完井手册-第七章定向钻井

第七 定向钻以应用于丛式井、避开井下复杂层段和地面的物、海滩陆钻及救援井等。水平井钻井是定向井的一个特例，常用以提高开发井的泄流面积。定向钻井的应用如图7-0-1所示。图7-0- 第一节定向井参数和定向井不同于直井，轨迹上的点需要测深、井斜、方位三要素来计算其与井口的相对位置，通过很多测点的平滑连线得出井眼的空间轨迹，测段间隔越密，轨迹空间点位置计算越精确。 bDKbcαt bDKbcαtDKbctd Dt图7-1- 图7-1-1中的符号解释如下 z——第一稳斜段井斜角，（°）；，（°°85°）和水平井（85°且有水平延伸段。真北极磁北东磁偏真北极磁北东磁偏西磁偏目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位角，称为磁偏角（见图7-1-2。磁偏角又分为东磁

图7-1- 闭合距和闭合方位：闭合距指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移；闭合方位指水平投影图上，从正北方井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况；方（°）30m全角变化率：指井眼轨迹曲线的曲率。由于实钻井眼轨迹是任意的空间曲线，其曲率是不断变化的，所以在工程上常计算井段的平均曲率，全角变化率也称作狗腿严重度ΔαΔΔ/ΔL轨迹计算的方法有两大类：一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成；另一类则视其为由不同曲率半径的圆弧组成。主要的计算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法和麦库。从计算精度来讲，精度最高的是曲率半径法和最小曲率法，其次是平均角法。平均角法的计算比较简单，其他方法较为复杂。下面为海 （7-1- （7-1- （7-1- （7-1-当α1=0时， 当α2=0时，= α2——下测点井斜角1——上测点方2——下测点方——平均方位角； ΔS—N坐标增量；ΔE——水平面上投影E坐标增量。的井眼方向线相切。测段计算如图7-1-3所示。ΔH=（ΔL/2（coα×ΔS=（ΔL/2（sinα1+sinα2）×（2/γ×tan（γ/2）（7-1-7）ΔN=（ΔL/2（siα1cos1+sinα2cos ×tanΔE=（ΔL/2（siα1sin ×tanγ �S （7-1-2sin�/21、2分别井眼轨迹的图示有两种：一种是垂直投影图和水平投影图，如图7-1-影图，如图7-1-4（b）所示。将井眼轨迹空间曲线投影到铅垂平方位线所在的铅垂平面作为投影面。图中的坐标为垂D和视平V，以井口为坐标原点，因此只要计算轨迹上各点的垂深和视平移就很容易画出该井的轨

MM φNφ图7-1- NE坐标，以井口坐标为原点，因此只要知道该井轨迹上所有点的N、E坐标值即可画出该井轨迹的水平-15，设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线就构成一个曲面，曲面可以展平到一个平面，此曲面展平时就形成垂直剖面图。垂DLp

