定向井水平井概述演示文稿

定向井水平井概述演示文稿當前1頁，總共92頁。定向井水平井概述當前2頁，總共92頁。α造斜點穩(wěn)斜井段實鉆軌跡設計軌道靶區(qū)水平位移α-井斜角

定向井垂直投影圖垂深定向井是使井筒沿特定方向鉆達地下預定目標的油氣井什么是定向井？當前3頁，總共92頁。β北東靶點NEβ-方位角定向井水平投影圖井口設計軌道實鉆軌跡當前4頁，總共92頁。為什么要鉆定向井？繞開地面地下障礙物地下地質(zhì)條件要求：由于地質(zhì)構造特點采用直井不能有效地開發(fā)油氣藏時

鉆井技術的需要：遇到井下事故或復雜情況無法處理或者不易處理時。

當前5頁，總共92頁。定向井有哪些類型？多目標井具有兩個或兩個以上目標點的定向井。當前6頁，總共92頁。叢式井在一個鉆井平臺上,鉆出兩口或兩口以上的定向井。樁139平臺在80度扇形范圍內(nèi)鉆成26口定向井當前7頁，總共92頁。繞障井繞過障礙物鉆達目標點的定向井當前8頁，總共92頁。大位移井水平位移水平位移/垂深≥2垂深造斜點當前9頁，總共92頁。側(cè)鉆井從原有井眼側(cè)鉆到達目標點的定向井當前10頁，總共92頁。專業(yè)名詞1、井深：井眼軸線上任一點到井口的井眼長度，稱為該點的井深，也稱為該點的測量井深，或斜深。單位為米。2、垂深：井眼軸線上任意一點到井口所在平面的距離，稱為該點的垂深。單位為米。3、水平位移：井眼軌跡上任意一點與井口鉛垂線的距離，稱為該點的“水平位移”，也稱該點的閉合距。單位為米。4、視平移：水平位移在在設計方位線上的投影長度，稱為視平移。當前11頁，總共92頁。專業(yè)名詞5、井斜角：井眼軸線上任意一點的井眼方向線與通過該點的重力線之間的夾角，稱為該點處井斜角。單位為度。6、方位角：表示井眼偏斜的方向，它是指井眼軸線的切線在水平面投影的方向與正北方向之間的夾角。它以正北方向開始，按順時針方向計算。單位為度。7、磁偏角：它是指地磁北極方向線與地理北極方向線之間的夾角。隨著地理位置和時間不同其數(shù)值也不同。有正負值之分。8、磁方位角：用磁性測斜儀測得的方位角當前12頁，總共92頁。磁偏角：它是指地磁北極方向線與地理北極方向線之間的夾角。隨著地理位置和時間不同其數(shù)值也不同。有正負值之分。磁極a地理北極磁極磁偏角地理方位磁方位當前13頁，總共92頁。專業(yè)名詞9、地理方位角：以地理北極為基準的方位角。地理方位角=磁方位角+磁偏角10、井斜變化率：單位井段內(nèi)井斜角的改變速度。以兩測點間井斜角的變化量與兩測點井段的長度的比值表示。11、方位變化率：單位井段內(nèi)方位角的變化值。12、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，其值等于該造斜工具所鉆出的井段的井眼曲率。13、增（降）斜率：增（降）斜井段的井斜變化率。當前14頁，總共92頁。專業(yè)名詞14、全角變化率：它與“狗腿嚴重度”“井眼曲率”是相同的意義，指的是單位井段內(nèi)井眼前進的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化

。其計算方法為：K=25√（A2-A1）2+（B2-B1）2sin2[(A1+A2)/2]/ΔL

K=25√（A2-A1）2+（B2-B12sin2[(A1+A2)/2]/ΔL16、增斜段：井斜角隨井深增加的井段。17、穩(wěn)斜段：井斜角保持不變的井段。18、降斜段：井斜角隨著井深增加而逐漸減小的井段。19、目標點：設計規(guī)定的必須鉆達的地層位置。通常是以地面井口為坐標原點的空間坐標系的值來表示。當前15頁，總共92頁。專業(yè)名詞20、靶區(qū)半徑：允許實鉆井眼軌跡偏離設計目標點的水平距離。靶區(qū)是指目標點所在水平面上，以目標點為圓心，以靶區(qū)半徑為半徑的圓面積。21、靶心距：在靶區(qū)平面上，實鉆井眼軸線與目標點之間的距離。22、工具面：在造斜鉆具組合中，由彎曲工具兩個軸線所決定的那個平面。23、反扭角：動力鉆具啟動加壓后，工具面相對于啟動前逆時針轉(zhuǎn)過的角度。24、高邊：定向井的井底是個呈傾斜狀態(tài)的圓平面，該平面上的最高點稱為高邊。

