2013-10-30 10
7、水平位移：井眼轴线上某一点在水平面上的投影至井口的 距离，又称闭合距。 8、闭合方位或总方位：是指以正北方位线为始边顺时针转至 闭合距方位线上所转过的角度。 9、N（北）坐标E（东）坐标：是指测点以井口为原点的水平 面坐标系里的坐标值。 10、视平移：是井身上某点在某一垂直投影面上的水平位移， 这个“水平位移”不是真实的水平位移。所以称之为视平移。 11、最大井斜角：无论设计剖面还是实钻剖面，全井井斜角的 最大值，称为最大井斜角。 12、磁偏角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方位 线之间的夹角，称为该地区的磁偏角。 13、全角变化率：“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三维空间的角 度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
22
5、水平井剖面设计
剖面设计要求 可行的最简单造斜曲线是从造斜点井斜接近零 度时开始，以单一连续的弧钻进到90°井斜的单一 均匀曲线。如果马达造斜钻具增斜特性的变化小于 水平目标区的容许误差，那么这一设计便是最佳设 计。由于大多数马达造斜钻具增斜特性的变化和误 差都大大地超过水平目标区的允许误差。为了补偿 这些变化和误差，就有必要在造斜井段设计增加一 段调节用的斜直井段。
2013-10-30 8
按一个井场或平台钻井数可分为：
1、单一定向井。 2、双筒井：用一台钻机交叉作业，同时钻 出井口相距很近的两口定向井或一直一斜。 3、丛式井（组）：凡在一个井场或平台上 有计划的钻两口或以上的定向井（含直 井），这些井组统称丛式井。丛式井中的 任一定向井可为多目标井、大位移井、水 平井等井型。
2013-10-30 5
按设计井眼轴线形状分：
1、两维定向井：是指井眼轴线形状只 在某个铅垂平面上变化的定向井，它们的井 斜角是变化的，而方位角是不变的。 2、三维定向井：是指井眼轴线超出某 一铅垂平面而在三维空间中变化的定向井。 三维定向井既有井斜变化，又有方位角的变 化。三维定向井又可分为三维纠偏井和三维 绕障井。
2013-10-30 15
（三）井身剖面设计的内容和步骤：
一般情况下，在给定的设计条件有：地面井 位坐标、目标点坐标和目的层垂直深度，井底垂 深。根据这些基本参数，通过坐标换算，可计算 出设计方位角和设计水平位移。 1、选择剖面类型； 2、确定造斜率和降斜率，选择造斜点； 3、求得剖面上的未知参数，一般情况下这个未 知数是全井的最大井斜角； 4、进行井身计算，包括各井段的井斜角、垂深、 水平位移及井深。 5、做垂直剖面投影图、水平投影图。
2013-10-30 23
5、水平井剖面设计
2、水平井剖面设计要求与类型
水平剖面设计类型 单曲率—斜直剖面的设计 变曲率一斜直剖面设计 理想造斜曲率剖面设计
2013-10-30
24
四、水平井井眼轨迹控制工艺模式与 技术
以动力钻为主的水平井井眼轨迹控制模式
① 直井段充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术， 严格的将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之 内，快速优质地钻完该井段。 ②对入靶前地层较稳定的水平井，造斜段的施工以弯壳 体动力钻具为主要钻进方式，以转盘钻具组合通井铲除 岩屑床和修整井眼，并完成稳斜段或造斜率较低的调整 段，以二至三套钻具组合在二至三趟钻内钻完0-90°造 斜段。
2013-10-30 11
二、定向井设计
（一）、井身剖面的设计原则 1、能实现钻定向井的目的； 2、应尽可能利用地层的自然造斜规律； 3、在选择造斜点、井眼曲率、最大井斜角等参数时， 应有利于钻井、采油和修井作业； 4、在满足钻井目的的前提下，力求使设计的全井斜 井深最短，有利于安全、优质、快速钻井，降低钻井成本； 这方面要考虑以下几个问题： （1）、选择合适的井眼曲率； （2）、选择易钻的井眼形状； （3）、选择适当的造斜点； （4）、设计的井身剖面形状应与井身结构同时考虑。 （5）、优质的钻井液。
④ 对地质设计靶区垂深误差要求在5一10m、而平面误 差大于5m的水平探井和水平开发井，以转盘钻钻具组合 为主要钻进方式，可采用大排量来提高携岩能力，以两 套转盘钻钻具组合用二至三趟钻钻完500m左右的水平井 段。应备用一套DTU导向钻具或1°左右的单弯动力钻具， 以弥补转盘钻钻具组合的意外失控。 2013-10-30 26
2013-10-30 4
(二)、定向井的分类：
按段制分：
常规定向井可分为二、三、四、五段，两 段制是指在一口定向井中仅含有直井段、增斜 井段的定向井。三段制是指在一口定向井中由 直井段、增斜井段、稳斜井段三个井段组成的 定向井。四段制是指在一口定向井中由直井段、 增斜井段、稳斜井段、降斜井段四个井段组成 的定向井。五段制是指在一口定向井中由直井 段、增斜井段、稳斜井段、降斜井段、稳斜井 段五个井段组成的定向井。定向井的剖面均由 直、增、稳、降中的某几项来组合 。
