定向井的基礎(chǔ)知識課件

定向井的定義定向井定義：目標點和井口不在一條鉛垂線上的井。按照事先設(shè)計的具有井斜和方位變化的軌道鉆進的井。一口直井打斜了，也具有井斜角和井斜方位角的變化，但那不是定向井。井眼軌道，是指在一口井鉆進之前人們預(yù)想的該井井眼軸線形狀。井眼軌跡是指一口井實際鉆出來后的井眼軸線形狀。20世紀30年代初，在海邊向海里打定向井開采海上油田的嘗試成功之后，定向井得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域大體有以下三種情況。

定向井的定義定向井定義：目標點和井口不在一條鉛垂線上的井。按1定向井的用途1.地面環(huán)境條件的限制：當?shù)孛嫔鲜歉呱剑?，沼澤，河流，溝壑，海洋，農(nóng)田或重要的建筑物等，難以安裝鉆機，進行鉆井作業(yè)時，或者安裝鉆機和鉆井作業(yè)費用很高時，為了勘探和開發(fā)它們下面的油田，最好是鉆定向井。

定向井的用途1.地面環(huán)境條件的限制：當?shù)孛嫔鲜歉呱?，湖泊，?定向井的用途定向井的用途3定向井的用途對于斷層遮擋油藏，定向井比直井可發(fā)現(xiàn)和鉆穿更多的油層；對于薄油層，定向井和水平井比直井的油層裸露面積要大得多。對于垂直裂縫的構(gòu)造帶，打直井很難鉆遇裂縫，若鉆定向井或水平井，則鉆遇裂縫的機會就大得多；另外，側(cè)鉆井，多底井，分支井，大位移井，側(cè)鉆水平井，徑向水平井，等等定向井的新種類，顯著地擴大了勘探效果，增加了原油產(chǎn)量，提高了油藏的采收率。新提法：用鉆井方法提高油藏采收率2.地下地質(zhì)條件的要求：定向井的用途對于斷層遮擋油藏，定向井比直井可發(fā)現(xiàn)和鉆穿更多的4定向井的用途定向井的用途5定向井的用途定向井的用途6定向井的用途定向井的用途7定向井的用途3.鉆井工藝的需要：當井下落物或斷鉆事故最終無法撈出時，可從上部井段側(cè)鉆打定向井；特別是遇到井噴著火常規(guī)方法難以處理時，在事故井附近打定向井(稱作救援井)，與事故井貫通，進行引流或壓井，從而可處理井噴著火事故。某些高陡構(gòu)造地層，打直井很困難，若打定向井，則更容易。定向井的用途3.鉆井工藝的需要：當井下落物或斷鉆事故最終無8定向井的用途定向井的用途9叢式井三維結(jié)構(gòu)圖叢式井叢式井三維結(jié)構(gòu)圖叢式井10井眼軌跡的基本參數(shù)井深：指井口(通常以轉(zhuǎn)盤面為基準)至測點的井眼長度，也有人稱之為斜深，國外稱為測量井深(MeasureDepth)。井深是以鉆柱或電纜的長度來量測。井深既是測點的基本參數(shù)之一，又是表明測點位置的標志。井深常以字母Ｌ表示，單位為米(m)。井深的增量稱為井段，以ΔＬ表示。二測點之間的井段長度稱為段長。一個測段的兩個測點中，井深小的稱為上測點，井深大的稱為下測點。井深的增量總是下測點井深減去上測點井深。井眼軌跡的基本參數(shù)井深：11井眼軌跡的基本參數(shù)井斜角：井眼軸線上每一點都有自己的井眼前進方向。過井眼軸線上的某點作井眼軸線的切線，該切線向井眼前進方向延伸的部分稱為井眼方向線。井眼方向線與重力線之間的夾角就是井斜角。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。井斜角表示了井眼軌跡在該測點處傾斜的大小。井斜角常以希臘字母α表示，單位為度(°)。一個測段內(nèi)井斜角的增量總是下測點井斜角減去上測點井斜角，以Δα表示。井眼軌跡的基本參數(shù)井斜角：12井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角：1.井眼軸線上每一點，都有其井眼方位線；稱為井眼方位線，或井斜方位線。井眼軸線上某點處的井眼方向線投影到水平面上，即為該點的井眼方位線（井斜方位線）2.井眼軸線投影到水平面上以后，過其上每一點作投影線的切線，該切線向井眼前進方向延伸部分，即為該點的井眼方位線，或稱井斜方位線。上述1和2兩個定義，是相同的，都是正確的。以正北方位線為始邊，順時針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線（井斜方位線）上所轉(zhuǎn)過的角度，即井眼方位角。注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角：13井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角常以字母φ表示，單位為度(°)。井斜方位角的增量是下測點的井斜方位角減去上測點的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位角的值可以在0～360°范圍內(nèi)變化。注意“方向”與“方位”的區(qū)別。方位線則是水平面上的矢量，而方向線乃是空間的矢量。只要講到方位，方位線，方位角，都是在某個水平面上；而方向，方向線和狗腿角，則是在三維空間內(nèi)(當然也可能在水平面上)。井眼方向線是指井眼軸線上某一點處井眼前進的方向線。該點的井眼方位線則指該點井眼方向線在水平面上的投影。在學習扭方位計算時，也要特別注意這個區(qū)別。井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角常以字母φ表示，單位為度(°)14井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角目前廣泛使用的磁性測斜儀是以地球磁北方位為基準的。磁北方位與正北分位并不重合而是有個夾角，稱為磁偏角。磁偏角又分為東磁偏角和西磁偏角。東磁偏角指磁北方位線在正北分位線的東面，西磁偏角指磁北方位線在正北分位線的西面。用磁性測斜儀測得的井斜方位角稱為磁方位角，并不是真方位角，需要經(jīng)過換算求得真方位角。這種換算稱為磁偏角校正。換算的方法如下：不準確的說法：“地北與磁北之間的差值，稱為磁偏角”“以地球北極為準，磁北在其右邊的為東磁偏角，……”真方位角＝磁方位角＋東磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角不準確的說法：“地北與磁北之間的差值15井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角磁篇角地圖：井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角16井眼軌跡的基本參數(shù)象限角