當前16頁，總共92頁。專業(yè)名詞25、工具面角：是指工具面所在位置的參數(shù)。有兩種表示方法：一種是以高邊為基準；一種是以磁北為基準。A高邊工具面角：是以高邊方向線為始邊，順時針轉(zhuǎn)到工具面與井底圓平面的交線上所轉(zhuǎn)過的角度。B、磁北工具面角：是以磁北方向線為始邊，按順時針方向與工具面方向線在水平面上的投影線之間的夾角。等于高邊工具面角加上井底方位角。當前17頁，總共92頁。專業(yè)名詞26、定向角：在定向或扭方位鉆進時，啟動井下馬達之后，工具面所處位置，用工具面角表示?？捎酶哌吂ぞ呙娼潜硎?，也可用磁北工具面角表示。當用高邊工具面角表示時與“裝置角”一詞的意義和計算法相同。27、安置角：在定向或扭方位時，當啟動馬達之前，將工具面安放的位置以工具面角表示，此時的工具面角即為安置角。當前18頁，總共92頁。專業(yè)名詞無磁鉆鋌：是由蒙乃爾合金或不銹鋼制成的不易磁化的鉆鋌。其用途是為磁性測斜儀提供一個不受鉆柱磁場影響的測量環(huán)境。其長度由地理位置和井斜方位決定。當前19頁，總共92頁。無磁鉆鋌長度選擇當前20頁，總共92頁。專業(yè)名詞1）

彎接頭：有固定角度彎接頭、可調(diào)角度彎接頭兩種。

目前現(xiàn)場常用固定角度彎接頭，由接頭體、循環(huán)套、定向鍵和固定螺絲組成。加工時它是將公扣軸線與本體軸線相交一個角度既為彎曲角B=57.3(長邊-短邊)/本體直徑固定角度彎接頭長邊短邊當前21頁，總共92頁。專業(yè)名詞坐標系及相互關系：1地理坐標2大地坐標（網(wǎng)格坐標）3相對坐標(井口為原點)3.1直角坐標3.2極坐標相互關系：地球特性決定了不同表達方法，既有聯(lián)系又有差異。加地球圖片當前22頁，總共92頁。當前23頁，總共92頁。專業(yè)名詞地理坐標：地面上任意一點的位置通常用經(jīng)度和緯度來表示。經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交的曲線，由這兩組正交曲線構成的坐標，稱為地理坐標系。它是一種球面坐標，表示單位是度。加圖片當前24頁，總共92頁。專業(yè)名詞大地坐標（網(wǎng)格坐標）：是地理坐標經(jīng)過地圖投影換算而得出的坐標系統(tǒng)。X對映北向，Y對映東向。我國目前主要用高斯—克呂格投影。示意圖6°當前25頁，總共92頁。子午線收斂角：子午線的切線方向與網(wǎng)格北的夾角。用a表示。計算方法:a=ΔλsinΨΔλ是計算點與中央子午線之間經(jīng)度差。Ψ是計算點所在的緯度。重力線收斂角：當前26頁，總共92頁。方位角的校正方法：網(wǎng)格方位=磁方位+磁偏角-收斂角磁北MN地理北網(wǎng)格北井眼方位磁方位磁偏角網(wǎng)格方位收斂角當前27頁，總共92頁。專業(yè)名詞相對坐標（直角坐標）以井口為原點的相對坐標。X軸為北坐標，方向與方位參考基準相同，Y軸為東坐標。示意圖當前28頁，總共92頁。專業(yè)名詞相對坐標（極坐標）：以井口為原點的相對坐標。用閉合距和閉合方位的形式描述空間坐標點。方向與方位參考基準相同。加圖片當前29頁，總共92頁。當前30頁，總共92頁。專業(yè)名詞計算方法1、最小曲率半徑法代號說明當前31頁，總共92頁。專業(yè)名詞2、曲率半徑法代號說明當前32頁，總共92頁。專業(yè)名詞3、平均角法代號說明當前33頁，總共92頁。二定向井設計1、

井深剖面設計1）

剖面類型：常用類型有三段制和五段制。三段制為直井段—增斜段—穩(wěn)斜段。五段制為直井段—增斜段—穩(wěn)斜段—降斜段—直井段。按定向井設計井深剖面在空間坐標系中的幾何形狀，又可分為兩維和三維剖面。兩維剖面是指設計井眼軸線僅在設計方位線所在的鉛垂平面上變化的井；三維剖面是指在設計井深剖面上既有井斜的變化又有方位角的變化。

圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前34頁，總共92頁。當前35頁，總共92頁。圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前36頁，總共92頁。二定向井設計2）

井深剖面設計原則（1）

根據(jù)油田勘探、開發(fā)布置要求，保證實現(xiàn)鉆井目的；（2）

根據(jù)油田的構造特征、油氣產(chǎn)狀，有利于提高產(chǎn)量和采收率。（3）

在選擇造斜點、井眼曲率、最大井斜角等參數(shù)時，應有利于鉆井、采油、和修井作業(yè)。（4）

在滿足鉆井目的前提下，應盡可能選擇比較簡單的剖面類型，力求使設計的斜井深最短，以減小井眼軌跡控制的難度和鉆井工作量，有利于安全快速鉆井，降低鉆井成本。當前37頁，總共92頁。二定向井設計3）

