定向井专业知识-ppt

PowerDrive
• 结构：
– 下部偏置部分：在旋转过程中始终给钻头一个侧向力；
– 中部控制部分：始终控制侧向力的方向；
– 上部MWD部分：测量信息及传输；
• 关键是控制总成内的不转动的部分，具有一个称作“惯性平台”的部分，实 际上是由井下计算机控制的“电子液压伺服系统”，可以保证控制轴不受整 个钻柱转动的影响。控制轴可以给定偏置部分一个轨迹控制所需要的导向方 位角。
1 定向井的作用与定义 •
③ 定向井的类型
分支井（multilateral wells ）：同一井口设计有 两个或两个以上井底的井。
1 定向井的作用与定义
③ 定向井的类型
大位移井（extended reach
•
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 。
第五节 定向钻井
1 定向井的作用与定义 2 定向造斜与轨迹控制
1 定向井的作用与定义
① 定向井的概念
A 井口
•
定向井(directional well)：设计的目标 点与井口不在同一
轨道 轨迹
铅垂线上的井。
目标点
② 定向井的作用
地面环境条件的限制： 当地面上是高山，湖泊，沼泽， 河流，沟壑，海洋，农田或 重要的建筑物等，难以安装 钻机，进行钻井作业时，或 者安装钻机和钻井作业费用
1 定向井的作用与定义
③ 定向井的类型
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
除了根据井的形状来对定向井进行 分类外，有时也根据钻定向井的目 的和特殊要求对定向井进行分类：
– 救援井（relief well）：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 与事故井连通，达到控制井喷 目的的井。

直井段
s
水平位移
二、定向钻井
3、设计书内容还包括： ａ、丛式井应提供井组排序方案及井组图；
ｂ、提出定向井分段施工技术，并附造斜点至井底 间距为30米的设计井身轨道二维剖面数据和 设计井身投影图；
ｄ、提出各设计井段的钻具组合及施工参数要求， 以及使用井下工具的规格、型号及数量；
ｅ、提出井身轨迹测量方案； ｇ、提出井身质量要求；
ｈ、对于需要绕障的井，应提出绕障施工原则及方 案；
ｉ、列出定向井钻井安全技术措施；
二、定向钻井
4、若是丛式井组，应首先做出井组整体设计； ａ、井组安排应考虑道路的优化井眼轨迹的需要，
多靶井应考虑靶前位置对施工的要求。在此前 提下，按井组钻井进尺最少和地形的可能来确 定井组地理位置； ｂ、应尽量避免井组中各井眼轨迹在空间交叉； ｃ、井组中各井的水平位移应综合考虑，长短结合， 以便于错开造斜点； ｄ、井口可根据地形条件及钻机的移动性能等情况 布置成直线型、矩形，急于投产的油井，可布 置成L形； ｅ、井组中各井的表层套管下深应错开20米以上；
二、定向钻井
㈢定向井工艺 1、井眼轨迹的控制 1）直井段钻进过程中按设计要求认真作好测斜 工作，监测井眼轨迹，严格作好防碰工作，并 控制直井段最大井斜符合设计要求。特别要作 好1：100的防碰图，做好随钻分析，异常情况分 析记录判断，搞好全员防碰工作。 2）、造斜段：造斜点的选择应考虑以下因素： ａ、设计造斜点，ｂ、直井段以发生的轨迹偏移 ｃ、有利于防碰，ｄ、下步计划实施的增斜方式
一、专业名词
7、井底水平位移：它是指井口与井底两点在水 平面上投影的连线长度，又称闭合距，单位为m。 8、视平移：水平位移在设计方位线上的投影长 度。
N
Ap

C
特点：
D
难度较三段制剖面大，主要
原因是有降斜段。降斜段会增大
扭矩、摩阻（如小水平位移深定
向井采用三段制剖面轨迹难控制
）。
第二节 定向井井身剖面设计
O
2、特殊二维剖面
为了减少摩阻 2.1 悬线剖面 2.2 抛物线剖面
第二节
定向井井身剖面设计
3、三维定向井剖面
三维定向井剖面指在设计 的井身剖面上既有井斜角的 变化又有方位角的变化。
垂直平面上：
每一点的井深与空 间井眼的井深一样,每 一点的井斜角与与空间 井眼对应的井斜角一致 。（不是直接投影）
第一节 定向井的基本概念
N A A B 水平面上：
B
为空间井眼的水平投
S
影
E O
第一节 定向井的基本概念
一、定向井基本要素
测深 ———井口至测点处的井
眼实长，米。 Measured depth（ MD)
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
直井段: 井斜角为0 造斜点：开始定向造斜的位置 增斜段：井斜角随井深增加的井段 定向造斜段：造斜点以下的增斜段 稳斜段：井斜不变的井段 降斜段：井斜角随井深增加而减小
O
A
B C D
的井段
E
第二节 定向井井身剖面设计
一、名词解释
目标点：设计规定必须钻达的地下空
第一章 定向钻井
概述 第一节 定向井的基本概念 第二节 定向井井身剖面设计 第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 第四节 定向井的井斜和方位控制 第五节 定向仪器及定向工具
第一节 定向井的基本概念
第一节 定向井的基本概念
井眼曲线的表示方法：垂直平面与水平平面
第一节 定向井的基本概念

