演示文稿直井定向井井斜控制

直井定向井井斜控制當前第1頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（1）井深：直井段上測點增斜段最大井斜角αmax

降斜段水平位移

指井口(通常以轉盤面為基準)至測點的井眼長度，也有人稱之為斜深，國外稱為測量井深。井深是以鉆柱或電纜的長度來量測。井深既是測點的基本參數(shù)之一，又是表明測點位置的標志。井深常以字母Ｌ表示，單位為米(m)。井深的增量稱為井段，以ΔＬ表示。二測點之間的井段長度稱為段長。一個測段的兩個測點中，井深小的稱為上測點，井深大的稱為下測點。井深的增量是下測點井深減去上測點井深。下測點當前第2頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（2）井斜角：指測點處的井眼方向線與重力線之間的夾角就是該測點處的井斜角。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。井斜角表示了井眼軌跡在該測點處傾斜的大小。井斜角常以希臘字母α表示，單位為度(°)。一個測段內井斜角的增量總是下測點井斜角減去上測點井斜角，以Δα表示。當前第3頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（3）井斜方位角：井眼軸線上某點處的井眼方向線投影到水平面上，即為該點的井眼方位線（井斜方位線）。井眼軸線投影到水平面上以后，過其上每一點作投影線的切線，該切線向井眼前進方向延伸部分，即為該點的井眼方位線，或稱井斜方位線。注意“方向”與“方位”的區(qū)別。方位線是水平面上的矢量，而方向線乃是空間的矢量。只要講到方位，方位線，方位角，都是在某個水平面上；而方向，方向線和狗腿角，則是在三維空間內(當然也可能在水平面上)。井眼方向線是指井眼軸線上某一點處井眼前進的方向線。當前第4頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（3）井斜方位角：當前第5頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。

井斜方位角以字母φ表示。井斜方位角的增量是下測點的井斜方位角減去上測點的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位角的值可以在0～360°范圍內變化。（3）井斜方位角：井斜方位角：以正北方位線為始邊，順時針方向旋轉到井眼方位線（井斜方位線）上所轉過的角度，即井斜方位角。當前第6頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（4）磁偏角

磁偏角分為東磁偏角和西磁偏角。東磁偏角指磁北方位線在正北方位線的東面，西磁偏角指磁北方位線在正北方位線的西面。用磁性測斜儀測得的井斜方位角稱為磁方位角，并不是真方位角，需要經過換算求得真方位角。這種換算稱為磁偏角校正。換算的方法如下：

真方位角＝磁方位角＋東磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角當前第7頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（4）磁偏角磁偏角地圖當前第8頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軌跡的基本參數(shù)（5）象限角

井斜方位角還有另一種表示方式，稱“象限角”它是指井斜方位線與正北方位線或與正南方位線之間的夾角。象限角在0～90度之間變化。書寫時需注明所在的象限，如N67.5°W。當前第9頁\共有73頁\編于星期二\11點象限方位角校正，更為麻煩。區(qū)別東西磁偏角；區(qū)別在哪個象限里；井眼軌跡的基本參數(shù)（5）象限角當前第10頁\共有73頁\編于星期二\11點1.我國勝利油田的磁偏角大約是西偏5.50。某測點測得井斜方位角為2.50，求真方位角=？2.我國新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測點測得井斜方位角為3580，求真方位角=？3.西磁偏角5.50，測得方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？4.東磁偏角50，測得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？磁偏角校正(課堂練習)井眼軌跡的基本參數(shù)當前第11頁\共有73頁\編于星期二\11點1.我國勝利油田的磁偏角大約是西偏5.50。某測點測得井斜方位角為2.50，求真方位角=？答：真方位角=35702.我國新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測點測得井斜方位角為3580，求真方位角=？答：真方位角=2.103.西磁偏角5.50，測得方位角292.50，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？答：真方位角=2870；測得象限角=N67.50W；校正后象限角=N730W；4.東磁偏角50，測得方位角1200，求真方位角=？如果用象限角表示，象限角=？答：真方位角=1250；測得象限角=S600E；校正后象限角=S550E；磁偏角校正(課堂練習)井眼軌跡的基本參數(shù)當前第12頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軸線的圖示法一、投影圖表示法優(yōu)點：從圖上可直接看出，需要增斜還是需要降斜，需要增方位還是需要減方位。也可根據(jù)這張圖，可以想象出井眼軸線的空間形狀。缺點：這種垂直投影圖不能反映出井身參數(shù)的真實值。

