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（一）定向井、丛式井钻井技术1.1、定向井、丛式井的基本概念定向井的基本概念定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻井的井；沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层位的钻井方法，称为定向钻井。
定向井井身的基本参数，也称为定向井井身的基本要素。
了解实钻定向井的井身轴线在三维空间的位置和形状，目前唯一的办法就是沿井身进行测斜。
在每个测点上所取得的测斜有三项数据，即该点处的测深、井斜角、井斜方位角，我们称这三项测斜数据为井身的基本要素。
测深（Measure depth）:井身轴线上任一点到井口的井身长度，称为该点的测深，也称为该点的测量斜深。
其测量单位为米。
井斜角(Hole inclination or Hole angle):井测点处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。
井眼方向线和重力线都是有向直线。
其测量单位为度。
井斜方位角（Hole direction）：井斜方位角是指以正北方位线为始边，顺时针旋转至井斜方位线所转过的角度。
凡所讲到的方位线，都是在水平面上。
正北方位线和井斜方位线都是有向直线。
正北方位线是沿着该测点处的地理子午线向正北方向延伸的直线。
井斜方位线是指该测点处的井眼方向线在水平面上的投影线。
其测量单位为度。
有了井身的基本要素后，我们还不能进行准确的计算，还有两个概念必须清楚。
磁偏角（Deinclinnation）的校正：我们在定义井斜方位角时，是以地球正北方位线为准，而使用磁力测斜仪测得的井斜方位角则是以地球磁北方位线为准，称为磁方位角。
由于磁北极偏离地球北极，使绝大多数区域磁北方位线与正北方位线并不重合，二者间的夹角即为磁偏角。
磁偏角有偏东、偏西之分，若磁北方位线在正北方位线以东称偏东磁偏角，若磁北方位线在正北方位线以西称偏西磁偏角。
进行井斜方位角校正时，可使用如下简单公式：井斜方位角＝磁方位角－西磁偏角井斜方位角＝磁方位角＋东磁偏角大地坐标的的确定：大地坐标是以英国的格林威治天文台为坐标原点而构建的全球通用的大地坐标体系，地球上的任一点都可以通过卫星定位在该坐标系中找到自己的唯一位置。
定向井基础知识定向井基础知识一、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。
定向井基本概念1.定向钻井是使井眼沿预先设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。
2.即井深、井斜角和井斜方位角。
这三个参数就是轨迹的基本参数。
3.指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深(Measure Depth)。
井深是以钻柱或电缆的长度来量测。
4.井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角5.某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线。
以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度，即井眼方位角。
6井斜角和井斜方位角是在随着井深而不断变化的。
既然在变化，就有变化快慢之分。
变化率就是变化的快慢。
7井斜变化率：是指井斜角随井深变化的程度，8垂直深度：简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。
垂深的增量称为垂增。
9.水平投影长度：简称水平长度或平长，是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。
10水平位移：简称平移，指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。
此投影线称为平移方位线。
11.井眼曲率也称为全角变化率，又称狗腿严重度(简称为狗腿度)，都是同一个概念，是指单位长度井段内狗腿角的大小。
12.从一点到另一点，井眼前进方向变化的角度（两点处井眼前进方向线之间的夹角），既反映了井斜角的变化，又反映了井斜方位角的变化。
人们将此角度称为全角变化值，或称为狗腿角，定向井常用工具一、马达（PDM）旁通阀总成（by-pass valve assembly）马达总成（motor assembly）万向轴总成（cardan shaft）传动轴总成(drive shaft assembly)马达是一种螺杆钻具（SCREW DRILLS），它是以泥浆作为动力的一种井下动力钻具。
马达工作原理：泥浆泵产生的高压泥浆流，经旁通阀进入马达时，转子在压力泥浆的驱动下，绕定子的轴线旋转，马达产生的扭矩和转速，通过万向轴和传动轴传递给钻头，来实现钻井作业。
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。
定向井的基本概念直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围。
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。
定向井的基本概念普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。
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。
