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1、定向井基本知识及防碰知识 钻井工程技术公司2005年11月直井：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
2、：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 ：转盘补心到 井底的深度。测深m：某测点到转盘补 心的井眼轴线实际长度。垂深：井 眼轴线上某 测点至井口 转盘所在平 面的垂直距 离。井斜角i ：轴线切 向方向与垂线的夹角 。方位角 ：正北顺时针转至轴 线上某点切线在水平面的投影 的夹角。井眼曲率Rh：单位长度井段井眼轴线的切线所转过的角度。井斜变化率Rn：单位长度井段井斜角变化值。方位变化率Ri：单位长度井段方位角变化值。井底闭合方位角h ：从正北方向
3、顺时针转至井口与井底的水平投影 连线的夹角。井底水平位移Sh：井口与井底两点 在水平投影面上的直线距离。2.井身剖面直井段造斜点增斜段 最大井斜角 max 降斜段直井段斜井深水平位移1) 直井段:设计设计 井斜角为为零 度的井段。2) 造斜点（）:开始 定向造斜的位置称为为造斜点 。通常以该该点的井深来表示 。3) 造斜率（）:造斜工 具的造斜能力,即该该造斜工 具所钻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。5) 稳斜段:井斜角保持不变的井段。6) 降斜段:井斜角随着井深的增加而减小的井段。7) 目标点:设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以 地面井口为坐标原点的
4、空间坐标系的坐标值来表示。8) 靶区及靶区半径（）:包含目标点在内的一个 区域称为靶区。在大斜度井和水平井中，靶区为包 含设计井眼轨道的一个柱状体。9) 靶心距（）:在靶区平面上,实钻井眼轴线与目 标点之间的距离 。井眼轨轨道水平投影1) 工具弯角（）:在造 斜钻钻具组组合中,拐弯处处上下 两段的轴线间轴线间 的夹夹角。2) 工具面:在造斜钻钻具 组组合中,由弯曲工具的两个 轴线轴线 所决定的平面。3) 反扭角（）:在使 用井下动动力钻钻具进进行定向造 斜或扭方位时时,动动力钻钻具启 动动前的工具面与启动动后且加 压钻进时压钻进时 的工具面之间间的 夹夹角。反扭角总总是使工具面 逆时针转动时针
5、转动 。4)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 指的方向称为高边方向； 从正北方向线顺时针转至 高边方向在水平面上的投 影所转过的角度称为高边 方位角。 5)工具面角（）：造 斜工具下到井底以后，工 具面所在的角度。高边工具面角是以高边方 向线为始边，顺时针转到工 具面与井底圆平面的交线所 转过的角度；磁工具面角为以正北方向线为 始边，顺时针转到工具面与井底 圆平面的交线在水平面上的投影 线所转过的角度。一般井斜一般井斜6 6 就要读取高边工就要读取高边工 具面具面, ,为便于现场区分，高边工具为便于现场区分，高
6、边工具 面记作：面记作：R xxR xx或或L xxL xx测斜前，打钻杆 接箍印记，要与转 盘0对齐。下面用 油漆做标记，以免 与旧印记混淆 转盘0标记+90- 90用吊线的办法把方 钻杆标记棱延长至保 护接头公扣段做标记 ，每次换接头都要重 新标记。接单根后，量取 该标记与钻杆印记 间的夹角，俗称“ 方”角。为便于找到方钻杆标 记棱，在滚子方补心 对应的位置用油漆作 标记谨记：谨记：以下量上以下量上顺正逆负顺正逆负方钻杆 需要转动的 相对角度俗 称“定”角。0+90- 90180转角方钻杆标记棱转过 的绝对角度（转盘刻 度），俗称“转”角。定定+ +方方= =转转使用单弯螺杆定向（扭方位）
7、时，应注意入井前 量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角，称为“弯 差角”。弯差角的量取原则同样是“以下量上，顺正逆负” 。计算实际工具面面的公式为：实际工具面实际工具面= =所测工具面所测工具面- -弯差角弯差角如图中，弯差角应为 90。如某次测得工具面为240 ，则实际工具面=240 （90 ）=330 。如果测得工具面为L 40 ，则:实际工具面=L 40 （90 ）=R 50 。定向（扭方位）注意事项n井口印迹要清晰，测量夹角要注意判明 方向。n要根据当前井斜方位和施工工具面，准 确估计井底的井斜方位，保证造斜（扭 方位）达到预期效果。定向时注意问题n根据已钻井确定合适的超前角。n井斜小
8、时工具面保证到位，避免井斜大 时方位相差较多而扭方位，增加定向工 作量。n根据井的深浅反扭角推荐取10-40度。定向（扭方位）的计算公式n 预定（目标）工具面：定向扭方位前，一定要通过预算轨迹，首先得出 一个预定要把螺杆摆到的工具面，称之为目标工具面，记作预。例如，某井设计方位130，井斜1.5 ，磁偏角1.633（或称西偏1.633 ）。但根据直井段的井斜方位形成的位移影响，结合本区块的地层规律 和控制经验，考虑定向后的超前（或滞后），定向到135 比较合适。这个 定向的预= 135再如，某井井斜25 ，需要稳斜降方位，则预= L 90注意：井斜6 ,用重力工具面，尽量使用扭方位施工，按照井
