定向井鉆井技術(shù)

1、定向井鉆井技術(shù),一、專業(yè)名詞二、定向鉆井三、注意事項,,,一、專業(yè)名詞,1、井斜角（α）井眼軸線上任一點的井眼方向線與通過該點的重力線之間的夾角，稱為該點處的井斜角。單位為（°）。2、方位角（Φ）：在以井眼軌跡上任一點為原點的平面坐標(biāo)系中，以通過該點的正北方向線為始邊，按順時針方向旋轉(zhuǎn)至井眼方向線在水平面上的投影線為終邊，其所繞過的角度稱該點的方位角。單位為（°）。,,,一、專業(yè)名詞,3、全角變化量：過井眼軸線

2、相鄰兩測點所作的向井眼前進方向延伸的切線之間的夾角稱為全角變化量。它反映了相鄰兩測點間井斜與方位的空間角度的變化量。又稱狗腿角或全變化角。單位為（°）。4、井斜變化率：單位井段內(nèi)井斜角的變化值稱為井斜變化率。通常以兩測點間井斜角的變化量與兩測點間井段長度的比值表示。常用單位為（°）/25m、（°）/30m。,,,一、專業(yè)名詞,5、方位變化率：單位井段內(nèi)方位角的變化值稱為方位變化率。通常以兩測點間方位角的變

3、化量與兩測點間井段長度的比值表示。常用單位為（°）/25m、（°）/30m。6、全角變化率：它是指單位長度井段內(nèi)全角的變化值?；蛟趩挝痪蝺?nèi)井眼前進的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。又稱狗腿嚴(yán)重度或井眼曲率。單位為（°）/25m、（°）/30m。K= √△α/△L +(△φ/△L)2sin2 (α1+ α2)/2,7、井底水平位移：它是指井口與井底兩點在

4、水平面上投影的連線長度，又稱閉合距，單位為m。8、視平移：水平位移在設(shè)計方位線上的投影長度。,,,,,,,,,,,,,,E,N,,P,P,T,O,,Vp,Ap,K,,一、專業(yè)名詞,,,一、專業(yè)名詞,9、造斜點：開始定向造斜的位置。以該點井深表示。10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力。其值等于該造斜工具所鉆出的井段的井眼曲率。 11、增斜（降）率：是指增（降）斜井段的井斜變化率。正為增，負為降。12、工具面：在造斜鉆具組合中，有彎

5、曲工具的兩個軸線所確定的那個面，與磁北方向的夾角為工具面角。 13、反扭角：定向或扭方位時，井下動力鉆具啟動前的工具面與啟動后加壓鉆進時的工具面之間的夾角。,,,一、專業(yè)名詞,14、定向角（裝置角）：井下動力鉆具啟動后，工具面所處的位置（方位）。 15、磁偏角：在某一地區(qū)，磁北極方向線與地理北極方向線之間的夾角，稱該地區(qū)的磁偏角。正為東磁偏角，負為西磁偏角。,,,二、定向鉆井,㈠、定向井設(shè)計

6、 1、井深剖面設(shè)計 長慶油田定向鉆井一般為常規(guī)定向井，剖面要求基本為兩段制（直—增）或三段制（直—增—穩(wěn)）。,,,,,,,,,,,,,,,,直—增剖面,直—增—穩(wěn)剖面,,,二、定向鉆井,2、定向井設(shè)計必須有 a.地質(zhì)設(shè)計應(yīng)提供井口和目標(biāo)點縱、橫坐標(biāo)，目標(biāo)點垂垂直深度； b.給出目標(biāo)點靶區(qū)半徑，有特殊要求應(yīng)作出說明； c.提供本地的磁偏角；

7、 d.叢式井場有老井的，必須提供已鉆的井測斜數(shù)據(jù)，并復(fù)測井口坐標(biāo)； e.根據(jù)地質(zhì)設(shè)計和井場組合，是叢式井井場要進行施工順序排序，盡量避免繞障，減少施工位移；,,,二、定向鉆井,f.根據(jù)現(xiàn)場實際，結(jié)合地面條件選定井口位置和大門方向； g.必須以安裝好井架的井口測量坐標(biāo)作為設(shè)計依據(jù)； h.井架和設(shè)備基礎(chǔ)都應(yīng)擺放在實方處，叢式井組還應(yīng)考慮鉆機移動方式和井口間距，為了減少兩井相碰