大斜度井：最大井斜角在60° ~80°范围内的定向井水平井：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的井。
长曲率半径：6° /30m 中曲率半径：6° ~20° /30m 水平井: 中短曲率半径：1° ~20° /30m 短曲率半径：1° ~10°/m 径向水平井：k=∝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。
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。
定向井井深D Ｗ：转盘补心到井底的深度。
测深Ｄm ：某测点到转盘补心的井眼轴线实际长垂深Ｄ：井眼轴线上某测点至井口转盘所在平面井斜角αi ：轴线切向方向与垂线的夹方位角ψ ：正北顺时针转至轴线上某点切线在水平面的井眼曲率R h ：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。
井斜变化率R ：单位长度井段井斜角变化值。
井底闭合方位角Ψh ：从正北方向顺时针转至井口与井底的水平投井底水平位移S h ：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。
2.井身剖面 1) 直井段:设计井斜角为零度的井段。
2) 造斜点（Ｄｋｏｐ）:开始定向造斜的位置称为造斜点。
通常以该点的井深来表示。
3) 造斜率（Ｒｂ）:造斜工具的造斜能力,即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。
4) 造(增)斜段:井斜角随井深增加的井段。
1) 工具弯角（θｂ）:在造斜钻具组合中,拐弯处上下两段的轴线间的夹角。
定向井技术（入门基本概念）定向井技术（部分）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！、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。
2* SIN 2a vI式中:相邻两测点井斜角的增量 相邻两测点方位角的增量 相邻两测点间井段的实际长度相邻两点间井斜角的平均值a A ： 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”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”; ①S ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。
单位为“度”； 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f 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 面与井底圆平面的交线上所转过的角度;K=av2) 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) 4) ①A ： 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6) 7) 8)A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。
9) 磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异;B 、磁北基准工具面角，简称磁北工具面角，即高边工具面角与井底方位角之和；15）定向角：是定向工具面角的简称，即在定向造斜或扭方位时，当启动井下马达后，工 具面所处的位置，用工具面角表示。
16）装置角：扭方位时，启动井下马达后工具面所处的位置与轨迹方位之差为装置角，通常用 “3”表示。
17）安置角：是安置工具面角的简称，即在定向造斜或扭方位时，当启动井下马达之前， 将工具面安置的位置。
安置角在数值上等于定向角加反扭角。
18） 井下三器：减震器、扶正器、振击器19） 井身质量：是指井深轴线的倾斜度（或弯曲状况）与该井设计规定的偏差。
20） 无磁钻铤材质：由锰、铬、镍合金，或蒙乃尔合金（一种主要成分为镍、铜及少量其它金 属材料）制成。
二、单点胶片读片方法1、 20 度56 7 8 o8 8 7 7 56 <57使用读片器阅读0〜20°的底片时，将阅读器放在底片上，使阅读器的瞄准线通过底片+”字交点在底片上的投影点，瞄准线所对的罗盘刻度的读数即为井斜方位角，投影点所磁北基准工具面角，读法如下：1、阅读器十字线与底片十字线重合；定位针与方位线的角差；3、判断该角差的正负，如从方位线到定位针按 N E S W N 的顺序变 化，则角差值为正，如从方位线到定位针按N WS E N 的顺序变化，则角差值为负；4、定位针方位角［即磁北基准工具面角］=井斜方位角+该角差）。
如上图三、平均角法定向井轨迹计算和测锤“在的同心圆圈数即为井斜角，每一圈表示 1 角）。
如上图同时, 还可读得定位针方位角（即磁北基准匚具面2、90 度分别表示井斜角 10°、 20°、30°、40° 位角,，刻度是每一小格为一度。
竖线穿过的圆周刻度指示井斜方彳圆周刻度上标有N 、E 、S 、W 和度数，因此可直读井斜方位角。
