定向井工艺技术管理指导
1 目的
为了规范定向井工艺技术管理，能够在关键井施工过程中,每一个环节达到可能安全、可控状态，有足够的调节空间，根据以往出现的问题，特制定本工艺指导。
2 本指导规定了定向井工艺技术管理的职责、内容和要求，适用于定向井、水平井工艺技术的管理，本工艺指导并不全面，只是对于定向容易疏忽的步骤做出警示。
3 工艺技术管理指导内容
一钻前准备与技术交底
A施工前准备：
施工设计（在接到钻井设计与地质设计的情况下还应该考虑的问题）
基本数据录取：
1一开井，井口坐标及修正后的井口坐标，老井眼侧钻井井口坐标及陀螺数据测量；海拔高度及复测海拔；靶点海拔跟进修正；靶点数据，补心高度的加入。
2根据钻井设计，录取的修正后的基本数据，重新对设计井身轨迹做剖面设计，校正井深、井斜、方位、垂深、南北、东西、位移、狗腿度、造斜率等与设计的差值，做到正确无误。
3做好新的施工设计预案，直井段测斜完，根据位移重新做轨迹设计，位移较大，方位偏差大的井，钻进中，及时调整方位到设计方位，控制好造斜率；修正好的设计轨迹要上报，认证。
4 做好临井防碰设计，实钻预案；中途设计更改，要有书面认证，签字。
B技术交底
1)常规井由项目部安排施工组工程负责人和仪器负责人按照“井施工方案”进行现场技术交底；
2)重点井由工程部联合项目部会同监督与施工组工程负责人和仪器负责人按照“井施工方案”进行现场技术交底；
3)特殊工艺井由技术总监组织按照“井施工方案”进行现场技术交底；
4)技术交底的内容应包括：
a)定向井设计内容，复杂情况描述，应急措施。b)根据同地区邻井资料提出井眼轨迹控制的可能出现的复杂情况；c)明确钻井队配合施工须提供的地面条件、井下环境和参数要求。d）对钻井液、钻具、设备、基本条件的标准要求。
二钻具检查与准备
A钻头选型、尺寸、新旧程度，钻铤尺寸、内外径、数量，加重钻杆尺寸，数量，螺旋扶正器备用情况，根据钻进井段，进尺情况，地层结构，岩性以及轨迹选择适合的钻头。
B螺杆钻具、生产厂家，弯壳体记号，新旧程度、弯曲度数标记、连接扣型，外径尺寸，扶正器外径，（注意，钻头尺寸与扶正器的外径尺寸，关系到造斜率的大小）
C无磁钻铤或无磁承压钻杆，外径，内径，扣型，有无损坏，弯曲，端面密封，包括含磁测试。
D仪器及附件，1单流阀扣型，安全程度、数量，端面密封，2悬挂短节扣型及变扣、数量，端面密封。
E钻具使用要求: 1定向井专用钻具上、下钻台施工人员必须在现场指导井队工人操作，避免钻具损坏；2钻具连接，定向井专用钻具间的丝扣连接、定向井专用钻具与钻井钻具间的丝扣连接,施工人员必须在现场按推荐的扭矩参数上紧；
三仪器下井准备、测试
A仪器安装
1地面安装：扶正器尺寸与无磁内径相吻合，无破损；O型密封圈检查磨损情况，抗压外筒、couplin 壁厚、丝扣端磨损检测，尾椎端检测。所有扣端必须打紧，并逐一检查。脉冲器工作正常，测试。
2连接仪器角差丈量，两个人同时丈量并记录，做好正转反转笔记或图示。3仪器下井安装，上钻
台，必须专人指挥，挂牢固起吊绳，抬起尾椎，避免仪器碰撞。
4仪器坐键安装，确定键槽位置，标记，仪器键槽对准放入，下压旋转调试是否键入。
5工程角差丈量，提示井队操作人员，不可以重新紧扣或卸扣
5仪器测试，井口测试，必须放入钻杆滤子。仪器检测完好，下钻。
四下井过程控制：
1要求下钻控制速度，每20立柱正灌浆一次，钻井液比重高时要减少立柱灌浆。
2冬季温度低，要及时将仪器入井。
3坐岗观察下钻动态。
五定向过程控制
1造斜率的计算；狗腿度的控制；要求根据工具面的控制情况，滑动钻进的距离及测得到数据，能够预算出每米的造斜率，在同一钻具组合下，能够控制好以后的井身轨迹，狗腿度。
2根据仪器零长，及时观察第一次滑动钻进可测的井斜，方位数据（一般钻进12米后，可进行测斜观察），坐岗观察工具面，井斜，方位变化。
3 自钻进开始，时常观察地层变化，岩性分析，钻时快慢，做到有比较，有依据。
4 钻井液变化，根据钻井时间，进尺，深度，时刻关注钻井液性能，并作记录，有必要到循环罐观察，对于出现的问题，及时沟通，纠正，避免仪器施工事故。
5根据造斜率，实钻轨迹，进行设计预测，轨迹预测，造斜率，狗腿度控制在设计范围内，每钻进一段距离，可进行预测预案剖析，保证有足够的轨迹调整井段。
6 中靶前，水平井着陆前，要对井深，垂深，井斜，位移的预测及实钻保证在可控状态，不可脱靶。
7钻遇油气层前100米，通知井队，做好井控工作。钻遇油层，立刻短起下10-15柱，检测地层压力，要求循环泥浆。
8 出现轨迹问题，不要盲目钻进，浪费井段，及时汇报，检查、起钻，参考《复杂情况指导1》
9明确施工井井身轨迹控制的关键点和技术难点，制订分井段施工方案；
10 根据实钻，临井防碰设计，时刻注意防碰井，绕障井的轨迹。
六事故预防：
1短起下前，要循环钻井液，保证泥浆干净，方可短起下钻。避免砂卡脉冲。
2井漏，堵漏，要求起钻起仪器，更换钻具后，进行堵漏，堵漏完，钻井液处理干净方可下入仪器，避免仪器损坏及纠纷
3溢流，井涌，压井时，容易地层垮塌，缩颈，因此，尽可能的起钻更换钻具。
4下钻遇阻，尽量不要带仪器划眼。
5钻遇油气层前，复杂井段，尽可能简化钻具组合。
6随着井深增加，钻井液密度，粘度，固含的增高，井深轨迹，井斜，位移增大，地层温度的增高，钻井液变化大，危险系数增大，要勤于与井队沟通，尽量控制钻井液固含小，润滑性能好，携砂强，提高循环时间，短起下频率。
六：仪器检查
1按施工设计、清单领取仪器及手工具；
2索取测量仪器校验报告，合格证等，针对高精度定向井(指设计方位允许偏差值小于±2 度)作业前，对使用的各种仪器的探管、罗盘等计量检测器具在标准实验架上进行校验和标定；
3)检查罗盘(探管)数量足够(罗盘2 支以上)；
4)通电试验仪器正常；
5)检查仪器杆件是否良好，密封是否可靠；
6)检查定向接头键槽与悬挂器标识线是否在同一母线上、且安全性能良好(正确记录工具面初始值)；
7)检查消耗品足够(包括：传感器、数据线、电池等等)；阅读器防护良好，且阅读清晰无破损；
8)检查手工具齐全。使用随钻测斜仪时、专用钻具和工具的检查由仪器负责人完成。
9)多点测斜设备检查，电池，电池筒，接口箱，测试软件，测试仪器。
10)检查房内电路、开关布置合理、安全可靠，漏电保护开关灵敏；
11）检查结果填入“××井HSE 现场检查表”中，存在问题及时解决。
七过程管理
（一）工艺技术管理
a)严格按照钻井设计中定向要求，常规定向井作业规程和定向井施工质量标准及检验作业指导要求进行全井跟踪测斜，保证测斜间距不超标；
b)严格按照油田或甲方质量标准进行施工及检验、进行井眼轨迹过程质量检验，并随时进行实钻轨迹做图，保证数据准确、真实；