9、斜和方位情况 确定工具面的左右偏角度。L90 L90 稳斜降方位稳斜降方位R90 R90 稳斜增方位稳斜增方位0 0 全力增斜全力增斜180 180 全力降斜全力降斜n工具面：经测量或校正后的实际螺杆弯曲位置， 记作工n反扭角：按照井深、井斜等因素，估计的螺杆反 扭角，实际就是螺杆测量位置和实际工作位置的 差值。反扭角可以根据后续的实际测量结果修正 。n n定定= = 预预工工 反扭反扭（钻具要相对扭转的角度）（钻具要相对扭转的角度）n n转转= = 定定+ + 方方（方钻杆标记棱要扭到的绝对刻度）（方钻杆标记棱要扭到的绝对刻度）定向（扭方位）的计算公式举举 例例n例如：某次定向井深800m，
10、井斜 ，方位100，预定施工到200 ，测得 工具面240 ，弯差角90 ，估计反 扭角20 ，则：定定= = 预预工工 反扭反扭=200=20033033020=20=110110或或250 250 注意：拉转转盘应正转，倒转只能采取开泵注意：拉转转盘应正转，倒转只能采取开泵 加压自然倒转的办法。加压自然倒转的办法。举举 例例n例如：某次扭方位井深1200m，井斜 8，方位100，需要增斜降方位， 预定工具面 L 60 ，测得工具面 L 40 ，弯差角90 ，估计反扭角35 ， 则：定定= = 预预工工 反扭反扭=L60=L60R50R5035= L 7535= L 75反查工具面反查工具面
11、n n如果第二根测得的工具面，与预定工具面如果第二根测得的工具面，与预定工具面 相差甚远，首先复查胶片，确认有无把工相差甚远，首先复查胶片，确认有无把工 具面读反。具面读反。n n然后上提钻具，钻杆印记对应的转盘刻度然后上提钻具，钻杆印记对应的转盘刻度 应该恰好等于应该恰好等于定定角，否则就是方角量反，角，否则就是方角量反， 或者钻具发生转动。或者钻具发生转动。定向施工举例 方 转 转盘刻度线 钻杆（铤）刻度线 方钻杆刻度线 假设设计方位为120度，预 计取方位超前角15度。 则目标=设计方位+超前角 =120+15=135度 丈量转、 方均以下刻度 为基准，顺时针为正，逆时针 为负。图例转为
12、正，假设为 30度； 方为负值，假设为-75 度。实测工具面假设为60度（ 磁工具面） 则定= 目标 工+ 转 +反扭=13 -60+30+20=12度 转= 定方=12+（-75）= 度 （反扭角假设取20度） （钻杆钢印与转盘刻度重 合则转为）重力工具面效果图 扭方位施工举例方转转盘刻度线 钻杆（铤）刻度线 方钻杆刻度线假设当前井斜为30度，方位为 120度，需要稳（微增）井斜、 全力增方位 丈量转、方均以下刻度为 基准，图例转为负，假设为 -30度；方为负值，假设为-40 度。实测工具面假设为左偏60 度 则定= 目标 - 工+ 转=80-（-60 ）+（-30）=110度 转= 定+
13、方+反扭=110+（-40）+ =度 （假定欲取反扭角为度） （钻杆钢印与转盘刻度 重合则转为）扭方位时注意事项n扭方位时反扭角受井深、井眼轨迹（井 斜）、钻铤数量、钻压等因素影响。n为减少扭方位的难度，一般要求在井斜 小于30度的情况下调整方位。n下钻时以下23柱钻铤为佳，可以达到减 少反扭的目的。n为保证工具面到位，可以在钻进23米后 复测工具面。扭方位时注意事项n扭方位拉工具面是拉一个范围，（例如 右偏30度与右偏40度区别不大），所以 第一个单根拉到这个范围就是成功。通 过第一根单根可以反算出反扭。n产生反扭后可以通过上下活动钻具来保 证工具面到位。定向井钻具组合的选择n遵循先繁后简、
14、先大后小的原则。n第一增斜段要求下入较大尺寸的扶正器，以利 下部井段钻具组合有较多的选择。n无论是双扶增斜、双扶稳斜钻具组合，第一扶 正器尺寸足够才能达到较好的效果。n双扶稳斜时，无磁钻铤外径偏小可倒一根较粗 钻铤，达到良好的稳斜稳方位效果。丛式定向井井组整体设计注意问题n避免井组中各井眼轨迹在空间交叉。n井组中各井的水平位移应综合考虑，长 短结合，相邻两井造斜点错开50米。n井口间距不小于6米。（提示：严格执行钻井工程设计。）造斜点选择考虑因素n直井段已发生的轨迹偏移。n有利于防碰。n下部计划实施的增斜方式及其增斜率。n尽量利用钻头寿命。n造斜点应选择比较稳定、可钻性较好的地层。n垂深大、水
15、平位移小的井，造斜点应应深，以简简化井身 结结构、加快钻钻速。n垂深小、水平位移大的井，造斜点应应浅，以 减少定向施工的工作量；小位移井施工注意要领n小位移井一般指设计位移小于200米的定向井 。n小位移井施工造斜点较深，以简简化井身结结构 、加快钻钻速。n剖面以直增（稳）为主。稳斜段通常设计为 100米以内以调节井斜方位。n直增剖面的前提是对钻具组合的增斜性能把握 较好。避免欠井斜。中位移井施工注意要领n中位移井一般指设计位移介于200500米的定 向井。n在设计时一般结合位移大小稳斜段控制在 200300米，以调整井斜方位。n中位移井在具体施工中，个别技术员对井斜重 视不够，极易导致井眼轨迹失控。这几年发生 的填井测钻井多为中位移井。大位移井施工注意要领n水平位移大的井，造斜点应应浅，以减少 定向施工的工作量。n大位移井设计应考虑控制最大井斜，井 斜太大井壁磨阻大，易发生粘卡及增加 完井作业难度。n大位移井施工最大井斜尽可能控制在40 度以内。防碰技术措施n防碰工作是丛式定向井生产的重中之重 。必须树立全员防碰意识，安全距离必 须大于4米。n严格遵守30米一