bbctdD D a tOaVbctdbctEd图7-1- 图7-1- 第二节定向井轨迹设定向井轨迹设计将影响井深、摩阻扭矩、井眼净化、套管磨损和工程作业成功率等，优化定向井轨迹设计可以降低定向井施工难度。因此在同一地区得到的钻井经验很重要，邻井的钻井经验可以在其他井设计过程中起重要的参考作用。地质设计和工程设计。了解有关地层压力、地温梯度、地层倾角及、岩性、井眼轨迹的设计方法有试算法、作图法、查图法和解析法等，目前井眼轨迹通常采用计算机专业软件设计。二维定向井设计通常用在作业前的评估阶段，以确保开发项目能够做出更优的方案。既考虑井斜的变化，又考虑方位变化的轨迹设计方法称为三维定向井设2.1～4.8）30常规的工具尺寸能满足φ152～φ445mm（6″～171/2″）井眼的定向钻井要求，大选在上一层套管鞋30m以下。常规定向井的造斜率一般为（2.1°～4.2）/30m。浅层造斜通常选择较低的造斜率，4.8）/30m；造斜可选择较高的造斜率。针对降斜段，降斜率通常选择小于2.5°/30m。图中Dkop——造斜点的垂深；αtRZ—ΔDmn——稳斜段长五段制轨迹设计有7个关键参数（Dkop、RZ、αz、ΔDmz、Rn、ΔDmn、αt），如图7-2-252个参数，即可确定五段图中Dkop——造斜点的垂深 R 造斜造斜图7-2- 图7-2- （7--3坐标，任意输入第一全角变化率和工具面及第二全角变化率和工具面或稳斜段上下垂深和稳斜段长中的任一个，即可得到起始点到设计目标的优化轨迹。该方法还可进行反算，从2）7-2-44个图至测深、至垂深、至井斜、至方位模式均是输入全角变化率和曲稳斜法（7-2-4。通过已知起始点和设计目标点坐标，输入稳斜段的长度，即可从起始点设计一段圆弧，然后稳斜至设计目标点。圆弧的曲率可反算出所需全角 至测 至垂 至井 至方曲稳斜 单圆弧 垂深稳斜法井斜稳斜图7-2- 图7-2- 全角变化率+工具单圆弧法（见图7-2-4。依据最小曲率法从起始点设计一段圆弧曲线至目标点，垂深稳斜法（7-2-4垂深，即可应用最小曲率法从起始点设计一段平滑圆弧至该输入的垂深，然后稳斜至设计优化连井斜稳斜法（7-2-4。与垂深稳斜法类优化连多靶点定向井轨迹设计有5种串靶方法：单圆弧法、曲稳法、优化连、直线串靶和最小扭方位串靶法（7-2-5。单圆弧法设计：输入起始点坐标、目标靶点坐标，之间应用最小曲率法设计一段圆弧。曲稳法设计：输入起始点坐标、稳斜段长度和目标靶点坐标，应用最小曲率法从起始点设计一段圆弧然后稳斜至设计目标靶点。优化连线设计与上述方法类似。最小扭方位串靶法设计应用最小曲率半径穿过第三节定向井工具和

单圆弧 曲稳直线串最小扭方位串图7-2- （LWD将近钻头传感器安装在螺杆钻具的前端，该传感器能够测量地层的伽马值和电阻率，（7--1771/4到图7-3- 旋转导向系统可实现钻具在旋转状态下导向钻井，钻进时可通过钻压力脉冲从地面向井下工具发出指令，对井眼轨迹进行实时调整。与常规导向马达相比，旋转导向工具能更精确地控制井眼轨迹，并克服了传统井下动力导向钻具因井下摩阻大滑动、定向作业时效缺点，同时可改善大斜度井和水平井的井眼净化。根据工具造斜原理可以分该类工具利用推靠方式提供钻头定向侧向力实现导向。工具结构由执行单元和控制单uTck和oDrv。AuTck两大部分，通过上下轴承连接形成一可相对转动的结构。旋转心轴上接钻柱，下接钻头，起传递（图7-3-2）扭矩和输送钻的作用旋转外套上设置有井下控制部分（U、控制部7-3-2AutoTrack导向工具分和支撑翼肋。该旋转导向工具的导向原理如图7-3-3所示。图7-3- 导向工具心轴从导向套中间穿过与钻头连接，带动钻头旋转，导向套与心轴通过轴承连接，当周向均布的三个支撑翼肋分别以不同力支撑于井壁时，井壁的反作用力经旋转导向工具给钻头提供一个侧向力，井下控制部分（CPU）通过调整三个支撑翼肋的控制，可改变钻头侧向力的大小和方向实现导向。井下控制部分（CU）可接受地面指令实现轨迹调整。导向套内还有各种传感器，可测量井斜角、方位角及工具的工作状态。执行单元如图7-3-4所示，工具本体上有三个支撑块和活塞相连，活塞通过钻的压差推动支撑块伸出作用于井壁，井壁的反作用力经旋转导向工具给钻头提供一个侧向力。三向控制阀（图7-3-5）由上下两个配合阀组成。下阀位于执行单元，随钻具一起转动，其上有3个分流孔，分别对应3个支撑块。上阀通过控制轴与控制单元机械连接，而控制单元能够调节上阀的方向，并能相对于旋转钻具静止在预定的方向上，因此，上阀具有方向性，其上有一根加长管，当下阀任一分流孔与加长管，钻流入对应支撑块活塞液缸内，结合排量控制支撑块的支撑力，改变钻头侧向力的大小和方向实现导向。图7-3-4PowerDrive工 图7-3- 力大小和方向实现导向，侧向力的方向相当于弯壳体马达的弯角指向，侧向力的大小控制该类工具通过为钻头提供了一个与井眼轴线不一致的倾角，产生导向作用。代表工具有eo-o。eo-ot偏置机构使旋转心轴弯曲，从而为钻头提供了一个与井眼轴线不一致的倾角，产生导向作用。其偏置机构是一套由两个可控制的偏心圆环组合形成的偏心机构，可始终将钻头指向7-3-6悬臂轴焦点轴

