定向井基本知識

1、第九章定向井和水平井鉆井技術(shù)第一節(jié)定向井井身參數(shù)和測斜計算一.定向井的剖面類型及其應(yīng)用定向鉆井就是“使井眼按預(yù)定方向偏斜，鉆達(dá)地下預(yù)定目標(biāo)的一門科學(xué)技術(shù)”。定向鉆井的應(yīng)用范圍很廣，可歸納如圖91所示。圖97定向鉆井的應(yīng)用范圍定向井的剖面類型共有十多種，但是，大多數(shù)常規(guī)定向井的剖面是三種基本剖面類型，見圖92,稱為“J”型、“S”型和連續(xù)增斜型。按井斜角的大小范圍定向井又可分為:圖9-2常規(guī)定向井的典型剖面常規(guī)定向井井斜角V55°大斜度井井斜角5585°水平井井斜角85°（有水平延伸段）二.定向井井身參數(shù)實(shí)際鉆井的定向井井眼軸線是一條空間曲線。鉆進(jìn)一定的井段后，要進(jìn)

2、行測斜，被測的點(diǎn)叫測點(diǎn)。兩個測點(diǎn)之間的距離稱為測段長度。每個測點(diǎn)的基本參數(shù)有三項：井斜角、方位角和井深，這三項稱為井身基本參數(shù)，也叫井身三要素。1 .測量井深：指井口至測點(diǎn)間的井眼實(shí)際長度。2 .井斜角：測點(diǎn)處的井眼切線與鉛垂線之間的夾角。3 .方位角：以正北方向線為始邊，順時針旋轉(zhuǎn)至方位線所轉(zhuǎn)過的角度，該方向線是指在水平面上，方位角可在0360°之間變化。目前，廣泛使用的各種磁力測斜儀測得的方位值是以地球磁北方位線為準(zhǔn)的，稱為磁方位角。磁北方向線與正北方向線之間有一個夾角，稱磁偏角，磁偏角有東、西之分，稱為東或西磁偏角，真方位的計算式如下：真方位=磁方位角十東磁偏角或真方位=磁方位

3、角一西磁偏角公式可概括為“東加西減”四個字。方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向東（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10。E,S20。Wo在進(jìn)行磁方位校正時，必須注意磁偏角在各個象限里是“加上”還是“減去”，如圖93所示。象限值的校正圖9-3磁偏角4 .造斜點(diǎn)：從垂直井段開始傾斜的起點(diǎn)。5 .垂直井深：通過井眼軌跡上某點(diǎn)的水平面到井口的距離。6 .閉合距和閉合方位（1）閉合距：指水平投影面上測點(diǎn)到井口的距離，通常指靶點(diǎn)或井底的位移，而其他測點(diǎn)的閉合距離可稱為水平位移。（2）閉合方位：指水平投影響圖上，從正北方向順時針轉(zhuǎn)至測點(diǎn)與井口連線之間的夾角。7 .井斜變化率和方位變化率：井斜變

4、化率是指單位長度內(nèi)的井斜角度變化情況，方位變化率是指單位長度內(nèi)的方位角變化情況，均以度/100米來表示（也可使用度/30米或度/100英尺等）。8 .方位提前角（或?qū)Ы牵侯A(yù)計造斜時方位線與靶點(diǎn)方向線之間的夾角。三.狗腿嚴(yán)重度狗腿嚴(yán)重是用來測量井眼彎曲程度或變化快慢的參數(shù)（以度/100英尺表示）。可用解析法、圖解法、查表法、尺算法等來計算狗腿嚴(yán)重度ko1 .第一套公式(9-1).(9r2)圖9-4第一套公式圖解法/(A«/dL)N+f中/AL)2sinz«本式圖解如圖的蹤步驟如下：1）先作水平射線。和（2）作/40B=a（簫以一定長度表示單位用度*量0H=中i（4）自B點(diǎn)向

5、。人作垂線，垂足C點(diǎn);（5）按簫比例匕量CA（6）連AB,最A(yù)B長度按（3）比例換算成角度，此角為狗腿角丫-2 .第二套公式cosy=coswcos5+sinotisinopcosA中（93）本式是由魯賓斯基推導(dǎo)出來的，使用非常普遍。美國人按上式計算出不同的ai、c（2和Aq值下的狗腿角丫值，并列成表格，形成了查表法。3 .第三套公式丫=/小彳+a蓼一2ai«ivcosA<p（9141本式來源于沙尼金圖解法，這是任意三角形余弦定理的表達(dá)式，可圖解為圖9-5.在以上三套計算式中各符號意義如下：ai上測點(diǎn)的井斜角。立工下測點(diǎn)的井斜角。立兩測點(diǎn)井斜角之差，為口朽-6一兩測點(diǎn)的平均井斜

6、角，為蜂=+工C/2.中一一兩測點(diǎn)方位角之差，為中工一中一圖9-5第三套公式圖解法丫一一兩測點(diǎn)間的狗腿角。若將三套公式作比較，第一套公式具有普遍性，適合于多種形狀的井眼，第二套只適用于平面曲線的井眼（即二維井型），第三套是近似公式，用于井斜和方位變化較小的情況。四.測斜計算的主要方法測斜計算的方法可分為兩大類二十多種。一類是把井眼軸線視為由很多直線段組成，另一類則視其為不同曲率半徑的圓弧組成。計算方法多種多樣，測段形狀不可確定。主要的計算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半徑法、最小曲率法、弦步法和麥庫立法。從計算精度來講，最高的是曲率半徑法和最小曲率法，其次是平均角法。以下各圖和計算公

7、式中下角符號1、2分別代表上測和下測點(diǎn)。1 .平均角法(角平均法)此法認(rèn)為兩測點(diǎn)間的測段為一條直線，該直線的方向?yàn)樯舷聝蓽y點(diǎn)處井眼方向的矢量和方向。測段計算公式：AH=LcoSa(9-5)S=ALsincc<9-6)AN=ALsin«c。目中(9-7)AE=ALsinasinn?<)當(dāng)B1=0時.中當(dāng)CLn=0時，中12 .平衡正切法此法假定二測點(diǎn)間的井段為兩段各等于測段長度一半的直線構(gòu)成的折線，它們的方向分別與上、下兩測點(diǎn)處的井眼方向一致。如圖96,計算式為：AH=1/2AL<ccsa!+cosa(9一9、S=1/2AL(sina+sinaa)(9-10)AN=1

