定向井基本知識及防碰知識

1、定向井基本知識及防碰知識,鉆井工程技術(shù)公司２００５年１１月,定向井的基本概念,直井：設(shè)計井眼軸線為一鉛垂線，其井斜角、井底水平位移和全角變化率均在限定范圍．定向井：沿著預(yù)先設(shè)計的井眼軌道，按既定方向偏離井口垂線一定距離，鉆達(dá)一定目標(biāo)的井．,普通定向井：一個井場內(nèi)僅有１口最大井斜角小于６０°的定　　　　　　向井．　　　　　　斜直井：用斜直鉆機(jī)或斜井架完成，自井口開始井眼軌道一直　　　　　　是一段斜井段的定向井．　　

2、　　　　大斜度井：最大井斜角在６０°－８０°范圍內(nèi)的定向井．　　　　　　水平井：最大井斜角大于或等于 ８６°，并保持這種井斜角鉆　　　　　　完一定長度段的井．定向井　　　　　　　　長曲率半徑： ６°／３０m　　　　　　　　　　　中曲率半徑： ６°－2０° ／３０m　　　　　　水平井　　中短曲率半徑： 1°－2０° ／３０m　　　　　　　　　　　短

3、曲率半徑： 1°－1０° ／m　　　　　　　　　　　　徑向水平井：k=∝　　　　　　叢式井：在一個井場內(nèi)有計劃地鉆出兩口或兩口以上的定向井　　　　　　組可含１口直井．　　　　　　多底井（分支井）：一個井口下面有兩個或兩個以上井底的定　　　　　　向井．,,,井眼軌道示意圖,N O Ψh ShE

4、 Ψ Dm D α Dw,,,,,,,,,,,,,,,井底閉合方位角Ψh :從正北方向順時針轉(zhuǎn)至井口與井底的水平投影連線的夾角.,井底水平位移Ｓh：井口與井底兩點在水平投影面上的直線距離．,方位角Ψ ：正北順時針轉(zhuǎn)至軸線上某點切線在水平面的投影的夾角．,井眼曲率：單位長度

5、井段井眼軸線的切線所轉(zhuǎn)過的角度．井斜變化率：單位長度井段井斜角變化值．方位變化率：單位長度井段方位角變化值．,測深Dm ：某測點到轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心的井眼軸線實際長度．,井深Dw ：轉(zhuǎn)盤補(bǔ)心到井的深度．,井斜角α ：軸線切向方向與垂線的夾角．,垂深Ｄ：井眼軸線上某測點至井口轉(zhuǎn)盤所在平面的垂直距離．,２、井身剖面 .

6、 　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

7、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 水平位移,,,,,,,,,,,,,２、井身剖面1)直井斜:設(shè)計井斜角為零度的井段.2)造斜點:開始定向造斜的位置稱造斜點.通常以該點的井深來表示. 3)造斜率:造斜工具的造斜能力,即該造斜工具所鉆出的井段的井眼曲率.4)造斜段:井斜角隨井深增加的井段.,直井段,造斜點,增斜段,穩(wěn)斜段,最大井斜,降斜段,目標(biāo)點,５）

8、穩(wěn)斜段：井斜角保持不變的井段．６）降斜段：井斜角隨著井深的增加而減小的井段．７）目標(biāo)點：設(shè)計規(guī)定的、必須鉆達(dá)的地層位置，通常以地面井口為坐標(biāo)原點的空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)值來表示。８）靶區(qū)及靶區(qū)半徑（Ｒ）：包含目標(biāo)點在內(nèi)的一個區(qū)域稱為靶區(qū)．在大斜度井和水平井中，靶區(qū)為包含設(shè)計井眼軌道的一個柱狀體．９）靶心距（Ｓ）：在靶區(qū)平面上，實鉆井眼軸線與目標(biāo)之間的距離．,井眼方位角、安置角、工具面角示意圖,1)工具彎角（θb):在造斜鉆具組合中，拐