偏心环

钻运动范 心

外部偏偏心 套7-3-6Geo-Pilot导向工具和旋转地质导向工具是带有伽马、电阻率等地层参数测量功能的旋转导向工具，其特点是地层参数测量装置离钻头更近，可以根据钻遇地层的变化及时调整井眼轨迹的，特旋转非旋转

伸缩棱

垂直导向工具是适用于防斜打直的旋转导向如DS5，它属于外导的垂直钻井系统，其结构如图7-3-7所示。它的导向套上带4个靠驱动的支撑翼肋，该导向系统采用“负4个支撑翼图7-3-7VDS-5垂直导向工具示意 肋受 压力作用伸出作用于井壁，使得工与井眼对中。需要纠斜时，井眼低边处的缸的液体供给被切断，相应的支撑翼肋缩回到最小直径位置，对面的支撑翼肋把钻头推向井眼低边，达到纠斜目的。单点测斜仪包括电子单点、重力打点及磁性单点照相测斜仪等仪器。其中磁性单点照相测斜仪是利用光学成像原理将测量罗盘中的数据图形到胶片上，通过地面辅助设备冲洗、直读、保存一个井下测量点的工具。这种仪器主要由外筒总成、测角机构总成和打10°、200°三种。单点测斜仪可用于定向钻井的各项施工作业，可用投测或吊测两种方式测量井斜、方位和工具面，普通单点测斜仪的工作温度小于15℃，高温单点测斜仪的工作温度小于250℃。电子多点测斜仪（ESS电子多点测斜仪是一种装有固定的能够测量大地磁场强度及重力加速度的定向测量模块的磁性测斜仪器，采用相互垂直的三轴磁通门传感器和三轴重力加速计，并通过多点探管程序计算出井眼井斜角、方位角和工具面参数，将所有测点的数据以数字形式在的器中，仪器回收后通过终端打印或计算机进一步进行数据处理。有线随钻测斜仪主要由井下测量系统、地面计算机系统和绞车三部分组成。井下测量系统的功能是测量井眼的各种参数，电子线路把各种参数变成电信号，通过单芯电缆把电信号输给地面计算机系统进行放大、译码处理。电缆通过旁通接头和高压循环头进入钻杆随钻测斜仪（WD）的井下部分，在下井之前，预先按所测量数据的要求，进行特定的模式设置，组装在的非磁悬挂短节内，随钻具组合一起下井。由井下涡轮发电机（通过钻驱动）或电池供电，测量信号的上传由随钻测斜仪（MD）的脉冲器成，冲通改钻道面，而生压波在管安压传感器随钻测斜仪（MD）的类型根据钻压力脉冲输方式可分为正脉冲、负脉冲、续波三种类型。从回收方式分为可回收和不可回收两种。根据结构形式还可以分为探管式和钻铤式，探管式可在现场地面检测，拆装及组装脉冲器，检测及设置探管，然后将仪器组装在非磁钻铤内，钻铤式电子部分安装在非磁钻铤内，一般现场无法拆装，只能返回基钻压力脉冲信号的大小与数据传输的速率关系密切，传输速率越大，脉冲信号就陀螺仪的特点是不受外加磁场干扰，可在套管内、生产油管和邻井套管的磁场影响下正常工作。电子速率陀螺又称为自寻北陀螺，和电缆绞车配套使用，利用地球的自转速率的水平分量来确定真北方位。该仪器的优点除测量不受磁干扰影响外，还具有精度高、测随钻测井仪（LD）随钻测量地层参数，满足根据地层的变化实时调整井眼轨迹的决策需要，通常应用于大斜度井和水平井。随钻测井仪（D）的测井项目主要包括：电阻率测井、伽马测井、中子密度、孔隙度测井及声波测井等。此外，还可以测量一些井眼及布见图7-3-8。图7-3- 1236m钻铤：中心以下，0.3～10m钻铤：中心以下，1～20m钻铤：中8m钻铤：中心以下，0.6～20m钻铤：中心以下，2.3～10m钻铤：中心以下，1～30m钻铤：中30m钻铤：中非磁钻铤长度确定见图7-3-9稳定器分固定外径稳定器和可变径稳定器两种。通过改变稳定器的尺寸和安放位置1 2 36m8m6m8mBCA10m20mCBA20m20mCBA01020304050607080 1020304050607080 1020304050607080图7-3- 径稳定器有35～6个可活动的活塞式垫块，通过开关泵或机械方式使垫块向外延伸或向内缩回，无需起下钻即可调整稳定器外径尺寸（图7--10井下单个变径稳定器的外径尺寸可实现4级以上调节。扶正翼与垫块表面镶装有碳化钨合金。

