定向井的基本概念

1、井深：指井口(转盘面)至测点的井眼实际长度，人们常称为斜深。

2、测深：测点的井深，是以测量装置的中点所在井深为准。(井深-零长)

3、垂深:井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点垂深。

4、井斜角：该测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角(见图1.1) 。井斜角常以希腊字母α表示，单位为度。

5、方位角：是指以正北方位线为始 边，顺时针旋转至井斜方位线所转过 的角度(见图1.2)。井斜方位角常以希腊字母Φ表示，单位为度。

6、水平位移：井眼轴线上任一点，与井口铅直线的距离，称为该点水平位移，也称该点的闭合距。

7、视位移：水平位移在设计方位线上投影长度，称为视位移。

8、磁方位角：磁力测斜仪测得的井斜方位角

是以地球磁北方位线为准的，称磁方位角。

9、磁偏角：磁北方位线与真北方位线并不重合，两者之间有一个夹角，这个夹角称为磁偏角。磁偏角又有东磁偏和西磁偏角之分，当磁北方位线在正北方位线以东时，称为东偏角;当磁北方位线在正北方位线以西时称为西偏磁偏角。

进行磁偏角校正时按以下公式计算:

磁偏角

真方位与磁方位的换算

真方位角=磁方位角+东磁偏角

真方位角=磁方位角-西磁偏角

10、水平位移:称平移，是指测点到井口垂线的距离。在国外又称为闭合距。

11、井斜变化率:井斜角对井深的变化率，度/30米

12、方位变化率 :方位角对井深的变化率，度/30米

13、井眼曲率:从一点到另一点，井眼前进方向变化的角度(两点处井眼前进方向线之间的夹角)，既反映了井斜角的变化，又反映了井斜方位角的变化。人们将此角度称为全角变化值，或称为狗腿角，通常以γ表示。井眼曲率也称为全角变化率，又称狗腿严重度(简称为狗腿度)，都是同一个概念，是指单位长度井段内狗腿角的大小。

14、闭合方位角:在水平投影图上测点处正北方向与闭合方位线间的夹角，度.

15、水平投影长度：测点与井口之间的井眼长度在水平面的投影长度。

16、造斜率：表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工具所钻出的井段的井眼曲率。

17、目标点：设计规定的，须钻达的地层位置，称为目标点。通常是以地面井口为坐标原点的空间坐标值来表示。

18、靶区及靶区半径(定向井)：在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区半径 。

19、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离，称为靶心距。

20、反扭角：使用井底马达进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时的工具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使工具面逆时针转动。

21、工具面：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面，称为工具面。

22、高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面。称为井底圆。井底圆上的...高点称为高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底的“高边方向”。高边方向上的水平投影称为高边方。即井底的方位。

23、定向角——是定向工具面角的简称。在定向造斜或扭方位钻进时，当启动井下马达之后，工具面所处的位置，用工具面角表示，既为定向工具面角。

24、工具面角——是表示造斜工具下到井底后，工具面所在位置的参数。工具面角有两种表示方法：一种是以高边为基准的，一种是以磁北为准的，高边基准工具面角，简称高边工具面角。是指高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度。由于高边方向线在水平面上的投影，即为井底方位线，所以，若以正北方向线为始边，顺时针转到井底方位线上所转过的角度，即为井底方位角。磁北工具面角等高边工具面角加上井底方位角。

定向井二维图示法

25、垂直投影图：将轨迹数据投影到指定的垂直平面内(通常为设计平面)。

26、水平投影图：空间井眼轨迹的俯视图。

装置角、动力钻具反扭角、定向方位角。

装置角的概念

OA线称为“高边方向线”。C点是钻头中心，OC线称为“装置方向线”。以高边方向线为始边，顺时针旋转到装置方向线上所转过的角度，称为造斜工具的装置角。用ω表示。

磁北基准工具面角：简称磁北工具面角，现场称磁工具面，等于高边工具面角加上井底方位角。

现场当井斜角小于8度用磁工具角为基准定向操作，大于8度用重力高边工具面角为基准。

造斜工具装置角的计算

井斜铅垂面—井底井眼方向线所在的铅垂平面。

井底平面—井底与井眼方向线垂直的平面。

造斜工具面—造斜工具的作用方向线与井底井眼方向线构成的平面。

装置角定义:

井斜铅垂面顺时针旋至造斜工具面所转过的角度。

(井斜铅垂面与造斜工具面之间的夹角。)

意义：

装置角的变化直接影响井眼井斜的变化。

在方位控制中是非常重要的，它决定了新眼是增斜，斜、降斜、增方位、稳方位还是减方位。

例如同样的弯接头(钻具组合)，

井底动力钻具反扭矩对装置角的影响

反扭角--在反扭矩作用下紧靠动力钻具处钻柱截 面的扭转角。

直井段: 井斜角为0

造斜点：开始定向造斜的位置

增斜段：井斜角随井深增加的井段

定向造斜段：造斜点以下的增斜段

稳斜段：井斜不变的井段

降斜段：井斜角随井深增加而减小的井段

直、增、稳、降、稳五段制剖面

应用范围：

常用于靶点较深，水平位移较小的定向井、多目标井等。

特点：难度较三段制剖面大，主要原因是有降斜段。降斜段会增大扭矩、摩阻(如小水平位移深定向井采用三段制剖面轨迹难控制)。

常用的造斜钻具组合是采用弯接头+直动力钻具组合或着是直接头+弯动力钻具组合进行定向造斜或扭方位施工。

根据施工难度、所用测量仪器和施工井型的不同，又分为：有线随钻定向和无线随钻定向二种方法。

原理：是利用弯接头或弯马达使下部钻具产生一个弹性力矩，迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削，使钻出的新井眼偏离原井眼轴线，达到定向和扭方位的目的。

有线随钻定向

弯接头+直马达

钻具组合：钻头+直马达+弯接头+无磁钻铤+钻杆

定向方法：

直接定向时：磁工具面摆在：校正方位+反扭角

加压后：磁工具面摆在：校正方位

调方位时:磁工具面摆在:反扭角+井底方位+装置角

加压后：磁工具面摆在：井底方位+装置角

用高边时：高边摆在：反扭角+装置角

加压后：高边摆在：装置角

直接头+弯马达

钻具组合：钻头+弯马达+直接头+无磁钻铤+钻杆

定向方法：

直接定向时：磁工具面摆在：校正方位+反扭角

加压后:磁工具面摆在：校正方位

调方位时:磁工具面摆在：井底方位+反扭角+装置角

加压后:磁工具面摆在：井底方位+装置角

用高边时：高边工具面摆在：反扭角+装置角

加压后：高边工具面摆在：装置角

无线随钻定向

直接头+弯马达

钻具组合：钻头+弯马达+直接头+无磁钻铤+加重钻杆

定向方法：

直接定向时：磁工具面摆在：校正方位+反扭角

加压后：磁工具面摆在：校正方位

调方位时：磁工具面摆在：校正方位+反扭角+装置角

加压后：磁工具面摆在：校正方位+装置角

用高边时： 高边摆在：反扭角+装置角

加压后：高边摆在：装置角

螺杆施工注意事项

下钻时应注意下放速度，避免下放过快在通过防喷器、井口装置、分级注水泥接箍、套管、封隔器、尾管悬挂器、井眼的狗腿大时损坏螺杆。尢其大角度的螺杆更要注意;

螺杆要到井底时，开泵循环清理井底沉沙。防止沉沙进入螺杆造成沙卡;

...初加压要缓慢，使钻头慢慢的磨合，直到建立起钻井模式;

钻井时，应尽可能保持恒定的立柱压力，使螺杆输出扭矩稳定;

加钻压时小心控制，避免马达憋死，造成螺杆提前损坏;

在进行复合钻进时，应严格控制转盘(顶驱)转速，一般使用60-70转/分，如转速过快，会使马达和传动轴机构的离心力增大，使寿命缩短。螺杆外壳体的高速转动还容易造成壳体断裂。