同时，底片还可读定位针方位角（即中心2、依据阅读器的刻度读出阅读15〜90O1、 2、 3、4方位二磁方位+磁偏角女口：磁方位=5度；磁偏角=-2.5度，则：方位=2.5度厂—平均井斜（a ）=[上点井斜（a 1） +该点井斜（a 2） ]/2平均方位（）=[上点方位（①1） +该点方位（①2） ]/2 特例：如所得值在①1与①2的大角平分线上时，贝U = （0 1+①2） /2-180段 长（△ L ）=该点测深（L 2）—上点测深（L 1） 分段垂深（△ H ） =△ L* COS ( a ) 分段位移（△ S ）=△ L* SI N ( a )△L△ HI△S该点垂深（H ）=上点垂深（H o ） +分段垂深（△ H ）例（如右图）：①1=65度 ①2=285度(2)=[(65+285 ) /2]-180=-5=355井斜为0或上点井斜为 ①E时，平均方位的计算方法，举例如下:（度）井斜方位平均方位南北分量 南北坐标： 东西分量 东西坐标:10=10 =10350=350△ NM S*COSN=±点南北坐标 △ E=A S*SINE=±点东西坐标(N 。
) (E 。
) +南北分量+东西分量(△ N )(△ E )1、(1)3、闭合距S= .2（E/N ）［先计算arc tg|E/N| 的值，再由N , E 正负值N , E 为0时的判断。
N=0E>0, 则①S =90 ; E<0,则①S =270 ; E=0,则无闭合方N M 0 且E=0N>0, 则①S =0 ； N<0,贝U ① S =180 o E>0 N>0 第一象限则 ① s =arc tg|E/N| E>0 N<0 二二二 则 ① s =180-arc tg|E/N| E<0 N<0 -三 则 ① s =180+arc tg|E/N| E<0N>0四贝U ① s =360-' IQarc tg|E/N|视位移 W=S*COS （①S -①0）［注：①0为设计方位］靶心距的算法:o4、闭合方位①s =arc tg 来确定①S ,同时要考虑（1）计算出靶心坐标（N o =S o *COS ①o , E o =S °*SIN ①o ）［注：S o 为设计位移］（2）计算出进靶坐标（N', E'）（垂深与设计中靶垂深相等，如不相等，则需要按规律加入一组数据后再进行计算） 四、陕北地区常用钻具扣型钻头： 121/4 〃 （① 311.25 ）631 83/4 〃 （① 222.25 ） 431 8么〃 （① 215.9 ）431（含无磁） :61/4 〃 （① 158.75 ） 4A11 x 4A10 6^2〃（① 165.1 ）411x410 7〃 （① 177.8 ）411 x4105 〃 （① 127 ） 411 x410 4^2〃（① 114.3 ） 411 x410 31/2（① 88.9 ）311 x310扣型型号 钻挺、钻杆四、螺杆：五、陕北地区常用钻具组合设计及配合技术参数设计1.第一次开钻（表层）：①311.2mmMP2钻头+配合接头+档板+①159mn 无磁*1根+①159mnr 钻铤*n+配合接头+①127mnr 钻杆 *n+配合接头+方钻杆配合技术参数：钻压：30〜50KN 转速：60〜90rpm 排量：15〜25L/s 泵压：2〜3Mpa2.第二次开钻（上直段）：①215.9mmBJ22或XHP2B 等）钻头+配合接头+档板+①159mn 无磁*1根+①159mm 占铤*n+配合接头+①127mn 钻杆*n+配合接头+方钻杆6^2〃 （① 165.1 ）430x430 7〃 （① 177.8 ）430x430扶正器：（1）公母本体：61/ 4〃 （① 158 75 ） 4A11 x4A100/4（① ）1 1 A 1 U6勺/2〃 （① 165.1 ）411x410 7〃 （① 177.8 ）411 x410（2）双母本体：61/4 〃 （① 158.75 ）430 x 4A10 6么〃 （① 165.1 ）430x410 7〃 （① 177.8 ）430x410弯接头：常用：431 x 4A10也有：431 x410六、 五、必要时可采用钟摆结构：①215.9mm BJ22（或XHP2B等）钻头+配合接头+档板+①159mn无磁*1根+①159mn钻铤*1根+①213mm螺旋扶正器+①159mm钻铤*n+配合接头+①127mm钻杆*n+配合接头+方钻杆配合技术参数：钻压：50〜120KN 转速：60〜110rpm 排量：20〜32L/s 泵压：3〜8Mpa3.定向造斜井段（或扭方位段）：①215.9mmBJ22（或XHP2B等）钻头+①165mm直螺杆+1.5〜2度弯接头+①159mm无磁*1根+ ①159mn钻铤*n+配合接头+①127mn钻杆*n+配合接头+方钻杆配合技术参数：钻压：50〜80KN转速：螺杆排量：20〜28L/s 泵压：4 〜9Mpa4.转盘增斜井段：①215.9mmBJ22（或XHP2B等）钻头+配合接头（0〜1m）+①213mm螺旋扶正器+档板+①159mm无磁*1根+ ①159mn钻铤*n+配合接头+①127mn钻杆*n+配合接头+方钻杆配合技术参数：钻压：150〜220KN 转速：60〜90rpm 排量：22〜32L/s 泵压：5〜10Mpa5.稳斜井段：①215.9mm BJ22（或XHP2B等）钻头+配合接头（1.5〜2.5m）+①213mn螺旋扶正器+档板+①159mn无磁*1 根+①159mm钻铤*n+配合接头+①127mm钻杆*n+配合接头+方钻杆配合技术参数：钻压：160〜230KN 转速：60〜90rpm 排量：25〜35L/s 泵压：7〜11Mpa6•微降斜井段（必要时使用）：①215.9mmBJ22（或XHP2B等）钻头+配合接头（3〜4m）+①213mm螺旋扶正器+档板+①159mm 无磁*1根+①159mm钻铤*n+配合接头+①127mm钻杆*n+配合接头+方钻杆配合技术参数：钻压：100〜180KN 转速：60〜90rpm 排量：25〜35L/s 泵压：7〜11Mpa注:以上各井段钻具组合中的钻铤数量和配合技术参数，应根据现场具体情况（井眼状况，泥浆性能，设备能力，轨迹需要等）做相应调整。
如所钻井为直井，则只采用一、二钻具组合，配合钻压适当加大。
建议本井组余下定向井二开上直段、定向段使用①222.2钻头，以保证井眼安全。