图7-3- 图7-3- 1—定向键套；2—定位螺钉；3—定向键；4

定向接头（图7-311）多点探管提供承托座的接头，仪器的引鞋高边开口槽在下入过程中经引鞋导引插在定向接头内的定位键上，通过定向接头的定位键限位固定测量仪器方位，因定向接头的定位键对准在同侧的定向接头本体外高边刻线，通过测量定钻具：确保入井钻具水眼畅通无杂质。推荐使用钻杆滤网，过滤钻杂质，以钻脉冲型仪器信号故障原因：①仪器损坏；②脉冲器堵塞；③钻井泵噪声干扰；④空气包压力不合适；⑤钻性能变化；⑥地面软件频率不匹配；⑦钻井泵上水不好，或钻池液面低；⑧立管上的传感器接触不良或受堵；⑨地面信号电缆出问随钻测井仪（LWD）采样频率：根据电池和存大小合理设计工具的采样频率。第四节井眼轨迹控制性技术，是定向井施工中的之一。现轨迹测量和控制。在直井段和稳斜段，也可使用常规的钻具组合作为辅助，过改以往造斜方法有五类：喷射法、造斜器法、倾斜导管法、倾斜钻机定向法和井下动力导向法。目前我国海洋石油定向井广泛使用的是导向螺杆钻具和旋转导向工具的井下动力定向方法。在有磁干扰且需要磁性工具面定向造斜的条件下，需采用陀螺定向。这种仪器可将井下数据通过电缆传至地面处理系统或采取投测，根据测量结果将井下动力工具弯角调整到仪器在井下所测的井眼轨迹参数通过钻压力脉冲传至地面，信息经地面接收导向螺杆钻具是最常用的井下动力导向钻具。可调弯角螺杆钻具根据设计造斜率的要求在地面调好一定的弯角，定向时通过随钻测斜仪（MD）接头方向，钻具不旋转，螺杆钻具驱动钻头旋转，使钻头沿螺杆钻具弯接头弯曲方向钻进常用的井下动力导向钻具组合如下（见图7-4-1钻头+弯壳体螺杆钻具稳定器+浮阀接头+随钻测量仪器（MWD/LWD）震击器+图7-4- 旋转导向在旋转钻进中控制井眼轨迹，旋转导向比常规导向钻具有明显优势，旋转导向钻进利于井眼清洁，钻出的井眼光滑且作业效率高，工程实施定向工作简单，井眼延伸常用的钻具组合（见图7-4-2）钻头旋转导向工具柔性短节随钻测井工具（LWD）振击器图7-4- ①调整好钻性能，增加润滑性，并控制钻的含砂量，减少工具的冲蚀和磨损。00图7-4-

