第五章井眼轨道设计与轨迹控制

概述轨道与轨迹的概念

轨道——设计的井眼轴线

轨迹——实钻的井眼轴线

定向井用途1.地面环境条件的限制高山、湖泊、沼泽、河流、沟壑、海洋、农田或重要的建筑物等。2.地下地质条件的要求断层遮挡油藏、薄油层、倾角较大的地层钻进等。3.处理井下事故的特殊手段井下落物侧钻、打救援井等。4.提高油藏采收率的手段钻穿多套油气层、老井侧钻等。轨道设计与轨迹控制的发展★1859年，美国E.H.Drake在宾夕法尼亚用钢绳冲击钻钻出第一口石油井。★1900年，旋转钻井问世，开创了石油钻井新纪元。但仍认为旋转钻井的井眼轨迹与顿钻一样，为一条铅垂直线。★20世纪20年代末，意外发现井斜，开始发展直井防斜技术。★20世纪30年代初，在海边向海里打定向井取得成功。此后，定向井技术得到了迅速发展和广泛应用。井轨道设计与轨迹控制技术便应运而生。现在是1页\一共有70页\编辑于星期四第一节井眼轨迹的基本概念一．轨迹的基本参数（测斜参数）井深、井斜角、井斜方位角----三个基本参数。（1）井深（或称为斜深、测深）

井口(通常以转盘面为基准)至轨迹上某点（测点）的井眼长度。

井深以字母Dm表示，单位为米(m)。井深增量（井段长度）以ΔDm表示。（2）井斜角

轨迹上某点的切线（称井眼方向线）与重力线（铅垂线）的夹角。井斜角以字母α表示，单位为度（°）。井斜角增量用Δα表示。（3）井斜方位角轨迹上某点的切线在水平面上的投影（称为井斜方位线）与正北方向线的夹角。以正北方线为始边，顺时针旋转为正，逆时针为负。方位角以字母φ表示，单位为度（°）。方位角增量用Δφ表示。现在是2页\一共有70页\编辑于星期四现在是3页\一共有70页\编辑于星期四第一节井眼轨迹的基本概念二．轨迹的计算参数垂直深度、水平长度、水平位移、平移方位角、Ｎ坐标和Ｅ坐标、视平移、井眼曲率等。

（1）垂直深度（垂深）轨迹上某点至井口所在水平面的距离（D)。垂深增量称为垂增（ΔＤ）。

（2）水平投影长度（水平长度、平长）轨迹上某点至井口的长度（井深）在水平面上的投影（LP)，水平长度的增量称为平增（ΔLP）。（3）水平位移（平移）轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（S）。或轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线又称为平移方位线。

国外将水平位移称作闭合距。我国将完钻时的水平位移称为闭合距。现在是4页\一共有70页\编辑于星期四现在是5页\一共有70页\编辑于星期四第一节井眼轨迹的基本概念二．轨迹的计算参数（4）平移方位角以正北方线为始边顺时针转至平移方位线上所转过的角度（θ）。国外将平移方位角称作闭合方位角。国内指完钻时的平移方位角为闭合方位角。（5）Ｎ坐标和Ｅ坐标

轨迹上某点在以井口为原点，南北方向和西东方向为坐标轴的水平面坐标系里的坐标。分别用字母N、E表示，相应的增量用ΔN、ΔE表示。

（6）视平移水平位移在设计方位线上的投影长度。用字母V表示。现在是6页\一共有70页\编辑于星期四现在是7页\一共有70页\编辑于星期四(7)井眼曲率K（狗腿严重度、全角变化率）

指井眼轨迹曲线的曲率。

平均曲率:

Kc=γ/ΔDm

ΔDm——轨迹上两点间的井眼长度（段长）。γ——称为狗腿角或全角变化，指轨迹上两点间的井眼方向变化的角度（两点的井眼方向线的夹角）。☆Lubinski公式：

cosγ=cosαA·cosαB+sinαA·sinαB·cos(φB-φA)☆行业标准计算公式：

γ=(Δα2+Δφ2·sin2αc)0.5

γ——井段的狗腿角，(°)；

Ｋc——井段的平均井眼曲率，(°)/m；

αc——井段的平均井斜角，（°），αc=(αA+αB)/2第一节井眼轨迹的基本概念二．轨迹的计算参数现在是8页\一共有70页\编辑于星期四三．井眼轨迹的图示法1.三维坐标法

坐标系：0-D-N-E第一节井眼轨迹的基本概念能形象直观地反映出井眼的形状和走向。但不能反映出真实的井身参数，且作图难度大。现在是9页\一共有70页\编辑于星期四第一节井眼轨迹的基本概念三、井眼轨迹的图示法

2.

投影图示法

垂直投影图+水平投影图轨迹在设计方位线所在的铅垂面上的投影。原点：井口横坐标：视平移V纵坐标：垂深D轨迹在水平面上的投影。原点：井口坐标轴：N，E缺点：垂直投影图不能真实地反映井深L、井斜角α和水平位移S等轨迹参数。VEDφα’SθNLPV目标点设计方位线现在是10页\一共有70页\编辑于星期四现在是11页\一共有70页\编辑于星期四第一节井眼轨迹的基本概念三、井眼轨迹的图示法

3.柱面展开图示法（二图法）

垂直剖面图+水平投影图过轨迹上的每一点作铅垂线，所有铅垂线便构成一个曲面，称为柱面。将此柱面展开就形成垂直剖面图。原点：井口横坐标：平长LP纵坐标：垂深D优点（1）容易想象轨迹形状（2）能真实反映井身参数（3）作图简便现在是12页\一共有70页\编辑于星期四第二节轨迹测量及计算

1.测量内容

井深Dm、井斜角α、方位角φ目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。一、测斜方法及测斜仪简介

2.测斜仪分类

按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、无线）

按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘）、陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒定）。

电源钟机相机测角装置密封减震扶正3.测斜仪结构现在是13页\一共有70页\编辑于星期四一、测斜方法及测斜仪简介4.磁性测斜仪的工作原理

仪器内主要由井斜刻度盘、罗盘、十字摆锤、照明和照相系统组成。罗盘的S极始终指北。

第二节轨迹测量及计算（1）井斜角的测量

当测斜仪随井眼倾斜时，十字摆锤始终指向重力线方向，重力线与仪器轴线的夹角即为井斜角。由摆锤在井斜刻度盘底片上的位置读取。（2）井斜方位角的测量摆锤所在铅垂线与仪器轴线（井眼方向线）构成井斜铅垂面，该井斜铅垂面与水平面的交线就是井斜方位线。摆锤在罗盘面上的投影位置所在的放射线与罗盘N极之间的夹角即为井斜方位角。注意：罗盘标志方位与实际地理方位相反。现在是14页\一共有70页\编辑于星期四第二节轨迹测量及计算一、测斜方法及测斜仪简介4.磁性测斜仪的工作原理（3）井深测量:根据电缆长度或钻柱长度。EEWW现在是15页\一共有70页\编辑于星期四第二节轨迹测量及计算一、测斜方法及测斜仪简介5.磁偏角及校正东磁偏角西磁偏角地北极磁北极磁方位角AB磁偏角示意图真方位角=磁方位角+东磁偏角真方位角=磁方位角-东磁偏角现在是16页\一共有70页\编辑于星期四二．对测斜计算数据的规定1．测点编号：测斜自下而上，测点编号则自上而下。第一个井斜角不等于零的测点作为第1测点。2．测段编号：自上而下编号。第i-1测点与第i测点之间所夹的测段为第i测段。3．第０测点：第１测点的井深大于25m时，第０测点的井深比第１测点的井深小25m，且井斜角规定为零。第１测点的井深小于或等于25m时，规定第０测点的井深和井斜角均为零。4．若αi=0，对第i测段取：φi=φi-1；对第i+1测段取：φi=φi+1。5．在一个测段内，井斜方位角变化的绝对值不得超过180°。φi-φi-1>180°时，