8、/2AL(aina.c。*印t+sinn交c。帛中£)<9-11)AE-1/2Asina】sin中)+sin*inops><9-12)當(dāng)a或以至為。時，處理方法與平均角法相同.圖9-6平衡正切法3.曲率半徑法(圓柱螺線法)此法假設(shè)兩測點(diǎn)間的測段是條等變螺旋角的圓柱螺線,螺線在兩端點(diǎn)處與上、下二測點(diǎn)處的井眼方向相切。如圖97,測段的計算公式有三種表達(dá)形式。圖9-7圓柱螺線法測段計算圖(1)第一種表達(dá)形式H=R(sina?-Sina)<9-13)S=R(coscli-cosh2)(9-14)N=rtsin中?-sin中工)(9-15)E=r<cascpi-c

9、os<pE)(9-16)(913)(916)式中：ISOALr=x(9-17)n工1BOLfcosat_cosar=()zx<9-18)JT工乂中(X)第二種淺達(dá)形式(9-19).(9-20)(9-21)180AL(sinctH-sina】)AH=XnAa180ZSL<costii-c&sci2)AS=X180Mcq&q-cosa)sinq?z-tsLn學(xué)產(chǎn)X工口X中180AL(COSQ1-COSa(COSTI-cosepif)E=(產(chǎn)X(g-22)aAaX毋這四個公式是最常用的計算公式:(3)第三種表達(dá)形式(4)曲率半徑法的特殊情況處理第一種特殊情況，=0,

10、中#0,計算式為:AH=ALeosa*(9-27)AS=ALsinaa力28)$ir)Ba-sin中i180AN=ALsina工XX<9-295(其COSq?!-COS(P2180AE=ALsinnBXX(9-30)印w第二種特殊情況，中=0.口/0,計算式為；winag-sin*iH-ALXXcosai-coshnAS=ALX-XAceCOS<XIL-CQSo.這N=ALX-Xaco$ai;coSex£E=ALXXa180711K0<9-32)71180COSq?ISOzX-ji(”33)第三種特殊情況，aWa2,且其中之然后代入第二種特殊情況的計算式中。4.最小

11、曲率法最小曲率法假設(shè)兩測點(diǎn)間的井段是一段平面井眼方向線相切。測段計算如圖98。此時,按二測點(diǎn)方位角相等來處理,圓弧在兩端點(diǎn)處與上下二測點(diǎn)處的.(g-36)測段計算公式如下:H=<AL/2Xcoset1+cost*a)X(2/71Xtg(t/2)一s，=CAL/2)(Sirrn】+sina2)X(2/y1Xtgt7/2)-N=<AL/2Xsinetxtosrp,isinaKcos<p2)X(2/yJXtg(y/2).,<9-37)Ae=(L/2)S【ii31sinq>l+sinawsin中E)X(2/y)Xtg<y,2).,9-38)令fM=(2/丫)xtg(

12、丫/2),fM是個大于1但很接近1的值。在狗腿角丫足夠小的情況下，可近似認(rèn)為fM=1,這時上述四個計算公式就完全變成平衡正切法的公式了，它是對平衡正切法公式的校正。AS'是切線1M和M2在水平面上的投影之和，即AS'=1'M'+M'2'°AS'并不是測段的水平投影長度AS。要作出井身垂直剖面圖，需要求出AS,而最小曲率法卻求不出AS,這是最小曲率法的缺點(diǎn)。為了作出垂直剖面圖，可用下式近似地求出AS':,中式，、舟=AS'm（939）2sin（A5/2）180第二節(jié)定向井剖面設(shè)計在開鉆前認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計，可以大大節(jié)約定

13、向鉆井的成本。影響井眼軌跡的因素很多，其中一些因素很難進(jìn)行估算（如在某些地層中的方位漂移情況等）。因此，在同一地區(qū)得到的鉆井經(jīng)驗(yàn)很重要，這些經(jīng)驗(yàn)可以在其他井設(shè)計過程中起重要的參考作用。一.設(shè)計資料要進(jìn)行一口定向井的軌道設(shè)計工作，作業(yè)者至少應(yīng)提供靶點(diǎn)的垂深、水平位移和方位角，或提供井口與靶點(diǎn)的座標(biāo)位置，通過座標(biāo)換算，計算出方位角和水平位移。此外，定向井工程師還要收集下列資料：1 .作業(yè)區(qū)域和地理位置。通過作業(yè)區(qū)域，通?？梢哉业皆摰貐^(qū)已完井的鉆井作業(yè)資料（野貓井除外），并對地層情況、方位漂移有一定的了解，根據(jù)地理位置，可以計算或查得到地磁偏角。2 .地質(zhì)設(shè)計書和井身結(jié)構(gòu)。了解有關(guān)地層壓力、地溫梯度

14、、地層傾角、走向、巖性、斷層，可能遇到的復(fù)雜情況，以及油藏工程師的特殊要求等。3 .作業(yè)者對造斜點(diǎn)、造斜率、增（降）斜率的要求，以及安全圓柱、最大井斜等井身質(zhì)量的要求。4 .了解鉆井承包商的情況，如泥漿泵性能，井下鉆具組合各組件的基本情況等。二.設(shè)計原則1 .能實(shí)現(xiàn)鉆定向井的目的定向井設(shè)計首先要保證實(shí)現(xiàn)鉆井目的，這是定向井設(shè)計的基本原則。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)不同的鉆探目的對設(shè)計井的井身剖面類型、井身結(jié)構(gòu)、鉆井液類型、完井方法等進(jìn)行合理設(shè)計，以利于安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井。如救險井的鉆井目的是制服井噴和滅火，保護(hù)油、氣資源。因此，救險井的設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)其目的：一是靶點(diǎn)的層位選擇合理。二是靶區(qū)半徑?。ㄐ∮?

15、0米），中靶要求高；三是盡可能選擇簡單的剖面類型，以減小井眼軌跡控制和施工難度，加快鉆井速度。四是井身結(jié)構(gòu)、井控措施等應(yīng)滿足要求。2 .盡可能利用方位的自然漂移規(guī)律在使用牙輪鉆頭鉆進(jìn)時，方位角的變化往往有向右增加的趨勢，稱為右手漂移規(guī)律。如圖9-9所示，靶點(diǎn)為T,設(shè)計方位角為中。若按審定向鉆進(jìn)，則會鉆達(dá)T'點(diǎn)，只有按照中角方向鉆進(jìn)，才會鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)ToA中角稱為提前角，提前角的大小，要根據(jù)地區(qū)的實(shí)鉆資料，統(tǒng)計出方位漂移率來確定，我國海上開發(fā)井一般取27度。目前流行的PDC鉆頭（如RC426型等），對方位右漂具有較好的抑制效果。在地層傾角小、巖性穩(wěn)定時，PDC鉆頭具有方位左漂的趨勢，這主要

