定向井和水平井钻井技术.doc

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1、第九章定向井和水平井钻井技术第一节定向井井身参数和测斜计算3一．定向井的剖面类型及其应用3二．定向井井身参数4三．狗腿严重度5四．测斜计算的主要方法6第二节定向井剖面设计9一．设计资料9二．设计原则10三．剖面设计中应考虑的问题10四．剖面设计12第三节井眼轨迹控制技术16一．定向选斜井段16二．转盘钻增斜井段18三．稳斜井段19四．降斜井段20五．扭方位20六．长曲率大斜度井技术24七．救险井的设计和施工要点25第四节定向井专用工具26一．井下马达26二．弯接头41三．非磁钻铤41四．稳定器43五．键槽破坏器43六．旁通接头、高压循环头43七．导向钻井系统44八．井下可调稳定器（见表9－

2、19和图9－32）47第五节测量仪器49一．单点测斜仪50二．电子多点测斜仪（ESS或ESI）50三．有线随钻仪51四．无线随钻仪（MWD）52五．随钻测井系统（LWD）简介55六．地面记录陀螺（SRO）56第六节丛式井技术58一．丛式井的概念58二．丛式井设计应考虑的问题58三．丛式井的作业特点59四．丛式井的施工59五．丛式井防碰与绕障技术63六．钻井平台位置优选65第七节套管开窗工艺技术66一．套管开窗的用途66二．斜向器开窗工艺66三．段铣套管的开窗方法70四．侧钻73第八节水平井与径向钻井73一．水平井的分类74二．水平井的钻井技术和剖面设计75三．水平井的钻具、钻井液与套管固井

3、设计77四．水平井的完井方法79五．水平井的测井80六．超短半径水平井81第九节定向井常见问题处理83一．造斜率太低83二．方位偏差太大83三．钻出新井眼84第十节定向井井身质量标准84一．井身质量标准84二．资料要求85参考文献85第一节定向井井身参数和测斜计算一．定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为：常规定向井井斜角＜55°大斜度

4、井井斜角55～85°水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）二．定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。磁北方向线与正北方向

5、线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：真方位＝磁方位角十东磁偏角或真方位＝磁方位角一西磁偏角公式可概括为“东加西减”四个字。方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图9－3所示。4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。6．闭合距和闭合方位（l）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。（2）闭合方位

6、：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。7．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，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。8．方位提前角（或导角）：预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角。三．狗腿严重度狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／100英尺表示）。可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k。1．第一套公式2．第二套公式cosγ＝cosa1cosa2＋sina1sina2cosΔj………………………………………（9－3）本式是由鲁宾斯

7、基推导出来的，使用非常普遍。美国人按上式计算出不同的a1、a2和Δj值下的狗腿角γ值，并列成表格，形成了查表法。3．第三套公式γ——两测点间的狗腿角。若将三套公式作比较，第一套公式具有普遍性，适合于多种形状的井眼，第二套只适用于平面曲线的井眼（即二维井型），第三套是近似公式，用于井斜和方位变化较小的情况。四．测斜计算的主要方法测斜计算的方法可分为两大类二十多种。一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成，另一类则视其为不同曲率