Δφi=φi-φi-1-360°φc=(φi+φi-1)/2-180°φi-φi-1<-180°时，Δφi=φi-φi-1+360°φc=(φi+φi-1)/2+180°第二节轨迹测量及计算现在是17页\一共有70页\编辑于星期四第二节轨迹测量及计算二．对测斜计算数据的规定由a点顺时针到b点：‖Δφ

‖>180°由a点逆时针到b点：‖Δφ

‖<180°在不太长的测段内，应该是由a点逆时针钻到b点。因此，井斜方位角增量为：Δφ=Φb-φa-360°平均方位角为：Φc=(φi+φi-1)/2-180°ab现在是18页\一共有70页\编辑于星期四三．轨迹计算方法

1.计算参数及计算顺序测点：

D,LP,N,E,V，S,θ测段：

ΔD，ΔLp，ΔN，ΔE，Ｋc

计算程序第二节轨迹测量及计算第0测点参数FOR计算：计算：NEXT设计方位线LPDDOOVNEOθ4θ0S4D4V4LP41234567123456747目标点现在是19页\一共有70页\编辑于星期四第二节轨迹测量及计算三．轨迹计算方法2.测点坐标值计算公式现在是20页\一共有70页\编辑于星期四第二节轨迹测量及计算三、轨迹计算方法3.测段计算方法（1）计算方法多样性根据测斜参数计算测段的四个坐标增量，就必须知道测段的几何形状。而测斜只能测上下两点的参数，测段形状未知。计算时只能假设测段形状。假设不同，计算方法不同。 国内外测段计算方法正切法假设测段为直线，其方向与下测点方向一致。平衡正切法假设测段为两段等长度的折线，其方向分别与上、下测点方向一致。平均角法假设测段为直线，其方向为上、下测点方向的“和方向”。圆柱螺线法假设测段为圆柱螺线，螺线在两端点处与上、下两测点方向相切。最小曲率法假设测段为平面圆弧，圆弧在两端处与上、下测点方向相切。现在是21页\一共有70页\编辑于星期四三．轨迹计算方法

3.测段计算方法

（2）平均角法

假设:测段是一条直线，该直线的方向是上下二测点处井眼方向的“和方向（矢量和）。测段计算公式：

ΔD=ΔDm·cosαc

ΔLp=ΔDm·sinαc

ΔN=ΔDm·sinαc·cosφcΔE=ΔDm·sinαc·sinφcαc=（αi-1+αi）/2φc=（φi-1+φi）/2第二节轨迹测量及计算现在是22页\一共有70页\编辑于星期四三．轨迹计算方法

3.测段计算方法

（2）圆柱螺旋线法假设测段形状为一条等变螺旋角的圆柱螺线；其两端与上下两测点处井眼方向向切。在水平投影图上是圆弧。在垂直剖面图上也是圆弧。测段计算公式：ΔD=[2ΔDm·sin(Δα/2)·cosαc]/ΔαΔLp=[2ΔDm·sin(Δα/2)·sinαc]/ΔαΔN=[4ΔDm·sin(Δα/2)·sinαc·sin(Δφ/2)·cosφc]/(Δα·Δφ)ΔE=[4ΔDm·sin(Δα/2)·sinαc·sin(Δφ/2)·sinφc]/(Δα·Δφ)第二节轨迹测量及计算注意：Δα，Δφ单位为弧度。现在是23页\一共有70页\编辑于星期四三．轨迹计算方法

3.测段计算方法

（3）校正平均角法 圆柱螺线法计算公式的分母上有Δα、Δφ，一旦有一个增量为零就无法计算。郑基英教授在“圆柱螺线法”基础上，经过数学处理提出了“校正平均角法”。测段计算公式：

