定向井基本知识及防碰知识1

1、 定向井基本概念定向井基本概念定向（扭方位）的计算及施工定向（扭方位）的计算及施工定向（扭方位）施工注意事项定向（扭方位）施工注意事项定向井设计时注意的问题定向井设计时注意的问题直井直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、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。底水平位移和全角变化率均在限定范围。定向井：定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向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。偏离井口垂线一定距离，钻达一定目标的井。定向井的基本概念定向井的基本概念普通定向井：普通定向井：一个井场内仅有一个井场内仅有1口最大井斜角小于

2、口最大井斜角小于60的定向井。的定向井。斜直井：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。段的定向井。大斜度井：大斜度井：最大井斜角在最大井斜角在60 80范围内的定向井范围内的定向井水平井：水平井：最大井斜角大于或等于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，并保持这种井斜角钻完一定长度段的井。段的井。 长曲率半径：长曲率半径：6 /30m 中曲率半径：中曲率半径：6 20 /30m水平井水平井: 中短曲率半径：中短曲率半径：1 20 /30m 短曲率半径：短曲率半径：1 10/ /m

3、m 径向水平井：径向水平井：k= 丛式井：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，其中可含含1口直井。口直井。多底井（分支井）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。：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。定定向向井井井深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 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。

4、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 h ：从正北方向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。2.2.井身剖面井身剖面直井段直井段造斜点造斜点增斜段增斜段最大井斜角最大井斜角maxmax 降斜段降斜段直井段直井段斜井深斜井深水平位移水平位移1) 1) 直井段直井段: :设计井斜角为零设计井斜角为零度的井段。度的井段。2) 2) 造斜点（造斜点（）: :开始开始定向造斜的位置称为造斜点。定向造斜的位置称为造斜点。通常以该点的井深来表示。通常以该点的井深来表示。3) 3) 造

5、斜率（造斜率（）: :造斜工造斜工具的造斜能力具的造斜能力, ,即该造斜工即该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。具所钻出的井段的井眼曲率。4) 4) 造造( (增增) )斜段斜段: :井斜角随井井斜角随井深增加的井段。深增加的井段。5) 稳斜段稳斜段:井斜角保持不变的井段。井斜角保持不变的井段。6) 降斜段降斜段:井斜角随着井深的增加而减小的井段。井斜角随着井深的增加而减小的井段。7) 目标点目标点:设计规定的、必须钻达的地层位置，通常设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标值来表示。8) 靶区及靶区半径（）靶区及

6、靶区半径（）:包含目标点在内的一个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。含设计井眼轨道的一个柱状体。9) 靶心距（）靶心距（）:在在靶区平面上靶区平面上,实钻井眼轴线与目实钻井眼轴线与目标点之间的距离标点之间的距离 。井眼轨道水平投影井眼轨道水平投影1) 1) 工具弯角（工具弯角（）: :在造在造斜钻具组合中斜钻具组合中, ,拐弯处上下拐弯处上下两段的轴线间的夹角。两段的轴线间的夹角。 2) 2) 工具面工具面: :在造斜钻具在造斜钻具组合中组合中, ,由弯曲工具的两个由弯曲工具的两个轴线所决定的

7、平面。轴线所决定的平面。 3) 3) 反扭角（反扭角（）: :在使在使用井下动力钻具进行定向造用井下动力钻具进行定向造斜或扭方位时斜或扭方位时, ,动力钻具启动力钻具启动前的工具面与启动后且加动前的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹压钻进时的工具面之间的夹角。反扭角总是使工具面逆角。反扭角总是使工具面逆时针转动。时针转动。4)高边：高边：定向井的井底是定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，个呈倾斜状态的圆平面，称为称为井底圆井底圆；井底圆上的；井底圆上的最高点称为最高点称为高边高边；从井底；从井底圆心至高边之间的连线所圆心至高边之间的连线所指的方向称为指的方向称为高边方向高边方向；从正北

8、方向线顺时针转至从正北方向线顺时针转至高边方向在水平面上的投高边方向在水平面上的投影所转过的角度称为影所转过的角度称为高边高边方位角方位角。 5)工具面角（工具面角（）：）：造造斜工具下到井底以后，工斜工具下到井底以后，工具面所在的角度。具面所在的角度。 高边工具面角高边工具面角是以高边方是以高边方向线为始边，顺时针转到工向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所具面与井底圆平面的交线所转过的角度；转过的角度； 磁工具面角磁工具面角为以正北方向线为为以正北方向线为始边，顺时针转到工具面与井底始边，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圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度

