定向井工艺讲座

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1、钻钻 井井 技技 术术 讲讲 座座 王爱国王爱国20030312前前 言言除了在学校里学的专业理论书籍外，还要认真地学习和研究现场中遇到的新情况、新问题， 向有经验的同志学习，向师傅学习，善于思考， 很好的把自己较高的学历和实际工作能力、文凭 和实际工作水平结合起来，在实际工作中，克服 “眼高手低”等现象，做到“三勤”（勤动手， 勤动脑，勤预测），创造性地开展工作，最终使自己成为一名复合型人才。内内 容容一、基本概念和要求二、定向方法三、对于定向井常规钻具组合四、对于水平井常规钻具组合五、施工中注意的几个问题六、水平井施工的工作步骤七、认识一、基本概念和要求 必须了解和掌握以下基本内容： 1、

2、定向井一口井设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定距离的井。2、井深井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点井深或斜深。3、垂深井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点垂深。4、水平位移井眼轴线上任一点，与井口铅直线的距离，称为该点水平位移，也称该点的闭和距。5、视位移水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。6、井斜角井眼轴线上任一点的井眼方向线，与通过该点的重力线之间的夹角。7、方位角以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。8、

3、造斜率表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。9、全角变化率“狗腿严重度”，“井眼曲率”都是相同的意义。指的是在单位井段内前进的方向在三维空间内的角度变化。10、目标点设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点。通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标植来表示。11、靶区及靶区半径（定向井）在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区半径 。12、靶心距在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离，称为靶心距。13、反扭角使用井底马达进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前的工具面与启动后且加压

4、钻进时的工具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使工具面逆时针转动。14、工具面在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面，称为工具面。 15、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，称为井底的“高边方向”。高边方向上的水平投影称为高边方。即井底的方位。16、工具面角是表示造斜工具下到井底后，工具面所在位置的参数。工具面角有两种表示方法：一种是以高边为基准的，一种是以磁北为准的，高边基准工具面角，简称高边工具面角。是指高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度。由于高边方向线在水平面上

5、的投影，即为井底方位线，所以，若以正北方向线为始边，顺时针转到井底方位线上所转过的角度，即为井底方位角。磁北工具面角等高边工具面角加上井底方位角。17、定向角是定向工具面角的简称。在定向造斜或扭方位钻进时，当启动井下马达之后，工具面所处的位置，用工具面角表示，既为定向工具面角。18、会利用定向井工程师助手应用及计算，尤其是中靶预测、井斜和方位余量的计算等。19、会利用水平井程序设计与轨迹控制计算。要了解甲方所需资料要求，上交资料须经有关领导确认。20 、熟练操作所里的各种仪器。21 、了解和掌握MWD的工作原理和操作规程。22 灵活应用各种钻具结构和制定合理的钻井参数及措施。23、熟读钻井事故

6、与复杂问题一书。24、了解钻井所研究的课题进展情况。25、了解当今国内外与钻井专业有关的技术前沿问题。 二、定向方法目前，最常用的造斜钻具组合是采用弯接头+直动力钻具组合或着是直接头+弯动力钻具组合进行定向造斜或扭方位施工。根据施工难度、所用测量仪器和施工井型的不同，又分为：单点定向、有线随钻定向和无线随钻定向三种方法。原理：是利用弯接头或弯马达使下部钻具产生一个弹性力矩，迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削，使钻出的新井眼偏离原井眼轴线，达到定向和扭方位的目的。（1）、单点定向 方法步骤： （A） 下入造斜钻具至造斜点位置。 （B） 单点侧斜，测量造斜位置的井斜角、方位角和工 具面。 （C） 在

7、侧斜的同时，对井口钻杆，方钻杆，地面钻杆 进行打印，并把井口钻杆的印痕投到转盘的外源上，作 为基准点。 （D） 调整安置角（调整后的安置角是：设计方位角+ 反扭角），锁住转盘，开泵钻进。 （E） 定向钻进，没钻进1-2根进行单点侧斜，根据测 量的井斜角和方位角及时修正反扭角度的差，并调整造 斜工具的安置角。 定向造斜井斜角在8度左右，方位合适，起钻更换转盘增 斜钻进。 1、弯接头+直马达1.1钻具组合：钻头+直马达+弯接头+无磁钻铤+钻杆1.2定向方法：直接定向时：定向角=校正方位+反扭角+磁偏角-磁工具面角（MS）调方位时： 定向角=所测方位+反扭角+磁偏角+装置角-磁工具面角（MS）用高边

8、时： 定向角=反扭角+装置角-高边（GHS）起始角=定向角+转盘差起始角 钻杆差 方钻杆差 棱注意：读角差时左负右正或者是顺正逆反（从上望下看） 、直马达+弯接头2.1钻具组合：钻头+弯马达+直接头+无磁钻铤+钻杆2.2定向方法：直接定向时：定向角=校正方位+反扭角+磁偏角+角差-磁工具面角（MS）调方位时： 定向角=所测方位+反扭角+磁偏角+装置角+角差-磁工具面角（MS）用高边时： 定向角=反扭角+装置角+角差-高边（GHS）角差： 角差输入：- 角差输入：+起始角=定向角+转盘差起始角 钻杆差 方钻杆差 棱（2）、有线随钻定向 1、弯接头+直马达 1.1钻具组合：钻头+直马达+弯接头+无