9、彎處上下兩段的軸線間的夾角．２）工具面：在造斜鉆肯組合中，由彎曲工具的兩個軸線所決定的平面．３）反扭角（βr):在使用井下動力鉆具進(jìn)行定向造斜或扭方位時，動力鉆具啟動前的工具面與啟動后且加壓鉆進(jìn)時的工具面之間的夾角．反扭角總是使工具面逆時針轉(zhuǎn)動．,,,,,,,,,,C,E,B,A,N,O,,,βr,ψ,β,β1,,βs,４）高邊：定向井的井底是個呈傾斜狀態(tài)的圓平面，稱為井底圓；井底圓上的最高點稱為高邊；從井底圓心至高邊之間

10、的連線所指的方向稱為高邊方向；從正北方向在水平面上的投影所轉(zhuǎn)過的角度稱為高邊方位角．,,,,,,,,,,,,,,,High Side0°TFO,High Side0°TFO,90°,Low Side180°TFO,5)工具面角：造斜工具下到井底以后，工具面所在的角度．一般井斜＞６度就要讀取高邊工具面，為便于現(xiàn)場區(qū)分，高邊工具面記作：Rxx°或Lxx

11、6;.,,,,,,,,,,,,,,,,,X,W,N,E,,,,,,High Side,Magnetuc TFO,TFO,高邊工具面角是以高邊方向線為始邊，順時針轉(zhuǎn)到工具面與井底平面的交線所轉(zhuǎn)過的角度．,磁工具面角為以正北方向線為始邊，順時針轉(zhuǎn)到工具面與井底圓平面的交線在水平面上的投影線所轉(zhuǎn)過的角度．,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,測斜前,打鉆桿接箍印記,要與轉(zhuǎn)盤0°對齊.下

12、面用油漆做標(biāo)記,以免與舊印記混淆.,方鉆桿需要轉(zhuǎn)動相對角度俗稱”定”角.,用吊線的辦法把方鉆桿標(biāo)記棱延長至保護(hù)接頭公扣段做標(biāo)記,每次換接頭都要重新標(biāo)記.,為便于找到方鉆桿標(biāo)民棱,在滾子主補(bǔ)心對應(yīng)的位置用油漆作標(biāo)記.,接單根后,量取該標(biāo)記與鉆桿印記間的夾角,俗稱”方”角.,謹(jǐn)記:以下量上順正逆負(fù),+90°,±180°,-90°,0°,轉(zhuǎn)角,方鉆桿標(biāo)記棱轉(zhuǎn)到的絕對角度(轉(zhuǎn)盤刻度

13、),俗稱”轉(zhuǎn)”角.定+方=轉(zhuǎn),,使用單螺桿定向(扭方位)時,應(yīng)注意入井前量取螺桿彎曲方向與定向直接頭間的夾角,稱為”彎差角”. 彎差角的量取原則同樣是”以下量上,順正逆負(fù)”.計算實際工具面面的公式為:實際工具面=所測工具面-彎差角 如圖中,彎差角應(yīng)為-90°.如某次測得工具面為240°,則 實際工具面=240°-(-90°)=330&#

14、176;如果測得工具面為L40°,則: 實際工具面L40°-(-90°)=R50°,,,,,,定向(扭方位)注意事項井口印跡要清晰,測量夾角要注意判明方向要根據(jù)當(dāng)前井斜方位和施工工具面,準(zhǔn)確估計井底的井斜方位,保證造斜(扭方位)達(dá)到預(yù)期效果.,定向時注意問題根據(jù)已鉆井確定合適的超前角.井斜小時工具面保證到位,避免井斜大時方位相差較多而扭方位,增加定向工作量.根

15、據(jù)井的深淺反扭角推薦取10-40度.,定向(扭方位)的計算公式 預(yù)定(目標(biāo))工具面:定向扭方位前,一定要通過預(yù)算軌跡,首先得出一個預(yù)定要把螺桿擺到的工具面,稱之為目標(biāo)工具面,記作Ф預(yù). 例如,某井高計方位130°,井斜1.5 °,磁偏角-1.633° (或稱西偏1.633°).但根據(jù)直井段的井斜主位形成的閏移影響,結(jié)合本區(qū)塊的地層規(guī)律和控制經(jīng)驗,考慮定向后的超