9、。线所转过的角度。 测斜前，打钻杆测斜前，打钻杆接箍印记，要与接箍印记，要与转盘转盘0对齐。下对齐。下面用油漆做标记，面用油漆做标记，以免与旧印记混以免与旧印记混淆淆 转盘0标记+90- 90 用吊线的办法把方用吊线的办法把方钻杆标记棱延长至保钻杆标记棱延长至保护接头公扣段做标记，护接头公扣段做标记，每次换接头都要重新每次换接头都要重新标记。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为便于找到方钻杆标记棱，在滚子方补心记棱，在滚子方补心对应的位置用油漆作对应的位置用油漆作标记标记 方钻杆方钻杆需要转动的需要转动的相对角度俗相对角度俗称称“定定”角。角。0+

10、90- 90180转角转角 方钻杆标记棱转到的绝对角度（转盘刻度），俗称“转”角。定向（扭方位）的计算公式n 预定（目标）工具面：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，记作预预。 例如，某井设计方位例如，某井设计方位130，井斜，井斜1.5 ，磁偏角，磁偏角1.633（或称西偏（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）。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

11、定向后的超前（或滞后），定向到层规律和控制经验，考虑定向后的超前（或滞后），定向到135 比较合比较合适。这个定向的适。这个定向的预预= 135 再如，某井井斜再如，某井井斜25 ，需要稳斜降方位，则，需要稳斜降方位，则预预= L 90 注意：井斜注意：井斜6 ,用重力工具面，尽量使用扭方位施工，按照井斜和方位情用重力工具面，尽量使用扭方位施工，按照井斜和方位情况确定工具面的左右偏角度。况确定工具面的左右偏角度。n工具面：经测量或校正后的实际螺杆弯曲位置，工具面：经测量或校正后的实际螺杆弯曲位置，记作记作工工n反扭角：按照井深、井斜等因素，估计的螺杆反反扭角：按照井深、井斜等因素，估计的螺杆反

12、扭角，实际就是螺杆测量位置和实际工作位置的扭角，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。差值。反扭角可以根据后续的实际测量结果修正。定向（扭方位）的计算公式n例如：某次定向井深例如：某次定向井深800m，井斜，井斜，方位，方位100，预定施工到，预定施工到200 ，测得工具面测得工具面240 ，弯差角，弯差角90 ，估计反扭角估计反扭角20 ，则：，则：n例如：某次扭方位井深例如：某次扭方位井深1200m，井斜，井斜8，方位，方位100，需要增斜降方位，需要增斜降方位，预定工具面预定工具面 L 60 ，测得工具面，测得工具面 L 40 ，弯差角，弯差角9

13、0 ，估计反扭角，估计反扭角35 ，则：，则：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）定向时注意问题n根据已钻井确定合适的超前角。根据已钻井确定合适的超前角。n井斜小时工具面保证到位，避免井

14、斜大井斜小时工具面保证到位，避免井斜大时方位相差较多而扭方位，增加定向工时方位相差较多而扭方位，增加定向工作量。作量。n根据井的深浅反扭角推荐取根据井的深浅反扭角推荐取10-40度。度。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+ 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

15、转为）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井口印迹要清晰，测量夹角要注意判明方向。方向。n要根据当前井斜方位和施工工具面，准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（扭确估计井底的井斜方位，保证造斜（扭方位）达到预期效果。方位）达到预期效果。 使用单弯螺杆定向（扭方位）时，应注意入井前使用单弯螺杆定向（扭方位）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，称为量取螺杆弯曲方向与定向直接头间的夹角，称为“弯弯差角差角”。 弯差角的量取原则同样是弯差角的量取原则同样是“以下量上，顺正逆负以下量上，顺正逆负”。计算实际工具面面的公式为：计算实际工

16、具面面的公式为： 如图中，弯差角应为如图中，弯差角应为90。如某次测得工具面为如某次测得工具面为240 ，则，则实际工具面实际工具面=240 （90 ）=330 。如果测得工具面为如果测得工具面为L 40 ，则，则: 实际工具面实际工具面=L 40 （90 ）=R 50 。定向（扭方位）注意事项扭方位时注意事项n扭方位时反扭角受井深、井眼轨迹（井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。斜）、钻铤数量、钻压等因素影响。n为减少扭方位的难度，一般要求在井斜为减少扭方位的难度，一般要求在井斜小于小于30度的情况下调整方位。度的情况下调整方位。n下钻时以下下钻时以下23柱钻铤

17、为佳，可以达到柱钻铤为佳，可以达到减少反扭的目的。减少反扭的目的。n为保证工具面到位，可以在钻进为保证工具面到位，可以在钻进23米米后复测工具面。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，（例如扭方位拉工具面是拉一个范围，（例如右偏右偏30度与右偏度与右偏40度区别不大），所以度区别不大），所以第一个单根拉到这个范围就是成功。通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。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产生反扭后可以通过上下活动钻具来保证工具面到位。证工具面到位。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。

18、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。）定向井钻具组合的选择n遵循先繁后简、先大后小的原则。遵循先繁后简、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。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。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。粗钻铤，达到良