ΔD=fD·ΔDm·cosαcΔLp=fD·ΔDm·sinαcΔN=fH·ΔDm·sinαc·cosφcΔE=fH·ΔDm·sinαc·sinφc

fD=1-Δα2/24fH=1-(Δα2+Δφ2)/24注意：Δα和Δφ的单位为弧度。第二节轨迹测量及计算圆柱螺线法的简化处理劳林级数：sinx=x-x3/3!+x5/5!-…取前两项:sinx≈x-x3/6将圆柱螺线法公式中的sin(Δα/2)、sin(Δφ/2)展开:sin(Δα/2)=(Δα/2)(1-Δ2α/24)sin(Δφ/2)=(Δφ/2)(1-Δ2φ/24)将上两式代入圆柱螺线法公式中，便可的校正平均角法公式。之所以称之为校正平均角法，因为其计算公式比平均角法只多一个“校正”系数。现在是24页\一共有70页\编辑于星期四第三节直井防斜技术概述

☆井斜的概念实钻井眼轨迹偏离设计铅垂线的情况。

☆井斜的危害（1）打乱油田井网布置（2）影响勘探开发的准确性（3）影响采油工艺：封隔器坐封不严；抽油杆磨损、疲劳等；泵等下入困难（4）影响钻井工艺：钻柱磨损、疲劳；键槽卡钻；起下钻、下套管困难；固井质量差

☆直井防斜技术的发展20世纪20年代末，发现井斜50年代，Lubinski等首次提出钟摆钻具防斜60年代，Hoch首次提出满眼钻具防斜20世纪末，垂直导向钻井系统现在是25页\一共有70页\编辑于星期四第三节直井防斜技术一、井斜的原因1）地质因素：地层可钻性的不均匀性和地层的层理与倾斜2）钻具因素：钻具的倾斜和弯曲3）井眼因素：井眼扩大现在是26页\一共有70页\编辑于星期四第三节直井防斜技术一、井斜的原因

1.地质因素

（1）地层可钻性的各向异性

沉积岩特性：垂直层面方向可钻性高，易钻；平行层面方向可钻性低，难钻

井斜趋势：钻头总是有向钻井阻力小的方向前进的趋势。地层倾角<45°，钻头偏向垂直地层层面的方向；地层倾角>60°，钻头沿平行地层层面方向下滑；地层倾角在45°~60°之间，井斜方向不稳定。现在是27页\一共有70页\编辑于星期四第三节直井防斜技术一、井斜的原因

1.地质因素

（2）地层软硬交错

硬软v2v1钻头两侧地层软硬不同，切削速度不同，钻头向地层上倾方向偏斜。钻头钻至交界面时，压垮硬薄层，留下小台肩，把钻头推向地层上倾方向。硬软小斜向器现在是28页\一共有70页\编辑于星期四第三节直井防斜技术一、井斜的原因

1.地质因素

（3）地层可钻性的横向变化在井眼的一侧钻遇溶洞或较疏松的地层，而在另一侧则钻遇较致密的地层，则导致钻头在井眼两侧切削速度不同，从而造成井斜。现在是29页\一共有70页\编辑于星期四下部钻具的倾斜和弯曲将产生两种后果：1）引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削。2）使钻头受侧向力的作用，产生侧向切削。第三节直井防斜技术一、井斜的原因2.钻具倾斜和弯曲

导致钻具倾斜和弯曲的原因：

（1）钻具和井眼之间有一定间隙。（2）钻压的作用，钻柱受压靠近井壁或发生弯曲。（3）钻具本身弯曲；转盘安装不平、井架安装不正等。现在是30页\一共有70页\编辑于星期四第三节直井防斜技术一、井斜的原因2.钻具倾斜和弯曲3.

