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1、定向钻井技术概述定向钻井技术概述本章内容提要本章内容提要1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途1-2 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念1-3 1-3 井眼曲率计算方法井眼曲率计算方法定向井与定向钻井定向井与定向钻井p定向井定向井(directional well)：按照事先设计的具有井斜和方位按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。变化的轨道钻进的井。n一口直井打斜了，也具有井斜角和方位角的变化，但那不是定一口直井打斜了，也具有井斜角和方位角的变化，但那不是定向井。向井。p定向钻井定向钻井(directional drilling)：使井身沿着预先设计的方使井身沿着预先设
2、计的方向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。p井眼轨道井眼轨道(well trajectory)：钻进之前人们预想的该井井眼钻进之前人们预想的该井井眼轴线形状。轴线形状。p井眼轨迹井眼轨迹(well path)：实际钻出来的井眼轴线形状。实际钻出来的井眼轴线形状。1-1 定向井的用途定向井的用途1 1、地面环境条件的限制、地面环境条件的限制2 2、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求3 3、钻井工艺的需要、钻井工艺的需要4 4、提高油藏采收率的手段、提高油藏采收率的手段1、地面环境条件的限制、地面环境条件的限制p当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农当
3、地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等，难以安装钻机进行钻井作业时，田或重要的建筑物等，难以安装钻机进行钻井作业时，或者安装钻机和钻井作业费用很高时。或者安装钻机和钻井作业费用很高时。1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途1 1、地面环境条件的限制、地面环境条件的限制、地面环境条件的限制、地面环境条件的限制1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途图5-2 胜利油田河50井组2、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求p断层遮挡油藏：定向井比直井可发现和钻穿更多的油层；断层遮挡油藏：定向井比直井可发现和钻穿更多的油层；p薄油层：定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多
4、；薄油层：定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多；p垂直裂缝的构造带：打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水垂直裂缝的构造带：打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水平井，则钻遇裂缝的机会就大得多。平井，则钻遇裂缝的机会就大得多。1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途2、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途2 2、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途2 2、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求、地下地质条件的要求1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途3
5、、钻井工艺的需要、钻井工艺的需要p当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧钻打定向井；钻打定向井；p井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(称称作救援井作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，可处理井喷，与事故井贯通，进行引流或压井，可处理井喷着火事故。着火事故。p高陡构造地层高陡构造地层 ，打直井很困难，若打定向井，则更容易。，打直井很困难，若打定向井，则更容易。1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途 3 3、钻井工艺的需要、钻井工艺的需要、钻井工艺的需要、钻井工艺的需要
6、1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途丛丛式式井井三三维维结结构构图图丛式井丛式井1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途水平井技术适合于薄层的开采水平井技术适合于薄层的开采4、提高油藏采收率的手段、提高油藏采收率的手段钻穿多套油气层、老井侧钻、水平井等。钻穿多套油气层、老井侧钻、水平井等。扩大泄油面积扩大泄油面积增加控制储量增加控制储量提高油井产能提高油井产能0.6万吨直井的5倍以上（L=300m）水平井的应用水平井的应用1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途水平井的应用水平井的应用1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途水平井的应用水平井的应用1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途水
7、平井的应用水平井的应用1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途稠油开采稠油开采用水平井连通有高低差的两孤立油藏用水平井连通有高低差的两孤立油藏水平井的应用水平井的应用1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途海油陆探、海油陆采海油陆探、海油陆采大位移井的用途大位移井的用途1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途西江西江24-1边际油田边际油田大位移井的用途大位移井的用途1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途大位移井的用途大位移井的用途1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途大位移井的用途大位移井的用途1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途大位移井的用途大位移井的用途1-1 1-1 定向井的用