c)设计方位允许偏差值小于±1度，井斜偏差不得大于0.5度，多点测量应分段实施（要求井深、井斜、方位数据准确，计算准确），当第一次测量后，与多点进行数据对比，并以此作为完井轨迹资料的一部分，并入实钻轨迹。
d)轨迹控制工艺要求：
1)施工队组每天7：00-7:30，向项目部汇报现场施工动态及轨迹控制情况。当实测某点数据经计算有纠偏的可能时，应及时报工程部、项目部，组织讨论，制定下一步措施；
2)当监测实钻轨迹经测斜出现偏差，距实钻目标差距大，根据《复杂情况指导1》进行下一步施工。
3）滑动钻进与复合钻井、各施工参数的标准实施。
4）资料的录取、汇报。
八防碰预案
（一）首先做好井口地理位置的安排，井口坐标的确定。新井井口设计防碰要求，新井的井口位置及井身轨迹的变化及防碰数据，井口位置因此非常的重要
1）单井要求，普通直井、简单的，周围无临井布置的定向井可以下发设计及井口坐标。
2）丛式井及多支井：坐标需一同下发，以便作出丛式井及多支井整体设计。注明各中靶点的坐标及垂直深度，提供最新井位构造图。
3）井口坐标的校对，立好井架要复测井口坐标，要求要严格准确，根据复测坐标设计轨迹及防碰设计4）地域不同，海拔高度不同，山高沟底，统一区块的海拔高度要求要测量准确，并根据海拔计算多口井统一垂深的轨迹防碰。
5）钻机补心高的丈量计算，根据井队补心高度，做设计、实钻轨迹及防碰设计、实钻轨迹要进行补心高的校对。
（二）其次，各种资料的录取要求准确，校对完成且备案，尤其是临井的井身轨迹数据。
1）周围已钻井的井身轨迹及井口坐标，设计数据的录取，时间久远的井最好复测井口坐标及井身进行陀螺仪器测斜校对，根据校对的井身轨迹数据与新井设计及实钻轨迹防碰扫描2）方位修正角，磁偏角的校对，地磁倾角，磁场强度与当地数据校对。
3）即将实施的钻井，下井钻具要求丈量准确，计算无误，定向，地质，井队要数据一致且互相验证4）准备下井仪器校准，探管上井前进行检验，校对完成后方可使用
5）实时测量数据要准确
6）计算软件，数据要准确，且误差最小值，现在普通的使用LANDMARK计算软件，统一软件做出统一的数据对比。
（三）做好井身轨迹的施工设计：
根据地质设计，工程设计以及提供的临井资料及石油钻井定向施工设计标准，做好准备施工井井身轨迹的施工设计剖面，丛式井，多支井以及相邻井距离较近的，要扫描防碰设计是否可以施工，如两井距离相近或者相交相碰，可更改设计轨迹；具体方法如下：
1）直井段一定要钻直，不漂移，及时纠斜或者仪器跟踪钻进，并测算轨迹数据。
2）根据设计靶点，垂深，调整造斜点，造斜率，稳斜段长度，及轨迹类型，既能够达到设计靶点要
求，也可以施工，还能够远离临井轨迹。
（四）实钻防碰措施
1）设计井与临井的扫描方法及扫描检查，提交材料。一口新的钻井设计已经在一个区域，统一区域的临井数据输入到统一油田，做出轨迹扫描数据。多种扫描方法，进行比对，每口井的扫描图示及文字资料
2）根据扫描图示及信息，编写防碰警示报告，井队，地质，甲方，监督要明白，懂得且可行，提前预防井眼防碰。
3）实钻轨迹要实时的进行数据对比，查看防碰距离。
九仪器管理
a)仪器的现场使用、保管与维护具体执行公司定向井钻具和仪器现场使用和维护管理办法。
b)多点测量要求:
1了解井下安全情况、井下钻具结构、承托环安放位置，确认正常后方可投入仪器；
2严格按照各种仪器操作规程正确连接、正确设置仪器；
3向井队技术人员索取立柱号及其长度；
4在现场视线清楚的位置准确记录仪器入井、起升钻具、静止卸扣时间(多点测量过程中严禁转盘卸扣)；
5测量结束，在现场阅读数据，根据地面测斜时间记录在仪器输出原始数据打印结果内标识仪器静止时间段；准确计算测量井深并填入地面测斜记录内；读取有效数据并经现场监督确认；
6使用仪器的定向井计算软件进行数据计算后将计算结果按相关程序检验，检验结果通知井队技术人员和现场监督。
c) 仪器管理参见《仪器管理》
十《定向作业施工标准及风险告知书》
目的:为了配合钻井队做好本井的随钻施工，降低钻进过程中的安全隐患，提高钻速及，仪器使用合格率，根据仪器使用标准要求，特要求井队做好以下工作。
一．对钻井液和固控设备的要求
1．下仪器前，钻井液的固相含量低，含沙量必须小于0.3%，固相含量高，含砂量大，易造成仪器脉冲器卡，无法数据传输。
2．过程控制，若调整钻井液性能，应预先通知定向仪器工程师作好准备，因为大量调整钻井液性能，有可能造成井下仪器信号传输一段时间工作不正常。
3．禁止在钻井液中加大颗粒及纤维状物质或堵漏剂，以免损坏井下仪器或造成仪器工作不正常。
4．泥浆加重不得添加铁矿粉，若必须加重必须征得仪器工程师同意。
5．正常钻进时，必须保证两级（振动筛﹑除沙器）以上钻井液净化设备正常运行，及时测量固相含量。6．堵漏，压井施工，尽量起出仪器，更换钻具。
二．对钻井泵和循环系统的要求
1．钻井泵的上水要好，上水良好，泵功效要求在98%以上。
2．钻井泵的空气包压力要稳定，按要求补充其压力为钻井泵正常工作时压力的1/3左右，若使用双泵，两台泵的空气包的压力应一致。
3．泵的阀体﹑阀座﹑凡尔﹑缸体﹑缸套﹑活塞和弹簧要完好，确保泵上水良好，如发现某一部分有不正常工作现象，应及时检修泵，以免影响MWD仪器正常工作。
4．整个循环系统所使用的滤网要干净，泵出口滤网在使用MWD仪器前要进行清洗，确保钻井液通过自如。
5．每根单根及时放入钻杆滤清器使用，以防大颗粒或其他物质卡住仪器，造成仪器不正常工作或损坏。三．对井队的要求
1.必须提供连续的220V，50—60Hz的交流电源，若要停泵或倒发电机，应预先通知MWD仪器工程师，
根据MWD仪器工程师的要求，将仪器房电源接到相应位置（尽可能配专线）。
2.无磁下端装单流阀，控制下钻速度，600米灌浆一次，比重高时，减短井段距离；以防损坏仪器。
3.在井口安装及拆卸仪器时，需井队密切配合，定向部分钻具要根据定向工程师提供的的扭矩紧扣，丈
量完角差值以后，不得重新紧扣，若调整，需重新丈量角差值。
4.司钻根据定向工程师的要求，控制好工具面值，保证造斜率。
5.使用质量好的钻头和螺杆钻具，减少起下钻时耗。
6.不得在定向仪器工作时，在井架，钻台等进行电焊作业，强电流击毁仪器，若需，告知定向做好防护。
7.冬季温度低，不可将仪器悬挂井口或立在钻台，及时入井或拆卸。
8.特殊情况的预防，预告。
四．井斜，方位测量方法的操作。
钻进过程中测斜：停止钻进，停止转盘转动，将钻柱上提一米，锁住钻柱，停泵约一分钟后，再开泵约三分钟，则测量点的（井斜﹑方位等）测量数据传到地面。
甲方签字：服务方签字：
日期：日期：
十一监督检查
公司项目部应每月对定向井工艺技术的管理情况进行1 次检查，发现问题及时处理，并记录。
十二附录填写报表及措施单：
定向井施工措施单
编码: slytryt／QHSE／A1.1.4—03 编号：
保存部门：项目部
保存期：3年
井下马达使用记录