相當于機械制圖中的視圖表示法，在國外使用廣泛。這種圖示法包括兩張圖：一張是水平投影圖，相當于俯視圖。一張是垂直投影圖，相當于側視圖，其投影面選在原設計方位線所在的鉛垂平面上(橫坐標V，縱坐標D或H)。投影圖主要用于指導施工。H當前第13頁\共有73頁\編于星期二\11點井眼軸線的圖示法二、柱面圖表示法：包括兩張圖：一張是水平投影圖，相當于俯視圖，與投影圖表示法相同；一張是垂直剖面圖(橫坐標P，縱坐標D或H)，與垂直投影圖不同，它不是在某個鉛垂平面上的投影。H

垂直剖面圖的形成：實鉆井眼是一條空間曲線，設想經過這條曲線上的每一個點作一條鉛垂線，所有這些鉛垂線就構成了一個曲面。最大特點：柱面展平后，井眼長度和井斜角都保持不變。優(yōu)點：

憑著這兩張圖，即可了解井眼的空間形狀,可以反映出井身參數(shù)的真實值，作圖容易，利用測斜資料算出每個測點的坐標位置，即可作圖。當前第14頁\共有73頁\編于星期二\11點三、井斜的危害

1、使井眼偏離設計井位，將打亂油氣田開發(fā)的布井方案。

2、使井深發(fā)生誤差，使所得的地質資料不真實。

3、給鉆井工作增加困難，甚至造成井下復雜事故。

4、使鉆柱磨損和折斷或造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆等事故。

5、下套管困難，套管居中，影響固井質量。

6、影響采油及注水工作，常引起油管和抽油桿的磨損和折斷，甚至造成嚴重的井下事故。所以，井斜過大對油氣田的勘探和開發(fā)都有很大危害。如何控制井斜是鉆井工作的一個重要課題。四、井斜的原因主要有地質條件，鉆具結構，鉆進技術措施，操作技術，以及設備安裝質量等。

1、地質條件地質條件是產生井斜的重要原因。地層傾角；層狀結構；各向異性；巖性軟、硬交替及斷層等。起主要作用的是地層傾角，

（1）地層傾角對井斜的影響

當?shù)貙觾A角小于45°時，井眼一般沿上傾方向偏斜；當?shù)貙觾A角大于60°時，井眼將順著地層面下滑發(fā)生偏斜；而在45°至60°之間是不穩(wěn)定區(qū)。即有時向上傾斜有時向下傾斜。§3-3直井鉆井技術當前第15頁\共有73頁\編于星期二\11點（2）層狀地層對井斜的影響鉆頭在傾斜的層狀地層中鉆進時，當鉆至每個層面交界處時，此處巖層不能長時間支持所加的鉆壓而趨向沿垂直層面發(fā)生破碎。在井眼上傾一側的小斜臺很容易鉆掉。相反，在井眼下傾一側卻殘留一個小斜臺；它就向小變向器作用一樣，對鉆頭施加一個橫向力，把鉆頭推向上傾的一側，從而引起井斜。鉆進通過層狀地層時井眼偏斜的原因鉆頭在不同方向上的破碎速度當前第16頁\共有73頁\編于星期二\11點鉆進通過層狀地層時井眼偏斜的原因鉆頭在不同方向上的破碎速度

（3）地層各向異性從生產實踐和實驗室的研究得知，由于巖層的成層狀況、層理、節(jié)理、紋理以及巖石的成分、結構、膠結物、顆粒大小等因素造成巖層在不同方向上的強度不同，一般來說垂直地層層面的強度較小，鉆進時鉆頭將沿著這個破碎阻力最小的方向傾斜。當前第17頁\共有73頁\編于星期二\11點（4）巖性軟硬交錯變化對井斜的影響當鉆頭從軟地層進入硬地層時，如圖（a）所示。鉆頭在A測接觸到硬巖石，而在B側還是軟巖石，這樣在鉆壓作用下，由于A側巖石的硬度大，可鉆性小，鉆頭刀刃吃入地層少，鉆速慢；而在Ｂ側巖石的硬度小，可鉆性大，鉆頭刀刃吃入地層多，鉆速快。這樣鉆出井眼自然會偏斜。另外，由于鉆頭兩側受力不均，在Ａ側的井底的反力的合力比Ｂ側大，將產生一個彎距M，扭轉鉆頭，使其沿著地層上傾方向發(fā)生傾斜。當前第18頁\共有73頁\編于星期二\11點