16、是由于PDC鉆頭的切削方式造成的。因此，要使用PDC鉆頭鉆進(jìn)的定向井，提前角要適當(dāng)?shù)匦∫稽c(diǎn)。3 .根據(jù)油田的構(gòu)造特征，有利于提高油氣產(chǎn)量，提高投資效益。4 .有利于安全、優(yōu)質(zhì)和快速鉆井，滿足采油和修井的作業(yè)要求。三.剖面設(shè)計中應(yīng)考慮的問題1 .選擇合適的井眼曲率井眼曲率不宜過小，這是因?yàn)榫矍氏拗铺黾觿恿︺@具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼長度，從而增大了井眼軌跡控制的工作量，影響鉆井速度。井眼曲率也不宜過大，否則鉆具偏磨嚴(yán)重、摩阻力增大和起下鉆困難，也容易造成鍵槽卡鉆，還會給其他作業(yè)（如電測、固井以及采油和修井等）造成困難。因此，在定向井中應(yīng)控制井眼曲率的最大值，我國海上定

17、向井一般取716°/100米，最大不超過20°/100米。不同的井段要選用不同的井眼曲率，具體如下：井下動力鉆具造斜的井眼曲率?。?16°/100米。轉(zhuǎn)盤鉆增斜的增斜率?。?12°/100米。轉(zhuǎn)盤鉆降斜的降斜率?。?8°/100米。井下動力鉆具扭方位的井眼曲率取：714。/100米。導(dǎo)向馬達(dá)調(diào)方位或增斜的井眼曲率?。?120/100米。說明：隨著中曲率大斜度井和水平井的迅速發(fā)展，對普通定向井的井眼曲率（或狗腿嚴(yán)重度）的限制越來越少，API標(biāo)準(zhǔn)中已不再規(guī)定常規(guī)定向井的狗腿嚴(yán)重度。為了保證起下鉆順利和套管安全，必須對設(shè)計剖面的井眼曲率進(jìn)行校核，以限

18、制最大井眼曲率的數(shù)值。井下動力鉆具造斜和扭方位井段的井眼曲率Km應(yīng)滿足下式：(970)0.728(口口-DZ式中；4一眼曲率，度八。0米；%一鉆頭直徑，毫米15井下馬達(dá)外徑，毫米，Lt一一井下馬達(dá)長度，米？f-間隙值，軟地層取f-0，硬地層取f=36毫米.下井套管允許的最大井眼曲率%應(yīng)滿足下式、5.564X1LX。始fvx（9-"".CiXCwXD。式中：ac一套管允許的附加彎曲應(yīng)力，帕；g全系數(shù)，一般取】/2.25,4螺紋應(yīng)力集中系數(shù)，一般取L72,5小Dc套管外徑，厘米。2 .井眼尺寸目前常規(guī)的定向井工具能滿足152445毫米（6171/2英寸）井眼的定向鉆井要求，一般

19、地說，大尺寸井眼比較容易控制軌跡，但由于鉆鋌的尺寸也較大，形成彎曲所需的鉆壓較大，小井眼要使用更小、更柔的鉆具，而且地層因素對軌跡的影響也較大。因此小井眼的軌跡控制更困難一些。在常規(guī)的井眼尺寸中，大多數(shù)定向井可采用直井的套管程序。如果實(shí)鉆井眼軌跡較光滑，沒有較大的狗腿，那么即使在大井斜井段，也能較順利地進(jìn)行下套管作業(yè)。當(dāng)然，在斜井段，應(yīng)在套管上加扶正器以支撐套管，避免在下套管過程中發(fā)生壓差卡鉆，同時提高固井質(zhì)量。另外，在大斜度井段，可根據(jù)井段長度和作業(yè)時間，決定是否使用厚壁套管。3 .鉆井液設(shè)計：(1)定向井鉆井液設(shè)計十分重要，鉆井液應(yīng)有足夠的攜砂能力和潤滑性，以減少卡鉆的機(jī)會；(2)鉆井液性

20、能控制對減少定向井鉆柱拉伸與扭矩也很重要；(3)鉆井液中應(yīng)加潤滑劑，鉆井液密度與粘度必須隨時控制。(4)如果用水基鉆井液，那么在正常壓力井段，應(yīng)使用高排量和低固相含量的鉆井液，這樣有利于清潔井眼；(5)水基鉆井液應(yīng)具有良好的潤滑性能，以減少鉆具摩阻和壓差卡鉆；然而在海上鉆井，一定要避免污染問題。(6)如果有異常高壓井段要求鉆井液密度達(dá)到1.45克/厘米3或更高，那么應(yīng)考慮在鉆開該高壓地層前下一層保護(hù)套管，以封固所有正常壓力井段。4 .造斜點(diǎn)的選擇造斜點(diǎn)的選擇要適當(dāng)淺些，但是在極淺的地層中造斜時，容易形成大井眼。同時，由于地層很軟，造斜完成后下入穩(wěn)斜鉆具時，要特別小心，以免出現(xiàn)新井眼，尤其是在穩(wěn)

21、斜鉆具剛度大或造斜率較高時。通常地說，淺層造斜比深層造斜容易一些，因?yàn)樯顚拥貙油z結(jié)良好，機(jī)械鉆速低，需花費(fèi)較長的造斜時間。另外，造斜點(diǎn)通常選在前一層套管鞋以下3050米處，以免損壞套管鞋，同時減少水泥掉塊產(chǎn)生卡鉆的可能性。在深層地層造斜時，應(yīng)盡量在大段砂層中造斜，因?yàn)樯皩拥木鄯€(wěn)定，鉆速較快，而頁巖段較易受到?jīng)_蝕，鉆速較低，而且在以后長時間鉆井作業(yè)，容易在造斜段形成鍵槽而可能導(dǎo)致卡鉆。5 .靶區(qū)形狀和范圍靶區(qū)形狀與范圍通常由地質(zhì)構(gòu)造、產(chǎn)層位置決定，并考慮油田油井的分布情況，靶區(qū)大小是由作業(yè)者確定的。通常認(rèn)為，鞍區(qū)范圍不能定得太小，很小的靶區(qū)范圍不僅會增加作業(yè)成本，同時也會增加調(diào)整方位的次數(shù)

22、，造成井眼軌跡不平滑，增加轉(zhuǎn)盤扭矩，同時也增加產(chǎn)生健槽卡鉆的可能性。通常，靶區(qū)形狀為圓形(嚴(yán)格地講，應(yīng)該是球形)。淺井和水平位移小的定向井，其靶區(qū)范圍小一些，一般靶區(qū)半徑3050米，而深井和水平位移大的井，靶區(qū)范圍可以適當(dāng)?shù)卮笠恍话惆袇^(qū)半徑為5070米。6 .造斜率和降斜率選擇常規(guī)定向井的造斜率為714。/100米，如果需要在淺層造斜并獲得較大的水平位移，造斜率可提高到14160/100米。但是，淺層的高造斜率容易出現(xiàn)新井眼，也容易對套管產(chǎn)生較大的磨損。因此，淺層造斜通常選擇較低的造斜率，而深層造斜(1000米2000米)可選擇較高的造斜率。對于“S”型井眼，通常把降斜率選在38。/100