16、前(或滯后),定向到135°比較合適.這個定向的Ф預(yù)=135°. 再如,某井井斜25°,需要穩(wěn)斜降方位,則 Ф預(yù)=L90°,注意:井斜6°,用重力工具面,盡量使用扭方位施工,按照井斜和方位情況確定工具面的左右偏角度.,,,,,穩(wěn)斜降方位L90 °,穩(wěn)斜增方位R90 °,全力增斜0 °,全力降斜180 °,,定向(扭方位

17、)的計算公式,工具面:經(jīng)測量或校正后的實際螺桿彎曲位置,記作Ф工反扭角:按照井深、井斜等因素，估計的螺桿反扭角，實際就是螺桿測量位置和實際工作位置的差值。反扭角可以根據(jù)后續(xù)的實際測量結(jié)果修正。定=Ф預(yù)- Ф工 + Ф反扭（鉆具要相對扭轉(zhuǎn)的角度）轉(zhuǎn)=定+方（方鉆桿標(biāo)記棱要扭到的絕對刻度）,舉 例,例如:某次扭方位井深1200m,井斜18°,方位100°,需要增斜降方位,預(yù)定工具面L60°

18、,測得工具面L40°,彎差角-90°,估計反扭角35°,則: 定=Ф預(yù)- Ф工 + Ф反扭 =L60°-R50°+35°=-75°,舉 例,例如：某次定向井深８００m，井斜１°，方位１００°，預(yù)定施工到２００°，測得工具面２４０°，彎差角－９０°，估計反扭角２０°，則：　

19、　定=Ф預(yù)- Ф工 + Ф反扭　　　　　　　＝２００°－３3０°＋２０°＝－１１０°或２５０°　注意：拉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤應(yīng)正轉(zhuǎn)，倒轉(zhuǎn)只能采取開泵加壓自然倒轉(zhuǎn)的辦法．,反查工具面,如果第二根測得的工具面，與預(yù)定工具面相差甚遠(yuǎn)，首先復(fù)查膠片，確認(rèn)有無把工具面讀反．然后上提鉆具，鉆桿印記對應(yīng)的轉(zhuǎn)盤刻度應(yīng)該恰好等于定角，否則就是方角量反，或者鉆具發(fā)生轉(zhuǎn)動．,定向施工舉例,,,,,,,Ф轉(zhuǎn)１,Ф方,

20、方鉆桿刻度線,轉(zhuǎn)盤刻度線,鉆桿（鋌）刻度線,假設(shè)設(shè)計方位為１２０度，預(yù)計取方位超前角１５度．則目標(biāo)設(shè)計方位＋超前角＝１２０＋１５＝１３５度,丈量Ф轉(zhuǎn)１、 Ф方位以下刻度為基準(zhǔn)，順時針為正，逆時針為負(fù)，圖例Ф轉(zhuǎn)１為正，假設(shè)為３０度； Ф方為負(fù)值，假設(shè)為－７５度。實測工具面假設(shè)為６０度（磁工具面）則定＝目標(biāo)－工＋轉(zhuǎn)１＋反扭＝１３５－６０＋３０＋２０＝１２５度轉(zhuǎn)＝定＋方＝１２５＋（－７５）＝５０度（反扭角假設(shè)?。玻岸?/p>

21、）（鉆桿鋼印與轉(zhuǎn)盤０刻度重合則Ф轉(zhuǎn)１為０）,扭方位施工舉例,,,,,,,,重力工具面效果圖,方鉆桿刻度線,轉(zhuǎn)盤刻度線,鉆桿（鋌）刻度線,Ф方,Ф轉(zhuǎn)１,假設(shè)當(dāng)前井斜為３０度，方位為１２０度需要穩(wěn)（微增）井斜、全力增方位丈量Ф轉(zhuǎn)１ Ф方均以下刻度為基準(zhǔn)，圖例Ф轉(zhuǎn)１為負(fù)，假設(shè)為－３０度； Ф方為負(fù)值，假設(shè)為－４０度。實測工具面假設(shè)為左偏６０度　　　則定＝目標(biāo)－工＋轉(zhuǎn)１＝８０－（－６０）＋（－３０）＝１１０度　　　　轉(zhuǎn)＝定＋