剖面設計中有關因素的選擇（1）

造斜點的選擇A應選擇在地層比較穩(wěn)定的地層，避免在巖石破碎帶、漏失地層、流沙層或易坍塌等復雜地層定向造斜，以免出現(xiàn)井下復雜情況影響施工。B應選在可鉆性比較均勻的地層，避免在硬夾層造斜。C、造斜點的深度應根椐設計井的垂深、水平位移和選用的剖面類型決定，并考慮滿足采油工藝的需要。D、在井眼方位漂移嚴重的地層，選擇造斜點時應盡量使斜井段避開方位自然漂移大的地層或利用井眼方位漂移的規(guī)律。（2）、最大井斜角（3）井眼曲率A

盡量保持井眼曲率均勻，不能超過規(guī)定的數(shù)值；B要保證造斜鉆具能順利通過。該鉆具順利通過的最小曲率半徑RT等于125L2/(0.728△D—F)C

要考慮下入套管的最大允許值KM等于5.56×10-6×σC/C1C2DC圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前38頁，總共92頁。二定向井設計4）

井深剖面的設計方法：有圖版法、作圖法、解析法三種。（1）

解析法設計步驟A、根據(jù)剖面設計原則選擇井身剖面；B、選擇造斜點；C、計算最大井斜角amax圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前39頁，總共92頁。二定向井設計最大井斜角amaxHO＝H-HZ-△HXZ+R2sinａ，S0=S-△SXZ+R2（1-cosａ，）R1=180/K1πR2=180/K2πR0=R1+R2△SXZ=△HXZ×tgａ，

amax=2arctg(H0-√H20+S202R0S0)/(2R0-S0)圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前40頁，總共92頁。二定向井設計D、分段井眼計算：a增斜段

ΔH1=R1×sinamaxΔS1=R1×(1-COSamax)ΔL1=R1×ama×π/180

b穩(wěn)斜段1ΔL2=√H20+S20-2R0S0

ΔH2=ΔL2×COSamaxΔS2=ΔL2×sinamax圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前41頁，總共92頁。二定向井設計分段井眼計算：

C降斜段ΔH3=R2（sinamax-cosa，）ΔS3=R2(cosa，-cosamax)ΔL3=R2(amax-a，)π/180d穩(wěn)斜段2

ΔSXZ=ΔHXZ×tga，ΔLXZ=√ΔSXZ2+ΔHXZ2e總井深LL=HZ+ΔL1+ΔL2+ΔL3+ΔLXZ圖C.2五段制軌道DaαaDbO1O2DtdOSStαtctαbf當前42頁，總共92頁。二定向井設計上述公式中符號代表意義H0——過度參數(shù)，m；H——全井總垂深，m；

ΔHXZ——自降斜終點到目標點處的垂增，m；HZ——造斜點的深度，m；a，——降斜終點的井斜角，m；S0——過度參數(shù)，m；S——井口到目標點的水平位移，m；

ΔSXZ、ΔLXZ——分別為降斜終點到目標點的水平位移和段長，m；

K1，K2——分別為選定的增斜率和降斜率，R1，R2——分別為增斜段和降斜段的曲率半徑，m；

ΔH1、ΔS1、ΔL1——分別為增斜段的垂增、水平位移增量和段長，m；ΔH2、ΔS2、ΔL2——分別為穩(wěn)斜段1的垂增、水平位移增量和段長，m；ΔH3、ΔS3、ΔL3——分別為降斜段的垂增、水平位移增量和段長，m；L——全井的總井深，M。當前43頁，總共92頁。當前44頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井常用工具1）