PowerDrive的造斜率是个与时间相关的概念。PowerDrive“造斜率”选择如图7-4-3所Map81个点可供选择，只要能满足现场需要，也可选择49个点进行间疏不一样，工具面、造斜率大小也不尽相同。造斜模式描述如60°/50%（数字的含义：60°表示工具面的角度，即钻头相对于井眼高边倾斜方向，与常规定向工具所谓的工具面一个意思；50%则表示支撑块伸出时间在工具一个循环周时间所占的百分比，循环周的时间在地面已经进行设置，一般为30030×50%=50s60150sap00。100rmin16r/min。下面100×3=300r/min100-16=84r/mn，支撑块伸出次数为16×3=48r/min。由此可见，中立状态时工具支撑块伸出次数大大减少。因此，在现场使用中，为了延长工具使用，在满足井眼轨迹控制的情况下，一般将工具调回中立状态钻井，只是此时支撑块伸出没有方向性，其导向能力只是工具对地层的自然反应。关于旋转导向工具的通讯，接收指令，主要通过钻压力脉冲波往地面传递，地面信号指令下传，根据指令排量对应时间调节表，根据指令的时间秩序调节排量，给井下工具发脉冲（指令4AuTck旋转向工具可过钻头井斜化、导向套的转速了工具的造owere旋转导向工具：一是并不需要钻头的回压提高工具造斜力；二是指令下传时间短，电脑自行控制调整排量的时序变化。它有三种控制模式：导向模式01（2。b．导向力。导向力大小表示0～100%，调整间隔幅度3%。平滑井眼轨迹。目标井斜最大可设置至270°，工具默认造斜力为22.4%。%eo-ot马达形成螺旋井眼的风险，且指令发送时间短。缺点是：工具的轴承密封易损坏，最高耐13.78M（2000ps，因此工具入井前，先低转速空转润滑eo-ot旋转导向工具的密封件，并注意在使用过程中不要憋泵以免损坏该密封件。Geo-Pilot旋转导向工具导向参数表示如60/50%，工具心轴弯曲方向相对于井眼高边右60°的方向，50%表示造斜力的大小，也即工具偏心轮的作用使工具产生相对弯角的大小。Geo-Pilot旋转导向工具的外套借助轴承而相对静止，但可允许缓慢转动，工具可自动修正，最大过16r/min，否则工具失效或无作用。外套的作用主要是限制偏心轮，Geo-Pilot除了导向模式还有巡航模式和中立模式。巡航模式即稳斜模式，即可在当前的井斜角进行稳斜，井斜角上下波动范围为0.3°。中立模式即“0”模式，心轴不发生弯但容易遇阻，在高造斜率软地层的井段，易产生新井眼。常见的稳斜钻具组合见图7-4-4，图7-4- 7-4-1表7-4- 强稳斜组0.8～4.5～中稳斜组1.0～3.0～9.0～9.0～—弱稳斜组1.0～——常规增斜钻具组合，一般近钻头稳定器与相邻稳定器之间的距离范围为10～30m，距能力越强，建议为0.7～1.2m。常规增斜钻具组合见图7-4-5。图7-4- 7-4-2表7-4- 强稳斜组0.8～4.5～中稳斜组1.0～3.0～9.0～9.0～—弱稳斜组1.0～——降斜钻具组合主要利用稳定器以下钻具重量所产生的钟摆力进行降斜（见图7-4-6。图7-4- 7-4-3表7-4- 强降斜组9.0～—弱降斜组18.0～救援井通过新钻井与井喷失控井眼连通，实现压井作业等目的。通常需要从失控井周边合适位置新钻一个井眼，采用定向井技术，在井喷层位以上与失控井连通，达到控制井喷的目的。运用定向井轨迹控制并结合检测目标井套管磁场变化的技术，判断救援井与目标井的距离和方向，同时采用平行尾随法逐渐接近老井眼。最终两井眼相交，或井眼间距足够小定向井中尽可能使用专门设计的钻头，若选择常规钻头时，要尽量避免使用橡胶密封DCDCDC″造成测井和下套管使用井斜角作为衡量井身质量标准（企业标准）7-4-4表7-4- 井深井斜角0～≤100～≤500～≤2000～≤3000～≤4000～≤5000～≤井底最大水平位移控制指标（企业标准）7-4-5表7-4- 井深水平位移≤≤≤≤≤≤≤≤注：计算水平位移，依据设计中最后一个目的层的顶部深度为准，以便在施工中采取措施防斜打直技术是控制井眼在软硬交错或高陡构造和多期构造运动叠加的地层中垂直钻进的技术。该技术的钻具组合主要有钟摆钻具组合、刚性满眼钻具组合、偏重偏心防斜钻具组合、螺杆导向钻具组合和垂直导向系统等。主动防斜方式有两种：井下动力导向钻具ααα钟摆钻具组合（见图7-4-7）

扶正α钻钻 GG图7-4- 单稳定器安放位置确定。稳定器安放的理想位置应是在保证稳定器以下的钻铤在弯曲载荷作用下产生弯曲变形时，其最大挠度处不与井壁接触的前提下，尽量提高安放位置。在直井中钻柱在钻压的作用下当其达到临界钻压时，下部钻柱丧失稳定而发生弯曲。中单位长度重量的函数。可用下式表示：L2.043EI/ （7-4-为了便于计算，使所得结果和钻杆、钻铤及钻等的类型有关，用微分方程中定义m来表示钻柱的长度（cm。即：3EI/m 3EI/根据量纲分析，m的量纲应该是长度的一次幂。一般把m称做一个无量纲单位的长kN：pcrLqm2.04qm3EI/式中L——钻柱弯曲受压部分长度，cm；—钻铤的抗弯刚度，N/cm2；E——钢的弹性系数，20594108N/cm2；I——钻柱横截面惯性矩，cm4；qm——单位长度钻7-4-6表7-4-

