定向井基础知识讲解共93页

定向井工程知识讲义一.定向井历史定向井引入石油钻井界约在19世纪后期，当时的定向井是在落鱼周围侧钻。

世界上第一口真正有记录的定向井是1932年美国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钻井。

美国一位有创新精神的钻井承包商改变了选种做法，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。

我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为C2—15井。

1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m，是世界上第二个钻成水平井的国家。

1.初始地面定向法（1960～1973年）最初的海洋定向井工作者，使用简陋的计算和测量工具钻定向井。

●定向方式：地面定向法。

●计算工具：算盘和三角板。

●计算方法：平均角法、沙尼金作图法。

●测量工具：HF酸腐蚀玻璃容器法测斜。

●定向工具：涡轮钻具。

●优点：定向费用低，简单易操作。

●缺点：定向误差大，周期长。

2.磁性单点定向法（1973～1982年）随着海洋石油事业的不断发展，地面定向法已丛式钻井的精度要求，73年引进单点（east men）。

●定向方式：磁性单点定向法。

●计算工具：算盘和三角板。

●计算方法：平均角法、沙尼金作图法。

●测量工具：磁性单点测写仪。

●定向工具：涡轮钻具。

●优点：解决了HF酸测斜的误差、不用在钻杆上打记号、造斜点由300米左右增加到1000米、单平台有2～4口增加到8口。

●缺点：不能随钻测量。

3.SST有缆随钻测斜仪（1982 ～1989年）渤海继海1至海十二平台之后，又在埕北BZ28-1、BZ34-2、SZ36-1发现大油田，单点已不适用于开发大规模丛式井的需要，渤海一方面利用外资钻丛式井，另一方面在86年3月筹建单独的定向井公司。

●定向方式：SST定向。

●计算工具：PC计算机。

●计算方法：最小曲率半径法。

●测量工具：SST有缆随钻测斜仪、单点。

●定向工具：涡轮钻具。

●优点：定向时不考虑反扭角、准确快捷、定向深度可任意选择、连续测斜，计算误差大大减少。

定向井基础知识一、概念部分1定向井：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的距离的井，统称为定向井。

2井深（米：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，单位为米3垂深《m》：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深，单位为《米》4 水平位移（M）：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距，单位为《米》严格意义上水平位移为闭合距在设计井眼轨迹上的投影位移闭合距井眼轨迹投影于水平面与设计轨迹投影于水平面的夹角井底与井口连线在水平面上的投影线的长为总闭合距（习惯叫闭合距又叫总水平位移），5、视位移（m）：水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视位移，是绘制垂直投影图的重要参数，单位为“米”。

6、井斜角《°）：井眼轴线上任一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点的井斜角，单位为“度”。

7/方位角（°）：在以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角，单位为“度”。

8、磁偏角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方位线之间的夹角，称为该地区的“磁偏角”，顺时针为正，逆时针为负。

磁方位校正为磁方位角加上该地区的磁偏角。

9、造斜点（KOP）：在定向井中，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。

10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用“°/100m”表示。

11、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化速度称为“井斜变化率”，常用“°/100m”表示。

12，方位变化率：单位井段内方位角的变化速度称为“方位变化率”，常用“°/100m”表示。

13、全角变化率K（狗腿度）：指的是单位井段内井眼钻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。

定向井和水平井钻井技术第一节 定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。

定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l 所示。

定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J ”型、“S ”型和连续增斜型。

按井斜角的大小范围定向井又可分为： 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的距离的井，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，或斜深。

单位为“m ”。

3．垂深（Vertical Depth or True Vertical Depth ）井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深。

通常以“m ”为单位。

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。

其计量单位为“m ”。

5．视平移（Vertical section ）水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视平移。

如图10—1所示，OQ 为设计方位线，T O曲线为实钻井眼轴线在水平面上的投影，其上任一点P 的水平位移为OP ，以 A P表示。

P 点的视平移为OK ，其长度以V P 表示。

当OK 与OQ 同向时V P 为正值，反向时为负值。

视平移是绘制垂直投影图的重要参数。

单位为m 。

6．井斜角（Hole Inclination or Hole Angle ）井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点处的“井斜角”。

以度为单位。

7．最大的井斜角（MaxinumHoleAngle）“最大井斜角”有两种不同的意义。

定向井钻井基础提纲（一）为什么要钻定向井？（二）定向井的基本概念（三）定向作业专业术语（四）井眼轴线的计算方法（五）定向井轨迹防碰（一）、为什么要钻定向井？1、在海洋钻井平台上钻丛式定向井。