2013-10-30 12
一般情况下，在给定的设计条件有：地面井位坐标、目标点坐标和目 的层垂直深度，井底垂深。根据这些基本参数，通过坐标换算，可计 算出设计方位角和设计水平位移。坐标换算方法如下： X （地理北） △Y 目标点(Xb,Yb) △X 井口（Xa，Ya） O Y（地理东） 上图给定的井位坐标即井口坐标（Xa，Ya），目标点坐标(Xb,Yb)和 目的层垂深H 。 坐标换算公式如下： △X= Xb- Xa △Y= Yb- Ya 计算出△X、△Y的正负数值后确定目标所在的象限。然后计算方位的 精确值。 位移 S= △X2+△Y2 Φ=arctg△Y/△X(以上图为例)。
2013-10-30 16
（四）优化丛式井总体设计：
1、优选平台个数； 2、优选平台位置； 3、优选一个平台内钻井口数； 4、优化地面井口的排列方式； 5、优选丛式井组各井口与目标点间的井眼 轨道形状。
2013-10-30
17
二、水平井简介
2013-10-30
18
1、水平井基本概念
所谓水平井，通常指最大井斜角不小于86且在产层 内横向钻进的特殊形式的油气井。通常人们把进入油气 层井眼的井斜角不低于86°的井段称为水平井段。能沿 油层走向形成这种水平位移的特殊定向井归纳为水平井，
的圆柱。
2013-10-30
矩形靶：即纵向为a米,横向为b的长方体。
20
3、水平井的基本类型
水平井的分类通常按造斜率（或曲率半径)分为三种类型：
长半径水平井：造斜率K<6°/30m，曲率半径R>300m。
中 半 径 水 平 井 ： 造 斜 率 K=6°-20°/30m ， 曲 率 半 径 R=100-300m。 短半径水平井：造斜率K=5°-l0°/30m，曲率半径R=6l2m。造斜率K=1.5°-3°/（在6-18m）的过程中由垂直变 为水平。
2013-10-30 13
s
ห้องสมุดไป่ตู้
二、剖面设计中有关因素的选择
1、 造斜点的选择： （1） 造斜点应选择在比较稳定的地层，避 免在岩石破碎带，漏失地层，流砂层或容易坍塌 等复杂地层定向造斜，以免出现井下复杂情况， 影响定向施工。 （2） 应选在可钻性较均匀的地层。避免在 硬夹层定向造斜。 （3） 造斜点的深度应根据设计井的垂直井 深，水平位移和选用的剖面类型决定，并要考虑 满足采油工艺的需要。 （4）在井眼方位漂移严重的地层钻定向井， 选择造斜点位臵时，应尽可能使斜井段避开方位 漂移大的地层。 2013-10-30 14
它主要被广泛应用到下列几方面。可减少油田开发过程
中水锥,气锥问题，可开发低渗透致密油藏和重油；可开 发天然裂缝性油藏，边水驱动和气驱动油藏，不易钻探 的油藏；热采应用；低产能油藏；不规则油藏及薄层油 藏。
2013-10-30 19
2、水平井基本术语
水平井除具有普通定向井的一些基础的技术术 语外,其本身的特点仍有下面的一些基本术语 入靶点：是指地质设计规定的目标起始点。 终止点：是指地质设计规定的目标结束点。 靶前位移：是指入靶点的水平位移。 水平段长：入靶点与终止点的轨道长度。 梯形靶：即纵向为a米,横向b米的夹角内。 圆柱靶：即沿水平段设计井眼轴线的半径为R米

2013-10-30 7
按定向井的钻井的目的可分为： 1、救援井：为抢救某一口井的井喷、着火而设计施工的 定向井。 2、多目标井：为钻达数个目的层位而设计施工的定向井。 3、绕障（三维）井：为绕过地下某种障碍而设计施工的 定向井。 4、立槽斜井：采用斜直钻机施工，从井口开始倾斜的定 向井。 5、多底井：凡在一个井口下面有两个以上井底的井称多 底井。用定向侧钻的方法完成。 定向侧钻是在已钻主井眼内，按预定方向和要求侧钻 一口新井的工艺过程。根据侧钻的目的可分为纠斜侧钻、 避开落鱼侧钻、二次完井侧钻等。根据侧钻方法可分为 套管开窗侧钻和裸眼侧钻。套管开窗侧钻又有套管段铣 和斜向器开窗之分。
2013-10-30 21
4、水平井常用剖面类型
水平井常用的剖面主要有下列四种：
双增稳剖面，即直井段一增斜段一稳斜段一增斜段一
水平段。
双增剖面，即直井段-增斜段-增斜段一水平段。 三段制剖面，即直井段一增斜段一水平段。 三增剖面，即直井段一增斜段一增斜段一增斜段一水 平段。
2013-10-30
定 向 井 工 艺
2013-10-30
1
目录
一、定向井基本知识
二、水平井简介
三、定向井技术要求和注意事项
四、螺杆钻具
2013-10-30 2
一、定向井基本知识
2013-10-30
3
一、定向井基本知识
（一）、定向井的应用： 定向井的应用归纳起来有以下几个方面： 1、地面限制 2、地下限制 3、钻井技术需要。 4、经济勘探开发油气藏的需要 此外，因气候限制，如寒冷或沙漠地区， 亦可利用丛式井开采油气，以利于集输的 保温和油井的管理。
2、 最大井斜角的选择： 大量定向钻井的实践证明，井斜角小于15， 方位不稳定，容易漂移。井斜角大于45，测井 和完井作业施工难度较大，扭方位困难，转盘扭 矩大，并易发生井壁坍塌等现象。所以，常规定 向井的最大井斜角尽可能控制在15～45范围内。