彎接頭：有固定角度彎接頭、可調(diào)角度彎接頭兩種。

目前現(xiàn)場常用固定角度彎接頭，由接頭體、循環(huán)套、定向鍵和固定螺絲組成。加工時它是將公扣軸線與本體軸線相交一個角度既為彎曲角B=57.3(長邊-短邊)/本體直徑2)無磁鉆鋌：是由蒙乃爾合金或不銹鋼制成的不易磁化的鉆鋌。其用途是為磁性測斜儀提供一個不受鉆柱磁場影響的測量環(huán)境。其長度由地理位置和井斜方位決定。3)定位直接頭、托盤接頭4)穩(wěn)定器、隨鉆震擊器、鍵槽擴大器、變向器等。穩(wěn)定器外徑對鉆具結(jié)構作用影響很大，特別是鉆頭上的穩(wěn)定器影響更大。當前45頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井常用工具5）井下動力鉆具：渦輪鉆具和螺桿鉆具。目前最常用的是螺桿鉆具。A螺桿鉆具有直螺桿和彎外殼螺桿，具體規(guī)范和性能查鉆井工具手冊。B螺桿鉆具工作原理：螺桿鉆具是一種容積式馬達，高壓鉆井液經(jīng)鉆具進入螺桿馬達后，液體壓力迫使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將鉆井液的水力能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動軸把扭矩傳遞到鉆頭上當前46頁，總共92頁。定子與轉(zhuǎn)子截面圖定子當前47頁，總共92頁。結(jié)構：從上到下依次是旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成、傳動軸總成、導向總成（彎螺桿）。新型螺桿具有防掉裝置傳動軸轉(zhuǎn)子徑向軸承承壓軸承萬向軸當前48頁，總共92頁。螺桿鉆具工作特性（1）螺桿鉆具的轉(zhuǎn)速只與排量和結(jié)構有關而與工況（鉆壓、扭矩）無關。（2）工作扭矩與壓降和結(jié)構有關與轉(zhuǎn)速無關。（3）轉(zhuǎn)速和力矩是各自獨立的兩個參數(shù)。（4）具有硬轉(zhuǎn)速特性和良好的過載能力。（5）泵壓表可以作為井底工況的監(jiān)視器，由△P變化來判斷和顯示井下工況（鉆壓和扭矩）（6）轉(zhuǎn)速隨排量的變化而線性變化。（7）工作扭矩和轉(zhuǎn)速均與結(jié)構有關。增大馬達的每轉(zhuǎn)排量可獲得低速大扭矩的特性。（8）由于密封漏失和摩擦阻力，存在機械效率和水力效率當前49頁，總共92頁。D影響螺桿鉆具使用因素（使用要求）1鉆井液：滿足井下需要的前提下，比重和粘度盡可能的低，比重不大于1，5；固相含量小于5%；PH值在4--10之間，過高或過低都會對螺桿鉆具零件產(chǎn)生破壞作用；鉆進液中含有芳香烴類物質(zhì)或其它對定子橡膠有害的化學處理劑，會損傷定子橡膠，減少使用壽命。2排量：每種規(guī)格的螺桿都有最適應的排量范圍，要符合推薦的使用范圍；排量太大會使轉(zhuǎn)速過高，降低使用時間，甚至損壞馬達；排量太低會降低轉(zhuǎn)速，功率低，甚至打不開旁通閥進而刺壞。3鉆壓：施工中通過逐漸增加鉆壓，使螺桿鉆具的馬達壓降盡量達到規(guī)定值的中上限，以保證螺桿鉆具的馬達最大限度地輸出功率；同時，把鉆壓控制在推薦的最大鉆壓以內(nèi)，過大的鉆壓會損壞傳動軸推力軸承，還會使馬達壓降過高而發(fā)生之滯動現(xiàn)象，如果制動時間過長會使馬達嚴重損壞當前50頁，總共92頁。D影響螺桿鉆具使用因素（使用要求）4鉆頭:鉆頭水眼壓降最大值不超過螺桿額定值。水眼過大使軸承得不到良好潤滑及降低螺桿承受鉆壓的能力；過小，泵壓達到額定值時排量小，不能發(fā)揮螺桿最大功率，系統(tǒng)壓力高會影響推力軸承壽命。5溫度：根據(jù)井底溫度選擇常溫（120）或高溫（150）螺桿。為能在較高溫度下工作，可采取分段循環(huán)或中空螺桿加大流量降溫。6鉆壓平衡：螺桿工作時存在以下幾種力F---轉(zhuǎn)子、萬向軸、傳動軸、及鉆頭重量的和，方向向下。F△MP---馬達壓力降產(chǎn)生的軸向力,向下。F△PB---鉆頭水眼壓力降產(chǎn)生的軸向力,向下。W---鉆壓，方向向上。上述各力的合力由推力軸承來承受，合力為0是理想狀態(tài)當前51頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井常用鉆具組合造斜鉆具組合：通常采用彎接頭井下帶動力鉆具或彎殼體鉆具。1）215鉆頭+61/4螺桿+彎接頭+61/4無磁+61/4鉆鋌3—5根+5鉆桿；2）241鉆頭+73/4螺桿+彎接頭+7無磁+7鉆鋌5—8根+5鉆桿；3）152鉆頭+43/4螺桿（彎外殼）+120定位直接頭+43/4無磁鉆鋌一根+43/4鉆鋌2—3根+31/2鉆桿4）118鉆頭+95mm螺桿（彎外殼）+105定位直接頭+41/8無磁+105鉆鋌1—3根+27/8鉆桿；當前52頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制5)造斜原理：因為下部鉆具是彎曲的，在井壁的限制下使其發(fā)生彈性變形，由此產(chǎn)生的彈性力矩使鉆頭產(chǎn)生對井壁的斜向力；同時鉆頭軸線與井眼軸線不重合，使鉆頭在井底產(chǎn)生不對稱切削，從而鉆出傾斜的井眼當前53頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制6）影響造斜率的因素：