8、途定向井的用途侧侧钻钻井井1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途侧钻井的侧钻技术侧钻井的侧钻技术p开窗侧钻老做法：开窗侧钻老做法：l下地锚；为地锚定向并注水泥浆固定地锚；通下地锚；为地锚定向并注水泥浆固定地锚；通井探地锚头，下斜向器与地锚对接。井探地锚头，下斜向器与地锚对接。l起始铣，初开窗口；开窗铣窗口；西瓜铣修正起始铣，初开窗口；开窗铣窗口；西瓜铣修正窗口。窗口。p开窗侧钻新做法：开窗侧钻新做法：n下入一体式地锚，定向，并靠液压座封地锚；下入一体式地锚，定向，并靠液压座封地锚；n复式铣锥，一次完成三步开窗任务。复式铣锥，一次完成三步开窗任务。1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途多多分
9、分支支井井1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途多多分分支支井井1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途我国我国60年代钻的年代钻的2口水平井口水平井1-1 1-1 定向井的用途定向井的用途 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念1 1、井眼轨迹的基本参数（测斜参数）、井眼轨迹的基本参数（测斜参数）测量方法：测量方法：非连续测量；非连续测量；“测段测段”；“测点测点”。三个基本参数：三个基本参数：井深、井斜角、井斜方位角井深、井斜角、井斜方位角（1 1）井深（）井深（L L）：）：井口井口(通常以转盘面为基准通常以转盘面为基准)至测点的井眼至测点的井眼长度，也称为斜深、测深。长度，也称
10、为斜深、测深。井深增量（井深增量（L）：下测点井深与上测点井深之差。：下测点井深与上测点井深之差。LLBLA(2)(2)井斜角井斜角()()：指井眼方向线与重力线之间的夹角。指井眼方向线与重力线之间的夹角。1、井眼轨迹的基本参数、井眼轨迹的基本参数l井眼方向线：井眼方向线：过井眼轴线上某测点过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向前进方向延伸的部分称为井眼方向线。线。l井斜角增量井斜角增量()()：下测点井斜角：下测点井斜角与上测点井斜角之差。与上测点井斜角之差。BA 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念(3)井斜方位
11、角井斜方位角（）：）：以正北方位线为始边，顺时针方向旋转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。也称为到井眼方位线上所转过的角度。也称为井眼方位角、方位角井眼方位角、方位角。1、井眼轨迹的基本参数、井眼轨迹的基本参数l井眼方位线井眼方位线（井斜方位线）：（井斜方位线）：某测点处的井眼方向线在水平面某测点处的井眼方向线在水平面上的投影。上的投影。l井斜方位角增量井斜方位角增量（）：上下测点的井斜方位角之差。：上下测点的井斜方位角之差。B A 井斜方位角的变化范围：井斜方位角的变化范围：0 0360360 。1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念l象限角象限角：井斜方位
12、线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。l象限角的变化范围象限角的变化范围：0 0 90 90 之间。之间。井斜方位角的另一种表示方式井斜方位角的另一种表示方式图中：图中：N30N30 E=30E=30 N67.5N67.5 W=292.5W=292.5 S60S60 E=120E=120 S45S45 W=225W=225 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念l磁偏角：磁偏角：地理北极（真北极）与地磁北极（磁北极）的夹角。地理北极（真北极）与地磁北极（磁北极）的夹角。井斜方位角的修正井斜方位角的修正l真方位与磁方位的换算关系：真方位与磁
13、方位的换算关系：真方位角磁方位角东磁偏角真方位角磁方位角东磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角真方位角磁方位角西磁偏角 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念下面说法哪些是正确的？下面说法哪些是正确的？1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念1.某点的井眼方向线就是该点的切线方向。某点的井眼方向线就是该点的切线方向。2.井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹角。井斜角就是井眼方向线与重力线之间的夹角。3.井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点的井斜方位线。的井斜方位线。4.方位角就
14、是井斜方位线与正北方向的夹角。方位角就是井斜方位线与正北方向的夹角。5.井斜方位角就是方位角。井斜方位角就是方位角。6.井眼轴线投影到水平面上以后，过其上某一点作投影线的切井眼轴线投影到水平面上以后，过其上某一点作投影线的切线，该切线向井眼前进方向延伸部分即为该点的井斜方位线。线，该切线向井眼前进方向延伸部分即为该点的井斜方位线。1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念2 2、井眼轨迹的计算参数：、井眼轨迹的计算参数：由基本参数计算得到的参数由基本参数计算得到的参数l垂深垂深(D D，或，或H H)、N N坐标坐标(N N)、E E坐标坐标(E E)；l水平长度水平长度(LpLp)、水平位
15、移、水平位移(S S)；l平移方位角平移方位角()、视平移、视平移(V V)；l井眼曲率井眼曲率(K K)。(1)(1)垂直深度垂直深度（，或或H H）：）：轨迹上某点至井口所在水平轨迹上某点至井口所在水平面的距离，简称面的距离，简称“垂深垂深”。l垂深增量垂深增量（）：下测点垂深与上测点垂深之差，）：下测点垂深与上测点垂深之差，简称简称“垂增垂增”。DDD DB BD DA A。（2 2）水平投影长度）水平投影长度（LpLp ）：）：井眼轨迹上某点至井口的长度在水井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。也称为也称为“水
16、平长水平长度度”，简称简称“平长平长”。l平增（平增（LpLp）：水平长度的增量。）：水平长度的增量。2、井眼轨迹的计算参数、井眼轨迹的计算参数 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念(3)(3)水平位移（）：水平位移（）：轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，简轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离，简称称“平移平移”。（或：在水平投影面上，轨迹上某点至井口的距离）。（或：在水平投影面上，轨迹上某点至井口的距离）。2、井眼轨迹的计算参数、井眼轨迹的计算参数 1-2 井眼轨迹的基本概念井眼轨迹的基本概念l平移方位线：水平投影面上，井平移方位线：水平投影面上，井口至轨迹上某点的连线。口至轨迹上某点的连线。l国外将水平位移称作国外将水平位移称作闭合距闭合距。l我国将完钻时的水平位移称为我国将完钻时的水平位移称为闭闭合距合距。(4)(4)平移方位角（平移方位角（）：平移方位线所在的方位角。：平移方位线所在的方位角。l国外，将平移方位角称作闭合方位角。国外，将平移方位角称作闭合方位角。l国内，指完钻时的平移方位角为闭合方位角。国内，指完钻时的平移方位角为闭合方位角。(5)(5)坐标和坐标坐标和坐标