23、米，如果降斜后仍然要鉆較長的井段，則必須采用較小的降斜率平緩降斜，以避免鍵槽卡鉆，同時，可降低鉆進(jìn)時的摩阻力。7 .最大井斜角常規(guī)定向井的最大井斜角，一般在1545。，如果井斜太小，則井眼的井斜和方位都較難控制。井斜大于60。時，鉆具的摩阻力將大大增加。8 .允許的方位偏移與極限(1)定向鉆進(jìn)時，初始造斜方向通常在設(shè)計方位的左邊(即選定導(dǎo)角)，然后通過自然漂移鉆達(dá)靶區(qū)，井眼軌跡是一條空間曲線。(2)但是對導(dǎo)角也有一個限制，在井眼密集的井網(wǎng)中，要求定向井軌跡保持在安全圓柱內(nèi)，以避免與鄰井相碰。(3)同樣，由于油藏特性和地質(zhì)地層條件，也對導(dǎo)角的大小有一定的限制。9 .井身剖面類型在滿足設(shè)計和工藝要

24、求的前提下，盡可能縮短井段長度，因?yàn)榫味虅t鉆井時間短。在設(shè)計井身剖面形狀時，要考慮井身結(jié)構(gòu)，造斜點(diǎn)一般選在套管鞋以下3050米處。目前，我國海上定向井的井身剖面通常由作業(yè)者決定，往往選擇“J”型剖面。四.剖面設(shè)計1.設(shè)計步驟：(1)選擇剖面類型；(2)確定增斜率和降斜率，選擇造斜點(diǎn)；(3)計算剖面上的未知參數(shù)，主要是最大井斜角；(4)進(jìn)行井身計算，包括各井段的井斜角、水平位移、垂深和斜深；(5)繪制垂直剖面圖和水平投影圖。井身剖面的設(shè)計方法有試算法、作圖法、查圖法和解析法四種。我國海洋定向井通常采用解析法，并使用計算機(jī)完成。剖面設(shè)計完成以后，應(yīng)向作業(yè)者提供下列資料：(1)總體定向鉆井方案和技

25、術(shù)措施。(2)剖面設(shè)計結(jié)果，包括設(shè)計條件、計算結(jié)果、垂直剖面圖和水平投影圖。(3)測斜儀器類型和該地區(qū)的磁偏角，以及測斜計算方法；(4)設(shè)備和工具計劃。2.二維定向井設(shè)計(解析法)解析法是根據(jù)給出的設(shè)計條件，應(yīng)用解析公式計算出剖面上各井段的所有井身參數(shù)的井身設(shè)計方法。在使用計算機(jī)的條件下，還可同時給出設(shè)計井身的垂直投影圖和水平投影圖。解析法進(jìn)行井身剖面設(shè)計所用公式如下(用于三段制J型、五段制S型和連續(xù)增斜型剖面)。(1)求最大井斜角民max。MH-H.-色必工+RHsina"(972)S0工S-$3tH+RZCJ-casa(”43)、18010R='JJ1J'J-.+

26、.rr.r."-,rfgad)HKi180I。R?=X'.*一,-*(9-45),Ka,，-<9T6)=日knXtgtt"一,r(9T7)Ho-*/H者+-2RaSo(9-48)amm.2flrccg-2Ro-So(2)各井段的井身參數(shù)計算：增斜段A.U113-mJainjiGaX=4+受-2R0So(952)Hn=ALZXcosa2*(9-53)Sh=ALzXsina9-54】穩(wěn)斜段降斜段穩(wěn)斜段總井深LHz造斜點(diǎn)的深度，米？口”降斜終點(diǎn)的井斜角；Sc-過渡參數(shù)，米到目標(biāo)終點(diǎn)處的平增，米？ S*工降斜終點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的平增，米IK?一分別為選定的增斜率和降斜率度八

27、00米；心、。一分別為增斜段和降斜段的曲率半徑，米； 氧,AU-一分別為增斜段的垂增、平增和段長，米1 %、的，5分別為降斜段的垂增*平增和段長，米；ALXZ降斜終點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的段氏，米；L一隹井的總井深，米.(3)設(shè)計計算中特殊情況的處理當(dāng)Ho2+So22RoSo=0時，表示該井段設(shè)有穩(wěn)斜段，此時可由下面三個公式中任一個公式來求最大斜角amax:Hoflma=arctg-(9-61JRo_SoRq-Soae.x=arccos(9-62)RoaEE*-arc&intHo/R3<9-63)當(dāng)2RoSo=0時，可用下式求最大井斜角amax:a皿“=2atcte<SO/&H

28、O)(9-64)當(dāng)Ho2+So2-2RoSo<0,說明此種剖面不存在，此時應(yīng)該改變設(shè)計條件，改變造斜點(diǎn)深度、增斜率和降斜率或改變目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。井身剖面設(shè)計計算結(jié)果應(yīng)整理列表，并校核井身長度和各井段井身參數(shù)是否符合設(shè)計要求，還應(yīng)該校核井上曲率，井身剖面最大曲率應(yīng)小于動力鉆具和下井套管抗彎曲強(qiáng)度允許的最大曲率。目前，應(yīng)用計算機(jī)程序進(jìn)行井身剖面設(shè)計時，設(shè)計結(jié)果列表和均可由打印機(jī)和繪圖儀自動完成。4 .設(shè)計方法舉例例某定向井設(shè)計全井垂深H=2-000米(靶點(diǎn))，上部地層300米至350米是流砂層，1000米至1050米有一高壓水層，作出井身剖面設(shè)計。井口座標(biāo)Xi：3246535.0Yi：20548

29、75.0井底座標(biāo)X2：3245972.95丫2：2054665.0先根據(jù)井口與井底座標(biāo)，計算出水平位移和目標(biāo)方位。水平位移S工/4-4產(chǎn)+-Y*產(chǎn)=6。米匕-Yi目標(biāo)方位中=arctg+180*=200.5°(1)根據(jù)提供的地質(zhì)資料，在進(jìn)行剖面設(shè)計時，應(yīng)設(shè)法使動力鉆具造斜的井段和增斜的井段避開流砂層和高壓水層。(2)對于鉆井工藝及其它限制條件，在滿足(1)項條件的前提下，應(yīng)選擇較簡單的剖面類型。(3)剖面類型選用“直一增一穩(wěn)”三段制井身剖面。此種剖面簡單，地面井口至目標(biāo)點(diǎn)的井身長度短，有利于加快鉆井速度。(4)選擇造斜點(diǎn)。根據(jù)垂直井深和水平位移的關(guān)系，造斜點(diǎn)應(yīng)選在350米至600米間