编码 : slytryt ／QHSE ／A1.1.4—05 编号：
保存部门：工程部保存期：1年
滑动钻进记录表
编码：slytryt／QHSE／A1.1.4-08 编号：
保存部门：工程部保存期：1年
测斜数据记录表
编号：slytryt／QHSE／A1.1.4-09 井号：序号：
仪器下井故障报告
编码：slytryt／QHSE／A1.1.5—04 编号：
保存部门：库房及修理部保存时间：1年
服务确认单
编码: slytryt／QHSE／A1.1—04 编号：
保存部门：公司保存期：3年
水平井井眼轨迹控制技术要点 底部钻具组合及钻柱设计 底部钻具组合设计 水平井底部钻具组合设计的首要原则是造斜率原则，保证设计组 合的造斜率打到设计轨道要求并有一定的余地； 设计水平井底部钻具组合时，要根据井底温度、最大排量、钻头 类型和钻头压降的不同来选择螺杆钻具； 底部钻具组合必须满足强度、可靠性的要求，并能处理井下事故。 钻柱设计 使用“倒装钻柱”； 为了防止卡钻事故，一般在钻柱中装震击器； 为了克服定向滑动时托压的困难，推荐在钻柱适当位置装水力振 荡器。 直井段轨迹控制技术要点 水平井直井段的井身轨迹控制原则是防斜打直。当钻至造斜点KOP时，如果直井段不直，不仅造斜点KOP处有一定井斜角而影 响定向造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井斜造成的位移影响 下一步的井身轨迹控制。假如KOP处的位移是负位移，为了达到设 计要求，会造成在实际施工中需要比设计更大的造斜率和更大的最 大井斜角度，?如果是正位移情况恰好相反。如果KOP处的位移是
向设计方向两侧偏离的，就将一口两维定向井变成了三维定向井了，同时也造成下一步井身轨迹控制的困难。由于水平井的井身轨迹控 制精度要求高，所以水平井直井段的井斜及所形成的位移相对与普 通定向井来讲更加严重。 如果丛式井的直井段发生井斜，不仅会造成普通定向井中所存在 的危害，还会造成丛式井中两口定向井的直井段井眼相碰的施工事故，造成新老井眼同时报废。 在直井段钻进过程中根据实际情况及时进行井斜角的监测，发现 井斜立即采取措施，对于丛式井，为了方便下一步施工和具有较强 的对比性，建议使用陀螺测斜仪测取数据，以便和下一步施工井进 行数据对比。在中途监测过程中，如果发现井斜，根据实际井斜情况，可以采用减压吊打纠斜； 增斜段轨迹控制要点 对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和 水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设 计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接 影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。 水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和 实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结， 设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不 断提高。但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总 是相对的。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。
定向井轨迹控制技术要求 1 范围 本标准规定了定向井轨迹控制技术,包括相关的准备、质量要求、施工方法、安全措施、资料的收集和整理等做法。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T 5088-93 评定井身质量的项目和计算方法 SY/T5416-1997 随钻测斜认错测量规程 SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY/T 5619-1999 定向井下部钻具组合设计方法 SY/T 5955-1999 定向井钻井工艺及井身质量要求 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1中靶targeting 实钻井眼轨迹进入预定的靶区。 3.2靶区target area 包括通常意义的靶圆以及地质规定的特殊目标范围。 3.3中靶预测target prediction 根据实钻井眼轨迹达到的位置及方向，对靶前待钻井眼的造斜率、方位调整率、井斜角和井斜方位角和长度进行预测。 4 准备 4.1钻机设备 4.1.1选用钻机类型的提升能力应不小于相同井深直井的钻机的1.3倍。 4.1.2钻井设备还应有：转盘扭矩仪、液压大钳、泵冲数表。 4.1.3安装质量按设计要求执行。 4.2钻具、工具和仪器 4.2.1使用的钻杆应比同类直井所用钻杆高一级。有条件的可使用18°斜台肩钻杆。 4.2.2钻杆内径应不小于56mm。 4.2.3钻铤、无磁钻铤、钻杆、稳定器和接头等下井前必须探伤。 4.2.4定向井专用钻具、工具配备见附录A（标准的附录）。 4.2.5测量仪器可选用单点、多点或有线随钻或无线随钻测斜仪或陀螺测斜仪。其尺寸大小依据井眼尺寸确定。有磁干扰的井段必须采用陀螺测斜仪。 4.2.6
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)Ｔ.A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米; 水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的Ｒｙtｃh Ｆａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。 垂深水平位移比最高的是Sｔatoｉl公司钻成的的33/9—Ｃ2达到了１：3.1４； 丛式井口数最多，海上平台:9６口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深16８5米，垂直井深表遗憾350米，水平位移4４4.2米，最大井斜9２°，水平段长１60米；7０年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JＦ128井,井深达到70００米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长３８4米,宽１1５米,该丛式井平台共有钻定向井４2口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井
