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1、定向井的设计与应用吴起采油厂井眼轨道：是指在一口井钻进之前人们预想的该井 井眼轴线形状。 井眼轨迹：是指一口已钻成的井的实际井眼轴线形 状。19世纪末打直井20世纪20年代末直井防斜技术20世纪30年代初打定向井定向井的应用(1)地面环境条件的限制：地面上的高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等；(2)地下地质条件的要求：对于断层遮挡油藏，薄油层，侧钻井，多底井，分支井，大位移井，侧钻水平井，径向水平井是定向井的新种类；(3)处理井下事故的特殊手段。定向井的应用定向井的应用定向井的应用定向井的应用第一节井眼轨迹的基本概念一、轨迹的基本参数二、轨迹的计算参数三、轨迹的图示法一、
2、轨迹的基本参数(1)井深（Dm），又称斜深(2)井斜角（），单位为度(3)井斜方位角（）第一节井眼轨迹的基本概念(1)井深（Dm）：井深定义：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(MeasureDepth)，井深常以字母Dm表示，单位为米(m)。井深的增量称为井段，以Dm表示。二测点之间的井段称为测段。一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。一、轨迹的基本参数第一节井眼轨迹的基本概念(2)井斜角：定义：过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。井眼方
3、向线与重力线之间的夹角就是井斜角。显然，井眼方向线与重力线都是有向线段。井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。井斜角：表示，单位为度()。井斜角的增量：以表示。AB井段井斜角增量为B - A 。第一节井眼轨迹的基本概念一、轨迹的基本参数第一节井眼轨迹的基本概念(3)井斜方位角：定义：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。注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。第一节井眼轨迹的基本概念第一节井眼轨迹的基本概念 井斜方位
4、角常以字母表示，单位为度()； 井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以由表示。B- A第一节井眼轨迹的基本概念“方向”与“方位”的区别 方位线是水平面上的矢量，包括：方位、方位线、方位角。 方向线则是空间的矢量。包括：方向和方向线，则是在三维空间内(当然也可能在水平面上)第一节井眼轨迹的基本概念第一节井眼轨迹的基本概念二、轨迹的计算参数(1)垂直深度，简称垂深； (2)水平投影长度，简称水平长度或平长； (3)水平位移，简称平移； (4)平移方位角； (5) N坐标和E坐标； (6)视平移，亦称投影位移； (7)井眼曲率，狗腿严重度、全角变化率。第一节井眼轨迹的基本概念
5、2轨道类型有四种类型： 三段式 多靶三段式 五段式 双增式第一节井眼轨迹的基本概念1、地质因素 (1)地层可钻性的各向异性，即地层可钻性在不同方向上的不均匀性。第一节井眼轨迹的基本概念第一节井眼轨迹的基本概念(2)地层可钻性的纵向变化(3)地层可钻性的横向变化2钻具原因 “底部钻具组合”(Bottom Hole Assembly，简称BHA)。 钻具的倾斜和弯曲将产生两个后果：一是引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削，新钻的井眼将不断地偏离原井眼方向；二是使钻头受到侧向力的作用，迫使钻头进行侧向切削，这样也将使新钻的井眼将不断地偏 离原井眼方向。3井眼扩大 井眼扩大也是井斜的重要原因。井眼扩大后
6、，钻头可在井眼内左右移动，靠向一侧，也可使受压弯曲的钻柱挠度加大，于是钻头轴线与井眼轴线不重合，导致井斜。井斜的原因： 客观因素：地质因素 工程因素：不对称切削 侧向切削 钻头轴线与井眼轴线不重合二、满眼钻具组合控制井斜(1)近钻头扶正器：简称近扶。近扶直径较大，与钻头直径仅差12mm。在易斜地区，近扶的长度可加长；在特别易斜的地层，可将两个扶正器串联起来，作为近扶。近扶的主要作用：防止钻头侧向切削。防止钻头倾斜，阻止钻头的不对称切削。(2)中扶正器：简称中扶或二扶。中扶的位置，需要经过严格计算。中扶的直径与近扶相同。中扶的主要作用：是保证中扶与钻头之间的钻柱不发生弯曲，使这段钻柱不发生倾斜，
7、从而防止钻头对井底的不对称切削。(3)上扶正器：简称上扶或三扶。安置位置在中扶之上一个钻铤单根处。上扶的直径一般与近扶和中扶相同，但要求可以稍松。(4)第四扶正器：简称四扶，一般情况下可不装，仅在特别易斜的地层才装。安置位置在上扶之上一个钻铤单根处。直径要求与上扶相同。上扶与四扶的作用在于增大下部钻柱的刚度，协助中扶防止下部钻柱轴线发生倾斜。中扶距钻头的最优长度3满眼钻具组合的使用(1) 所以满眼钻具组合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。(2)使用满眼钻具组合的关键在于一个“满”字，设计间隙一般为ddhdn0.81.6mm。因扶正器的磨损，当间隙d达到或超过两倍的设计值时，应及
8、时更换或修复扶正器。(3)保持“满”的另一个关键在于井径不得扩大。 “以快保满，以满保直”。(4)在钻进软硬交错，或倾角较大的地层时，要注意适当减小钻压，并要勤划眼，以便消除可能出现的“狗腿”。三、钟摆钻具组合控制井斜1钟摆钻具组合的原理GcGsin 钟摆摆过的角度越大，钟摆力就越大； 钻柱就好像一个钟摆； 钟摆力的作用是使钻头切削井壁的下侧，从而使新钻的井眼不断降斜；2钟摆钻具组合的设计3.钟摆钻具组合的使用（1）钟摆钻具组合的钟摆力随井斜角的大小变化而变化。多数用于井斜角较大的井进行纠斜；（2）钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感，必须严格控制；（3）在井尚未斜或井斜角很小时，要想继续钻进而保
9、持不斜，只能减小钻压进行“吊打”。由于“吊打”钻速很慢，所以这时多使用满眼钻具组合，仅在对轨迹要求特别严的直井(段)中，才使用钟摆钻具组合进行“吊打”。（4）扶正器与井眼间的间隙对钟摆钻具组合性能的影响特别明显，当扶正器直径因磨损而减小时应及时更换或修复。（5）使用多扶正器的钟摆钻具组合，需要进行较复杂的设计和计算。第五节第五节定向井造斜工具及轨迹控制定向井造斜工具及轨迹控制一、动力钻具造斜工具二、转盘钻造斜工具三、定向井轨迹控制的基本方法四、扭方位计算五、造斜工具的定向一、动力钻具造斜工具一、动力钻具造斜工具动力钻具又称井下马达，包括涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具三种。动力钻具造斜工具的形式(1)弯接头(2)弯外壳(3)偏心垫块1、这种结构一方面迫使钻头倾斜，造成对井底的不对称切削，从而改变井眼方向；另一方面井壁迫使弯曲部分伸直，使钻头受到钻柱的弹性力的作用，从而产生侧向切削，改变井眼方向。2、其造斜原理与弯接头类似，而且比弯接头的造斜能力更大。3、在动力钻具壳体的下端一侧加焊一个“垫块”。在井斜角较大的倾斜井眼内，通过定向使此垫块处在井壁下侧，形成一个支点，在上部钻柱重力作用下使钻头受到一个杠杆力，从而产生侧向切削，改变井眼方向。显然，垫块的偏心高度越大，则造斜率越大。一、动力钻具造斜工具