A地層因素：地層各相異性、軟硬交錯、斷層、地層傾角等B造斜率與彎曲角成正比，與彎曲點以上鉆具剛度成正比；與動力鉆具長度成反比；動力鉆具重量和井斜角也有影響，成反比關系；C）與鉆速成反比，鉆速越大造斜率越低。D）造斜率理論計算公式（略）當前54頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井常用鉆具組合增斜鉆具組合：利用近鉆頭穩(wěn)定器的支點作用，在鉆頭上產(chǎn)生增斜力，使井斜不斷增加。有多種組合方式，各種方式不但增斜率不同，而且控制防位的能力也不同；根據(jù)施工需要采用不同的組合方式。常用組合方式有以下幾種A鉆頭+近鉆頭穩(wěn)定器+托盤接頭+無磁鉆鋌+鉆鋌100—120米；B鉆頭+近鉆頭穩(wěn)定器+托盤接頭+無磁鉆鋌+鉆鋌9米+穩(wěn)定器+鉆鋌100—120米；C鉆頭+近鉆頭穩(wěn)定器+托盤接頭+無磁鉆鋌+鉆鋌18米+穩(wěn)定器+鉆鋌100—120米；

當前55頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井常用鉆具組合穩(wěn)斜鉆具組合：由于鉆具剛性大，不易產(chǎn)生彎曲，保持鉆具在井眼居中，工作狀態(tài)穩(wěn)定，由于穩(wěn)定器支撐作用，最大限度地減少因鉆柱彎曲而產(chǎn)生的增斜力和重力作用而產(chǎn)生的降斜力；以及減輕鉆頭上受到的橫向力的作用，從而達到穩(wěn)定井斜的目的。

鉆頭+穩(wěn)定器+短鉆鋌3米+穩(wěn)定器+托盤+無磁+穩(wěn)定器+鉆鋌+鉆桿；這是一種最簡單的組合形式，還有幾種增加穩(wěn)定器數(shù)量的不同組合方式，實際中靈活掌握。降斜鉆具組合：利用重力產(chǎn)生的降斜力，采用適當?shù)你@井參數(shù)從而達到降斜的目的；常見組合方式

鉆頭+無磁鉆鋌+鉆鋌（10—30米）+穩(wěn)定器+鉆鋌。當前56頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制六

井眼軌跡控制及計算、作圖（一）、一口井軌跡控制三大環(huán)節(jié)：1、打好直井段：應用防斜打直技術，造斜點深時尤其重要。2、把好定向造斜關：動力鉆具+彎接頭組合進行造斜8—10度，然后使用帶扶正器的增斜鉆具組合；目前條件具備可以推廣應用導向鉆井技術，實現(xiàn)造斜與穩(wěn)斜（或降斜）一次完成，提高鉆井速度。在造（增、降）斜過程中，及時測量，隨時作圖或使用計算機軟件計算分析，如造（增、降）斜率達不到設計要求時，及時采取措施。當前57頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制3、跟蹤控制到靶點：在軌跡符合率允許，確保中靶的前提下，把握好軌跡調(diào)整時機，盡量減少更換鉆具次數(shù)。盡可能利用地層造斜規(guī)律，掌握鉆具組合、鉆井參數(shù)對軌跡數(shù)據(jù)的影響。當實鉆井眼軌跡嚴重偏離設計井眼方位時，下入造斜鉆具組合進行扭方位：其原則是盡量先調(diào)整方位后調(diào)整井斜；盡量在井深較淺、井斜較小時把方位調(diào)整合適；扭方位的過程控制：扭方位的過程就是控制造斜工具定向角的鉆進過程。工具定向角決定了造斜工具鉆出的井眼是增斜、降斜、穩(wěn)斜；是增方位還是降方位。定向角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。當前58頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制（二）、軌跡控制的工作內(nèi)容：軌跡測量和軌跡計算施工措施的確定鉆進新井段繪制實鉆軌跡圖，與設計對比分析；利用計算機軟件計算分析造斜、穩(wěn)斜、降斜鉆具組合確定，施工方式的選擇與確定，造斜率選擇，裝置角計算，鉆井參數(shù)確定執(zhí)行施工措施當前59頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制1）

裝置角的概念及其工作性質(zhì)A裝置角的概念：造斜工具定向角與井眼方向線所在平面的夾角，以井眼方向線為起點順時針方向0——360°表示。當工具面角用高邊工具面表示時，定向角其意義及計算與裝置角相同；用磁性工具面角表示時

裝置角=磁性工具面角—測量點的井眼方位。B工作性質(zhì)：0°

——90°

增斜增方位90°——180°降斜增方位180°——270°降斜降方位270°——360°增斜降方位；

0°全力增斜；180°全力降斜；方位不變95°左右全力增方位，265°全力降方位，井斜不變。當前60頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制C裝置角的圖解法：(適用于井斜300之內(nèi))

OA長度表示井斜，∠NOA表示原眼方位，∠NOB表示新井眼方位，∠DAB、∠DAC表示裝置角，ON表示坐標N軸方向線，AE表示工具造斜率，OB、OC表示新眼井斜。當前61頁，總共92頁。當前62頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制)扭方位模式的概念：為求解裝置角與軌跡曲線之間的關系，而設定的條件或前提。