30、。如選在1050米以下，會使井斜角太大，是不合理的。以利于定向造斜，防止50米的地方為宜。因因300米至350米是流砂層，在井深結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)用套管封固，流砂層漏失、垮塌等復(fù)雜情況出現(xiàn)。造斜點(diǎn)應(yīng)選在套管鞋以下不少于此，造斜點(diǎn)與井口之間井眼長度不應(yīng)小于450米。也應(yīng)考慮下入一層中間在進(jìn)行套管設(shè)計又因1000米至1050米是高壓水層，為了下部井段能順利鉆進(jìn)，套管封住高壓水層。為了減少井下復(fù)雜情況和有利于定向井井眼軌跡控制,時，應(yīng)避免套管鞋下在井眼曲率較大的井段中，中間套管的下入深度應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)斜井段150米左右為宜。在考慮上述因素后，造斜點(diǎn)的位置應(yīng)在高壓水層以上不少于400米處，也就是造斜點(diǎn)與井口之間的

31、井眼長度不應(yīng)大于600米。經(jīng)過上述的分析，如果造斜點(diǎn)應(yīng)在450米至600米之間選擇，那么，把造斜點(diǎn)確定在500米處是比較合理的。(5)選擇造斜率K為7°/100米。根據(jù)造斜率計算造斜井段的曲率半徑RoR=(1«0/«)XK-1-<180/Tt)100/7)=88.51米(6)計算最大井斜角amaxHo-f-S(2R-S)/八5 ±2arctg'"'一r“喟/+.965)2R-S式中：Ho=H-心直井段長度，米FH設(shè)計垂深，米；.S設(shè)計水平位移，米IR造斜段曲率半徑，米。把已知條件代入上式得：ama)=24.4°(

32、7)分段井眼計算：增斜段%=RXsina-338米ASi=RX(1-cosamQ=73.07米L=八也Xp=3484g米穩(wěn)斜段%=H-HE-=1161.95米AS-AWEtga=526.93米AL1kAHa/COSa-1275.85米式中各符號的意義同計算公式.表勿1"尸型井身剖面計算數(shù)據(jù)表井段段長（米）井深（米）井斜角度）垂增米）垂深f米】平增W位移米】直井段500050050000增斜段348.48848.4芯024.4338.05£38.0573.0773.07穩(wěn)斜段1276.8521243324.41161.952000526.S36004.三維定向井設(shè)計的井眼軸線

33、，既有井斜角的變化，又有方位角的變化，這類井段為三維定向井，實(shí)際作業(yè)中，有時會碰到三維定向井的問題，大體上分為三種情況。第一種情況原設(shè)計為兩維定向井，在實(shí)鉆中偏離了目標(biāo)方位，如果偏得不多，只要調(diào)整鉆具組合或扭一次方位就可以了。嚴(yán)格地說，實(shí)鉆的定向井軌跡，都有井斜角的變化和方位角的變化，這種三維定向井可以簡化為二維的。第二種情況在地面井位和目標(biāo)點(diǎn)確定的情況下，在這兩點(diǎn)的鉛垂平面內(nèi)，存在著不允許通過或難以穿過的障礙物，不能在鉛垂平面上設(shè)計軌道，需要繞過障礙，設(shè)計繞障三維定向井。在海上叢式井經(jīng)常碰到這類井。第三種情況在地面井位確定的情況下，要鉆多目標(biāo)井。地面井位和多目標(biāo)點(diǎn)不在同一鉛垂平面內(nèi)，只有井斜

34、角和方位角都變化，才能鉆達(dá)設(shè)計的多個目標(biāo)點(diǎn)。三維定向井的軌跡設(shè)計和測斜計算很復(fù)雜，通常使用計算機(jī)軟件完成這些工作。第三節(jié)井眼軌跡控制技術(shù)井眼軌跡控制的內(nèi)容包括：優(yōu)化鉆具組合、優(yōu)選鉆井參數(shù)、采用先進(jìn)的井下工具和儀器、利用計算機(jī)進(jìn)行井眼軌跡的檢測預(yù)測、利用地層的方位漂移規(guī)律、避免井下復(fù)雜情況等等。軌跡控制貫穿鉆井作業(yè)的全過程，它是使實(shí)鉆井眼沿著設(shè)計軌道鉆達(dá)靶區(qū)的綜合性技術(shù)，也是定向井施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一。井眼軌跡控制技術(shù)按照定向井的工藝過程，可分為直井段、造斜段、增斜段、穩(wěn)斜段、降斜段和扭方位井段等控制技術(shù)，其中直井段的控制技術(shù)見第七章第四節(jié)。一.定向選斜井段初始造斜方法有五類，即井下馬達(dá)和彎接頭

35、定向、噴射法、造斜器法、彎曲導(dǎo)管定向、傾斜鉆機(jī)定向。目前，我國海洋定向井一般采用第一種方式，常用造斜鉆具組合為：鉆頭十井下馬達(dá)十彎接頭十非磁鉆鋌十普通鉆鋌（030米）十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。這種造斜鉆具組合是利用彎接頭使下部鉆具產(chǎn)生一個彈性力矩，迫使井下動力鉆具驅(qū)動鉆頭側(cè)向切削，使鉆出的新井眼偏離原井眼軸線，達(dá)到定向造斜或扭方位的目的。造斜鉆具的造斜能力主要與彎接頭的彎角和動力鉆具的長度有關(guān)。彎接頭的彎角越大，動力鉆具長度越短，造斜率也越高。彎接頭的彎角應(yīng)根據(jù)井眼大小、井下動力鉆具的規(guī)格和要求造斜率的大小選擇?，F(xiàn)場常用彎接頭的彎角為1.52.25度，一般不大于2.5度。彎接頭在不同條件下

36、的造斜率見第四節(jié)。造斜鉆具組合使用的井下動力鉆具型號應(yīng)根據(jù)造斜井段或扭方位井段的井深選擇。使用井段在2000米以內(nèi)，一般采用渦輪鉆具或普通螺桿鉆具，深層走向造斜或扭方位應(yīng)使用耐高溫的多頭螺桿鉆具。造斜鉆具組合、鉆井參數(shù)和鉆頭水眼應(yīng)根據(jù)廠家推薦的鉆井參數(shù)設(shè)計。由于井下動力鉆具的轉(zhuǎn)速高，要求的鉆壓小一般為29.478.4千牛（38噸）,因此，使用的鉆頭不宜采用密封軸承鉆頭，尤其是在淺層，可鉆性好的軟地層應(yīng)使用銃齒滾動軸承鉆頭或合適的PDC鉆頭。根據(jù)測斜儀器的種類不同，分為四種定向方式：1 .單點(diǎn)定向此方法只適用造斜點(diǎn)較淺的情況，通常井深小于1000米。因?yàn)樵煨秉c(diǎn)較深時，反扭角很難控制，且定向時間較

