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第五节 定向钻井 1 定向井的作用与定义 2 定向造斜与轨迹控制 1 定向井的作用与定义 定向井(directional well)：设计的目标点与井口不在同一铅垂线上的井。 地面环境条件的限制： 当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等，难以安装钻机，进行钻井作业时，或者安装钻机和钻井作业费用很高时，为了勘探和开发它们下面的油田，最好是钻定向井。 1 定向井的作用与定义 地下地质条件的要求 钻井工艺的需要 开采工艺的需要 丛式井（cluster wells）：在同一井场或钻井平台按一定井口间距钻出两口或两口以上的一组井。 美国在Freeman岛上0.03km2面积上打了284口井 胜利油田河50丛式井组在0.0442km2面积上打了42口井 分支井（multilateral wells ）：同一井口设计有两个或两个以上井底的井。 水平井（horizontal well）：井眼进入目的层时井斜角接近、等于或大于90?并在目的层中延伸一定长度的定向井 。 多目标井（multi-target directional well ）：具有两个或两个以上目标点的定向井 。 除了根据井的形状来对定向井进行分类外，有时也根据钻定向井的目的和特殊要求对定向井进行分类： 救援井（relief well）：为抢救井喷失控、着火油气井，在其一定安全距离位置设计、施工与事故井连通，达到控制井喷目的的井。 绕障井（detouring obstacle well ）：为绕过井口和目标点之间的障碍而设计的定向井。 侧钻井（sidetrack well ）：从已有井眼的选定深度处侧向钻出并钻达目标点的井。 Motor Power Generation 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 PowerDrive PowerDrive PowerDrive 钻头侧向力的产生原理 控制轴和上盘，是由惯性平台控制的独立部分。上盘的水眼方位，就是给钻头侧向力的方位。该方位确定后，不管钻柱如何转动，上盘都不转动。 下盘与偏置机构以及钻头相连接，随钻柱转动而转动。 只有上下盘水眼相通时，才能有泥浆流过，并推动支撑块伸出，给井壁一作用力，同时给钻头一反方向的作用力。 PowerDrive 2 定向造斜与轨迹控制 造斜工具 2 定向造斜与轨迹控制 钻进方式与工具面角 2 定向造斜与轨迹控制 钻进方式与工具面角 结构： 下部偏置部分：在旋转过程中始终给钻头一个侧向力； 中部控制部分：始终控制侧向力的方向； 上部MWD部分：测量信息及传输； 关键是控制总成内的不转动的部分，具有一个称作“惯性平台”的部分，实际上是由井下计算机控制的“电子液压伺服系统”，可以保证控制轴不受整个钻柱转动的影响。控制轴可以给定偏置部分一个轨迹控制所需要的导向方位角。 怎样调整轨道？方位？ 造斜及调方位能力 无：固定稳定器组合、可变径稳定器组合 有：斜向器、弯接头+涡轮或螺杆钻具、弯外壳螺杆钻具、可复合旋转螺杆钻具、可调弯角钻具、旋转导向系统 连续造斜能力 无：斜向器 有：固定稳定器组合、可变径稳定器组合、弯接头+涡轮或螺杆钻具、弯外壳螺杆钻具、可复合旋转螺杆钻具、可调弯角钻具、旋转导向系统 造斜过程中旋转能力 无：斜向器、弯接头+涡轮或螺杆钻具、弯外壳螺杆钻具 有：固定稳定器组合、可变径稳定器组合、可复合旋转螺杆钻具、可调弯角钻具、旋转导向系统 唯一具有主动造斜能力的是：旋转导向钻井系统 钻进方式 滑动钻进方式：井口不旋转，利用井下动力钻具带动钻头旋转 旋转钻进方式：井口旋转 工具面角：井斜铅垂面与造斜工具面的夹角。 * A 井口 目标点 轨道 轨迹 定向井的概念 定向井的作用 定向井的作用 对于断层遮挡油藏，定向井比直井可发现和钻穿更多的油层； 对于薄油层，定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多。 对于垂直裂缝的构造带，打直井很难钻遇裂缝，若钻定向井或水平井，则钻遇裂缝的机会就大得多； 另外，多底井，分支井，侧钻水平井，径向水平井等定向井的新种类，显著地扩大了勘探效果，增加了原油产量，提高了油藏的采收率。 1 定向井的作用与定义 当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧钻打定向井； 特别是遇到井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(称作救援井)，与事故井贯通