8、風(fēng)險井口間距大于6-8米為宜；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,.,,,,,,,,,,直井段,造斜點,增斜段,最大井斜角,αmax,降斜段,直井段,水平位移,s,H,m,φ,°,,,二、定向鉆井,3、設(shè)計書內(nèi)容還包括：ａ、叢式井應(yīng)提供井組排序方案及井組圖；ｂ、提出定向井分段施工技術(shù)，并附造斜點至井底間距為30米的設(shè)計井身軌道二維剖面數(shù)據(jù)和設(shè)計井身投影圖；ｄ、提出各設(shè)計井段的鉆具組合及施工參數(shù)要求，以及使用井

9、下工具的規(guī)格、型號及數(shù)量；ｅ、提出井身軌跡測量方案；ｇ、提出井身質(zhì)量要求；ｈ、對于需要繞障的井，應(yīng)提出繞障施工原則及方案；ｉ、列出定向井鉆井安全技術(shù)措施；,,,二、定向鉆井,4、若是叢式井組，應(yīng)首先做出井組整體設(shè)計；ａ、井組安排應(yīng)考慮道路的優(yōu)化井眼軌跡的需要，多靶井應(yīng)考慮靶前位置對施工的要求。在此前提下，按井組鉆井進尺最少和地形的可能來確定井組地理位置；ｂ、應(yīng)盡量避免井組中各井眼軌跡在空間交叉；ｃ、井組中各井的水平位移應(yīng)綜

10、合考慮，長短結(jié)合，以便于錯開造斜點；ｄ、井口可根據(jù)地形條件及鉆機的移動性能等情況布置成直線型、矩形，急于投產(chǎn)的油井，可布置成L形；ｅ、井組中各井的表層套管下深應(yīng)錯開20米以上；,,,二、定向鉆井,5、多臺鉆機共用的叢式井場，應(yīng)對消防、環(huán)保、放噴、供油、水、電、熱等印素統(tǒng)一設(shè)計； 6、叢式井應(yīng)繪制地面井口布置圖，標(biāo)明井號或必要的說明（如繞障、多目標(biāo)井），并規(guī)定出井口間距，油層套管聯(lián)入，鉆井順序和鉆機移動方向；

11、 7、 應(yīng)根據(jù)測量儀器的精度確定叢式井，繞障井和調(diào)整加密井中各設(shè)計井和已完成井的誤差范圍，提出防碰井段預(yù)告和措施；,,,二、定向鉆井,㈡、工具準(zhǔn)備 1、測量儀器ａ、最低標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)配備磁性或電子單多點測斜儀全套；ｂ、在定向和扭方位的作業(yè)中可采用有線或無線隨鉆測斜儀，井深超過2000米的定向井應(yīng)盡量采用隨鉆測斜儀；ｃ、在有磁干擾條件下的測量條件下的測量作業(yè)，應(yīng)采用陀螺測斜儀；ｄ、定期（半年或6000米作業(yè)）對定向井測斜儀

12、器的測量單元進行井斜角、方位角和工具面角全量程的精度檢查和調(diào)校；ｅ、手工具配備鉆桿量角器、轉(zhuǎn)盤量角器、水平尺、定位標(biāo)尺、畫線規(guī)、秒表；ｆ、配備電腦和相應(yīng)計算機軟件；ｇ、配備可調(diào)速的測斜絞車，或者使用自浮式測斜儀器；,,,二、定向鉆井,2、井下工具應(yīng)配備：ａ、井下動力鉆具ｂ、定向彎節(jié)頭ｃ、無磁鉆鋌ｄ、螺旋扶正器（或變徑扶正器）ｅ、地面震擊器ｆ、加重鉆桿ｇ、短鉆鋌ｈ、調(diào)節(jié)盡鉆頭穩(wěn)定器位置的接頭,,,二、定向鉆井,㈢定向

