钻井定向钻井课件

1、钻井定向钻井课件钻井定向钻井课件概述二、定向井的引入1、定向井引入石油钻井界约在19世纪后期，当时的定向井是在落鱼周围侧钻。2、世界上第一口真正有记录的定向井是1932年美国人在加利福尼亚亨延滩油田完成，当时浅海滩下油田的开发是在先搭的栈桥上竖井架钻井。美国一位有创新精神的钻井承包商改变了选种做法，他在陆地上竖井架，使井眼延伸到海床下，开创了钻井新纪元。概述二、定向井的引入2、世界上第一口真正有记录的定向井是19概述3、1934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位有丰富想象力的工程师提出用定向井技术来解决。在距失控井一定距离钻一口定向井，井底与失控井相交，然后向井内泵入重浆压住失控井，

2、这是世界上第一口定向救援井。4、二战后生产的发展，海洋石油的开发，井下动力钻具的研制，计算技术的进步促进了定向井技术的发展。概述3、1934年，德国的克萨斯康罗油田一口井严重井喷。一位概述5、我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为C215井。1965年在四川油田钻成了我国第一口水平井，磨三井，水平延伸160m，是世界上第二个钻成水平井的国家。6、四川油田的草16井，1987年钻成，是一口过长江定向井。7、胜利油田的河50丛式井组，1988年完成，一个陆地平台钻成35口定向井。概述5、我国的第一口定向井是1955年在玉门油田钻成，井号为概述三、定向井的应用范围1、地面限制油田所处地

3、面不利于或不充许设置井场钻井或搬家安装受到极大障碍。如：1）英国的北海油田2）中国的塔里木油田。概述三、定向井的应用范围概述2、地下地质条件要求:增产由于地质构造特点，定向井能更有利于发现油藏、增加开发速度。 概述2、地下地质条件要求:增产概述1）胜利油田辛7411与目标井穿四个油层，相当于4口直井的经济效益2）磨3井（四川磨溪构造），薄油层，总深度1685m，油层内延伸160m，初产产量比直井高10倍。3）原苏联申拜油区66 / 45井，块状油层，八个分枝井底，产量增加10倍。概述1）胜利油田辛7411与目标井穿四个油层，相当于4口直概述3、钻井技术的需要需用定向井来处理井下复杂情况或易斜地

4、层的钻井。概述3、钻井技术的需要概述1）新疆柯3井，井喷失控着火，几年后请美国人来钻定向救援井。2）我国自行设计、施工的数口成功的定向救援井：濮2151井（中原油田）、永59井（胜利）、南21井（青海）。均成功地制服了井喷失控事故。3）侧钻定向井已为一般钻井公司所掌握。4）川东钻探公司高陡构造区块移动地面井位的钻井技术。5）江汉油田易斜区块的定向井开发。概述1）新疆柯3井，井喷失控着火，几年后请美国人来钻定向救援概述4、其它过江管道的铺设概述4、其它概述四、定向井与直井的区别1、定向井要预先设计井眼轨迹（直井不用）。2、定向井井斜角、水平位移、井眼曲率大（直井小）。概述四、定向井与直井的区别1

5、、定向井要预先设计井眼轨迹（直井概述3、工艺技术区别大： 定向井有定向作业；经常（三根单根左右）测井斜、方位（直井一只钻头一次井斜）；钻压失真、扭矩大；起下钻频繁；对泥浆性能要求严（携屑、润滑、井壁稳定）。概述3、工艺技术区别大： 概述4、定向井钻具事故多（粘附、键槽、疲劳）。概述4、定向井钻具事故多（粘附、键槽、疲劳）。概述五、定向井的钻井过程与涉及的内容1、设计轨迹、钻具组合，制定施工措施。要求进行轨迹设计、钻具设计（造斜、稳斜与减斜钻具)。2、直井眼钻进（保直）。概述五、定向井的钻井过程与涉及的内容1、设计轨迹、钻具组合，概述五、定向井的钻井过程与涉及的内容3、定向造斜造斜工具安置方向计