A：斜面法扭方位模式：設想在扭方位過程中，鉆出來的井眼軌跡都處于某個空間斜面上，則軌跡可能就是一條斜平面上的曲線。該方法中保持造斜率不變，鉆出來的井眼軌跡是斜面園弧曲線。斜面法扭方位模式示意圖當前63頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制B：柱面法扭方位模式：設想在扭方位過程中，鉆出來的井眼軌跡都處于某個柱面上，則軌跡可能就是一條柱面上的曲線。該方法中保持裝置角不變，鉆出來的井眼軌跡是柱面曲線。當前64頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制工具面的監(jiān)控模式：定向（或扭方位）的核心問題就是對造斜工具的工具面進行控制。是指監(jiān)控工具面變化的具體方法。（注意工具面表示方式）A：保持工具面不變可以實現(xiàn)斜面法模式；（工具面用磁性表示）B：保持裝置角不變可以實現(xiàn)柱面法模式；（工具面用高邊表示）當前65頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制實際工作中的有關計算公式：A：斜面法扭方位的計算實際造斜率計算公式：K=COS-1（cosa1cosa2+sina1sina2cos△ф）/△L度/米—(1)COSa2=cosa1cosr+sina1sinrcosω

r=k△L------(2)tan△Φ=sinrsinω/(sina1cosr+cosa1sinrcosω)---(3)sin△Φ=sinωsinr/sina2----(4)COS△Φ=(sina1cosr+cosa1sinrcosω)/sina2-------(5)當前66頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制（1）

已知井斜角a1a2

；造斜率K，段長△L，△Φ的數(shù)值，求裝置角ω

。

ω=±arcCOS（(COSa1COSr—COSa2)/sina1sinr）----(6)ω=±arcCOS（(sina2COS△Φ—sina1cosr)/cosa1sinr）-(7)（2）

特殊情況扭方位:裝置角90度扭方位△Φ=±arctan(tanr/sina1)a2=arcos(cosa1cosr)井斜角增大穩(wěn)斜扭方位：ω=±arcCOS（tan0.5r/tana1）△Φ=±arccos((cosr-cos2a1)/sin2a1)或△Φ=2sin0.5r/sina1全力扭方位：ω=±arcCOS（-tanr/tana1）△Φ=±arcsin(sinr/sina1)（最大）a2=arcos(cosa1/cosr)井斜角減小當前67頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制井眼方向隨裝置角的變化關系：①

0°

—90°

增斜增方位90°—180°降斜增方位180°—270°降斜降方位270°—360°增斜降方位0°全力增斜；180°全力降斜；方位不變②由于偏增角的存在，有（2）三種特殊情況；井斜角隨裝置角的變化是不對稱的；穩(wěn)斜扭方位的裝置角是變化值，90°和270°不是全力扭方位。偏增角：是90度扭方位和穩(wěn)斜扭方位兩種扭方位的裝置角之間的夾角。③

井斜角對方位角增量的影響是：井斜角增大，方位角增量減小。

偏增角方位當前68頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制柱面法扭方位的計算(恒裝置角模式)（1）恒裝置角模式的基本公式:△a=rcosω△Φ=tanωln(tan0.5a2/tan0.5a1)—弧度tanω=△Φ/ln(tan0.5a2/tan0.5a1)a2=2arctanexp〔△Φ/tanω+ln(tan0.5a1)〕（2）井眼方向隨裝置角的變化關系：不存在偏增角問題；±90°扭方位既是穩(wěn)斜扭方位也是全力扭方位；方位變化率與井眼曲率成正比，與井斜角的正弦成反比。當前69頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制(三)、井眼軌跡計算方法及作圖1、測斜數(shù)據(jù)的規(guī)定和處理測斜計算的依據(jù)是測斜數(shù)據(jù)。每個測點的測斜數(shù)據(jù)有三項：測深L、井斜角a、方位角φ。（1）測點編號：自上而下進行編號，第一個不等于零的測點為第一測點，向下依次排序。每個測點的參數(shù)皆以該點編號作為下標符號。（2）測段標號：自上而下進行編號，規(guī)定i-1點與i點之間所夾的測段為第i測段。（3

第0測點：人為規(guī)定的，井斜角為0。第一測點井深大于25米時，0測點井深比第一測點井深小25米；第一測點井深小于25米時，0測點井深及井斜均為0。（4）用磁性測斜儀器測得的為磁方位角，要進行校正。（5）當某個測點井斜數(shù)據(jù)為0時，規(guī)定其方位與相鄰測點方位相等。當前70頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制方位角增量的絕對值取小于180°的數(shù)值；特別注意平均方位角增量φC計算方法：當（φi-φi-1）﹥180°時：△φi=φi-φi-1-360°φC=（φi-φi-1）/2-180°當（φi-φi-1）﹤-180°時：△φi=φi-φi-1+360°φC=（φi-φi-1）/2+180°當（φi-φi-1）=180°時：方位角測值方位角變化方向△φ取值φC計算公式φ1﹤φ2順時針變化+180°