井斜方位角還有另一種表示方式，稱“象限角”它是指井斜方位線與正北方位線或與正南方位線之間的夾角。象限角在0～90度之間變化。書寫時需注明所在的象限，如N67.5°W。象限角換算成方位角：第一象限：00+象限角；第二象限：1800-象限角；第三象限：1800+象限角；第四象限：3600-象限角井眼軌跡的基本參數(shù)象限角象限角換算成方位角：17井眼軌跡的基本參數(shù)象限方位角的磁偏角校正，更為麻煩。區(qū)別東西磁偏角；區(qū)別在那個象限里；井眼軌跡的基本參數(shù)象限方位角的磁偏角校正，更為麻煩。18磁偏角校正(課堂練習)1.我國中原油田的磁偏角大約是西偏40。某測點測得井斜方位角為2.50，求真方位角=？2.我國新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測點測得井斜方位角為3580，求真方位角=？3.勝利油田西磁偏角5.50，磁方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？4.大慶油田西磁偏角10.40，測得象限角=N67.50W；求校正后象限角=？真方位角=？5.東磁偏角50，測得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？6.東磁偏角50，測得象限角=S600E；求校正后象限角=？磁偏角校正(課堂練習)1.我國中原油田的磁偏角大約是西偏19井斜變化率和井斜方位變化率井斜角和井斜方位角是在隨著井深而不斷變化的。既然在變化，就有變化快慢之分。變化率就是變化的快慢。井斜變化率：是指井斜角隨井深變化的程度，以Ｋα表示。嚴格地講，井斜變化率是井斜角α對井深Ｌ的一階導(dǎo)數(shù)，可寫為：以增量代替微分，以相鄰二測點間的井斜角變化值（Δα）與二測點間井段長度（ΔL）的比值來表示井斜變化率的。求得的乃是該測段的平均井斜變化率：井斜變化率和井斜方位變化率井斜角和井斜方位角是在隨著井深而不20井斜變化率和井斜方位變化率井斜方位變化率：是指井斜方位角隨井深變化的程度，以Ｋφ表示。嚴格地講，井斜方位變化率是井斜方位角φ對井深Ｌ的一階導(dǎo)數(shù)，可寫為：以增量代替微分，以相鄰二測點間的井斜方位角變化值（Δφ）與二測點間井段長度（ΔL）的比值來表示井斜方位變化率的。求得的乃是該測段的平均井斜方位變化率：