13、井工藝 1、井眼軌跡的控制 1）直井段鉆進過程中按設(shè)計要求認(rèn)真作好測斜工作，監(jiān)測井眼軌跡，嚴(yán)格作好防碰工作，并控制直井段最大井斜符合設(shè)計要求。特別要作好1：100的防碰圖，做好隨鉆分析，異常情況分析記錄判斷，搞好全員防碰工作。 2）、造斜段：造斜點的選擇應(yīng)考慮以下因素： ａ、設(shè)計造斜點，ｂ、直井段以發(fā)生的軌跡偏移 ｃ、有利于防碰，ｄ、下步計劃實施的

14、增斜方式及增斜率，ｅ、其它井施工安全性，ｆ、盡量充分利用鉆頭壽命,,,二、定向鉆井,3）、注意事項：a.使用單點測斜儀器造斜時，應(yīng)注意井口的印跡，測量夾角要注意判明方向； b.使用單彎螺桿一類工具造斜時，應(yīng)注意入井前螺桿彎曲方向與定向直接頭間的夾角，并在每次測斜后校正； c.造斜施工要根據(jù)設(shè)計，要考慮直井段軌跡的影響、下部地層可能的漂移規(guī)律等因素確定初始井斜角和定向方位角，并預(yù)算下部軌跡控制方案；

15、 d.由于測量儀器與井底總是有一段距離，尤其在使用單點測斜儀器定向時，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，以保證造斜施工達到預(yù)期效果。,,,二、定向鉆井,㈣ 斜井段 ａ、根據(jù)定向造斜結(jié)果和設(shè)計要求組配好鉆具結(jié)構(gòu)確保斜井段控制達到要求； ｂ、測斜點的間距按設(shè)計要求執(zhí)行； ｃ、井眼軌跡采用平均角法、校正平均角法、圓柱螺線法、最小曲率法四種規(guī)定算法之一來

16、計算； ｄ、每測量一個點后及時輸入計算機，根據(jù)測斜數(shù)據(jù)和軌跡圖，分析井斜和方位的變化，參照以鉆井資料，預(yù)測并設(shè)計待鉆井眼軌跡，及時改變鉆井參數(shù)或鉆具組合；,,,二、定向鉆井,ｅ、扭方位施工，前三根盡可能逐根進行測斜，測斜間距一般不超過30米，情況復(fù)雜時必須鉆進一根測斜一根； ｆ、在防碰繞障施工井段加密測斜，隨時記錄鉆進情況，觀察轉(zhuǎn)盤扭矩變化，鉆具是否有憋跳現(xiàn)象，巖屑中是否出現(xiàn)水泥和鐵屑；,,,二、定向

17、鉆井,㈤ 定向井下部鉆具組合 1、直井段鉆具 a、215.9mm鉆頭+177.8mm鉆鋌(1立柱)+165.1mm無磁鉆鋌1根+158.75mm+127mm鉆桿 b、215.9mm鉆頭+165.1mm無磁鉆鋌1根+165.1mm鉆鋌(1根)+214mm扶正器+158.75mm鉆鋌(5立柱)+127mm鉆桿,,,二、定向鉆井,2、造斜段鉆具 a、215.9mm

18、鉆頭+165mm直螺桿+1?～2?彎接頭＋158.8mm無磁鉆鋌1根+158.8mm鉆鋌3立柱+127mm鉆桿 b、215.9mm鉆頭+165mm單彎螺桿+直接頭＋158.8mm無磁鉆鋌1根+158.8mm鉆鋌3立柱+127mm鉆桿,,,二、定向鉆井,㈥增斜井段鉆具 a、單扶正器鉆具結(jié)構(gòu): 215.9(81/2)mm鉆頭+配合接頭(0.45~1m)+214mm扶正器+158.8mm無磁鉆鋌1根+