定向井技术(入门基本概念)
定向井技术（部分） 编制：李光远 编制日期：2002年9月9日 注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！！！
一、定向井基本术语解释 1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。 K= v a SIN l l a 2*22 ?? ? ????Φ+??? ???? 式中： 均值 相邻两点间井斜角的平际长度 相邻两测点间井段的实的增量相邻两测点的增量相邻两测点----?--?Φ--?v a l a 方位角井斜角 2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。 3）αA ：A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 4）ΦA ：A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 5）S B ’：B ’点的水平位移，即井口到B ’点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。单位为“米”； 6）ΦS ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。单位为“度”； 7）L A ：A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。单位为“米”； 8）H A ：A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。 H A 也是A 点的H 坐标值。同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到A 点的N 和E 坐标值。 9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异； 10）造斜点：在定向钻井中，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表示； 11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点； 12）高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。井底圆上的最高点称为 高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。高边方向上水平投影的方位称高边方位，即井底方位； 13）工具面：造斜工具面的简称。即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的 那个平面； 14）工具面角：工具面角有两种表示方法： A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具
水平井井眼轨迹控制技术 无论是定向井，还是水平井，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同，在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。 在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中，针对不断出现的轨迹控制问题，建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。 一、水平井的中靶概念 地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，因此，控制水平井井眼轨迹中靶，与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念，主要体现是: 井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面（也称目标窗口），但中靶的靶区不是一个平面，而是一个柱状体，因此，不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内，而且要求点的矢量方向符合设计，使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。也就是说，控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位（即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内），也就是我们所讲的矢量中靶。 二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素 对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。 水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。 实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是： ①实钻轨迹点的位置超前，?相当于缩短了靶前位移。此时若井斜角偏大，会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标窗口平面的位置，必将延迟入靶，且往往在窗口处脱靶。 ②轨迹点位置适中，?若此时井斜角大小也适中，是实钻轨迹与设计轨道符合的理想状态。但若井斜角大小超前过多，往往需要加长稳斜段，可能造成延迟入靶，或在窗口处脱靶。 ③轨迹点的位置滞后，?相当于加长靶前位移。此时若井斜角偏低，就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关系，往往要采用较高的造斜率而提前入靶。 实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控制。点的井斜角偏大可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。 在实际井眼轨迹控制过程中，我们根据造斜段井眼轨迹控制的新概念和实钻轨迹点的位置、点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律，将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢量中靶的范围内。也就是说，在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高工作效率，减少起下钻次数。 三、井身剖面的特点及广义调整井段的概念