37、長。施工過程如下：(1)下入定向造斜鉆具至造斜點(diǎn)位置(注意：井下馬達(dá)必須按廠家要求進(jìn)行地面試驗(yàn))。(2)單點(diǎn)測斜，測量造斜位置的井斜角，方位角，彎接頭工具面；(3)在測斜照相的同時，對方鉆桿和鉆桿進(jìn)行打印，并把井口鉆桿的印痕投到轉(zhuǎn)盤面的外緣上，作為基準(zhǔn)點(diǎn)；(4)調(diào)整工具面(調(diào)整后的工具面是：設(shè)計方位角十反扭角)。鎖住轉(zhuǎn)盤、開泵鉆進(jìn)；(5)定向鉆進(jìn)。每鉆進(jìn)24個單根進(jìn)行一次單點(diǎn)測斜，根據(jù)測量的井斜角和方位角及時修正反扭矩的誤差，并調(diào)整工具面；(6)當(dāng)井斜角達(dá)到810度和方位合適時，起鉆換增斜鉆具，用轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。在單點(diǎn)定向作業(yè)中要注意：在確定了反扭角和鉆壓后，要嚴(yán)格控制鉆壓的變化范圍，通常在預(yù)定鉆壓

38、土19.6千牛(2噸)內(nèi)變化；每次接單根時，鉆桿可能會轉(zhuǎn)動一點(diǎn)，注意轉(zhuǎn)動鉆桿的打印位置至預(yù)定位置；如果調(diào)整工具面的角度較大(>90度)，調(diào)整后應(yīng)活動鉆具23次(停泵狀態(tài))，以便鉆桿扭矩迅速傳遞。2 .地面記錄陀螺(SRO)定向在有磁干擾環(huán)境的條件下(如套管開窗側(cè)鉆井)的定向造斜，需采用SRO定向。這種儀器可將井下數(shù)據(jù)通過電纜傳至地面處理系統(tǒng)，并顯示或用計算機(jī)打印出來，直至工具面調(diào)整到預(yù)定位置，再起出儀器，施工過程如下：(1)選擇參照物，參照物應(yīng)選擇易于觀察的固定目標(biāo)，距井40米左右；(2)預(yù)熱陀螺不少于15分鐘，工作正常才可下井；(3)瞄準(zhǔn)參照物，并調(diào)整陀螺初始讀數(shù)；(4)接探管，連接陀

39、螺外筒，再瞄準(zhǔn)參照物，對探管和計算機(jī)初始化；(5)下井測量，按規(guī)定作漂移檢查；(6)起出儀器坐在井口，再次瞄準(zhǔn)參照物記錄陀螺讀數(shù)；(7)校正陀螺漂移，確定測量的精度；(8)定向鉆進(jìn)。3 .有線隨鉆測斜儀(SST)定向造斜鉆具下到井底后，開泵循環(huán)半小時左右，然后接旁通頭或循環(huán)接頭。把測斜儀的井下儀器總成下入鉆桿內(nèi)，使定向鞋的缺口坐在定向鍵上。定向造斜時，可從地面儀表直接讀出實(shí)鉆井眼的井斜、方位和工具面，司鉆和定向井工程師要始終跟蹤預(yù)定的工具面方向，保持井眼軌跡按預(yù)定方向鉆進(jìn)。4 .隨鉆測量儀(MWD)定向MWD井下儀器總成安裝在下部鉆具組合的非磁鉆鋌內(nèi)，其下井前要調(diào)整好工作模式和傳輸速度，并準(zhǔn)確

40、地測量偏移值，輸入計算機(jī)。儀器在井下所測的井眼參數(shù)通過鉆井液脈沖傳至地面，信息經(jīng)地面處理后，可迅速傳到鉆臺。MWD不僅可用于定向造斜，也可用于旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中的連續(xù)測量，是一種先進(jìn)的測量儀器。5 .定向造斜中的注意事項：(1)如果定向作業(yè)前的裸眼段較長，應(yīng)短起下鉆一趟，保證井眼暢通。(2)井下馬達(dá)下井前應(yīng)在井口試運(yùn)轉(zhuǎn)，測量軸承間隙；記錄各種參數(shù)，工作正常方可下井；(3)MWD等儀器下井前，必須輸入磁場強(qiáng)度、磁傾角等參數(shù)；(4)定向造斜鉆進(jìn)，要按規(guī)定加壓，均勻送鉆，以保持恒定的工具面。(5)造斜鉆進(jìn)或起下鉆，用旋扣鉗或動力水龍頭上卸扣，不得用轉(zhuǎn)盤上卸扣；(6)起鉆前方位角必須在2030米井段內(nèi)保持穩(wěn)定

41、，且保證預(yù)定的提前角。目前，“一次造斜到位法”也經(jīng)常在我國海洋定向井中使用，這種方法適用于造斜點(diǎn)較淺，且機(jī)械鉆速很快的造斜井段，常常配合使用隨鉆測量儀。(7)井下馬達(dá)出井時，按規(guī)定程序進(jìn)行清洗、保養(yǎng)。二.轉(zhuǎn)盤鉆增斜井段常用增斜鉆具組合為：鉆頭十近鉆頭穩(wěn)定器十非磁鉆鋌十鉆鋌(非磁鉆鋌和鉆鋌的總長度為1830米之間)十穩(wěn)定器十鉆鋌(10米)十穩(wěn)定器十鉆鋌十隨鉆震擊器十加重鉆桿十鉆桿(見圖910,從下至上，增斜效果越來越強(qiáng)。圖中UG是指尺寸不足的扶正器)。27.5米米9.>XX27.5米R.>X-XJ!7,>X1723米9.2米6.>XX-X1723米5.>XX9216

42、米9.2米1.>XXX92米UG9.2米3>XXX9.2米2.>XX-9.2米9.2米1. >XX-X-圖970轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合施工注意事項：1 .按設(shè)計鉆井參數(shù)鉆進(jìn)，均勻送鉆，使井眼曲率變化平緩。2 .每鉆進(jìn)2550米測量一次，隨時作圖，掌握井斜、方位的變化趨勢。如果增斜率不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)及時采取措施：(1)調(diào)整鉆壓改變增斜率。增加鉆壓可使增斜率增大，減小鉆壓，則使增斜率降低。(2)更換鉆具組合，改變近鉆頭穩(wěn)定器與相鄰穩(wěn)定器之間的距離。改變的范圍為1030米，距離越短，增斜率越低，距離越長，增斜率越高；(3)改變近鉆頭穩(wěn)定器與相鄰穩(wěn)定器之間的鉆鋌剛性，剛性越高，增