给定的内插条件有两种情况：一是给定插 入点i的井深Li；二是给定插入点的垂深Di。则 可求得插入点距离上端点的井段长度△Li。和 垂增△Di。 如图1—4—2所示，可以得到一个通用的 计算公式：
2)轨迹内插的用途 (1)在所有轨道设计中，当完成了测段计算 之后，需要进行分点计算时，可以根据内插原 理很快地完成分点计算； (2)一口井完钻并完成了全井轨迹测量计算 之后，需要进行中靶计算，在计算靶心距时， 需要根据内插原理求得中靶点的坐标； (3)在进行邻井距离扫描和丛式井防碰扫描计 算中，每一步扫描计算都可能用到轨迹内插来 求得扫描点的基本参数和坐标。
方位线是水平面上的矢量，包括：方位、方位 线、方位角。
方向线则是空间的矢量。包括：方向和方向线， 则是在三维空间内(当然也可能在水平面上)
西方国家表示井斜方位角通常使用象 限角，在Ⅰ， Ⅳ象限，用井斜方位线与正 北方位线之间的夹角表示；在Ⅱ， Ⅲ象限， 用井斜方位线与正南方位线之间的夹角表 示。象限角的值在0°～90°之间变化。
(5)N坐标和E坐标
N坐标和E坐标：是指轨迹上某点在以井 口为原点的水平面坐标系里的坐标值。此 水平面坐标系有两个坐标轴，一是南北坐 标轴，以正北方向为正方向；一是东西坐 标轴，以正东方向为正方向。 如图5—4所示，A、B二点的水平坐标分 别为NA 、EA 和NB 、EB 。水平坐标可以有 增量，以ΔN、ΔE表示。
2．测段计算方法的多样性
我国钻井行业标准规定： • 手工计算时用平均角法； • 计算机计算时用校正平均角法。
1．平均角法 平均角法假设测段是一条直线，该直线的方向是上、 下两测点平均方向线。如图1—3—8所示，根据这种 假设，测段计算公式为：
2．校正平均角法
校柱螺线在水平投影图上是圆弧。 圆柱螺线在圆柱面展平平面上也是圆弧，即垂直 剖面图是圆弧。根据这个假设推导的计算方法， 称为“圆柱螺线法”。这是我国著名学者郑基英 教授首先提出的。这种方法与美国人提出的“曲 率半径法”的公式表达不同，但计算结果是完全 相同的。

定向井井身剖面
剖面类型
另一种是“悬链 式”剖面，如右图所 示。此类剖面造斜率 由小到大，自然递增 ，能够有效地减少摩 阻，适用于大位移井
三、定向井的井眼轨迹控制
三、定向井的井眼轨迹控制 1、定向井直井段井斜控制
定向井直井段的井造斜点时，如果直井段不直，不仅
会影响造斜的顺利完成，还会因为上部井段的井 斜造成位移影响下一步的井身轨迹控制。
四、定向仪器
四、定向仪器



磁偏角 单点测斜仪 多点测斜仪 有线随钻 MWD 陀螺测斜仪
磁偏角
定义：磁北方位线 与正北方向线之间 的夹角 真方位=磁方位+东 磁偏角 真方位=磁方位-西 磁偏角 高尚堡地区：-6.65 柳瓒地区：-6.35 老爷庙地区：-6.37
定向钻井基础知识
概述
一、定向井的基本概念
二、定向井井身剖面 三、定向井的井斜和方位控制 四、定向仪器 五、井身质量要求 六、定向井监督工作的主要内容
概述
一、定向井的定义
定向井是按预先设计的井 斜角、方位角及井眼轴线形 状进行钻进的井。 定向井最早是在 1895 年的 美国钻成的。我国的定向井 钻井技术 50 年代开始起步的 ， 80 年代有了较大发展，特 别是最近几年无论是从理论 研究上还是现场实际应用上 ，我国已接近发达国家的技 术水平。
三、定向井的井眼轨迹控制
2、定向井造斜段井斜控制
造斜井段一般采用采用单弯螺杆钻具组合：
Φ215.9mmBIT+Φ172mmL+Φ177.8mmNDC+165mmM WD短节+Φ165mmNDC+Φ127mmHDP +Φ127mmDP
钻进参数：钻压2—5T，排量28—32L/S ，泵压 10-14MPa