井眼扩大（1）钻头在井眼内左右移动，靠向一侧，导致井斜。（2）受压弯曲的钻柱的挠度加大，钻头偏斜加剧。WβWsinβ钻头受侧向力作用现在是31页\一共有70页\编辑于星期四二、满眼钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术

1.原理地质因素和下部钻具倾斜与弯曲对井斜的影响可归纳为以下两个方面：1）钻头轴线相对于井眼轴线发生偏斜；2）钻头受侧向力作用，发生横移。采用大尺寸下部钻具组合（BHA)，“填满”井眼。这种满眼钻具具有刚度大、与井眼的间隙小（理想情况下为0）的特点，可以：（1）有效限制下部钻具的弯曲和倾斜，抵制钻头偏转；（2）承受较大的钻压而不发生弯曲；（3）支撑在井壁上，抵抗钻头上的侧向力，限制钻头横移。

钻头“偏斜”和“横移”的必要条件：下部钻具与井眼之间存在间隙。现在是32页\一共有70页\编辑于星期四2.结构

YXY组合：钻挺+3~4个扶正器近扶：支撑井壁，抵抗侧向力，限制钻头偏斜。中扶：保证中扶正器与钻头之间的钻柱不发生弯曲。上扶：增大下部钻柱刚度，协助中扶防止钻柱弯曲

四扶：增大下部钻柱的刚度，协助中扶防止钻柱弯曲。中扶位置的计算：二、满眼钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术（5-30）Lp现在是33页\一共有70页\编辑于星期四例题：已知钻头直径216mm，扶正器直径215mm，钻铤钢材的杨氏模量为.0594×108kN/m2，钻铤外径178mm，内径71.4mm，钻井液密度1.25g/cm3，钻铤线重1.6kN/m，允许的最大井斜角3°，求YXY组合的中扶距钻头的最优长度。解：根据给定条件，可求得：

J=（dco4-dci4）/64=0.48×10-4m4,qm=（1-d/s）q=1.34kN/m,c=（dh-ds）/2=0.0005mLp=[(16C·E·J)/(qm·sinα)]0.25=5.789m。二、满眼钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术现在是34页\一共有70页\编辑于星期四

3.满眼钻具组合的使用（1）用于防斜和稳斜，不能纠斜。（2）可有效地控制井眼曲率，不能控制井斜角的大小。（3）“以快保满，以满保直”。使用满眼钻具的关键在于一个“满”字。间隙对满眼钻具组合性能影响显著。设计间隙一般为Δd=dh-ds=0.8～1.6mm。当间隙Δd达到或超过两倍的设计值时，应及时更换或修复扶正器。在易坍塌井段，要抢在井径扩大以前钻出新的井眼。（4）在井眼曲率大的井段使用，容易卡钻。（5）在钻进软硬交错，或倾角较大的地层时，要注意适当减小钻压，勤划眼，以便消除可能出现的“狗腿”。二、满眼钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术现在是35页\一共有70页\编辑于星期四三、钟摆钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术

1.原理

在下部钻柱的适当位置安装一个扶正器。当发生井斜时，该扶正器支撑在井壁上形成支点，并保证以下钻柱不再与井壁接触。则该扶正器以下的钻柱就好象一个钟摆，在钻头上产生一个最大的钟摆力。钻头在此钟摆力的作用下切削下井壁。从而使新钻的井眼不断降斜。切点αGGc=Gsinα钟摆力增大钟摆力的途径：1）加大钻挺尺寸，增加重力；2）减小钻压，提高切点高度；3）安装扶正器，提高切点高度。现在是36页\一共有70页\编辑于星期四三、钟摆钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术

2.扶正器位置的计算（2）YXY计算模式

（1）扶正器位置对钟摆力的影响偏高，扶正器以下钻挺将与井壁接触形成新切点，钟摆力减小；偏低，钟摆力小；最优位置应该是，扶正器以下钻柱弯曲后刚要接触井壁，但尚未形成新切点，此时钟摆力达到最大。现在是37页\一共有70页\编辑于星期四3.钟摆钻具组合的使用(1)主要用于纠斜或降斜。在直井内无防斜作用。(2)其性能对钻压特别敏感。钻压增大，则增斜力增大，钟摆力减小。使用时必须严格控制钻压。(3)在直井内无防斜作用。要防斜，只能使用小钻压“吊打”。(4)不能有效控制井眼曲率，易形成“狗腿”。(5)间隙对钟摆钻具组合性能的影响比较明显，因此扶正器直径磨损时要及时更换。三、钟摆钻具组合控制井斜

