钻头的震动作为震源，在地面上接收震动波，从而判断钻头前方的地层特性。10.7 轨迹计算10.7.1正切法 tangential method 假设相邻两测点间的井眼轴线是一条直线，直线的井斜角和井斜方位角与下测点相同的计算方法。10.7.2平衡正切法 balanced tangential method假设相邻两测点间的井眼轴线是一条折线，折线的上下两半段长度相等，上半段各点的井斜角和方位角与上测点相同，下半段各点的井斜角和方位角与下测点相同的计算方法。10.7.3平均角法 average angle method 假设相邻两测点间的井眼为一直线，该直线的井斜角和方位角等于两测点井斜角和方位角的算术平均值的计算方法。10.7.4圆柱螺线法 radius of curvature method曲率半径法 假设相邻两测点间的井眼轴线为一段空间曲线，该段曲线在其两端点处与上、下两测点处的井眼方向线相切，并且该段曲线在垂直投影图上的投影和在水平投影图上的投影各是一段曲率不变圆弧的计算方法。10.7.5最小曲率法 minimum curvature method 假设两测点间的井段是斜平面上的一段圆弧，圆弧在两端点处与上、下两测点处的井眼方向线相切的计算方法。10.7.6垂直投影图 vertical projection井眼轴线在设计方位线所在的铅垂平面上的投影图。10.7.7垂直剖面图 vertical profile以井口为原点、水平投影长度为横坐标、垂深为纵坐标绘制的井眼轨迹图。10.7.8水平投影图 horizontal projection以井口为原点、东西位移为横坐标、北南位移为纵坐标绘制的井眼轨迹图。10.7.9入靶点 entry point实钻井眼轴线与靶区平面的交点。10.7.10靶心距 off-target distance在靶区平面上，入靶点到靶心的距离。10.7.11误差椭圆 uncertainty ellipsoid由仪器误差、测量误差、计算方法误差等因素引起的井眼位置的不确定性所构成的三轴椭球在水平面上的投影。13