井斜變化率和井斜方位變化率井斜方位變化率：是指井斜方位角隨井21井眼軸線形狀的圖示法三維坐標圖示法：井眼軸限的特點：形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)簡單。無法給人以立體感。需要采用輔助面增強立體感。只在特殊時候采用。井眼軸線形狀的圖示法三維坐標圖示法：22其他井身參數(shù)垂直深度：簡稱垂深，是指軌跡上某點至井口所在水平面的距離。垂深的增量稱為垂增。垂深常以字母Ｄ表示，垂增以ΔＤ表示。

水平投影長度：簡稱水平長度或平長，是指井眼軌跡上某點至井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。水平長度的增量稱為平增。平長以字母Ｐ表示，平增以ΔＰ表示。Ｎ坐標和Ｅ坐標：是指軌跡上某點在以井口為原點的水平面坐標系里的坐標值。其他井身參數(shù)垂直深度：簡稱垂深，是指軌跡上某點至井口所在水平23其他井身參數(shù)水平位移：簡稱平移，指軌跡上某點至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點至井口的距離在水平面上的投影。此投影線稱為平移方位線。水平位移常以字母Ｓ表示。平移方位角：指平移方位線所在的方位角，即以正北方位為始邊順時針轉(zhuǎn)至平移線上所轉(zhuǎn)過的角度，常以字母θ表示。閉合距與閉合方位：國外將水平位移稱作閉合距(ClosureDistance)，將平移方位角稱作閉合方位角(ClosureAzimuth)。我國現(xiàn)場常特指完鉆時的水平位移為閉合距，平移方位角為閉合方位角。水平位移和水平長度是完全不同的概念。視平移：有人稱為投影位移，英文稱VerticalSection，視平移可以定義為水平位移在設(shè)計方位線上的投影。視平移以字母Ｖ表示。其他井身參數(shù)水平位移：簡稱平移，指軌跡上某點至井口所在鉛垂線24井眼軸線在柱

面圖上的曲率柱面圖上的曲率：垂直剖面圖上的曲率：等于井斜角對井深的一階導(dǎo)數(shù)，以KH表示。正好等于井斜變化率Kα。水平投影圖上的曲率：等于井斜方位角對水平投影長度的一階導(dǎo)數(shù)，以KA表示。他與井斜方位變化率不同。井眼軸線在柱

面圖上的曲率柱面圖上的曲率：25井眼曲率

及其計算狗腿角的概念：井斜角表示井眼偏離鉛垂線的程度。井斜不僅有斜度變化，還有井斜方位的變化。井斜角和井斜方位角的不斷變化，反映了井眼前進方向的變化。井眼軸線上，從一點到另一點，井眼前進方向變化的角度（兩點處井眼前進方向線之間的夾角），既反映了井斜角的變化，又反映了井斜方位角的變化。人們將此角度稱為全角變化值，或稱為狗腿角，通常以γ表示。井眼曲率