第三节直井防斜技术现在是38页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计2.定向井的类型

一、概述

1.定向井的概念按照一定的目的要求，有控制地使井身沿着设计的方向和路线钻达预定的目的层段和井下目标（靶位）的井。常规定向井：m=15°～60°大斜度井：m=60°～85°水平井：m=90°上翘井：m=90°～120°大位移井：水平位移与垂深之比大于2.0。按井斜角分：三维定向井：纠偏、绕障，既有井斜角变化，又有方位变化按轨道类型分二维定向井常规：由直线和圆弧组成的铅垂平面上的曲线。非常规：由直线、圆弧和变曲率曲线（悬链线、抛物线）等组成的铅垂平面上的曲线。现在是39页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计一、概述

井身剖面的概念

井身剖面是指轨道的垂直剖面图。二维定向井轨道的水平投影图为一条直线，只需要设计垂直剖面图。故轨道设计又常称为井身剖面设计。3.井身剖面及术语现在是40页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计1．常用轨道类型现在是41页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计2.设计内容（1）选择轨道类型（2）确定造斜点：Dkop（3）确定造斜工具的造斜率：Kz，Kn（4）计算关键参数（最大井斜角αb和稳斜段长度ΔDmw等）（5）计算轨道参数：ΔD，D，ΔLP，LP，ΔDm，Dm，α（6）绘制垂直剖面图和水平投影图。

3.设计依据

1）地质部门提供的分层地质情况；2）采用部门的靶位和中靶要求：Dt，St，θ0，αt，ΔDmm3）钻井条件：造斜工具的造斜率等。现在是42页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计4．设计原则

(1)能实现钻定向井的目的：顺利中靶，满足中靶要求。

(2)有利于安全、优质、快速钻井

1）在能实现定向钻井目的的前提下，尽可能选择简单的轨道类型。

2）造斜点要选择岩性稳定、硬度适中的地层；垂深大、水平位移小时，造斜点深一些，可快速钻进直井段；垂深小，水平位移大时，造斜点浅一些，减少定向造斜工作量。3）尽量减小最大井斜角，以减少定向造斜工作量；但最大井斜脚步的小于15°，否则方位不稳定，容易漂移。4）选择造斜率时，要考虑造斜工具的能力。造斜率过大，起下钻、下套管困难；造斜率过小，造斜段长，定向造斜工作量大。

(3)有利于采油工艺1）井眼曲率不宜过大。2）尽可能以垂直井段或井斜角较小的斜直段进入油层。现在是43页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计

（1）剖面类型的选择根据靶点参数和中靶要求、设计原则选择剖面类型。☆只给定靶点参数（Dt、St，θ0），无其它要求，选用三段式。☆给定Dt、St、θ0、αt、ΔDmm，小位移井选用五段式，大位移井选用双增式。☆给定Dt、θ0、αt、ΔDmm，无井位要求，采用多靶三段式。

（2）造斜点及造斜率的确定依据设计原则确定造斜点（Dkop）和造斜率（Kz，Kn）。5.设计计算方法现在是44页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计5.设计计算方法

（3）关键参数计算

◆五段式和三段式轨道：五段式：三段式：ΔDmwRzαb现在是45页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计5.设计计算方法

（3）关键参数计算

●多靶三段式轨道：现在是46页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计5.设计计算方法

（3）关键参数计算

※

双增式轨道：OzOzzReSeDeαb现在是47页\一共有70页\编辑于星期四第四节定向井井眼轨道设计二．常规二维定向井轨道设计5.设计计算方法（4）井身参数计算增斜段：稳斜段：降斜段：双增轨道第二增斜段：目标稳斜段：现在是48页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（一）概述造斜工具滑动钻进造斜工具旋转钻进造斜工具混合钻进造斜工具——导向式马达弯接头弯外壳偏心垫块变向器射流钻头扶正器组合固定扶正器组合可调扶正器组合现在是49页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制（二）动力钻具造斜工具一、造斜工具