當鉆頭由硬地層進入軟地層時，如圖（b）所示，開始時由于地層在軟地層一側吃入多，速快，而在硬地層一側吃如少，鉆速慢，井眼有向地層下傾方向傾斜的趨勢。但當鉆頭快鉆出硬地層時，此處巖石不能在支撐鉆頭的重負荷，巖石將沿著垂直于層面方向發(fā)生破碎，在硬地層一側留下一個臺肩，迫使鉆頭回到地層上傾方向。所以鉆頭由硬地層進入軟地層也有可能仍然向地層上傾方向發(fā)生傾斜。此外，斷層和破碎帶也常常會引起井斜。總的來說，由于地質條件的影響，地層將作用于鉆頭一個橫向造斜力，使鉆頭偏離原來的井眼軸線，一般情況下是使井眼向地層上傾方向發(fā)生偏斜。當前第19頁\共有73頁\編于星期二\11點2、鉆具原因鉆具導致井斜的主要因素是鉆具的傾斜和彎曲。一是引起鉆頭傾斜，在井底形成不對稱切削；二是使鉆頭受到側向力的作用，迫使鉆頭進行側向切削。（1）導致鉆具的傾斜和彎曲的原因：①由于鉆具直徑小于井眼直徑鉆具和井眼之間有一定的間隙。②鉆壓使下部鉆具受壓彎曲。彎曲鉆柱將使靠近鉆頭的鉆具彎曲更大。③下入井內的鉆具本來就是傾斜和彎曲的。當前第20頁\共有73頁\編于星期二\11點(2)鉆柱的一、二次彎曲對井斜的影響鉆井實踐表明，輕壓吊打，井打的比較直，鉆鋌穩(wěn)定垂直，但鉆壓小鉆速慢頭如圖a。鉆壓逐步增大，當增至某一值p1時下部鉆鋌失去穩(wěn)定狀態(tài)，產生圖b的一次曲，鉆鋌與井壁相切于切點1。P1是使鉆鋌喪失穩(wěn)定的軸向壓力的臨界值稱為一次彎曲臨界鉆壓，鉆頭傾角增大；如果再增大鉆壓，彎曲程度繼續(xù)增大，切點不斷下移，如圖c.鉆頭傾角繼續(xù)增大，當前第21頁\共有73頁\編于星期二\11點當增大至第二次彎曲鄰界鉆壓P2時，下部鉆鋌產生二次彎曲。這時靠下部得彎曲部分不與井壁接觸靠上面的彎曲部分與井壁接觸與新的切點了，且切點提高如圖d。鉆頭傾角減小。

3、安裝設備安裝質量對井斜的影響天車、游車和轉盤三點不在一條鉛垂線上；轉盤安裝不平而引起鉆具一開始就傾斜等。當前第22頁\共有73頁\編于星期二\11點五、斜井內鉆柱的受力分析

1、鉆壓w

由于井斜，鉆壓不是沿井眼軸線方向施加給鉆頭，而是偏離一個角度β。此時鉆壓可分解為與井眼軸線相平行得力P0和與井眼軸線相垂直的力FI

P0=Pcosβ它對井斜沒有什麼影響，而是使井眼沿著原井眼軸線的方向繼續(xù)向下鉆進。

Fi=Psinβ

式中P——鉆壓；

β——鉆頭傾斜角。

Fi將使鉆頭偏離井眼軸線，即增斜力。斜井內鉆柱切點以下鉆柱受力情況當前第23頁\共有73頁\編于星期二\11點2、鐘擺力Fd斜井內鉆柱切點以下鉆柱在垂直于井壁方向產生一個分力。此力使鉆頭側向破碎巖石，使井眼恢復垂直狀態(tài)，即為鐘擺減斜力。的減斜力Fd近

Fd≈1/2Wsinα

式中W——切點以下鉆鋌的重量；

α——井斜角。3、地層造斜力Ff

取決于地層傾角和各向異性等因素。在多數(shù)情況下增斜，也可能降斜綜合考慮上述諸力的作用，在鉆頭上作用一對相互矛盾著的力，即：造斜力F1=Psinβ+Ff

或F1=Psinβ—Ff自然增斜時Ff取正號，自然降斜時取負號。降斜力F≈1/2Wsinα斜井內鉆柱切點以下鉆柱受力情況當前第24頁\共有73頁\編于星期二\11點目前常采用控制井斜的方法有：滿眼鉆具、鐘擺鉆具、偏心偏重鉆鋌及塔式鉆具。一、鐘擺鉆具的工作原理及使用特點