（7-4-通称尺寸外内无量纲单位长m临界钻87钻铤弯曲和钻头横向位移是导致井斜的原因之一。刚性满眼钻具通过在钻头以上的适当位置安放三个以上与钻头直径相近的稳定器，减少钻铤弯曲变形并限制钻头横向位移，1.588mm（1/16″，第二个稳定器的外径磨3.18mm（1/8″，6mm。中，使钻压沿着已钻成的井眼轴线加到钻头上。满眼钻具长度推荐为18～27m。头。钻具与井壁支撑面的大小应视地层情况而定，如果地层坚硬而均质，采用短、窄支撑面稳定器。但如果地层松软，需要长刮刀稳定器或螺旋稳定器来加大支撑面，以防止稳定133点与井壁接触，使钻具的自由中稳定器和上稳定器的安放位置影响到钻具刚性，影响到满眼钻具组合的使用效果。作用在钻头上的弯曲偏斜力为最小值。中稳定器的理想安放高度主要取决于短钻铤的尺寸、稳定器与井壁的间隙值、井斜角及钻密度等因素。应根据实际条件，尽可能选用适当的短钻铤，使中稳定器的实际安上稳定器安放在中稳定器的上部，一般相距一根钻铤单根，长度约9m左右。第四、图7-4-8是中稳定器理想高度曲线图，图7-4-9是推荐的常用满眼防斜钻具的最优③满眼钻具的使用特点。满眼钻具组合的主要优点是使地层因素对井斜的影响减小，稳定器间隙稳定器稳定器间隙稳定器间隙9876543约约l中稳定器高度中稳定井斜角 近钻头稳定图7-4- 图7-4- 工作原理。由于单弯螺杆的外壳本身具有一定的弯曲形状，带单弯螺杆钻具的双稳定器钻具组合受压后将发生弯曲变形。这种钻具组合以复合钻井方式工作时，其所体现的运动特征是弯曲钻柱的向前同步涡动，能很好的消除钻头轴线指向的作用，钻头上的合导向力将发挥其导向作稳定器复合钻井钻具组合的防斜机理可以概括为稳定器和弯钻具在下井壁方向的高速振动带动钻头冲击下井壁，同时形成很大的降斜力。这种降斜力b．初始井斜角应尽可能控制在1°以内。是马达本身自带的扶正器，上扶正器是钻具扶正器。马达自带扶正器距离井底约1.2m，上扶正器距离底部扶正器约16m。φ311.2mm）+φφ311.2mm稳定器+φ203mm钻铤φ250.8mmφ250mm稳定器+φ165mm钻铤φ215.9mm（1）φ③注意事项。应用高陡构造复合钻井防斜打快钻井技术的基本条件是起始井斜角应控2°以内，如不满足应设法达到这一指标。在钻进过程中，严密监测井眼轨迹，如果200mD测，发现井斜偏大则及时调整钻井参数。如钻遇硬质夹层，应及时调整钻井参数，采取低满眼组满眼组减振钻在使用满眼—钟摆组合中，钟摆长钻铤应接在常规满眼组合之下（-4-0当井斜角已降至允许的限制范围之内时，拆除钟摆钻具并把原来的满眼钻具接在钻头之上。唯一必要的是在重新开始正常满眼钻进如果在满眼组合中使用了减振器装置，在满眼—钟摆组合中，它应保留在原来的