6、算、定向工艺。造斜工具的安置4、轨迹控制测斜、实钻井眼位置计算、钻具组合调整计算、轿正井眼设计。增斜、稳斜、降斜、扭方位。概述五、定向井的钻井过程与涉及的内容3、定向造斜造斜工具概述定向井涉及的关键技术：计算：（计算机技术） 轨迹设计、钻具设计、轨迹预测、定向参数。从井口到目的点，要有不同的井段连接，有增斜与降斜要求，而造斜能力受工具和工艺水平的限制，同时还应考虑如何安全钻进。故必须设计井眼轨迹。概述定向井涉及的关键技术：计算：（计算机技术）概述工具：造斜（增、降、稳斜）工具、扭方位工具。仪器：测斜仪。施工经验。定向井涉及的关键技术：概述工具：造斜（增、降、稳斜）工具、扭方位工具。定向井涉及的

7、第一节 定向井的基本概念井眼曲线的表示方法：垂直平面与水平平面NOO第一节 定向井的基本概念井眼曲线的表示方法：NOO第一节 定向井的基本概念垂直平面上： 每一点的井深与空间井眼的井深一样,每一点的井斜角与与空间井眼对应的井斜角一致。（不是直接投影）OBA第一节 定向井的基本概念垂直平面上：OBA第一节 定向井的基本概念水平面上： 为空间井眼的水平投影ANEBABSO第一节 定向井的基本概念ANEBABSO第一节 定向井的基本概念一、定向井的基本要素NOO测深 井口至测点处的井眼实长，米。井斜角 测点处井眼方向线（切线，指前）与重力线间的夹角，度。第一节 定向井的基本概念一、定向井的基本要素N

8、OO测深第一节 定向井的基本概念一、定向井的基本要素NOO井斜变化率 井斜角对井深的变化率，度/30米垂深测点的垂直深度，米第一节 定向井的基本概念一、定向井的基本要素NOO井斜第一节 定向井的基本概念一、定向井的基本要素NOO方位角 测点处正北方向至井眼方向线在水平面投影线间夹角，度方位变化率 方位角对井深的变化率，度/30米第一节 定向井的基本概念一、定向井的基本要素NOO方位第一节 定向井的基本概念水平位移测点至井口所在的铅垂线的距离，米闭 合 距井底的水平位移，米闭合方位角在水平投影图上测点处正北方向与闭合方位线间的夹角，度NEABO第一节 定向井的基本概念水平位移测点至井口所在的铅垂

9、第一节 定向井的基本概念视 平 移测点水平位移在设计方位线上的投影，米NEABON坐标、E坐标和H坐标测点在以井口为原点的NEHO三维坐标系里的北（N）、东（E）、垂深（H）三个坐标分量，米。第一节 定向井的基本概念视 平 移测点水平位移在设计第一节 定向井的基本概念二、井眼曲率及其计算方法1.定义：井眼的曲率K：井眼切线的倾角r对于井深的变化率K表示曲线偏离直线的程度。NOr1r2L第一节 定向井的基本概念二、井眼曲率及其计算方法K表示曲线第一节 定向井的基本概念对方位不变的情况OBALR即只有井斜沿轴线的变化，R为曲率半径。也叫井斜变化率。第一节 定向井的基本概念对方位不变的情况OBAL第

10、一节 定向井的基本概念水平投影上的方位变化(叫水平投影曲率）不等于该段井眼的实际方位变化率，因其该段的水平投影长度一般不等于空间实际长度。NOlS第一节 定向井的基本概念水平投影上的方位变化NOlS第一节 定向井的基本概念2.空间曲线法求井眼曲率依据：根据微分几何原理，一条空间曲线的曲率K有公式dHdEdNL第一节 定向井的基本概念2.空间曲线法求井眼曲率dHdE第一节 定向井的基本概念具体方法：在井轴上取一微段dl（因是微段，弦带替了弧曲线）由上图可知NAB+d dSEABHNEHAdHOdSdlA第一节 定向井的基本概念具体方法：NAB+d dSE第一节 定向井的基本概念将上三式再次求导并