1、工作原理就是利用斜井內切點以下鉆鋌重量產生的鐘擺減斜力，把鉆頭推向井壁下方，以達到逐漸減小井斜的目的。

2、鐘擺減斜力的計算。

Fd≈1/2Lqmsinα

式中Fd—鐘擺減斜力KNL—切點以下鉆鋌長度，m

qm—泥漿中每米鉆鋌的重量KN/m

α—井斜角度鐘擺鉆具示意圖當前第25頁\共有73頁\編于星期二\11點

從上式可看出，對一定斜度的井眼來說，井斜角α是一定的，因此增大鐘擺減斜力。一是使用大尺寸鉆鋌或加重鉆鋌，增大qm在同一鉆壓下，不易被壓彎，且切點位置高，切點以下鉆鋌長度L增大減斜力增大。二是使切點略高一些。在鉆鋌上安裝一個穩(wěn)定器，以提高切點以下鉆鋌的長度使減斜作用增大。（如圖）。除此之外，穩(wěn)定器對下部鉆鋌還起到扶正作用，因而可減小鉆頭傾斜角，限制增斜力的作用。當然，最理想的辦法是大尺寸鉆鋌加穩(wěn)定器，這樣組成的鐘擺長度大，重量也大，其減斜效果最好。鐘擺鉆具示意圖3、影響鐘擺減斜力的因素當前第26頁\共有73頁\編于星期二\11點4、穩(wěn)定器安放位置對鐘擺鉆具來說，穩(wěn)定器的安放位置十分重要，它是這種鉆具的技術關鍵。如果安放位置偏低則減斜力小，效果差；如果安放便高，則穩(wěn)定器以下鉆鋌可能與井壁形成新的切點，使鐘擺鉆具失效。形成新的切點穩(wěn)定器理想位置的理論計算相當復雜和繁瑣。我們介紹我國著名石油鉆井專家楊勛堯提出揚勛堯提出的Lz計算公式如下鐘擺鉆具穩(wěn)定器的安放位置式中：A=π2·qm·Sinα第三章鉆進技術

§3-2井斜的控制方法當前第27頁\共有73頁\編于星期二\11點5、鐘擺鉆具使用特點（1）鐘擺鉆具組合的鐘擺力隨井斜角的大小而變化。所以，鐘擺鉆具組合多數(shù)用于對于井斜角已經較大的井進行糾斜。（2）鐘擺鉆具組合的性能對鉆壓特別敏感。鉆壓增大，則增斜力增大，鐘擺力減小，所以鐘擺鉆具組合在使用中必須嚴格控制鉆壓。（3）在井尚未斜或井斜角很小時，多使用滿眼鉆具組合，僅在對軌跡要求特別嚴的直井（段）中，才使用鐘擺鉆具組合進行“吊打”。（4）扶正器與井眼的間隙對鐘擺鉆具組合性能的影響特別明顯，當扶正器直徑因磨損而減小時應急時更換或修復。（5）多扶正器的鐘擺鉆具組合，需要較復雜的設計合計算。（6）鉆具的缺點是在直井內無防斜作用。當前第28頁\共有73頁\編于星期二\11點二、偏重鉆鋌的防斜原理及使用特點1、工作原理偏重鉆鋌是在普通鉆鋌的一側鉆一排孔眼，造成一邊重一邊輕（如圖）當鉆具旋轉時就產生一個朝向重邊的離心力，鉆具每轉一圈與鐘擺力重合一次，對井壁產生較大的沖擊糾斜力，達到降斜的目的。偏重鉆鋌在直井中更具有防斜作用，斜井中有偏重鉆鋌的糾斜作用。偏重鉆鋌