及其計算狗腿角的概念：26井眼曲率

及其計算井眼曲率的概念：井眼彎曲的程度：井段長度不變，狗腿角越大，則井眼前進方向變化的越快，井眼彎曲越厲害，井眼曲率越大。幾種叫法：井眼曲率也稱為全角變化率，又稱狗腿嚴重度(簡稱為狗腿度)，都是同一個概念，是指單位長度井段內(nèi)狗腿角的大小。井眼曲率計算方法:有公式計算法、查圖法、圖解法、查表法和尺算法等五種。后四種皆來源于公式計算法。公式計算法又可分為三套。井眼曲率

及其計算井眼曲率的概念：27井眼曲率及其計算第一套計算公式：根據(jù)空間微分幾何原理推導(dǎo)，可得：對于一個測段來說，以和代入，并以測段平均井斜角代替公式中的α，得到：

令：則：井眼曲率及其計算第一套計算公式：28井眼曲率及其計算第二套計算公式：這是Lubinsky先生根據(jù)空間平面圓弧曲線推導(dǎo)的。假定測段是斜面圓弧曲線，則測段的狗腿角γ：式中：若用半角和平均角形式表達,則可得:井眼曲率及其計算第二套計算公式：29定向井的定義定向井定義：目標點和井口不在一條鉛垂線上的井。按照事先設(shè)計的具有井斜和方位變化的軌道鉆進的井。一口直井打斜了，也具有井斜角和井斜方位角的變化，但那不是定向井。井眼軌道，是指在一口井鉆進之前人們預(yù)想的該井井眼軸線形狀。井眼軌跡是指一口井實際鉆出來后的井眼軸線形狀。20世紀30年代初，在海邊向海里打定向井開采海上油田的嘗試成功之后，定向井得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域大體有以下三種情況。

定向井的定義定向井定義：目標點和井口不在一條鉛垂線上的井。按30定向井的用途1.地面環(huán)境條件的限制：當?shù)孛嫔鲜歉呱?，湖泊，沼澤，河流，溝壑，海洋，農(nóng)田或重要的建筑物等，難以安裝鉆機，進行鉆井作業(yè)時，或者安裝鉆機和鉆井作業(yè)費用很高時，為了勘探和開發(fā)它們下面的油田，最好是鉆定向井。