19、158.8mm鉆鋌5立柱+127mm鉆桿 b、雙扶正器鉆具結(jié)構(gòu): 215.9(81/2)mm鉆頭+配合接頭(0.45~1m)+214mm扶正器+158.8mm無磁鉆鋌1根+158.8mm鉆鋌1根+214mm扶正器+158.8mm鉆鋌5立柱+127mm鉆桿 增斜效果與下列因素有關(guān):調(diào)整鉆頭與近鉆頭穩(wěn)定器的距離(距離越短,造斜力越大);調(diào)整穩(wěn)定器之間的距離;調(diào)整鉆鋌尺寸;調(diào)整穩(wěn)定器與井壁的間隙;

20、 調(diào)整鉆壓;,,,二、定向鉆井,轉(zhuǎn)盤鉆增斜鉆具三種基本形式：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,普通鉆鋌,無磁鉆鋌,穩(wěn)定器,鉆頭,,,L1,L1,L1,L2,L2,L3,,,二、定向鉆井,㈦穩(wěn)斜井段鉆具 a、單扶正器鉆具結(jié)構(gòu): 215.9mm鉆頭+配合接頭(1~1.5m)+214mm扶正器+158.8mm無磁鉆鋌1根+158.8mm鉆鋌5立柱+127

21、mm鉆桿 b、雙扶正器鉆具結(jié)構(gòu): 215.9mm鉆頭+配合接頭(0.45~1m)+214mm扶正器+158.8mm無磁鉆鋌1根+214mm扶正器+158.8mm鉆鋌5立柱+127mm鉆桿 可采用轉(zhuǎn)盤鉆(轉(zhuǎn)速控制在50轉(zhuǎn)/分左右)加單彎螺桿鉆具穩(wěn)斜。,,,二、定向鉆井,轉(zhuǎn)盤鉆穩(wěn)斜鉆具三種基本形式：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,普通鉆鋌,

22、無磁鉆鋌,穩(wěn)定器,鉆頭,,,L1,L1,L1,L2,L2,L3,,,,,二、定向鉆井,㈧ 降斜井段鉆具 a、單扶正器鉆具結(jié)構(gòu): 215.9(81/2)mm鉆頭+配合接頭(3~18m)+214mm扶正器+158.8mm無磁鉆鋌1根+158.8mm鉆鋌5立柱+127mm鉆桿 ｂ、光鉆鋌降斜鉆具 用單穩(wěn)定器鉆具組合鉆進,當(dāng)井斜角小于20度時鉆具組合的方位穩(wěn)定性較差,使用中應(yīng)慎重;

23、 短鉆鋌的配備1.0、2.0、3、4.5、6.0米等規(guī)格的短鉆鋌; 長井段及大井斜角穩(wěn)斜鉆進時,應(yīng)采用微增斜鉆具組合鉆進,以平衡鐘擺井斜力,達到長井段穩(wěn)斜目的;,,,二、定向鉆井,在軟地層鉆進,一般應(yīng)選用支撐面較寬扶正條較長的螺旋穩(wěn)定器,在硬地層中,應(yīng)選用支撐面ze扶正條較短的螺旋穩(wěn)定器; 在阻卡嚴(yán)重的地區(qū),可采用變徑穩(wěn)定器;,,,二、定向鉆井,ｅ、扭方位施工，前三根盡可能逐根進行測斜，

24、測斜間距一般不超過30米，情況復(fù)雜時必須鉆進一根測斜一根； ｆ、在防碰繞障施工井段加密測斜，隨時記錄鉆進情況，觀察轉(zhuǎn)盤扭矩變化，鉆具是否有憋跳現(xiàn)象，巖屑中是否出現(xiàn)水泥和鐵屑；,,,二、定向鉆井,ｅ、扭方位施工，前三根盡可能逐根進行測斜，測斜間距一般不超過30米，情況復(fù)雜時必須鉆進一根測斜一根； ｆ、在防碰繞障施工井段加密測斜，隨時記錄鉆進情況，觀察轉(zhuǎn)盤扭矩變化，鉆具是否有憋跳現(xiàn)象，巖屑中是否出現(xiàn)水泥和