22、方＋反扭＝１１０＋（－４０）＋６０＝１３０度　　（假設(shè)欲取反扭角為６０度）　?。ㄣ@桿鋼印與轉(zhuǎn)盤０刻度重合則Ф轉(zhuǎn)１為０）,扭方位時注意事項,扭方位時反扭角受井深、井眼軌跡（井斜）、鉆鋌數(shù)量、鉆壓等因素影響。為減少扭方位的難度，一般要求在井斜小于３０度的情況下調(diào)整方位。下鉆時以下２－３柱鉆鋌為佳，可以達(dá)到減少反扭的目的。為保證工具面到位，可以在鉆進(jìn)２－３米后復(fù)測工具面。,扭方位時注意事項,扭方位拉工具面是拉一個范圍，（例如右偏

23、３０度與右偏４０度區(qū)別不大），所以第一個單根拉到這個范圍就是成功。通過第一根單根可以反算出反扭。產(chǎn)生反扭后可以通過上下活動鉆具來保證工具面到位。,定向井鉆具組合的選擇,遵循先繁后簡、先大后小的原則。第一增斜段要求下入較大尺寸的扶正器，以利下部井段鉆具組合有較多的選擇。無論是雙扶增斜、雙扶穩(wěn)斜鉆具組合，第一扶正器尺寸足夠才能達(dá)到較好的效果。雙扶穩(wěn)斜時，無磁鉆鋌外徑偏小可倒一根較粗鉆鋌，達(dá)到良好的穩(wěn)斜穩(wěn)方位效果。,叢式定向井井組整體

24、設(shè)計注意問題,避免井組中各井眼軌跡在空間交叉。井組中各井的水平位移應(yīng)綜合考慮，長短結(jié)合，相鄰兩井造斜點錯開５０米。井口間距不小于６米。（提示：嚴(yán)格執(zhí)行鉆井工程設(shè)計。）,造斜點選擇考慮因素,直井段已發(fā)生的軌跡偏移。有利于防碰。下部計劃實施的增斜方式及其增斜率。盡量利用鉆頭壽命。造斜點應(yīng)選擇比較穩(wěn)定、可鉆性較好的地層。垂深大、水平位移小的井，造斜點應(yīng)深，以簡化井身結(jié)構(gòu)、加快鉆速。垂深小、水平位移大的井，造斜點應(yīng)淺，以減少定

25、向施工的工作量。,小位移井施工注意要領(lǐng),小位移井一般指設(shè)計位移小于２００米的定向井。小位移井施工造斜點較深，以簡化井身結(jié)構(gòu)、加快鉆速。剖面以直增（穩(wěn)）為主。穩(wěn)斜段通常設(shè)計為１００米以內(nèi)以調(diào)節(jié)井斜方位。直增剖面的前提是對鉆具組合的增斜性能把握較好，避免欠井斜。,中位移井施工注意要領(lǐng),中位移井一般指設(shè)計位移介于２００－?。担埃懊椎亩ㄏ蚓Ｔ谠O(shè)計時一般結(jié)合位移大小穩(wěn)斜段控制在２００－３００米，以調(diào)整井斜方位。中位移井在具體施工中，

26、個別技術(shù)員對井斜重視不夠，極易導(dǎo)致井眼軌跡失控。這幾所發(fā)生的填井測井多為中位移井。,大位移井施工注意要領(lǐng),水平位移大的井，造斜點應(yīng)淺，以減少定向施工的工作量。大位移井設(shè)計應(yīng)考慮控制最大井斜，井斜太大井壁磨阻大，易發(fā)生粘卡及增加完井作業(yè)難度。大位移井施工最大井斜盡可能控制在４０度以內(nèi)。,防碰技術(shù)措施,防碰工作是叢式定向井生產(chǎn)的重中之重。必須樹立全員防碰意識，安全距離必須大于４米。嚴(yán)格遵守３０米一點的測斜間距規(guī)定。嚴(yán)格執(zhí)行直井段井身