偏重鉆鋌的糾斜作用當前第29頁\共有73頁\編于星期二\11點2、離心力的計算

F=mrω2式中F——離心力（或向心力）；

m——物體質量；

r——圓的半徑；

ω——角速度。離心力與物體質量、圓半徑以及角速度的平方成正比。故采用高轉速。偏重鉆鋌接近鉆頭，另外，鉆鋌重邊和輕邊的餓重量差要適當，推薦為鉆鋌總量的0.5-5%，不能低于0.1%，也不能大于10%。一般9米長的偏重鉆鋌就起到良好的糾斜作用。3、偏重鉆鋌的結構在地層傾角達到30°時的幾十口井上，使用偏重鉆鋌進行了防斜和糾斜實驗，井斜一般均在3°以內，結構尺寸見圖。另外，在江漢油田和冷湖油田，所用偏重鉆鋌是用159毫米鉆鋌做成，長9米，鉆眼103個，孔深平均18毫米，孔徑60毫米，當前第30頁\共有73頁\編于星期二\11點3、偏重鉆鋌使用特點（1）偏重鉆鋌是一種有效的防斜鉆具，可用于易斜地區(qū)，并能使用較大鉆壓。無論是在開鉆時就下井使用，或者在鉆開易斜層之前下井使用，它都有良好防斜效果。它即可用于防斜，也可用于糾斜。當井斜角達到規(guī)定限度前，可用偏重鉆鋌在較高鉆壓下糾斜，而且效果很好。（2）在鉆定向井時，如需減斜或者要將井眼恢復垂直，使用偏重鉆鋌也很有效，而且還可以使用較大鉆壓。（3）這種鉆具的結構簡單，使用方便。一般在偏重鉆鋌之上接普通鉆鋌即可，不需要安放穩(wěn)定器，便于起下鉆，時效也高。（4）偏重鉆鋌在井下工作安全可靠，不易產生井漏和卡鉆的危險。但使用偏重鉆鋌時則不會出現(xiàn)這種危險。另外，使用偏重鉆鋌時，在井內不易發(fā)生卡鉆或或鍵槽等復雜情況（5）在使用偏重鉆鋌時要特別注意防止泥包，以免影響防斜效果。當前第31頁\共有73頁\編于星期二\11點三、塔式鉆具的應用

1、概念：所謂塔式鉆具就是在鉆柱下部使用幾段變徑的鉆鋌，緊靠鉆頭處的鉆鋌直徑最大，往上直徑遞減，其形如塔一樣，故取名為塔式鉆具。

2、塔式鉆具的特點下部鉆具的重量大，剛度大，重心低，在較大鉆壓下不易歪曲，與井眼間隙小，有利于鉆頭的平穩(wěn)工作。

3、塔式鉆具應用塔式鉆具一種防斜鉆具。鉆出的井眼比較規(guī)則，井斜變化率不大，主要應用于井徑易擴大的地層（如松軟地層、鹽巖層等）；因為在這類地層中由于井徑擴大，使帶穩(wěn)定器的鉆具（鐘擺鉆具、滿眼鉆具等）起不到扶正和填滿作用，防斜作用很差。4、塔式鉆具組合（1）178×155.6×146毫米塔式鉆具，主要用于深井（2）228.6×203.2×178毫米的塔式鉆具主要用于超深井效果良好。

5、塔式鉆具使用注意的問題由于環(huán)形間隙較小，循環(huán)泥漿時泵壓高，轉盤負荷可能增大，鉆頭易泥包，易坍地層易卡鉆等。當前第32頁\共有73頁\編于星期二\11點四、剛性滿眼鉆具控制井斜的技術1、扶正器滿眼鉆具（1）扶正器滿眼鉆具定義：滿眼鉆具一般是由幾個外徑與鉆頭直徑相近的穩(wěn)定器（3-5個）與一些較大尺寸的鉆鋌所組成。（2）扶正器滿眼鉆具的防斜原理基本上有兩條，一是由于此種鉆具比光鉆鋌剛度大，并能添滿井眼，因而在大鉆壓下不易彎曲，并能保持鉆具在井內居中，減小鉆頭傾斜角。所以能減小和限制由于鉆柱彎曲產生的增斜力。二是在地層橫向力的作用下，穩(wěn)定器能支撐在井壁上限制鉆頭的橫向移動，同時能在鉆頭處產生一個抵抗地層力的糾斜力。主要表現(xiàn)下面三個方面：

1、在垂直或接近垂直井眼中鉆具的防斜作用。

2、增斜時鉆具的防斜作用

3．減斜時鉆具的作用。當前第33頁\共有73頁\編于星期二\11點

在鉆具上至少要有三個穩(wěn)定點，即除靠近鉆頭有一穩(wěn)定器外，其上面應再安放兩個穩(wěn)定器才能保持有三點接觸井壁。如果只有兩點接觸（如圖a所示），鉆具就能循沿一條曲線，不能保證井眼的直線性。滿眼鉆具的防斜作用如果有三點接觸就不會發(fā)生這種情況（圖3-16b）而可以通過三點直線性來保持井眼的直線性和限制鉆頭的橫向移動。圖為穩(wěn)定器與井壁接觸情況當前第34頁\共有73頁\編于星期二\11點2、滿眼鉆具抵抗地層橫向力作用1、滿眼鉆具在垂直井眼中鉆進當前第35頁\共有73頁\編于星期二\11點

（3）扶正器滿眼鉆具的特點：

滿眼鉆具剛性大，與井眼的間隙小，在大鉆壓下不易彎曲，能保持鉆具在井內居中減小鉆頭的傾斜角。直井中當?shù)貙訖M向力不大時，能保持直眼鉆進，在鉆遇增斜或減斜地層時也能有力地控制井斜變化率，使井斜不致過快地增大或減小，不會形成狗腿或鍵槽等影響井身質量的隱患。