SY/T6332 –1997 水平井轨迹控制技术 Bit tyajectory control technology for horizontal well 1 范围 本标准规定了水平井井眼轨迹控制技术的准备、施工、相关安全措施及资料的要求. 本标准适用于长、中半径水平井的施工。其它类型的特殊定向井亦可参照使用。 2 应用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效.所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY 5272-91 常规钻进安全技术规程 SY/T 5416-1997 随钻测斜仪测量规程 SY/T 5435-92 两维常规定向井轨道设计与轨迹绘图方法 SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY 5547-92 井底动力钻具使用维修和管理 SY/T 5619-93 定向井下部钻具组合设计作法 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1 广义调整井段generalized adjusting section
用于调整井眼轨迹的井段。可以是稳斜井段，也可以是曲率较小的增斜井段。 3.2 倒装钻具组合invert BHA 在钻大斜度井段和水平段时，为了给钻头加压，将部分重量较轻的钻具放到钻具组合下部，把钻铤、加重钻杆等较重的钻具放到直井段或较小井斜段的钻具组合。 3.3 中靶预测target prediction 根据实钻井眼轨迹到达的位置及方位，对中靶前待钻井眼的长度、位移、造斜率及方位调整量进行预测。 3.4 有线测量方式wireline survey method 特指在水平井施工中，采用有线测量仪分段测取大斜度或水平段已钻井段的轨迹所需的井斜、方位数据的测量方式。 4 井眼轨迹控制要求 4.1 直井段控制符合井身质量要求。 4.2 实际井眼轨迹到达靶窗时，在规定的靶窗内，其井斜、方位值还要满足在现有轨迹控制能力范围内确保轨迹在靶体中延伸的要求。 4.3 水平段轨迹应在设计要求的靶区范围之内。 5 准备 5.1 工具 5.1.1根据不同类型的水平井分别按附录A(标准的附录)和附录B （标准的附录）的要求准备。 5.1.2井底动力钻具的准备除符合SY 5547 的相关规定外，还应检
中国石油大学（钻井工程）实验报告 实验日期：2014.11.12 成绩： 班级：班学号：姓名：教师：郭辛阳 同组者： 定向井轨迹测量及方位控制 一．实验目的 1.直观认识井眼轨迹参数（井斜角、井斜方位角）及造斜工具姿态参数（重力工具面角、磁工具面角）； 2.了解现场常用的电磁测斜仪的基本结构和测量原理，直观认识磁干扰现象； 3.掌握目前现场常用的随钻定向（或扭方位）操作方法。 4.定向（或扭方位）是指设法将实测的装置方位线转到校正方位线上（定向），或设定的装置方位线上（扭方位），钻井现场通常称之为摆工具面。 二．实验仪器 图1.电磁测斜仪 YSS-32测斜仪具有使用方便、准确、可靠性高等优点，是较好的油田钻井测斜仪器设备之一，其技术参数如下： （1）工作温度范围：6~105℃； （2）预热时间：30min； （3）存储点数：1455点； （4）电源：8节或4节2号碱性电池； （5）初始延时：1s～18h（连续可变）； （6）测量间隔：5s～18h（连续可变）； （7）测量精度见表1。 三．电磁测斜仪结构及工作原理 3.1 电磁测斜仪结构
电磁测斜仪（探管）是测量的核心部件，由测量头、电子柱和电池筒组成，如图2所示。其中，测量头有引入工具面基准的T形槽头和安装传感器的台体。台体上安装3个加速度计和3个磁通门，可以测量出重力场和地磁场在探管坐标系上的分量。 图2 YSS-32电子单多点测斜仪 加速度计是用来将输入速度变成与之对应的电压（或电流）或脉冲频率的传感器。其中，磁悬浮加速度计抗冲击能力较强、结构简单、精度适中的，在钻井测斜仪上被广泛采用。 图3磁液悬浮加速度计原理 磁通门又称磁通计，是将输入磁通转换成与之对应电压的传感器。 3.2 测量原理 3个加速度计和3个磁通门的输入轴分别平行于直角坐标系。设3个加速度计的重力场分别分量为gx，gy，gz；3个磁通门分量分别为Hx，Hy，Hz。
定向钻井技术 在阜康煤层气示范工程中的应用 新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队 2014年11月20日
定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中的应用刘蒙蒙（新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队） 摘要 探讨和总结定向技术在新疆阜康白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程钻井工程中的应用，介绍定向设计，定向仪器工作原理及使用。由于地理条件、排采地面工程、节约成本、增加采收率的需要，示范工程大部分井设计为丛式井，也有两口L型井和一口U型对接井，加上地层倾角大地层造斜严重，所以为了达到设计要求必须引进定向钻井技术。本文主要从井眼轨迹设计、定向仪器、定向工艺、定向实例四方面进行介绍。 关键词：定向技术、钻井工程、定向仪器 阜康煤层气示范工程项目由156队承担施工，其中定向钻井由156队工程技术科参与施工3口，独立施工1口。156队工程技术科已培养出学习和应用掌握定向钻井的技术人员，具有基本的定向设计、定向施工、定向验收能力。 1 定向井眼轨迹设计 定向井眼轨迹的设计涉及的因素很多。为满足地质及生产的要求，设计需要选择合适的造斜点、造斜强度、最大井斜角、稳斜段长度；为了同井台以及相邻井台各井之间的防碰，需要选择合理的大门方向和做防碰设计。此外，造斜强度的选择要考虑钻具及套管的强度、摩阻。造斜点的选择必须深于表层套管一倍仪器另长的深度。根据造斜强度选择合理的钻具组合、不同弯度的螺杆钻具。最大井斜角过小稳斜段方位不易控制，最大井斜角过大对钻进、下套管、排采不利，同时增加造斜段工作量。 1.1 示范区井型简介 示范工程设计的丛式井、L型井以及U型对接井 图1-1 示范工程三段式、五段式、U型井轨迹示意图