定向井的用途1.地面環(huán)境條件的限制：當?shù)孛嫔鲜歉呱剑?，?1定向井的用途定向井的用途32定向井的用途對于斷層遮擋油藏，定向井比直井可發(fā)現(xiàn)和鉆穿更多的油層；對于薄油層，定向井和水平井比直井的油層裸露面積要大得多。對于垂直裂縫的構(gòu)造帶，打直井很難鉆遇裂縫，若鉆定向井或水平井，則鉆遇裂縫的機會就大得多；另外，側(cè)鉆井，多底井，分支井，大位移井，側(cè)鉆水平井，徑向水平井，等等定向井的新種類，顯著地擴大了勘探效果，增加了原油產(chǎn)量，提高了油藏的采收率。新提法：用鉆井方法提高油藏采收率2.地下地質(zhì)條件的要求：定向井的用途對于斷層遮擋油藏，定向井比直井可發(fā)現(xiàn)和鉆穿更多的33定向井的用途定向井的用途34定向井的用途定向井的用途35定向井的用途定向井的用途36定向井的用途3.鉆井工藝的需要：當井下落物或斷鉆事故最終無法撈出時，可從上部井段側(cè)鉆打定向井；特別是遇到井噴著火常規(guī)方法難以處理時，在事故井附近打定向井(稱作救援井)，與事故井貫通，進行引流或壓井，從而可處理井噴著火事故。某些高陡構(gòu)造地層，打直井很困難，若打定向井，則更容易。定向井的用途3.鉆井工藝的需要：當井下落物或斷鉆事故最終無37定向井的用途定向井的用途38叢式井三維結(jié)構(gòu)圖叢式井叢式井三維結(jié)構(gòu)圖叢式井39井眼軌跡的基本參數(shù)井深：指井口(通常以轉(zhuǎn)盤面為基準)至測點的井眼長度，也有人稱之為斜深，國外稱為測量井深(MeasureDepth)。井深是以鉆柱或電纜的長度來量測。井深既是測點的基本參數(shù)之一，又是表明測點位置的標志。井深常以字母Ｌ表示，單位為米(m)。井深的增量稱為井段，以ΔＬ表示。二測點之間的井段長度稱為段長。一個測段的兩個測點中，井深小的稱為上測點，井深大的稱為下測點。井深的增量總是下測點井深減去上測點井深。井眼軌跡的基本參數(shù)井深：40井眼軌跡的基本參數(shù)井斜角：井眼軸線上每一點都有自己的井眼前進方向。過井眼軸線上的某點作井眼軸線的切線，該切線向井眼前進方向延伸的部分稱為井眼方向線。井眼方向線與重力線之間的夾角就是井斜角。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。井斜角表示了井眼軌跡在該測點處傾斜的大小。井斜角常以希臘字母α表示，單位為度(°)。一個測段內(nèi)井斜角的增量總是下測點井斜角減去上測點井斜角，以Δα表示。井眼軌跡的基本參數(shù)井斜角：41井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角：1.井眼軸線上每一點，都有其井眼方位線；稱為井眼方位線，或井斜方位線。井眼軸線上某點處的井眼方向線投影到水平面上，即為該點的井眼方位線（井斜方位線）2.井眼軸線投影到水平面上以后，過其上每一點作投影線的切線，該切線向井眼前進方向延伸部分，即為該點的井眼方位線，或稱井斜方位線。上述1和2兩個定義，是相同的，都是正確的。以正北方位線為始邊，順時針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線（井斜方位線）上所轉(zhuǎn)過的角度，即井眼方位角。注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角：42井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角常以字母φ表示，單位為度(°)。井斜方位角的增量是下測點的井斜方位角減去上測點的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位角的值可以在0～360°范圍內(nèi)變化。注意“方向”與“方位”的區(qū)別。方位線則是水平面上的矢量，而方向線乃是空間的矢量。只要講到方位，方位線，方位角，都是在某個水平面上；而方向，方向線和狗腿角，則是在三維空間內(nèi)(當然也可能在水平面上)。井眼方向線是指井眼軸線上某一點處井眼前進的方向線。該點的井眼方位線則指該點井眼方向線在水平面上的投影。在學習扭方位計算時，也要特別注意這個區(qū)別。井眼軌跡的

基本參數(shù)井斜方位角常以字母φ表示，單位為度(°)43井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角目前廣泛使用的磁性測斜儀是以地球磁北方位為基準的。磁北方位與正北分位并不重合而是有個夾角，稱為磁偏角。磁偏角又分為東磁偏角和西磁偏角。東磁偏角指磁北方位線在正北分位線的東面，西磁偏角指磁北方位線在正北分位線的西面。用磁性測斜儀測得的井斜方位角稱為磁方位角，并不是真方位角，需要經(jīng)過換算求得真方位角。這種換算稱為磁偏角校正。換算的方法如下：不準確的說法：“地北與磁北之間的差值，稱為磁偏角”“以地球北極為準，磁北在其右邊的為東磁偏角，……”真方位角＝磁方位角＋東磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角不準確的說法：“地北與磁北之間的差值44井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角磁篇角地圖：井眼軌跡的基本參數(shù)磁偏角45井眼軌跡的基本參數(shù)象限角