（4）扶正器位置的確定下面介紹揚勛堯提出的扶正器滿眼鉆具組合，簡稱YXY組合。（1）YXY組合的結構

YXY滿眼鉆具組合結構當前第36頁\共有73頁\編于星期二\11點YXY組合一般包括四個扶正器，如圖所示自下而上，分別為：①近鉆頭扶正器：緊裝在鉆頭之上，簡稱近扶。近扶直徑較大，與鉆有直徑僅差1～2毫米。在易斜地區(qū)，近扶的長度可加長；在特別易斜的地層，可將兩個扶正起串聯(lián)起來，作為近扶。近扶的主要作用，是依靠其支撐在尚未擴大的井壁上，抵抗鉆頭所受的側向力，有效地防止鉆頭側向切削。同時，近扶由于直徑大，剛性大也可有效地防止鉆頭傾斜，從而阻止鉆頭的不對稱切削②中扶正器：簡稱中扶或二扶。中扶的位置需要經過嚴格的計算。中扶的直徑與近扶相同。中扶的主要作用是保證中扶與鉆頭之間的鉆柱不發(fā)生彎曲，從而防止鉆頭對井底的不對稱切削。③上扶正器：簡稱上扶或三扶。安置位置在中扶之上一個鉆鋌的單根處。上扶的直徑一般與近扶和中扶相同，但要求可以放松。④第四扶正器：簡稱四扶，一般情況下可以不裝，僅在特別易斜的地層才裝，安裝位置在上扶之上一個鉆鋌單根處。直徑要求與上扶相同。上扶與四扶的作用在于增大下部鉆柱的剛度，協(xié)助中扶防止下部鉆柱軸線發(fā)生傾斜。當前第37頁\共有73頁\編于星期二\11點（5）滿眼鉆具的使用滿眼鉆具組合的使用要注意以下問題：①在已經發(fā)生井斜的井內使用不能減小井斜角，只能做到穩(wěn)斜，主要功用是控制井眼曲率。②使用滿眼鉆具組合的關鍵在于一個“滿”字，即扶正器與井眼的間隙對滿眼鉆具組合的性能影響非常顯著。在使用中應使間隙近可能小。設計間隙一般為Δd=dh=-ds=0.8～1.6mm。在使用中，因扶正器的磨損，間隙將增大。當間隙Δd達到或超過兩倍的設計值時，應急時更換或修復扶正器。③保持“滿”的另一個關鍵在于井徑不的擴大。這要求有好的鉆井液護壁技術。但即使鉆井液護壁技術不好，井徑的擴大總要經過一定的時間才會發(fā)生。只要搶在井徑擴大以前鉆出新的井眼，則仍可保持“滿”的效果。這就要求加快鉆速。我國現(xiàn)場工作人員將此概念總結為“以快保滿，以滿保直”。④在鉆進軟硬交錯，或傾角較大的地層時，要注意適當減小鉆壓，并要勤劃眼，以便消除可能出現(xiàn)的“狗腿”。⑤不宜在井眼曲率較大的井段使用。當前第38頁\共有73頁\編于星期二\11點3-4定向井鉆井技術一、概述二、定向井設計與計算三、定向井專用工具四、定向井井眼軌跡控制當前第39頁\共有73頁\編于星期二\11點一、概述1、定向井的概念定向井：是指按照預先設計的軌跡鉆進，具有井斜和方位變化的井。

它是由特殊井下工具、測量儀器和工藝技術有效控制井眼軌跡，使鉆頭沿著特定方向鉆達地下預定目標的鉆井工藝技術。

當前第40頁\共有73頁\編于星期二\11點2、定向井的基本應用

（1）地面限制：高山、森林、城鎮(zhèn)、重要建筑、沼澤；良田、草場；海洋、湖泊、河流、鹽田。當前第41頁\共有73頁\編于星期二\11點（2）地下地質條件要求。

用直井難以穿過的復雜層、鹽丘和斷層等。當前第42頁\共有73頁\編于星期二\11點

（3）處理井下事故的特殊要求。

遇到井下事故無法處理或不易處理時，常采用定向井技術。如：掉鉆頭、斷鉆具、卡鉆等。

當前第43頁\共有73頁\編于星期二\11點

（4）提高經濟效益的特殊需要。土耳其天然堿礦對接井施工（5）增產措施、煤礦安全、工程救險等。當前第44頁\共有73頁\編于星期二\11點3、定向井的類型按施工技術方法：自然彎曲定向井人工彎曲定向井按設計井眼軸線形狀：二維平面定向井三維平面定向井按設計最大井斜角：低斜度定向井（最大井斜﹤15°）中斜度定向井（最大井斜﹤