11、带入下式化简整理得对一个测段来说以代替，( 1、2)分别为上下测点井斜角可得井眼曲率第一节 定向井的基本概念将上三式再次求导并带入下式化简整理第一节 定向井的基本概念三、狗腿度概念钻进一定长度（30米）的井眼角度（空间全角）变化。在前面的井眼曲率计算式中，若用代入上式可得用该式可先求出狗腿角，再用求出曲率K。第一节 定向井的基本概念三、狗腿度概念在前面的井眼曲率计算第一节 定向井的基本概念小结一、井眼轨迹表示方法二、定向井基本要素测深、垂深井斜角、方位角井斜变化率、方位变化率水平位移、闭合剧、闭合方位角视平移三、井眼曲率空间全角四、狗腿度第一节 定向井的基本概念小结一、井眼轨迹表示方法第一节

12、定向井的基本概念已知几个测段数据如下（测段长均为30米）：计算每个测段的井眼曲率。第一节 定向井的基本概念已知几个测段数据如下（测段长均为第二节 定向井井身剖面设计基本概念井身剖面设计原则造斜点井眼曲率最大井斜角剖面类型设计方法主要内容：第二节 定向井井身剖面设计基本概念主要内容：第二节 定向井井身剖面设计目的：选择满足要求的井身剖面类型设计剖面结构参数井身剖面： 所钻井眼达到目标点的井眼路径或轨迹。 井身剖面是由各种不同类型的单一形状组成的。第二节 定向井井身剖面设计目的：井身剖面：第二节 定向井井身剖面设计一、名词解释OABCDE直井段:井斜为0造斜点：开始增加井斜的位置造斜率：造斜工具在

13、单位长度井眼能增加的井斜值增斜率：单位长度井眼增加的井斜值降斜率：单位长度井眼降低的井斜值第二节 定向井井身剖面设计一、名词解释OABCDE直井段第二节 定向井井身剖面设计一、名词解释OABCDE造斜段（增斜段）：增加井斜的井段降斜段：降低井斜的井段稳斜段：控制井斜不变的井段靶点：钻井的目标点第二节 定向井井身剖面设计一、名词解释OABCDE造斜段二、定向井井身剖面设计的原则1、保证实现钻定向井的目的根据不同的定向井钻井目的对定向井井身剖面进行合理设计例如：裂缝性油藏：横穿裂缝薄油层：大斜度或水平井低渗块状油层：多底井 第二节 定向井井身剖面设计二、定向井井身剖面设计的原则第二节 定向井井身剖

14、面设计1、保证实现钻定向井的目的救援：目标层位、靶区半径、简单（快速、经济）第二节 定向井井身剖面设计1、保证实现钻定向井的目的第二节 定向井井身剖面设计落鱼侧钻：避开落鱼、一定水平位移整块油藏：按开发井网布置要求第二节 定向井井身剖面设计落鱼侧钻：第二节 定向井井身剖面设计2、考虑地面条件限制地面条件是确定定向井井位和丛式井平台位置的重要依据，还需考虑交通、采油、油气集输等方面的需要。第二节 定向井井身剖面设计2、考虑地面条件限制第二节 定向井井身剖面设计3、正确选择造斜点、井眼曲率、和最大井斜角原则：上述参数的选择应有利于采油、修井作业和钻井施工。第二节 定向井井身剖面设计3、正确选择造斜

15、点、井眼曲率、和最大井斜角第二节 定向（1）造斜点的选择原则：选在比较稳定、均匀的地层尽量在软中硬地层造斜，并考虑钻头类型尽量在方位漂移不大的地层造斜应考虑垂深、水平位移、与最大井斜的要求，造斜点高则水平位移大，井斜小、低则相反。第二节 定向井井身剖面设计（1）造斜点的选择第二节 定向井井身剖面设计（2）最大井斜角：45o测井、完井施工难度大、扭方位困难、扭矩大、井壁不稳一般15o45o。第二节 定向井井身剖面设计（2）最大井斜角：第二节 定向井井身剖面设计第二节 定向井井身剖面设计（3）井眼曲率井眼曲率变化的影响：过小：造斜井段过长，增加轨迹控制工作量过大：造成钻具偏磨、摩阻过大、键槽、其它