43、斜率越低；剛性越低，增斜度越高。(4)鉆頭底部距近鉆頭穩(wěn)定器翼片中部的距離為0.71.2米。3 .如果增斜率比設(shè)計值稍低(5°/100米以內(nèi))，可采用強(qiáng)行增斜法。4 1)接單根后，開泵至設(shè)計排量，慢慢加壓至設(shè)計鉆壓的75%左右；5 2)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤至設(shè)計轉(zhuǎn)速，同時逐步增加鉆壓至允許的最大鉆壓；6 3)鉆完一個單根時，馬上停轉(zhuǎn)盤，鉆壓不回零，上提鉆具。7 4)劃眼時，井底的最后2米左右不劃眼。采用強(qiáng)行增斜法要注意：一是當(dāng)前鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)盤扭矩不應(yīng)過大；二是啟動轉(zhuǎn)盤時，要保持鉆壓達(dá)到預(yù)定的數(shù)值；三是整個井下鉆具各組件質(zhì)量應(yīng)合格；四是采用這種特殊方法只能達(dá)到微增效果（增斜率可提高4。/100米左右一

44、一經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。三.穩(wěn)斜井段常用的穩(wěn)斜鉆具組合（見圖911,從下至上，穩(wěn)斜效果越來越強(qiáng)。圖中UG是指尺寸不足的扶正器）。鉆頭十近鉆頭穩(wěn)定器十短鉆鋌（36米）十穩(wěn)定器十非磁鉆鋌十穩(wěn)定器十鉆鋌十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿。4,56米9.2米9.2米6>XXXX1.56米UGG2米9.2米5.>X-X-XX3. 64.5米9.2米9.2米4. >XXX-X%645米9.2米3.X-XL536米9.2米9.2米2.>-XX-XX9.2米9.2米9.2米12米1, >XXXx-X1圖9T1穩(wěn)斜鉆具組合施工措施：1 .造斜或增斜結(jié)束后，下入第一趟穩(wěn)斜鉆具時，從造斜點(diǎn)

45、開始要慢慢下鉆。尤其是在軟地層、高造斜率的情況下，容易遇阻，并可能產(chǎn)生新井眼，必須注意：（1）下鉆遇阻時，活動鉆具35次，切勿“壓死”鉆具；（2）開泵，慢慢下放23次。（3）在遇阻點(diǎn)以上1.5米左右，中高速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤（8090轉(zhuǎn)/分），快速下放，鉆壓不超過98千牛（10噸）；（4）通過遇阻點(diǎn)以后，上、下活動鉆具12次，繼續(xù)下鉆。注意：在硬地層時，穩(wěn)斜鉆具在造斜段遇阻，仍可采用前述（1）、（2）步驟，只是活動鉆具的次數(shù)適當(dāng)減少，仍然遇阻時，同樣要轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，只是轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)氐鸵恍铱刂沏@壓，慢慢下放，切勿“壓死”鉆具。2 .在方位右漂嚴(yán)重的地層中鉆進(jìn)，可采用“超長翼”的穩(wěn)定器（鉆具組合相同），以穩(wěn)定

46、方位角。也可采用PDC鉆頭（如R426型），以利用PDC鉆頭具有方位左漂趨勢的特性。3 .總結(jié)同一地層的自然增斜或降斜特性，合理地選擇穩(wěn)斜鉆具組合。4 .測斜，最大測斜間距不超過100米，特殊井的關(guān)鍵井段測斜間距應(yīng)為30米左右，并及時繪制垂直剖面圖和水平投影圖，隨時掌握實(shí)鉆井眼軌跡情況。四.降斜井段常用降斜鉆具組合（見圖9-12,從下至上，降斜效果越來越強(qiáng)）。鉆頭十短鉆鋌（38米）十穩(wěn)定器十非磁鉆鋌十穩(wěn)定器十鉆鋌十鍵槽破壞器十撓性接頭十震擊器十加重鉆桿十鉆桿。2327.5米X-YX18.323米VA.9.2米¥18.323米AVA9.278.3米¥A9,2米¥-3

47、,A9.218.3米VAAUG9.223米"X-一X9.2米X9.2米2327.5米九3.>2.>1.圖972降斜鉆具組合注意。1 .定向井的降斜鉆具組合不宜采用大鐘擺式，否則降斜率過高，起下鉆困難。2 .降斜段一般接近完井井段，井下扭矩和摩擦阻力較大，在滿足中靶的前提下，應(yīng)盡量簡化鉆具組合，使用加重鉆桿加壓。五.扭方位一般地說，井斜的控制要比方位控制容易一些，如何實(shí)現(xiàn)方位的自由控制，也是定向井鉆井的一大難題。影響方位的因素很多，除地層這一不可改變的因素之外，鉆井參數(shù)和鉆具組合也對方位產(chǎn)生一定的影響。其影響規(guī)律如下：在鉆具組合方面，一般認(rèn)為，對方位漂移產(chǎn)生主要的影響是前3

48、060米的鉆具組件。穩(wěn)定器能起到穩(wěn)定方位漂移的作用，穩(wěn)定器越多，方位漂移總趨勢的變化不會太大。也就是說，對穩(wěn)斜鉆具組合，由于穩(wěn)定器較多，方位的漂移趨勢變化不大，而對于增斜和降斜鉆具在鉆井參數(shù)方面，鉆壓和轉(zhuǎn)速也對方位產(chǎn)生影響。般地認(rèn)為，適當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速（為90由于要盡組合，方位的漂移趨勢可能變化。110轉(zhuǎn)/分）和中等鉆壓98147千牛（1015噸），抑制方位向右漂移的效果較好。影響方位漂移的因素很多，地層的變化也很難掌握，因此方位控制的確較困難。但是，量少扭方位，一口井最多扭兩次方位，還是可以接受的。當(dāng)實(shí)鉆井眼軌跡嚴(yán)重偏離靶區(qū)范圍,入造斜鉆具組合扭方位。1 .施工要點(diǎn)：（1）扭方位鉆具組合及其采用的