井斜方位角還有另一種表示方式，稱“象限角”它是指井斜方位線與正北方位線或與正南方位線之間的夾角。象限角在0～90度之間變化。書寫時需注明所在的象限，如N67.5°W。象限角換算成方位角：第一象限：00+象限角；第二象限：1800-象限角；第三象限：1800+象限角；第四象限：3600-象限角井眼軌跡的基本參數(shù)象限角象限角換算成方位角：46井眼軌跡的基本參數(shù)象限方位角的磁偏角校正，更為麻煩。區(qū)別東西磁偏角；區(qū)別在那個象限里；井眼軌跡的基本參數(shù)象限方位角的磁偏角校正，更為麻煩。47磁偏角校正(課堂練習)1.我國中原油田的磁偏角大約是西偏40。某測點測得井斜方位角為2.50，求真方位角=？2.我國新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測點測得井斜方位角為3580，求真方位角=？3.勝利油田西磁偏角5.50，磁方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？4.大慶油田西磁偏角10.40，測得象限角=N67.50W；求校正后象限角=？真方位角=？5.東磁偏角50，測得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？6.東磁偏角50，測得象限角=S600E；求校正后象限角=？磁偏角校正(課堂練習)1.我國中原油田的磁偏角大約是西偏48井斜變化率和井斜方位變化率井斜角和井斜方位角是在隨著井深而不斷變化的。既然在變化，就有變化快慢之分。變化率就是變化的快慢。井斜變化率：是指井斜角隨井深變化的程度，以Ｋα表示。嚴格地講，井斜變化率是井斜角α對井深Ｌ的一階導(dǎo)數(shù)，可寫為：以增量代替微分，以相鄰二測點間的井斜角變化值（Δα）與二測點間井段長度（ΔL）的比值來表示井斜變化率的。求得的乃是該測段的平均井斜變化率：井斜變化率和井斜方位變化率井斜角和井斜方位角是在隨著井深而不49井斜變化率和井斜方位變化率井斜方位變化率：是指井斜方位角隨井深變化的程度，以Ｋφ表示。嚴格地講，井斜方位變化率是井斜方位角φ對井深Ｌ的一階導(dǎo)數(shù)，可寫為：以增量代替微分，以相鄰二測點間的井斜方位角變化值（Δφ）與二測點間井段長度（ΔL）的比值來表示井斜方位變化率的。求得的乃是該測段的平均井斜方位變化率：

井斜變化率和井斜方位變化率井斜方位變化率：是指井斜方位角隨井50井眼軸線形狀的圖示法三維坐標圖示法：井眼軸限的特點：形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)簡單。無法給人以立體感。需要采用輔助面增強立體感。只在特殊時候采用。井眼軸線形狀的圖示法三維坐標圖示法：51其他井身參數(shù)垂直深度：簡稱垂深，是指軌跡上某點至井口所在水平面的距離。垂深的增量稱為垂增。垂深常以字母Ｄ表示，垂增以ΔＤ表示。

水平投影長度：簡稱水平長度或平長，是指井眼軌跡上某點至井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。水平長度的增量稱為平增。平長以字母Ｐ表示，平增以ΔＰ表示。Ｎ坐標和Ｅ坐標：是指軌跡上某點在以井口為原點的水平面坐標系里的坐標值。其他井身參數(shù)垂直深度：簡稱垂深，是指軌跡上某點至井口所在水平52其他井身參數(shù)水平位移：簡稱平移，指軌跡上某點至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點至井口的距離在水平面上的投影。此投影線稱為平移方位線。水平位移常以字母Ｓ表示。平移方位角：指平移方位線所在的方位角，即以正北方位為始邊順時針轉(zhuǎn)至平移線上所轉(zhuǎn)過的角度，常以字母θ表示。閉合距與閉合方位：國外將水平位移稱作閉合距(ClosureDistance)，將平移方位角稱作閉合方位角(ClosureAzimuth)。我國現(xiàn)場常特指完鉆時的水平位移為閉合距，平移方位角為閉合方位角。水平位移和水平長度是完全不同的概念。視平移：有人稱為投影位移，英文稱VerticalSection，視平移可以定義為水平位移在設(shè)計方位線上的投影。視平移以字母Ｖ表示。其他井身參數(shù)水平位移：