16、井下作业（如测井、固井、射孔、采油等）的困难。控制原则：定向井中应控制其最大值 5o-12o/100m，最大不超过16o/100m。第二节 定向井井身剖面设计（3）井眼曲率考虑因素：a保证井下动力钻具顺利通过的井眼曲率（动力钻具刚度较大不充许弯曲而保持直线状态）第二节 定向井井身剖面设计通过简单的几何分析，并作一些近似处理有曲率半径P.128(7-19)设计时需：考虑因素：第二节 定向井井身剖面设计通过简单的几何分析，并b、套管允许弯曲应力对井眼曲率的限制套管尺寸较大，弯曲后最容易出现的破坏是丝扣滑脱或破坏，通过数学力学分析并考虑丝扣处应力集中得到下式:P.128(7-20)第二节 定向井井身

17、剖面设计b、套管允许弯曲应力对井眼曲率的限制第二节 定向井井身剖面4、剖面设计应有利于安全、快速钻进，降低钻井成本 在满足钻井目的前提下，尽量选用比较简单的剖面类型； 尽量利用地层自然造斜规律； 尽量利用拥有的造斜工具造斜能力； 尽量使井身轨迹短，尽可能保持较长的直井段。第二节 定向井井身剖面设计4、剖面设计应有利于安全、快速钻进，第二节 定向井井身剖面三、井身剖面类型的选择1、常规二维剖面二维定向井剖面指设计井眼轴线仅在设计方位线所在铅垂平面上变化的定向井剖面。第二节 定向井井身剖面设计三、井身剖面类型的选择第二节 定向井井身剖面设计特点：造斜点较浅（可减少最大井斜角）使用范围：靶点较浅、水

18、平位移较大时常采用。 因造斜段完成后井斜角和方位角变化不大，轨迹控制容易，一般井斜角为15o-55o。第二节 定向井井身剖面设计OAB1.1 直、增、稳三段制剖面最常用和最简单的井身剖面。第二节 定向井井身剖面设计OAB1.1 直、增、稳三段制剖应用范围： 常用于靶点较深，水平位移较小的定向井、多目标井等。特点： 难度较三段制剖面大，主要原因是有降斜段。降斜段会增大扭矩、摩阻（如小水平位移深定向井采用三段制剖面轨迹难控制）。第二节 定向井井身剖面设计OABCD1.2 直、增、稳、降、稳五段制剖面应用范围：第二节 定向井井身剖面设计OABCD1.2 直2、特殊二维剖面为了减少摩阻2.1 悬线剖面

19、2.2 抛物线剖面第二节 定向井井身剖面设计O2、特殊二维剖面第二节 定向井井身剖面设计O3、三维定向井剖面 三维定向井剖面指在设计的井身剖面上既有井斜角的变化又有方位角的变化。 常用于在地面井口位置与设计目标点之间的铅垂平面内，存在井眼难以通过的障碍物（如：已钻的井眼、盐丘等），设计井需要绕过障碍钻达目标点。三维绕障设计纠编三维设计第二节 定向井井身剖面设计O3、三维定向井剖面第二节 定向井井身剖面设计O四、定向井井身剖面的设计方法1、内容和步骤（1）掌握原始资料：地质要求，地面限制、地质剖面、地层造斜规律、工具能力，钻井技术、故障提示、井口及井底坐标；第二节 定向井井身剖面设计四、定向井井

20、身剖面的设计方法第二节 定向井井身剖面设计（2）确定剖面类型；（3）确定造斜点、造斜率；（4）计算最大井斜角；（5）计算剖面上各井段井斜角、方位角、垂深、水平位移、段长；（6）校核曲率。关键步骤为2与3、4步。设计方法有：查图法、作图法、解析法。国内目前均用解析法。第二节 定向井井身剖面设计（2）确定剖面类型；第二节 定向井井身剖面设计2、五段制（S型）剖面设计推导已知：造斜点井深总垂深、总水平位移增斜率、降斜率降斜后稳斜段井斜角、水平位移增量和垂深增量。求：各段垂深、水平位移、段长、井斜、方位。（教材图7-18）第二节 定向井井身剖面设计2、五段制（S型）剖面设计推导第二节 定向井井身剖面设

21、计(6)测各段的参数第二节 定向井井身剖面设计OABCD2.1作图法原理（对垂直投影）(1) 定造斜点。作平行线，按井斜 半径画园，作造斜段。(2)定井底。定进油层段，定最下一个稳斜点。(3)按减斜半径画园，作减斜段。(4)画两园的切线，作稳斜段。(5)测最大造斜角第二节 定向井井身剖面设计OABCD2.1作图法原理(12.2解析法关键点：f点的建立S0=R2+hO2第二节 定向井井身剖面设计OabcdfmmKjO2SoHvH0L2.2解析法第二节 定向井井身剖面设计Oabcdfm第二节 定向井井身剖面设计OabcdfmmKjO2So第二节 定向井井身剖面设计OabcdfmmKjO2So作方位