φC=（φi-φi-1）/2逆時針變化

-180°

φC=（φi-φi-1）/2+180°

φ1﹥φ2

順時針變化+180°

φC=（φi-φi-1）/2+180°

逆時針變化

-180°

φC=（φi-φi-1）/2當前71頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制1、常

用井眼軌跡計算方法：A平衡正切法：將井眼軸線看成為兩相鄰測點的切線組成的折線。（略）B園柱螺線法(曲率半徑法)：將相鄰兩測點之間的井眼軸線為一空間等變螺旋角的園柱螺線，它在垂直剖面圖的井身軸線為一段園弧，在水平投影圖上的井身投影也是一段園弧。（略）C最小曲率法：認為相鄰兩測點之間的井眼軸線為空間某斜面上的一段園弧。當前72頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制D平均角法：認為相鄰兩測點之間的井眼軸線為一直線，該直線的井斜角和方位角等于上下兩測點相應角度的算術平均值。即av=(a1+a2)/2

φv=(φ1+φ2)/2a1=0時φv=φ2；a2=0時φv=φ1△L為兩相鄰測點間的段長?！鱄=△Lcosav

△H垂深增量△S=△Lsinav

△S段水平位移△N=△Lsinavcosφv=△Scosφv

△N為△S在正北方向上的分量△E=△Lsinavsinφv=△Ssinφv

△E為△S在正東方向上的分量∑N=△N1+△N2+···+△Nn

∑N為△N矢量和∑E=△E1+△E2+···+△En

∑E為△E矢量和S=√∑N2+∑E2S為閉合位移B=arctg∑E/∑NB為閉合方位∑H=△H1+△H2+···+△Hn∑H為累計垂深將上述計算結(jié)果逐點添入表格（見附表）S0設計閉合位移B0設計閉合方位N0=S0sinB0E0=S0cosB0當前73頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井軌跡的繪圖（1）定向井常規(guī)繪圖：有兩種方法。一種是垂直剖面圖與水平投影圖；一種是垂直投影圖與水平投影圖。①

垂直剖面圖與水平投影圖的繪制：垂直剖面圖以垂深為縱坐標，水平投影長度為橫坐標。水平投影圖以北南坐標Ni為縱坐標，東西坐標Ei為橫坐標。②

垂直投影圖與水平投影圖：垂直投影圖以垂深為縱坐標，視平移為橫坐標。水平投影圖以北南坐標Ni為縱坐標，東西坐標Ei為橫坐標。當前74頁，總共92頁。（1）

鄰井距離掃描圖的繪制：①

最近距離掃描圖：以正在鉆進的井為基準井，以已經(jīng)存在的井為比較井。以基準井上的每個點為基準點，在比較井上尋找一個比較點，使兩點的距離等于基準井到比較井距離最近。A：數(shù)據(jù)準備：將比較井上每個點的坐標都換算為基準井坐標系的值。B：計算公式：JM=（NM-NB）2+（EM-EB）2+（DM-DB）2C：尋找最近點D：以極坐標繪圖。②

水平距離掃描圖：過基準井上每一個基準點M作一個水平面，該水平面與比較井的交點Z就是水平距離點。MZ兩點連線與正北順時針夾角是掃描方位。JM=（NM-NB）2+（EM-EB）2

。然后以極坐標繪圖。③

法面距離掃描圖：過基準井上每一個基準點M作該點處井眼方向線的法平面，該法平面與比較井的交點Z就是掃描點，MZ連線就是掃描徑JM

。當前75頁，總共92頁。當前76頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制施工前準備1）井眼準備：鉆達定向深度后，調(diào)整好泥漿性能，充分循環(huán)好確保井眼清潔、暢通。2)定向工具的準備：（1)螺桿：規(guī)范符合要求，兩端絲扣完好，旁通閥靈活好用，下井前在井口開泵試運轉(zhuǎn)正常后方可下井。認真丈量長度作好記錄。（2)彎接頭：規(guī)范符合要求，認真檢查定向鍵與彎向一致，循環(huán)套良好無沖蝕無堵塞、固定可靠，定向鍵無損壞，用定向桿試插順利，間隙合適。（3)無磁、穩(wěn)定器、短鉆鋌、托盤、配合接頭等丈量好長度及內(nèi)外徑，對所用鉆具要通徑，保證儀器能順利通過。穩(wěn)定器外徑對穩(wěn)斜、增、降斜效果影響很大。當前77頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制施工前準備（4）使用彎螺桿時，定位直接頭檢查內(nèi)容與彎接頭相同將其與彎螺桿扣上緊后準確測量定位鍵與彎向的角差，作好記錄。注意彎曲點到鉆頭距離、扶正器直徑對造斜率影響很大。（5）作好定向儀器、設備的檢查與準備工作。單點、有線、無線儀器使用要求和注意事項詳見儀器使用要求。（6）嚴格執(zhí)行設計，認真按設計要求進行組織施工，制定施工措施；直井段認真測斜，數(shù)據(jù)齊全準確，及時作圖，計算出井斜、方位的最大和最小值；以及靶心的井斜和方位值，根據(jù)直井測斜數(shù)據(jù)重新作出軌跡設計；嚴防工具造斜能力低于需要仍盲目搶進尺，嚴防井段不夠被迫填井。(7)根據(jù)儀器、螺桿工作壓差范圍，裝配適當?shù)乃?，?）鉆具丈量要精確，井深計量要準確，否則將嚴重影響軌跡（大位移、水平井尤其重要），甚至造成填井事故。當前78頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制2下鉆過程中的注意事項（1）下做好造斜鉆具在井口的組合、緊扣工作，認真檢查規(guī)范與質(zhì)量是否符合要求；（1）