水平井钻井工程设计及轨迹控制 一、水平井的概述： 八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。 自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八2五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。 在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
中国石油大学（）实验报告 实验日期：成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者： 定向井轨迹测量及方位控制 一、实验目的 1.直观认识井眼轨迹参数（井斜角、井斜方位角）及造斜工具姿态参数（重力工具面角、磁工具面角）； 2.了解现场常用的电磁测斜仪的基本结构和测量原理，直观认识磁干扰现象； 3.掌握目前现场常用的随钻定向（或扭方位）操作方法。定向（或扭方位）是指设法将实测的装置方位线转到校正方位线上（定向），或设定的装置方位线上（扭方位），钻井现场通常称之为摆工具面。 二、实验原理 1.实验设备 1）YSS-32测斜仪具有使用方便、准确、可靠性高等优点，是较好的油田钻井测斜仪器设备之一，其技术参数如下： （1）工作温度范围：6~105℃； （2）预热时间：30min； （3）存储点数：1455点； （4）电源：8节或4节2号碱性电池； （5）初始延时：1s～18h（连续可变）； （6）测量间隔：5s～18h（连续可变）； （7）测量精度见表1；。 表1 电磁测斜仪测量精度 参数偏差 井斜INC ±0.2° 方位AZ ±2.0° 重力工具面角GTF（井斜＞10°）±2.0° 磁工具面角MTF（井斜≤10°）±2.0° 图1 电磁测斜仪
2）电磁测斜仪结构 电磁测斜仪（探管）是测量的核心部件，由测量头、电子柱和电池筒组成，如图2所示。其中，测量头有引入工具面基准的T 形槽头和安装传感器的台体。台体上安装3个加速度计和3个磁通门，可以测量出重力场和地磁场在探管坐标系上的分量。 加速度计是用来将输入速度变成与之对应的电压（或电流）或脉冲频率的传感器。其中，磁悬浮加速度计抗冲击能力较强、结构简单、精度适中的，在钻井测斜仪上被广泛采用。 磁通门又称磁通计，是将输入磁通转换成与之对应电压的传感器。 2.测量原理 3个加速度计和3个磁通门的输入轴分别平行于直角坐标系。设3个加速度计的重力场分别分量为gx ，gy ，gz ；3个磁通门分量分别为Hx ，Hy ，Hz 。 图2 井斜角 z y x g g g 22arctan +=α 图3 重力工具面角 图4 磁工具面角 )a r c t a n ( y x g g G T F = ) arctan(y x H H MTF = 图5 井斜方位角
水平井井眼轨迹控制 第一章水平井的分类及特点 (2) 第二章水平井设计 (4) 第三章水平井井眼轨迹控制基础 (8) 第四章水平井井眼轨迹控制要点 (13) 第五章水平井井眼轨迹施工步骤 (21)
第一章水平井的分类及特点 水平井的概念：是最大井斜角保持在90°左右（大于86°），并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井（通常大于油层厚度的6倍）。 一、水平井分类 二、各类水平井工艺特点及优缺点
三、水平井的优点和应用 1、开发薄油藏油田，提高单井产量。
2、开发低渗透油藏，提高采收率。 3、开发重油稠油油藏，有利于热线均匀推进。 4、开发以垂直裂缝为主的油藏，钻遇垂直裂缝多。 5、开发底水和气顶活跃油藏，减缓水锥、气锥推进速度。 6、利用老井侧钻采出残余油，节约费用。 7、用丛式井扩大控制面积。 8、用水平井注水注气有利于水线气线的均匀推进。 9、可钻穿多层陡峭的产层。 10、有利于更好的了解目的层性质。 11、有利于环境保护。 第二章水平井设计 一、设计思路和基本方法： 简而言之，就是“先地下后地面，自下而上，综合考虑，反复寻优”的过程。
二、水平井靶区参数设计 与定向井不同，水平井的靶区一般是一个包含水平段井眼轨道的长方体或拟柱体。靶区参数主要包括水平段的井径、方位、长度、水平段井斜角、水平段在油藏中的垂向位置、靶区形状和尺寸。 1、水平段长度设计 设计方法：根据油井产量要求，按照所期望的产量比值（即水平井日产量是临近直井日产量的几倍），来求解满足钻井工艺方面的约束条件的最佳水平段长度值。约束条件主要有钻柱摩阻、扭矩，钻机提升能力，井眼稳定周期，油层污染状况等。 2、水平段井斜角的确定 应综合考虑地层倾角、地层走向、油层厚度以及具体的勘探开发要求。 βα±?=90H ，β为地层真倾角 当地层倾角较大而水平段斜穿油层时，则应考虑地层视倾角的影响，[])cos(90H H d tg arctg Φ-Φ-?=βα， d Φ为地层下倾方位角，H Φ为 水平段设计方位角 3、水平段垂向位置确定 油藏性质决定了水平段的设计位置。对于无底水、无气顶的油藏，水平段宜置于油层中部；对于有底水或气顶的油藏，水平段应尽量远离油水或气水边界；对于既有底水又有气顶的油藏，
浅谈大位移水平井轨迹控制技术 目前，大位移水平井钻井技术被广泛应用于石油、天然气的开采施工过程中，对其轨迹进行控制的关键就是井眼轨迹的设计，本文首先对井眼剖面的主要设计原则进行了介绍，进而针对轨道参数的选择以及参数优化后的结果进行了分析，最后对摩阻扭矩进行了分析，以期能够对水平井轨迹的有效控制提供一定的技术依据。 标签：大位移水平井轨迹控制 对水平井轨迹进行合理的设计是保证大位移水平井顺利完成的重要关键，除了要保证井身的剖面不能超过钻柱的扭矩极限之外，还要尽可能地降低扭矩摩阻、增加水平延伸的距离。相比于一般的水平井，大位移水平井本身对于井眼轨迹的设计有着特殊的要求，本文就针对如何具体对大位移水平井的轨迹进行控制以及相关注意事项进行如下分析。 1井眼剖面的主要设计原则 在进行大位移水平井的轨迹控制时，其中一个非常重要的关键点就是井眼轨迹的设计，这其中需要以设计方案的可操作性作为主要基础原则。当斜井段较长的时候，套管的磨损程度和可能性就会越高，相应的轨道剖面设计就很难被实现。与此同时，设计时还需要注意保证扭矩、拉力和摩阻处于一个较小的范围，因此，可以通过对相关参数进行优化来实现。 2轨道参数的选择 2.1造斜点参数 在进行造斜点的选择时，如果设计的造斜点相对较浅，会造成斜井段的拉长，导致拉力和扭矩的进一步增大，在进行井段的加长工程中，非常容易产生键槽的问题，在很大程度上提升了井眼的控制难度。在进行稳斜角具体参数的选择时，滑动钻进摩阻会随着造斜点的提高而增大，对于大位移水平井进行轨迹控制时，设计人员需要尽可能地选择那些相对科学的曲线，同时还需要保证造斜点处于一个较深的水平，这些都有利于直井段对于短斜井段的缩短效应，为后续的钻井下套管作业提供了方便。 2.2稳斜角参数 随着稳斜角的不断增大，起下钻摩阻以及旋转的扭矩会随之减小，而滑动钻进摩阻则会随之增加。因此，为了保证斜稳角处于最佳条件应当将斜井段的长度控制在最短，这样相应的扭矩和摩阻也就越小。在井斜处于45°-55°这一范围内，存在着一个受到扭矩的限制而引发的最小深度值，因此，在进行稳斜角的设计时应该尽可能地避开这一角度范围。当稳斜角的数值一定时，扭矩和摩阻会随着稳