22、图第二节 定向井井身剖面设计NE作方位图第二节 定向井井身剖面设计NE第二节 定向井井身剖面设计基本概念井身剖面设计原则造斜点井眼曲率最大井斜角剖面类型设计方法小结：第二节 定向井井身剖面设计基本概念小结：作业：用作图法和解析法设计定向井轨迹该井设计方位210o，靶点深1000m，水平位移400m、靶区半径30m、造斜率3o / 30m、剖面类型、直、增、稳。第二节 定向井井身剖面设计作业：第二节 定向井井身剖面设计1、意义： 了解实钻轨迹和设计轨迹的偏差，用以指导施工。 实钻井身形状是固井、完井、试油、采油等工作的设计依据。 统计分析地层自然造斜规律、方位漂移规律以及工具能力。 检测实钻井眼

23、曲率。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制一、井身测斜计算的意义及内容1、意义：第三节 实际井眼轴线的计算和绘制一、井身测斜计算2、内容： 测段计算：算出每个测段算算如下参数H、S（水平投影长度）、N、E、K、V 测点计算：据测段参数，算出每个测点的如下参数。H、S、N、E、DT（闭合距）、T（闭合方位角） 据测点参数绘出实钻井身形状图。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制2、内容：第三节 实际井眼轴线的计算和绘制二、计算方法的多样性 到目前为止，国内外已提出计算方法二十多种。 计算方法的多样性，来自测段形状的不确定性（只能测出两端点的、L，中间参数一无所知）。 不同的井段形状假设 就有不同的计算方法

24、。 在已有计算方法的基础上进行一些简化或近似处理，又会形成新的计算方法，这些就是计算方法多样性的原因。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制二、计算方法的多样性第三节 实际井眼轴线的计算和绘制井段形状假设归纳起来有四种：1、测段为直线，方向为上、下两测点的平均方向。2、测段为两段折线，井斜方位各为上、下两测点的值。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制HSENABAB井段形状假设归纳起来有四种：第三节 实际井眼轴线的计算和绘3、测段是园柱螺线螺线的两端点分别与上、下二测点的方向相切。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制AB3、测段是园柱螺线第三节 实际井眼轴线的计算和绘制AB4、测段为某个空间某平面上的一段园

25、弧，园弧的两个端点分别与上、下二测点的方向相切。下面分别介绍据这些主要假设而形成的计算方法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制NOAB4、测段为某个空间某平面上的一段园弧，园弧的两个端点分别与上三、主要计算方法（脚标1表示上测点、角标2表示下测点）1、平均角法 此法认为：两测点间的测段为一直线，该直线的方向为上、下二测点处井眼方向的“平均方向”。已知：1、1、2、2、L第三节 实际井眼轴线的计算和绘制1212三、主要计算方法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制121第三节 实际井眼轴线的计算和绘制测段计算： 测点计算：1212H S12 NE第三节 实际井眼轴线的计算和绘制测段计算： 测点2、平衡正切

26、法不准确，目前少采用第三节 实际井眼轴线的计算和绘制2、平衡正切法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制3、园柱螺线法（曲率半径法）假设： 两测点间的井段是一条等变螺旋角（d/dL=常数）的园柱螺线，螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。园柱螺线的水平投影图是园弧。园柱螺线的垂直剖面图是园弧。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制3、园柱螺线法（曲率半径法）第三节 实际井眼轴线的计算和绘将柱面展开为平面：第三节 实际井眼轴线的计算和绘制NESHdhds将柱面展开为平面：第三节 实际井眼轴线的计算和绘制NESH3、园柱螺线法（曲率半径法）第三节 实际井眼轴线的计算和绘制3、园柱螺线法（曲率半径法）第