15°～45°）

大斜度定向井（最大井斜﹤

45°～85°）

水平井（最大井斜﹥85°）

按井底結構分類：單底定向井多底定向井當前第45頁\共有73頁\編于星期二\11點

4、定向井的井眼軌跡設計

（1）定向井相關術語

造斜點：開始定向造斜的位置。

造斜率：表示造斜工具的造斜能力，其值等于所鉆井段的井眼曲率。靶點：鉆井工程設計中規(guī)定的必須鉆達的地層位置,亦稱之為目標點。靶區(qū)半徑：允許井眼軌跡偏離靶點的距離。靶區(qū)：以靶區(qū)半徑為半徑的圓面。當前第46頁\共有73頁\編于星期二\11點直井段造斜點增斜段最大井斜角αmax

降斜段直井段斜井深水平位移1)直井段:設計井斜角為零度的井段。2)造斜點（Ｄｋｏｐ）:開始定向造斜的位置稱為造斜點。通常以該點的井深來表示。3)造斜率（Ｒｂ）: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(增)斜段:井斜角隨井深增加的井段。井身在垂直平面內的投影當前第47頁\共有73頁\編于星期二\11點（2）定向井的井眼軌跡類型

二維定向井三維定向井

（1）三段式（2）多靶三段式（3）五段式（4）雙增式當前第48頁\共有73頁\編于星期二\11點（3）井眼軌跡設計步驟選擇井眼軌跡形狀；確定造斜點（側鉆點、分支點）；選定造斜率、確定最大井眼曲率；求得井眼軌跡的待定參數(shù)；井身計算及井眼軌跡繪圖。當前第49頁\共有73頁\編于星期二\11點二、定向井設計與計算

1、井眼軌跡的基本參數(shù)

（1）監(jiān)測參數(shù):

井深：是指井口至測點的井眼長度。

井斜角：井眼方向線與鉛垂線之間的夾角。以正北方位線為始邊，順時針方向旋轉到井眼方位線上所轉過的角度。方位角：當前第50頁\共有73頁\編于星期二\11點（2）計算參數(shù):

垂深：是指井眼軌跡上的點至井口水平面的距離。

N坐標和E坐標：井眼軌跡上的點在以井口為原點的水平面坐標系里的坐標值。水平位移：是指井眼軌跡上的點至井口所在鉛垂線的距離。井斜變化率：單位長度井段內井斜角的變化值。方位角變化率：單位長度井段內方位角的變化值。全角變化值：沿井眼前進方向上，兩測點之間的空間角度變化。也稱為“狗腿角”。

全角變化率：單位長度井段內的全角變化值。

當前第51頁\共有73頁\編于星期二\11點（3）井眼軌跡設計步驟選擇井眼軌跡形狀；確定造斜點（側鉆點、分支點）；選定造斜率、確定最大井眼曲率；求得井眼軌跡的待定參數(shù)；井身計算及井眼軌跡繪圖。當前第52頁\共有73頁\編于星期二\11點三、定向井專用工具1、造斜鉆頭2、井下動力鉆具3、定向接頭4、無磁鉆桿（或無磁鉆鋌）5、扶正器（穩(wěn)定器）6、震擊器7、鍵槽破壞器8、懸掛短節(jié)9、浮閥10、撓性接頭當前第53頁\共有73頁\編于星期二\11點造斜鉆頭當前第54頁\共有73頁\編于星期二\11點螺桿鉆具當前第55頁\共有73頁\編于星期二\11點無磁承壓鉆桿、無磁鉆鋌當前第56頁\共有73頁\編于星期二\11點上圖：斜口引鞋右圖：定向接頭當前第57頁\共有73頁\編于星期二\11點

（2）定向造斜工具（井下動力鉆具）

a、定向彎接頭+螺桿鉆具優(yōu)點：結構簡單。缺點：造斜率低，鉆頭偏移大。

b、單彎螺桿定向造斜鉆具優(yōu)點：造斜率高。缺點：萬向軸受力復雜。

c、雙彎螺桿定向造斜鉆具利用彎外殼+彎接頭組合，通過改變兩個結構彎角的大小來實現(xiàn)造斜率的調整。

d、動力鉆具帶偏心墊塊

當前第58頁\共有73頁\編于星期二\11點四、定向井井眼軌跡控制

1、基本概念

（1）實質：井眼軌跡控制的實質，就是不斷地控制井眼的前進方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角來表示的。（2）要求：在實鉆過程中，設法使實鉆的井眼軌跡盡可能符合設計的井眼軌道。（3）井眼方向控制內容：