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T ．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。 垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14； 丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口； 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井）
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
轨 道 设 计 一． 井身轨道设计方法 (一) 定向井/水平井两维剖面设计方法和设计类型选择 1．前言： 常规定向井/水平井剖面类型有十一种，每一种类型的设计方法又很多。过去大多数文献介绍的剖面类型不全面、设计方法也很单一，公式复杂，不利于编制计算机程序和实际设计工作。本章介绍了各种剖面类型和各种设计方法的统一的数学模型，具有系统性、全面性，简洁、明了，对于研究定向井/水平井的剖面设计和实际编程应用都具有积极的指导意义和实际价值。 2．剖面设计方法： 把最具有一般性的无段制剖面作为基本剖面，在此基础上，选择和改变一些参数，可变成多种剖面类型。下面就介绍各种剖面的选择和设计方法。 如图（2）在地质给定的靶点坐标和井口坐标，确定和计算如下基本剖面参数： H 1---第一靶点垂深，m V 1---第一靶点水平位移，m H 2---第二靶点垂深，m V 2---第二靶点水平位移，m H e ---降斜终点垂深，m （一般选择在第一靶点上30~50m ） L---稳斜段长度，m R 1---第一增斜段曲率半径，m R 2---第二增斜段曲率半径，m H z --造斜点垂深，m α1---第一增斜段终点井斜角，° 最终井斜角α2 ，单位° 降斜终点位移V e 规定：当H 2=H 1时，H e =H 1，V e =V 1，H e -H z =ΔH 2 122121 22)()(V V H H H H -+--=α1 21211) )((H H V V H H V V e e ----=2 1R R R +=
(1) 选择H z 、R 1、R 2，求α1、L 令： 解剖面方程得： （2）选择R 1、R 2、α1，求：H z 、L 解剖面方程得： （3）选择R 1、R 2、L ，求：H z 、α1 解剖面方程得： 令： 则： 2 21cos αR R V A e --=A R R A B B arctg --+-=2 2212α2 2sin αR H B +?=1 1cos sin ααB A L +=1 2121112211)cos (cos )cos 1() sin (sin sin αααααααtg R R V R R H H e e z -+----+-=1 12211sin )cos (cos )cos 1(αααα----=R R V L e 2 21cos αR R V C e --=2 2cos αR H D e +=
–1997 水平井轨迹控制技术 Bit tyajectory control technology for horizontal well 1 范围 本标准规定了水平井井眼轨迹控制技术的准备、施工、相关安全措施及资料的要求. 本标准适用于长、中半径水平井的施工。其它类型的特殊定向井亦可参照使用。 2 应用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效.所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY 5272-91 常规钻进安全技术规程 SY/T 5416-1997 随钻测斜仪测量规程 SY/T 5435-92 两维常规定向井轨道设计与轨迹绘图方法 SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY 5547-92 井底动力钻具使用维修和管理 SY/T 5619-93 定向井下部钻具组合设计作法 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1 广义调整井段 generalized adjusting section 用于调整井眼轨迹的井段。可以是稳斜井段，也可以是曲率较小的增斜井段。 3.2 倒装钻具组合 invert BHA 在钻大斜度井段和水平段时，为了给钻头加压，将部分重量较轻的钻具放到钻具组合下部，把钻铤、加重钻杆等较重的钻具放到直井段或较小井斜段的钻具组合。 3.3 中靶预测 target prediction 根据实钻井眼轨迹到达的位置及方位，对中靶前待钻井眼的长度、位移、造斜率及方位调整量进行预测。 3.4 有线测量方式 wireline survey method
特指在水平井施工中，采用有线测量仪分段测取大斜度或水平段已钻井段的轨迹所需的井斜、方位数据的测量方式。 4 井眼轨迹控制要求 4.1 直井段控制符合井身质量要求。 4.2 实际井眼轨迹到达靶窗时，在规定的靶窗内，其井斜、方位值还要满足在现有轨迹控制能力范围内确保轨迹在靶体中延伸的要求。 4.3 水平段轨迹应在设计要求的靶区范围之内。 5 准备 5.1 工具 5.1.1根据不同类型的水平井分别按附录A(标准的附录)和附录B（标准的附录）的要求准备。 5.1.2井底动力钻具的准备除符合SY 5547 的相关规定外，还应检测弯外壳体井下马达的弯曲角度。 5.1.3除反向双弯外壳体井下马达外，其它弯外壳体井下马达的下稳定器推荐采用偏心稳定器。 5.2 测斜仪器 斜测仪器应符合SY/T 5416 和 SY 5472 相关的规定。 5.3 资料 5.3.1 水平井钻井设计。 5.3.2 收集同地区完钻井的有关资料。 6 施工 6.1 直井段 6.1.1 配钻井液开钻。 6.1.2 采用防斜钻具组合钻进。 6.1.3 不允许使用刮刀钻头。 6.1.4 钻进中用单点测斜仪监测井斜、方位，钻完后测量全井段的多点数据。 6.1.5 有磁干扰的井段应使用陀螺测斜仪进行测量。 6.1.6 丛式井直井段作水平局部放大图，及时采取防碰措施。 6.2 定向增斜段 6.2.1 要点 6.2.1.1 定向时，合理确定装置角。 6.2.1.2 参照同地区方位漂移规律合理确定方位提前量。 6.2.1.3 使用随钻测斜仪。在有磁干扰的情况下，采用陀螺测斜仪。6.2.1.4 施工中，根据测量数据及时作出实钻轨迹图，与设计轨道进行对比，指导井眼轨迹控制。