27、三节 实际井眼轴线的计算和绘4、最小曲率法该法假设：两测点间的井段是空间某一平面上的园弧，园弧在两端点处与上、下二测点处的井眼方向线相切。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制12M4、最小曲率法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制12M 计算测段的狗腿角和曲率半径R（用矢量法公式算） 据、R求出弧线的切线长度1M和M2第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 计算测段的狗腿角和曲率半径R（用矢量法公式算）第三节 第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 由二切线与重力线的夹角，计算测段的垂增H和二切线的水平投影长第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 由二切线与重力线的夹角 据S1与S2的长及与正北方的夹角，求测段的N增N

28、和E增E第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 据S1与S2的长及与正北方的夹角，求测段的N增N和1、直接作图法据测量结果直接用量角器和直尺作图（平均角法）2、坐标作图法以各测点N、E坐标可作水平投影图；以各测点H、S坐标可作垂直剖面图；以各测点H、V坐标可作垂直投影图。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制四、井眼轴线形状的绘图方法1、直接作图法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制四、井眼轴线2、坐标作图法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制四、井眼轴线形状的绘图方法HSHV2、坐标作图法第三节 实际井眼轴线的计算和绘制四、井眼轴线五、邻井距离计算1、计算资料准备 相邻井的各测点测斜数据各测点计算N、E、H坐标

29、，（换算成统一坐标系下）第三节 实际井眼轴线的计算和绘制五、邻井距离计算第三节 实际井眼轴线的计算和绘制五、邻井距离计算2、测点距离计算第三节 实际井眼轴线的计算和绘制五、邻井距离计算第三节 实际井眼轴线的计算和绘制3、邻井最近距离计算 最近测点距离一般不等于两口井之间的最近距离，因其可能不在测点上，用插值法“加密”测点根据对应假设、算点三要素。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 “加密”点后，按2.步骤计算最近测点距离。 不断重复，该步直到测段 到需要安精度，此时的最近测点距即为邻井最近距离。3、邻井最近距离计算第三节 实际井眼轴线的计算和绘制 作业：某定向井实钻测斜数据如下：测深m井斜角o方

30、位角o11000.5452200135033001.2304400810055001910066003310077004012088004012099003712010100037120111130381151.用2种实测数据计算方法进行轨迹计算并比较其精度2.用坐标法绘出该井的实钻轨迹。第三节 实际井眼轴线的计算和绘制作业：第三节 实际井眼轴线的计算和绘制问题：方位相同时，如何处理第三节 实际井眼轴线的计算和绘制问题：第三节 实际井眼轴线的计算和绘制一、定向井井斜控制控制方法：使用工具造斜目的：定向井造斜的方法和应注意的问题。第四节 定向井的井斜与方位控制一、定向井井斜控制第四节 定向井的井

31、斜与方位控制1、造斜方法：转盘钻井造斜造斜工具：槽式变向器。造斜原理：强行变向第四节 定向井的井斜与方位控制导斜面槽式变向器o+ 1、造斜方法：第四节 定向井的井斜与方位控制导斜面槽式变向井下动力钻具造斜造斜工具：弯（斜）接头、弯钻杆原理：钻具变形产生弹性力矩，使钻头产生侧向力第四节 定向井的井斜与方位控制弯接头第四节 定向井的井斜与方位控制弯接头第四节 定向井的井斜与方位控制2、影响造斜率的因素地层钻头受力与钻柱弯曲PzPz=f(EJz , LT , L, 1 , PT , )EJz:刚度LT涡轮钻具长度1接头弯角井斜角第四节 定向井的井斜与方位控制2、影响造斜率的因素地层Pz控制方法：造斜

32、工具的安放方向目的：保证按设计方位造斜；方位变化时进行扭方位。第四节 定向井的井斜与方位控制二、定向井的方位控制控制方法：第四节 定向井的井斜与方位控制二、定向井的方位控（一)造斜工具装置角的计算1、基本概念：井斜铅垂面井底井眼方向线所在的铅垂平面。井底平面井底与井眼方向线垂直的平面。造斜工具面造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面。第四节 定向井的井斜与方位控制水平面工具面井底平面井斜铅垂面井斜铅垂面井底井眼方向线所在的铅垂平面。造斜工具面造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面。井底平面井底与井眼方向线垂直的平面。（一)造斜工具装置角的计算第四节 定向井的井斜与方位控装置角定