控制较大面积的油气构造。

生产设施集中在平台上，节省建造平台费用。

2、勘探和开发近海岸油气田。

使钻井定向弯曲，钻达海底油气层，节约海上钻井平台的建设费用。

3、用定向井控制断层，查明油水界面或断层面的位置(c)4、避开地表障碍物，勘探和开发障碍物下方的油气田。

5、纠正已斜的井眼或绕过井内落鱼而进行侧钻。

6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。

含油构造有时与盐丘构造共生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻井液漏失和腐蚀等问题。

7、井喷无法处理或油气井失火，钻定向救援井与原井衔接控制井喷或扑灭火灾。

8、钻大斜度井或水平井，防止气锥和水锥问题；增加井眼在产层中的延伸长度；增大平台的泄流面积，在裂缝性油藏9、供水井。

钻多孔底定向井多次穿过含水裂隙或沿含水裂隙钻单孔底定向井，可增加出水量。

10、开发地壳深部“干热岩”体的能量。

钻两口定向井，用水力压裂法使两井连通，形成一个地下热仓和封闭回路，用—口井向下注冷水，干热岩将冷水加热，另一口井抽出高温蒸气进行发电。

11、在煤层中钻定向排放孔抽瓦斯，保证采煤时的安全。

能钻遇多条裂缝，提高单井的产量。

12、对接连通开采可水溶性矿藏过去，在钻孔采可水溶性矿盐时，一直采用单井对流水溶采卤法，这种采卤技术存在较多缺点，如矿产回采率不足20％，卤井寿命短，产量低，采出的卤水浓度低而且不稳定等。

双井对接连通水溶采卤可克服上述一系列缺点。

数十年来，盐业系统探索了几种使两井能连通的方法(压裂法，自然溶通法等)，但并不是很理想，采用定向钻进技术实现两井对接、三井对接甚至更多的井眼对接，极大地提高采盐卤水量。

（二）定向井的基本概念1、定义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。

The directional well1. 定向井的基本概念：定向井是钻井专业术语，是指按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。

其剖面主要有三类：(1)两段型：垂直段+造斜段；(2)三段型：垂直段+造斜段+稳斜段；(3)五段型：上部垂直段+造斜段+稳斜段+降斜段+下部垂直段。

水平井是定向井的一种，一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。

而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段的在油层中钻进直到完井。

Advantage: 有利于多采油，油层中流体流入井中的流动阻力减小，生产能力比普通直井、斜井生产能力提高几倍。

2.定向井的基本应用：地面限制：油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。

地下地质条件要求：用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。

如：安718段块的井漏、二连地区巴音区块的井，自然方位120-150度。

钻井技术需要：遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。

如：掉钻头、断钻具、卡钻等。

经济有效的勘探开发油气藏的需要：ⅰ原井钻探落空，或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。

ⅱ遇多层系或断层断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。

ⅲ对于裂缝性油气藏可钻水平井穿遇更多裂缝、低渗透性地层、薄油层都可钻水平井，提高单井产量和采收率。

ⅳ在高寒、沙漠、海洋等地区，可用丛式井开采油气。

3. 定向井基本分类：按设计井眼轴线形状分：ⅰ两维定向井：井眼轴线在某个铅垂平面上变化的定向井，井斜变化，方位不变化。

ⅱ三维定向井：井眼轴线在三维空间变化的定向井，井斜变化，方位变化。

可分为：三维纠偏井和三维绕障井。

按设计最大井斜角分：ⅰ低斜度定向井：井斜小于15度，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。

ⅱ中斜度定向井：井斜在15-45度之间，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。

第九章定向井和水平井钻井技术第一节定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。

定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。

定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。

按井斜角的大小范围定向井又可分为：常规定向井井斜角＜55°大斜度井井斜角55～85°水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）二．定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。

钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。

两个测点之间的距离称为测段长度。

每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。

1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。

2．井斜角：测点处的井眼切线与铅垂线之间的夹角。

3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。

目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。

磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角或真方位＝磁方位角一西磁偏角公式可概括为“东加西减”四个字。

方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。

在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图9－3所示。

4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。

5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。

6．闭合距和闭合方位（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。

定向井基本概念1、定向井：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。

2、井深：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，或斜深。

3、垂深：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离。

4、水平位移：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离。

5、视平移：水平位移在设计方位线上的投影长度。

6、井斜角：井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角。

7、最大井斜角：全井井斜角的最大值。

8、方位角：在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线，所转的角度称为该点的方位角。

9、造斜点：在定向井中，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表示。

10、井斜变化率：单位井段内，井斜角的改变速度，称为井斜变化率。

通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间井段的长度的比值表示。

11、方位变化率：单位井段内方位角的变化值称为方位变化率。

通常以两测点间方位角的变化量与两测点间井段长度的比值表示。

12、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钻出的井段的井眼曲率。

13、增（降）斜率：指的是增（降）斜井段的井斜变化率；其井斜变化为正值时为增斜率。

负值为降斜率。

14、全角变化率：指的是在单位井段内，井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。

15、增斜段：井斜角随井深增加的井段。

16、稳斜段：井斜角保持不变的井段。

17、降斜段；井斜角随着井深的增加而逐渐减小的井段。

18、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。

19、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离。

20、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。

21、工具面：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。

22、反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜和扭方位时，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之间的夹角，称为反扭角，反扭角总是使工具面逆时针转动。