--井斜角的控制：增斜、降斜、穩(wěn)斜

--井斜方位角控制：增方位、降方位、穩(wěn)方位當前第59頁\共有73頁\編于星期二\11點

2、軌跡控制的主要內容

（1）造斜工具或鉆具組合的選擇（2）造斜工具的裝置方位計算－－裝置角的計算；－－動力鉆具反扭角的計算；

（3）實時進行軌跡測量和軌跡計算。－－測量儀器的選擇，測量密度和測點密度的選擇；

－－根據(jù)軌跡計算結果，提出下步軌跡控制要求；－－井眼前進方向的預測。

（4）井下定向工藝和鉆進工藝當前第60頁\共有73頁\編于星期二\11點

4、造斜工具的裝置角（安裝角、工具面角）井斜鉛垂面與造斜工具面的夾角(還不夠準確！)；以井斜鉛垂面為基準，順時針旋轉到造斜工具面上所轉過的角度；在井底平面上，以高邊方向線為基準，順時針旋轉到工具面與井底圓的交線上所轉過的角度；當前第61頁\共有73頁\編于星期二\11點

5、工具面角與井斜角、方位角之間的變化關系：

工具面角在Ⅰ、Ⅱ象限，方位均增加；工具面角在Ⅲ、Ⅳ象限，方位均減?。还ぞ呙娼窃冖?、Ⅳ象限，井斜角都是增加的；但工具面角在Ⅱ、Ⅲ象限，井斜角并非都是減小的。只在綠色區(qū)域是減小，在粉紅色區(qū)域內仍然是增大的。當前第62頁\共有73頁\編于星期二\11點

6、直井段施工技術總原則：防斜打直（1）按照地層條件布置和設計鉆孔。（2）確保設備安裝和開孔質量。（3）采用合理的鉆進方法和規(guī)程參數(shù)。（4）正確選用鉆具

鐘擺鉆具偏重鉆具滿眼鉆具或簡易鋼性鉆具：特殊結構的防斜鉆具主動垂鉆系統(tǒng)

當前第63頁\共有73頁\編于星期二\11點7、定向井造斜段施工技術

（1）造斜工具的定向方法

當前第64頁\共有73頁\編于星期二\11點

（2）定向造斜工具（井下動力鉆具）

a、定向彎接頭+螺桿鉆具優(yōu)點：結構簡單。缺點：造斜率低，鉆頭偏移大。

b、單彎螺桿定向造斜鉆具優(yōu)點：造斜率高。缺點：萬向軸受力復雜。

c、雙彎螺桿定向造斜鉆具利用彎外殼+彎接頭組合，通過改變兩個結構彎角的大小來實現(xiàn)造斜率的調整。

d、動力鉆具帶偏心墊塊

當前第65頁\共有73頁\編于星期二\11點（3）造斜井段施工要求

a、采用隨鉆跟蹤測斜，計算和作圖結合預測井眼軌跡變化趨勢，如造斜率達不到要求，及時采取相應措施進行調整。

b、按照設計的鉆進參數(shù)鉆進，要求司鉆送鉆均勻，使井眼曲率變化平緩，井眼軌跡圓滑。

（調整鉆進參數(shù)改變造斜率；改變近鉆頭鉆具組合）

c、控制好井斜方位的變化，因地層等因素造成方位嚴重漂移，影響中靶或鄰井安全限定區(qū)域時，使用造斜鉆具及時對方位角進行調整。

當前第66頁\共有73頁\編于星期二\11點（4）井斜角變化率的控制

a、普遍使用“彎外殼螺桿鉆具組合”造斜；

b、井下動力鉆具的長度影響造斜率，螺桿鉆具比渦輪鉆具更易造斜；

c、彎殼體螺桿結構彎角度數(shù)一般在0°～2°范圍按0.25°級差進行分級，若彎角太大，鉆具不易下井，大彎角鉆具多用于強行扭方位；

d、改變鉆壓和調整工具面角均能改變造斜率；

e、地層特性（各向異性、硬度）影響造斜率；

f、由于加工精度原因，相同彎角的鉆具可能造斜率不同；

g、較深的硬地層造斜井段，PDC鉆頭優(yōu)于牙輪鉆頭，PDC鉆頭的壽命長、進尺多，而牙輪鉆頭產生金屬碎屑的危險性相對較大。當前第67頁\共有73頁\編于星期二\11點（5）扭方位施工如果井眼軌