33、义: 井斜铅垂面顺时针与造斜工具面之间的夹角第四节 定向井的井斜与方位控制水平面工具面井底平面井斜铅垂面第四节 定向井的井斜与方位控制水平面工具面井底平面井斜铅垂a.直井情况，b.水平井情况第四节 定向井的井斜与方位控制 因井斜铅垂面、造斜工具面均与井底平面垂直、故可在井底平面上量度。 在井底平面上，造斜工具装置角等于以井斜铅垂面与井底平面的交线（高边方向线）为始边，顺时针转到造斜工具面与井底平面的交线所转过的角度。aba.直井情况，第四节 定向井的井斜与方位控制 因井斜意义：装置角的变化直接影响井眼井斜的变化。 在方位控制中是非常重要的，它决定了新眼是增斜，斜、降斜、增方位、稳方位还是减方位

34、。 例如同样的弯带头（钻具组合），A增斜、B降斜第四节 定向井的井斜与方位控制水平面井斜铅垂面AB意义：装置角的变化直接影响井眼井斜的变化。第四节 定向井的2.装置角对井斜方位的影响：（造斜工具扭方位计算公式）(1) 装置角对井斜的影响：锁住转盘，扭方位井段是造斜工具面上的一段园弧。（参见教材中册p162图7-35）A、井斜变化式：2=f(1、)第四节 定向井的井斜与方位控制2.装置角对井斜方位的影响：（造斜工具扭方位计算公式）第四节第四节 定向井的井斜与方位控制已知：1、，求2 为所钻井段的狗腿角=KL为扭方位的初始装置角（锁住转盘、斜平面）B、讨论：0cos2=cos(1+)-2= 1+

35、增斜180cos2=cos(1)-2= 1降斜90 cos2=cos1cos-2=1稳斜 12AOZD第四节 定向井的井斜与方位控制已知：1、，求2第四节 定向井的井斜与方位控制(2) 装置角对方位的影响：A、方位变化式：f(1、)已知：1、，求N21OZD第四节 定向井的井斜与方位控制(2) 装置角对方位的影响：第四节 定向井的井斜与方位控制B、讨论：装置角变化的影响： 一定时，的值随的变化而变化； 由可知，装置角绝对值相同，但符号不 同，同样可达到相同的终了井斜角，但方位增量符号相反（据7-75式可知）。= 0 -180o为增方位180o-360o为减方位 （由7-76式，sin 与sin

36、 同号可知）。N21OZD第四节 定向井的井斜与方位控制B、讨论：装置角变化的影响：第四节 定向井的井斜与方位控制（3）、变化对方位和井斜的影响规律（P.165图737）=180=90=270=0减斜增斜增方位减方位第四节 定向井的井斜与方位控制（3）、变化对方位和井斜的第四节 定向井的井斜与方位控制3. 装置角计算、扭方位计算 已知：、2、，求的大小变换（三角恒等）7-75式有第四节 定向井的井斜与方位控制3. 装置角计算、扭方位计算第四节 定向井的井斜与方位控制公式讨论A、分析7-80式可知，同样的1、有两个不同的值，但对应不同 的终了井斜角（由7-74式可知）B、装置角的变化范围：增方位

37、= 0 -180o，减方位180o-360o（教材图7-37）C、井斜变化对扭方位的影响规律：对于给定的、max随1的增加急剧下降原理：最大方位角计算式与装置角为90度时方位变化的比较 （7-78，79），说明（表76）图736, P.163 说明井斜较大后，最大方位增量越小结论纠方位和控制井斜角应在井斜角较小时进行。第四节 定向井的井斜与方位控制公式讨论第四节 定向井的井斜与方位控制(3) 结论要改变方位最好在小井斜（1）时进行、相同的在小井斜时仅需一小段，在大斜度段要钻很长的井段。小井斜时，井眼方位不稳定，而井斜达到某一角度时，方位趋于稳定。方位角太大时需逐步纠斜。第四节 定向井的井斜与方位控制(3) 结论第四节 定向井的井斜与方位控制4.装置角的图解法(1) 图解法介绍已知条件：1、1、K、L（限定扭方位井段长）计算： = KL图解：a. 选择一定长度线段代表单位角度值（如1cm代表1o，或1.5cm代表1o）b. 选原点0，作N、E坐标；据