第三章定向井、水平井井身轨迹控制技术 第一节定向井、水平井井眼轨迹控制理论 无论是定向井，还是水平井，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同，在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。 我们在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中，针对不断出现的轨迹控制问题，建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。 一、水平井的中靶概念 地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。我们可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，因此，控制水平井井眼轨迹中靶，与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念，主要体现是: 井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面（也称目标窗口），但中靶的靶区不是一个平面，而是一个柱状体，因此，不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内，而且要求点的矢量方向符合设计，使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。也就是说，控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位（即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内），也就是我们所讲的矢量中靶。 二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素 对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。 水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。 实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是： ①实钻轨迹点的位置超前，?相当于缩短了靶前位移。此时若井斜角偏大，会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标窗口平面的位置，必将延迟入靶，且往往在窗口处脱靶。 ②轨迹点位置适中，?若此时井斜角大小也适中，是实钻轨迹与设计轨道符合的理想状态。但若井斜角大小超前过多，往往需要加长稳斜段，可能造成延迟入靶，或在窗口处脱靶。 ③轨迹点的位置滞后，?相当于加长靶前位移。此时若井斜角偏低，就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关系，往往要采用较高的造斜率而提前入靶。 实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控制。点的井斜角偏大可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。 在实际井眼轨迹控制过程中，我们根据造斜段井眼轨迹控制的新概念和实钻轨迹点的位置、点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律，将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢量中靶的范围内。也就是说，在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高工作效率，减少起下钻次数。 三、井身剖面的特点及广义调整井段的概念
定向井知识及发展 华油一公司工程技术分公司 2003年11月20日
前言 世界上第一口定向井是采用槽式斜向器定向造斜，于1932年在美国钻成的。半个多世纪以来，定向钻井水平有了很大提高。进入80年代，大位移、大斜度井、丛式井、多目标井、水平井的钻井工艺技术有了飞速发展。为石油勘探和发展带来了巨大的经济效益。 我国定向井是新中国成立后才发展起来的。1955年在玉门油田钻成的C2-15井，是我国的第一口定向井。之后，我国又成功钻成了数对双筒井，以及多底井，斜直井等。1965年，钻成了我国第一口水平井—磨3井，水平位移延伸160m，达到60年代水平井的世界先进水平。 进入21世纪，定向井、大斜度井、多目标井、水平井全面应用于油田的勘探与开发之中。到现在我公司在冀中地区定向井比例已超过80%以上。 一、定向井、丛式井概念 （一）、专业名词 1、定向井(Directional Well) 一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定距离的井，称为定向井。 2．井深(Measure Depth) 井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称为该点的测量井深、斜深。 3．垂深(V ertical Depth or True V ertical Depth) 井眼轴线上任一点，到井口所在平面的距离，称为该点的垂深。 4．水平位移(DiSplaCement or Closure Distance) 井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，谓之该点的“水平位移”。也称该点的闭合距（闭合位移）。 5．视平移(V erticalSeCtion) 水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。视平移是绘制垂直投影图的重要参数。 6．井斜角(Hole lnclination or Hole Angle)