9、磁钻铤+钻杆 1.2定向方法： 直接定向时： 磁工具面（MS）摆在：校正方位+反扭角+磁偏角 加压后： 磁工具面（MS）摆在：校正方位+磁偏角 调方位时： 磁工具面（MS）摆在： 反扭角+磁偏角+装置角 加压后： 磁工具面（MS）摆在： 磁偏角+装置角 用高边时： 高边（GHS）摆在： 反扭角+装置角 加压后： 高边（GHS）摆在： 装置角2、 直接头+弯马达 2.1钻具组合：钻头+弯马达+直接头+无磁钻铤+钻杆 1.2定向方法： 直接定向时：磁工具面（MS）摆在：校正方位+反扭角+ 磁偏角+角差 加压后： 磁工具面（MS）摆在：校正方位+磁偏角+角差 调方位时： 磁工具面（MS）摆在：校正方

10、位+反扭角+ 磁偏角+装置角+角差 加压后： 磁工具面（MS）摆在：校正方位+磁偏角+装 置角+角差 用高边时： 高边工具面（GHS）摆在： 反扭角+装置角 +角差 加压后： 高边工具面（GHS）摆在： 装置角+角差角差： （3）、无线随钻定向1、弯接头+直马达1.1钻具组合：钻头+直马达+弯接头+无磁钻铤+钻杆1.2定向方法：直接定向时：磁工具面（MS）摆在：校正方位+反扭角 加压后： 磁工具面（MS）摆在：校正方位 调方位时： 磁工具面（MS）摆在：校正方位+反扭角 + 装置角 加压后： 磁工具面（MS）摆在：校正方位+装置角用高边时： 高边（GHS）摆在： 反扭角+装置角 加压后： 高边

11、（GHS）摆在： 装置角+角差输入： 360 MWD 具具 角差：角差输入： -动力钻 动力钻MWD 2、 直接头+弯马达 2.1钻具组合：钻头+弯马达+直接头+无磁钻铤+钻杆2.2定向方法：同上。 注意：用MWD时，角差和方位修正角要在工作前确 认准确无误后输入计算机。三、对于定向井常规钻具组合1、增斜钻具（一般增斜率6/100m）增斜钻具组合一般采用双稳定器组合。是利用杠杆原理设计的，它有一个近钻头足稳定器作为支点，第二个稳定器与近钻头稳定器之间的距离应根据两稳定器之间的刚性（尺寸）大小和要求的增斜率的大小确定，一般为20m（两根钻铤长度），两稳定器之间的钻铤在钻压下，产生向下的的弯曲变形

12、，使钻头产生斜向力。例如： 1.1对于9 5/8井眼增斜钻具组合：9 5/8Bit+244mmSST+挡板+7NMDC1根+7DC1 根+244mmSST+ 7DC1根+244mmSST +7DC2柱 +5DP（常规）9 5/8Bit+244mmSST+挡板+5NMDP1根+7DC1 根+244mmSST+ 7DC1根+244mmSST +7DC2柱 +5DP（参考）9 5/8Bit+244mmSST+挡板+5NMDP1根+5DP1 根+244mmSST+ 7DC1根+244mmSST +7DC2柱 +5DP（参考）1.2 对于8 1/2井眼增斜钻具组合：8 1/2Bit+214mmSST+挡

13、板+6 1/4NMDC1根+6 1/4DC1根+214mmSST+ 6 1/4DC1根+214mmSST +6 1/4DC2柱+5DP（常规）8 1/2Bit+214mmSST+挡板+5NMDP1根+6 1/4DC1根+214mmSST+ 6 1/4DC1根+214mmSST +6 1/4DC2柱+5DP （参考）8 1/2Bit+214mmSST+挡板+5NMDP1根+5DP1 根+214mmSST+ 6 1/4DC1根+214mmSST +6 1/4DC2柱+5DP（参考）2、微增斜钻具（一般增斜率3/100m）微增斜钻具组合在井下的受力情况和增斜钻具相同，主要是通过减小近钻头稳定器与2号

14、稳定器的距离或者减小近钻头稳定器的外径尺寸（欠尺寸稳定器），以减小钻具的造斜能力。2.1对于9 5/8井眼微增斜钻具组合：9 5/8Bit+244mmSST+挡板+7NMDC1根 +244mmSST+ 7DC1根+244mmSST +7DC2柱 +5DP（常规）9 5/8Bit+244mmSST+挡板+7NMDC1根+ 7DC2柱+5DP（参考）2.2对于8 1/2井眼微增斜钻具组合：8 1/2Bit+214mmSST+挡板+ 6 1/4DMDC1根 +214mmSST+ 6 1/4DC1根+214mmSST +6 1/4DC2柱+5DP （常规）8 1/2Bit+214mmSST+挡板+ 6

15、 1/4DMDC1根+ 6 1/4DC2柱+5DP （参考） 3、稳斜钻具 ：稳斜钻具组合是采用刚性满眼钻具结构，通过增大下部钻具组合的刚性，控制下部钻具组合在钻压作用下的弯曲变形，达到稳定井斜和方位的目的，常用的稳斜钻具组合是：钻头+近钻头稳定器(双母扶正器)+短钻铤（2-3m）+稳定器+单根钻铤（9m）+稳定器+ 钻铤+钻杆3.1对于9 5/8井眼稳斜钻具组合：9 5/8Bit+244mmSST+7SDC+244mmSST+挡板 +7NMDC1根+244mmSST +7DC2柱+5DP（常规 ）3.2对于8 1/2井眼稳斜钻具组合：8 1/2Bit+214mmSST+6 1/4SDC+214mmSST+挡 板+6 1/4NMDC1根+214mmSST +6 1/4DC2柱 +5DP（常规）4、降斜钻具 ：一般采用钟摆钻具组合，利用钻具自身的重力产生的钟摆力实现降斜目的，根据钻头与稳定器的距离又分为大钟摆和小钟摆，常用的降斜