（1）涡轮钻具

结构：定子和转子（叶片）、外壳、压紧短节、主轴。

工作原理：钻井液冲击叶片，产生旋转扭矩，驱动转子和主轴旋转。

工作特性：1）转速较快（1000rpm），扭矩较小；2）转速与扭矩随流量的增大而增大；3）在一定流量下，转速随扭矩增大而减小；扭矩增高时，地面压力并不增高，难判断失速。1.动力钻具简介现在是50页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制（二）动力钻具造斜工具一、造斜工具

（2）螺杆钻具

结构：定子（外壳内部浇铸橡胶）、转子（主轴）、万向轴。

工作原理：钻井液流过由定子与转子相互啮合形成的螺旋形空腔时，迫使转子转动，产生扭矩。

工作特性：1）转速较慢（100~300rpm），扭矩较大；2）转速与扭矩随流量的增大而增大；3）扭矩与压力降成正比。可根据泵压大小了解钻头扭矩和钻压。1.动力钻具简介现在是51页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制（二）动力钻具造斜工具一、造斜工具

2.造斜工具的型式

现在是52页\一共有70页\编辑于星期四

（1）弯接头、弯外壳马达

造斜原理：1）钻柱弯曲使钻头偏斜；2）钻柱弹性使钻头获得一个造斜力。弯外壳造斜能力大于弯接头。

造斜率的概念：造斜工具在单位长度井眼内使井眼方向改变的角度。造斜工具的实际造斜率等于所钻井段的井眼曲率。第五节造斜工具及轨迹控制（二）动力钻具造斜工具一、造斜工具

2.造斜工具的型式

影响造斜率的因素★弯曲角越大，造斜率越大；★钻柱刚度越大，造斜率越大；★弯点至钻头的距离越小且重量越小，造斜率越大；★钻速越小，造斜率越大。现在是53页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制（二）动力钻具造斜工具一、造斜工具

2.造斜工具的型式

（2）偏心垫块在井斜角较大的井眼中，垫块处在下井壁，形成支点，上部钻柱重力使钻头受到一个杠杆力。主要用于井斜角大于45°的斜井眼。影响造斜率的因素☆偏心垫块的高度越大，造斜率越大；☆偏心垫块距离钻头的距离越近，造斜率越大；☆原井斜角越大，造斜率越大。现在是54页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

1.槽式变向器

最早使用的造斜工具。不能连续造斜，需要多次起下钻，工艺复杂，效率低。目前主要用于套管开窗测钻井。现在是55页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

2.射流钻头

早期使用的造斜工具。仅适用于较软地层。目前仅在缺少动力钻具的情况下使用。现在是56页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

3.扶正器组合（1）增斜组合——杠杆原理现在是57页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

3.扶正器组合（2）稳斜组合——满眼原理现在是58页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

3.扶正器组合（3）降斜组合——钟摆原理现在是59页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

3.扶正器组合（4）可调扶正器组合现在是60页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（三）转盘钻造斜工具

3.扶正器组合（5）应用1）只能用来改变井眼斜度，不能用来改变方位；2）在斜井眼或水平井眼内使用；现在是61页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制一、造斜工具（四）导向式马达★

弯外壳马达+两个以上扶正器

★两种工作方式

★多种造斜率滑动钻进—定向造斜旋转钻进—增、降、稳马达本身可提供两种造斜率改变滑动和转动的相对比例，可获得两种造斜率之间的任何一种造斜率。现在是62页\一共有70页\编辑于星期四第五节造斜工具及轨迹控制二、轨迹控制过程及方法轨迹控制打直段：转盘钻+防斜钻具组合定向造斜跟踪控制概念：从垂直井段的造斜点处开始，使井眼沿一定的方位偏斜的工作。方法：先用动力钻具造斜工具沿一定方位钻出8~10°的斜井段，然后用“转盘钻+扶正器组合”继续增斜至要求的井斜角。☆从造斜结束，到钻完全井，都属跟踪控制阶段。☆一般用“转