49、鉆井參數(shù)和定向造斜施工基本上相同（建議盡量少下鉆鋌，防止壓差卡鉆）；（2）選擇可鉆性和穩(wěn)定性較好的地層（尤其是大段砂層），實(shí)施扭方位作業(yè)；（3）深井扭方位，由于反扭角較大，一般采用隨鉆測斜儀扭方位；且根據(jù)當(dāng)前的方位漂移趨勢無望進(jìn)入靶區(qū)時,應(yīng)下圖973方位漂移情況(4)井斜角較大井段(40。以上)扭方位，容易降斜。扭方位前一趟鉆，可以事先增加23。井斜，以彌補(bǔ)扭方位時的降斜效果。當(dāng)然，采用先扭完方位，井斜自然降低以后，再適當(dāng)?shù)卦鲂保材鼙ＷC較好的井眼軌跡；(5)依據(jù)實(shí)鉆的垂直剖面圖，確定采用何種扭方位的工具面角度(增、降或穩(wěn)斜)。3 .方位扭轉(zhuǎn)角的計算方位扭轉(zhuǎn)角的計算，可按如下步驟進(jìn)行：(1)進(jìn)

50、行測斜計算，算出目前的井底坐標(biāo)位置。如圖9-13所示，OT為設(shè)計的井斜方位線，ode為實(shí)鉆井眼軸線的水平投影，e為目前的井底。d為距井底較近的測點(diǎn)位置。目標(biāo)點(diǎn)T的坐標(biāo)為HrEN-井深為L*根據(jù)測斜資料及測斜計算可知，d、e二點(diǎn)的基本參數(shù)為井深Ld、Le井斜ad、ae,方位邛d、軋，e點(diǎn)的坐標(biāo)為垂深He,東位移Ee,北位移Ne。(2)計算現(xiàn)用鉆具組合的方位漂移率Kp。中.中日Kp=(9-66)L,-1(3)計算現(xiàn)用鉆具組合鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的總方位漂移量A%：下式假定現(xiàn)用鉆具組合一直鉆到目標(biāo)點(diǎn)。如果鉆了一段又換了鉆具組合，則應(yīng)重新進(jìn)行計算。單k=KJLh-LG<9-67)(4)計算對準(zhǔn)目標(biāo)的方位線

51、的方位角：如圖914所示，自目前井底e,對準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)T的方位線為eT,eT的方位角為和，按如下公式計算。當(dāng)時,ET-卬工=arctg.(9-681Nr-N,當(dāng)時，IEt-中*=arctg+180*<969)Nt-4對于偏差A(yù)啊，如果按照方位漂移率不變，那么從目前井底e鉆達(dá)目標(biāo)T,需要的方位漂移(見圖915)?？趫D9-14方位扭轉(zhuǎn)用計算圖-fe-圖g-i5需要的方位漂移角(6)控制方位角的方法選擇方法的依據(jù)是將A%與2A牝進(jìn)行對比，2A是需要的方位漂移角，A%是用目前采用的鉆具組合可能達(dá)到的方位漂移角。若2A=中p,表示需要與可能正好相符，則用現(xiàn)用鉆具組合的自然漂移率就可以將方位扭過來，從而

52、準(zhǔn)確中靶。若2A與A%相差較大，甚至符號相反(一個是正號，一個是負(fù)號)，則表明必須使用動力鉆具帶彎接頭強(qiáng)行扭方位。必須記住，在強(qiáng)行扭完方位之后的鉆進(jìn)過程中，方位仍然會漂移。所以，在計算用動力鉆具(帶彎接頭)扭方位的方位扭轉(zhuǎn)角時，必須考慮方位漂移的影響。(7)用動力鉆具強(qiáng)扭方位的扭轉(zhuǎn)角A頓T用下式計算：AgA一1/2A%(971)上式表明，用動力鉆具強(qiáng)扭方位時，要“少扭”一些角度，留下一些角度讓鉆具組合的自然漂移去扭。這個“少扭”的角度就是1/2A中p。(8)計算預(yù)計的井底井斜方位角rCpr=ACpe+ACP+A%(972)有一個問題需要特別強(qiáng)調(diào)。上述的計算是根據(jù)該井正在使用的鉆具組合和正在鉆進(jìn)

53、的地層的具體條件下的井眼方位漂移率來計算的。在繼續(xù)鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆具組合和地層發(fā)生變化時，方位漂移率也發(fā)生變化，原來的計算也就無效了。這時需要根據(jù)井身水平投影圖及新的測斜資料，重新計算。定向井的方位控制是一個不斷進(jìn)行的過程，不可能進(jìn)行一次計算就能成功。但是每一次計算都只能是根據(jù)靠近目前井底的那個井段的方位漂移率來進(jìn)行。3.圖解法扭方位的工具面圖解法扭方位是一種近似計算工具面的方法，使用簡單，求解迅速，是現(xiàn)場常用的方法。造斜工具的工具面方向決定使用這種造斜工具鉆出的新井眼是增斜、降斜還是穩(wěn)斜，是增方位還是減方位。工具面大小也決定著造斜工具的造斜能力用于井斜和方位上的分配比例。工具面對井斜和方位的

54、影響，如圖916所示。由上圖可知：0°VTFV90。時，裝置角位于第一象限，增斜，增方位。90°VTFV180。時，裝置角位于第二象限，減斜，增方位。180°<TF<270°(90°)時，裝置角位于第三象限，減斜，減方位。270°VTFV360。時，裝置角位于第四象限，增斜，減方位。圖916是一個扭方位的示意圖。圖中，OM所示為原井眼方位（高邊方向），OA為原井斜角”1（7。），/MAB為扭方位時的工具面角（切），AB為扭方位工具的造斜能力（Y/AL）。/MOB是鉆進(jìn)AL米井眼方位的增值（A），CB是井斜角的增值（Aa）,

55、OB是扭方位鉆進(jìn)AL米時的井斜角a=ai+Aa。圖中，OA、AB、OB分別表示原井斜角a1、工具的造斜能力¥/AL和扭方位鉆進(jìn)AL米時的井斜角a',須用相同單位長度代表1°（如1厘米代表1°或2厘米代表1°）。在全力扭方位時，理論上認(rèn)為：工具面應(yīng)放在右95°（全力增方位）或者是左95°（全力減方位），以保持井斜角不變和全力扭方位。右（或左）9095。之間的角差為偏增角（取5°）。實(shí)際扭方位過程中，工具面通常選擇在8095。（全力扭方位）。圖解法扭方位的步驟如下。已知條件：扭方位前的井斜角”1,方位角3,扭方位后方位角2，中=明,彎接頭的造斜率K以及限定扭方位的井眼長度ALo（1）根據(jù)K、AL計算扭方位井段的狗腿角*=KXAL。（2）選取一定長度單位代表井斜角度值，如以1厘米代表1°或以2厘米代表1.5°“等。（3）選定原點(diǎn)O,作N、E坐標(biāo)，根據(jù)電作井斜方位線OQ,量得OA=”（長度代表角度），以A點(diǎn)為圓心，7（以長度代表角度）為半徑畫圓。（4）以/AOB=A中作線段OB,交圓于B、B'兩點(diǎn)。A中0,表示方位增加，作圖時應(yīng)以O(shè)A為始邊，順時針轉(zhuǎn)動