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五、今后发展方向
压力传感器/ 译码装置
旋转导向系统
信号通过立管 向井内系统传 输
地面计算 机 地面控制闭环系 统
旁通启动系统
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五、今后发展方向
➢PowerDrive系统及其指令设置
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五、今后发展方向
➢旋转导向钻井系统
可变径稳定 器
滑动导向控制
旋转导向控制
（二）水平井应用实例
黄盐平1井是江汉油田首口设计施工的采卤连通水平井， 准确命中B靶与王东12-13井直接连通。完钻井深2358m，水平 段长198m，实钻垂深与设计相差0.3m，A点靶心距1.14m，B点 钻入王东12-13井半径为3m的溶腔中，实现了不用压裂，两井 直接连通的目的。
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四、现场工艺技术
黄盐平1井井眼轨迹图
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内容
一、定向井、水平井国内外发展现状 二、基本技术术语 三、常用工具、仪器 四、现场工艺技术 五、今后发展方向
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五、今后发展方向
旋转导向钻井技术
定向井钻井工具最重要的发展趋势之一就是用 旋转导向钻井系统(Steerble Rotary Drilling System)取代常规转盘钻井系统。目前，国外定向 井钻井轨迹已从单纯通过起下钻更换下部钻具组合 来改变方位和井斜的阶段,进入到利用电、液或泥 浆脉冲信号从地面随时改变方位和井斜的阶段,使 定向井、水平井进入了真正的导向钻井方式。
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四、现场工艺技术
3、水平段 水平段从A点到B点，靶框为逐渐变小的楔形靶，
且全部在纯盐岩层中钻进，由于B点垂深只下移 0.3m ，基本是平直的，从A点开始下入1°单弯+欠尺 寸稳定器，通过复合钻进，保持稳斜效果，使井斜控 制 在 88.5° ～ 90 ° ， 对 准 靶 心 钻 进 。 复 合 钻 进 到 2358m ， 钻 时 由 8min/m ， 突 然 下 降 到 2min/m ， 泵 压 由 16MPa降到14MPa，钻具放空，证实已钻入王东12-13井 的溶腔中。

井身结构等因素合理的选择造斜点深 度。
我们必须做得更好
精心做好每件事
绕障设计
• 两口井的方向一致，造斜点不同，两 口井槽口下部空间不能相互占用。假 如不进行绕障设计，则会产生井眼碰 撞事故。
• 油田覆盖内的探井，如果影响到安全 问题，必须进行绕障设计。
我们必须做得更好
精心做好每件事
设计是丛式井平台成功的 关键，丛式井设计体现安全第一 的原则，把安全第一的原则贯穿 到整个设计中。下面以渤海某油 田中的两个丛式井平台为例说明。
我们必须做得更好
精心做好每件事
浅层造斜措施(续)
6、闭路循环。海水比泥浆对地层的冲蚀 作用大很多。需要浅层造斜的井，必须 使用泥浆，采取闭路循环的方式进行造 斜作业，否则造斜率将大大降低。
我们必须做得更好
精心做好每件事
(三) 井眼防碰技术
我们必须做得更好
精心做好每件事
密集型丛式井平台定向作业，井眼 防碰是主要解决的课题。井距1.5X1.7渤 海最早采用，查阅很多资料，国外也没 有发现如此小的井距。Landmark公司的 软件，井距1.5米，提示您注意，再往下 钻进是非常危险的。
我们必须做得更好
精心做好每件事
此图属于侧钻井
第一个井眼黄色线 第二个井眼黑色线 第三个井眼红色线 第四个井眼兰色线
我们必须做得更好
精心做好每件事
此图属于水平分支井
分支井眼 主井眼
我们必须做得更好
精心做好每件事
此图属于新井眼
兰色线为老井眼
我们必须做得更好
绿色线为新井眼
精心做好每件事
如何防止新井眼的产生呢？
我们必须做得更好
精心做好每件事
Landmark软件提示