钻图7-4- 塔式钻具组合的弯曲临界载荷比单一尺寸钻铤柱大，可采用更大的钻压而钻铤柱不会产生弯曲。在设计塔式钻铤柱时，最下部钻铤段的长度不应超过此种钻铤的临界自动垂直钻井系统主要由随钻测斜（WD）系统控制系统和导向系统构成，3～4个导向肋。WD监测井眼的井斜和方位状况，并通过脉冲器向地面传输数据。如果井斜或方位超过标准，控制系统给导向系统发送指令，控制系统通过控制阀使处于井眼低边的导向肋收回最小直井位置，井眼高边的导向肋张开，使钻目前已经得到现场应用的自动垂直钻井系统主要有三种：VDS垂直钻井系统、PowerV直井钻井系统和VertiTrak垂直钻井系统。动力学防斜。偏心防斜打直和大钻压防斜打直都属于动力学防斜打直技术，其最大特点是突破了对底部钻具组合变形的限制，并利用底部钻具组合的变形和在井眼中的动力学特性来达到平衡地层造斜力的目的。动力学防斜方法可以达到解放钻压，提高钻井速度的目的。第五节丛式井丛式井是井口集中在一个有限范围内的一组定向井，是海上油田开发钻完井。丛式井设计原则：在不增加钻井难度前提下，尽量减少钻井总进尺；整个井组轨迹不发生碰撞；合理安排钻井作业顺序，考虑错开邻井表层套管下深，避免邻井套管对磁性测交，且呈放射状分布（7-5-1。-45.0-40.0-35.0-30.0-25.0-20.0-15.0-10.0-5.0-45.0-40.0-35.0-30.0-25.0-20.0-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.025.030.035.0 - ------ -------东西位移---45.0-40.0-35.0-30.0-25.0-20.0-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.025.030.035.0南北位移图7-5- 新分配槽口。丛式井轨迹优化垂直与水平投影图见7-5-2。垂深垂深0A9A3A4-3000-2500-2000-1500-1000- 水平投影A8水平投影A80-5000- - - - ---A40---南北位移东西位移

1500200025003000图7-5- （7-5-3和常用的是最小距离扫描法，该方法通过扫描设计井和邻井间的最小距离，确定井眼碰撞和趋近风。具体扫描计通常采软完。所有测斜仪均有一定的测量误差，因此计算出来的井眼轨迹同样存在误差。由于测量（7--4造成椭圆随井深的增加而增大，井眼轨迹可能位于椭圆内任意位置，因此丛式井防碰必须图7-5-3井间距离扫描 图7-5-4轨迹误差椭邻 参考法面分离系数指计算设计或正钻井和邻井之间的中心距离除以两个井眼误差椭圆的半径之和（7-5-5L当分离系数大于1时，两个井眼没有1，两个井眼L式中R1——参考井井眼的误差椭圆半径；

12分离系数=R12图7-5- 分离系一般斜井段设计空间最小距离要求：垂深2000m以内，不少于30m；垂深大于2000m的井不小于40m。分离系分离系数分离系图7-5-

大于15m。利用分离系数（SF）判断井眼相碰风险，见图7-5-6。SF>1.5SF1.5，应控制钻速，加强监测并采②钻出口处应有专人监视返出钻屑情况并捞砂取样，观察岩屑，判断井下情况30～50m井段后绕障第六节水平井与分支井钻井见图7-6-1。0井深井深

长半

中半 中短半 短半造斜率分曲率半径长半中半短半图7-6- 中半径水平井特点：①在造斜段钻杆承受巨大的弯曲应力，应限制钻柱在受拉时旋转，井身剖面设计必须考虑限制拉力产生的应力分量。②为避免在造斜段受拉，造斜段（。表7-6- 类工长半径水平中半径水平短半径水平井眼尺61/4″～钻井方转盘钻井或导向钻井系造斜段：弯外壳马钻常规钻常规钻杆及加重钻27/8地面设常规钻常规钻水平井井身剖面根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选择不同的剖面类型。如果造斜率始终保持不变，而且已知地层准确位置，大多数井可连续高造斜率钻达造-6-。增斜—稳斜—增斜剖 双增剖 剖图7-6- 受造斜率以及钻杆所受应力的限制不允许旋转钻柱，制约了水平段的钻井效率和延伸能力。在采用滑动方式钻水平段时，为兼顾轨迹控制和滑动作业，可通过控制工具面在水-63。不转动不转动钻柱钻水平 垂直投影

短半径定向井剖

水平投影转动钻转动钻柱钻水平水平 垂直投影 水平投影(b）中短半径定向井剖图7-6-

单位O垂直垂直井第一增斜稳斜调整目标井第二增斜D入靶区并在靶区窗口内延伸，见图7-6-4。在水平段，地层破裂压力不变，随地层当量循环密度增加，因而将可能压漏地层。

图7-6- 设计好着窗的井斜角。根据水平靶窗口垂向控制的范围设计好窗口的井斜1m，探储层着陆的井斜角应不小于87°。设计好着窗的合适造斜率。设计上