螺桿軸向軸承間隙是否符合要求，檢查軸承外殼的下部與驅(qū)動軸之間是否有泥漿從徑向軸承流出（4-10﹪），用彎螺桿時，定位直接頭檢查內(nèi)容與彎接頭相同，將其與彎螺桿扣上緊后準確測量定位鍵與彎向的角差，作好記錄（2）

鉆控制下放速度小于1.5米/秒,遇阻不能硬壓，先不要開泵，把鉆具旋轉(zhuǎn)不同角度試下，如果嚴重把工具面對準井眼高邊劃眼；不能大段劃眼，特別是疏松地層防止出新眼；（3）

發(fā)現(xiàn)鉆具水眼有倒返泥漿現(xiàn)象時，要立即起出1-2柱，開泵循環(huán)，注意開泵方式、MWD信號、泵壓。否則通井。（4）

防止井口工具、鉗牙、手套、鉛油刷等固體物掉入鉆具。（5）

造斜段結(jié)束后,下穩(wěn)斜鉆具必須擴眼，禁止遇阻硬壓，防止小井眼卡鉆。當前79頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制鉆進過程中注意事項：（1）

了解螺桿工作壓力和鉆壓范圍，控制（2）

下鉆到底后先小排量開泵，井底清洗干凈逐漸加至正常鉆壓。（3）

工具面的控制：單點定向時，反扭角先根據(jù)經(jīng)驗鉆兩根，再根據(jù)實際效果驗證，同時；通過送鉆均勻使泵壓穩(wěn)定來保持工具面穩(wěn)定。使用有線或無線隨鉆時，控制鉆壓、送鉆速度、泵壓在合理范圍內(nèi)，保持工具面穩(wěn)定。（4）

對測量數(shù)據(jù)認真分析記錄，每趟鉆第一個單根井段，至少測量兩次，數(shù)據(jù)有異常不可盲目鉆進。異常原因可能有：儀器自身、磁干擾、工具面誤差、造斜率、地層、鉆井參數(shù)等因素。（5）

及時計算分析，及時采取措施。做到軌跡平滑，最大曲率不超標準。（6）

進行單點、MWD測斜時，要在井下正常情況下進行。無井漏、油氣水侵、比重均勻、環(huán)空干凈，不許泥漿嚴重倒返，防粘卡、防環(huán)空蹩堵、防沉砂卡鉆。（7）

使用MWD時，要記錄下鉆到底空轉(zhuǎn)立管壓力和正常鉆進立管壓力，如果有異常及時分析原因，采取相應措施；特別是當發(fā)生泵壓突然下降與儀器信號消失同時發(fā)生時，禁止上提鉆具，防止定位接頭與無磁之間脫扣，儀器掉在井眼里無法無打撈。做好防碰工作。施工前有防碰預案，施工中及時掃描，操作上注意分析判斷，嚴防將鄰井套管打壞。

當前80頁，總共92頁。三、定向井工藝過程及控制定向井、叢式井的管理規(guī)定1.優(yōu)化井身剖面設計、簡化剖面類型，根據(jù)設計油中方位、位移合理選擇造斜點，選擇簡易三段制剖面或二段制剖面。2.選擇合理的井斜角，反推造斜點，井斜角15o~20o之間，最經(jīng)濟、也便于井斜與方位的控制。3.

直井段優(yōu)選鉆具結(jié)構，堅持高轉(zhuǎn)數(shù)、輕鉆壓吊打保直，堅持定點監(jiān)測、跟蹤作圖，隨時掌握軌跡變化情況及時采取措施。4.

定向時井斜角必須達到8o以上，方可下增斜鉆具，設計最大井斜角在15o左右的井，盡可能采用螺桿鉆具一次將井斜打夠。方位根據(jù)區(qū)塊地層的自然造斜規(guī)律并考慮到轉(zhuǎn)盤鉆進時的方位右手漂移規(guī)律，方位可定到設計方