定向方法與定向?qū)Ｓ霉ぞ呓榻B

1、1.單點(diǎn)定向此方法只適用造斜點(diǎn)較淺的情況，通常并深小于1000米。因?yàn)樵煨秉c(diǎn)較深時(shí)， 反扭角很難控制，且定向時(shí)間較長。施工過程如下：(1)下入定向造斜鉆具至造斜點(diǎn)位置(注意：井下馬達(dá)必須按廠家要求進(jìn)行 地面試驗(yàn))。(2)單點(diǎn)測斜，測量造斜位置的井斜角，方位角，彎接頭工具面；(3)在測斜照相的同時(shí)，對(duì)方鉆桿和鉆桿進(jìn)行打印，并把井口鉆桿的印痕投到轉(zhuǎn)盤面的外緣上，作為基準(zhǔn)點(diǎn)；(4)調(diào)整工具面(調(diào)整后的工具面是： 設(shè)計(jì)方位角十反扭角)。鎖住轉(zhuǎn)盤、開泵鉆進(jìn)；(5)定向鉆進(jìn)。每鉆進(jìn)24個(gè)單根進(jìn)行一次單點(diǎn)測斜，根據(jù)測量的井斜角 和方位角及時(shí)修正反扭矩的誤差，并調(diào)整工具面；(6)當(dāng)井斜角達(dá)到810度和方位合適

2、時(shí)，起鉆換增斜鉆具，用轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。在單點(diǎn)定向作業(yè)中要注意：在確定了反扭角和鉆壓后，要嚴(yán)格控制鉆壓的變化范圍，通常在預(yù)定鉆壓土千牛(2噸)內(nèi)變化；每次接單根時(shí)，鉆桿可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)，注意轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿的打印位置至預(yù)定位置；如果調(diào)整工具面的角度較大(> 90度)，調(diào)整后應(yīng)活動(dòng)鉆具23次(停泵 狀態(tài))，以便鉆桿扭矩迅速傳遞。第六節(jié)方位調(diào)整段軌跡控制一、什么時(shí)候需要下動(dòng)力鉆具調(diào)整井眼軌跡(1)井眼的方位角不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)。(2)利用轉(zhuǎn)盤鉆已經(jīng)達(dá)不到合理調(diào)整井眼井斜角和方位角的要求時(shí)。(3)井眼的井斜角不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)(轉(zhuǎn)盤鉆鉆具組合已經(jīng)達(dá)不到要求)。二、下入什么樣的鉆具組合進(jìn)行井身軌跡調(diào)整：根據(jù)井眼軌跡調(diào)

3、整所需要的造斜率來決定下人的鉆具組合，一般來說需要按造斜率 的大小來選擇鉆具組合：造斜率在10°15° /100米之間可以下入彎接頭的鉆具組合來完成。造斜率在15°30° /100米之間可以下入單彎的鉆具組合來完成。造斜率在30。45。/100米之間可以下入雙彎的鉆具組合來完成。（目前改進(jìn)了的單彎造斜率已有所提高）三、怎樣確定鉆具反扭角造斜點(diǎn)深度（m）050010001500200025003000反扭角（0 ）2030507090110一般情況：30° /1000米左右，但也有其他情況，反扭角不僅僅是受到鉆壓的影響, 還受到井眼光滑程度的影響

4、等等。使用有線隨鉆，無須去仔細(xì)考慮反扭角，可以通過地面閱讀器看見工具面的位置。也不能用上述數(shù)據(jù)去判斷，因?yàn)檗D(zhuǎn)盤鎖定定向與有線隨鉆鎖定方式不一樣。使用無線隨鉆時(shí)，可以參考上述數(shù)據(jù)去施工，提高轉(zhuǎn)動(dòng)工具放到位置的能力。1）、什么時(shí)候需要下入動(dòng)力鉆具調(diào)整井身軌跡：、井眼的井斜方位角不符合設(shè)計(jì)要求；、井眼的井斜角不符合設(shè)計(jì)要求；、利用轉(zhuǎn)盤鉆已經(jīng)達(dá)不是到合理調(diào)整井眼井斜角和井斜方位角的要求；2）、下入什么樣的鉆具組合進(jìn)行井身軌跡調(diào)整：根據(jù)井眼軌跡調(diào)整需要的造斜率K來決定下入什么樣的鉆具組合，？ 一般來說需要按造斜率的大小選擇鉆具組合：造斜率K在10°15° /100米之間可以下入彎接頭

5、組合來完成；造斜率K在15°25° /100米之間可以下入單彎動(dòng)力鉆具完成；造斜率K在25°45° /100米之間可以下入雙彎動(dòng)力鉆具完成；造斜率要求不高，為了減少起下鉆次數(shù)（在配合高效PDCS頭的，t#況下），可以下入DTUS合來 完成；3）、怎樣確定造斜組合的裝置角：、裝置角對(duì)井眼軌跡的影響規(guī)律：、根據(jù)井眼軌跡的需要，利用沙尼金圖解法確定工具裝置角的方法：A 、選擇一定長度的線段，代表角度值。B、選原點(diǎn)O,彳N、E坐標(biāo)，根據(jù) 1作井斜方位線OQ量OA= 1（長度代表角度），以A點(diǎn) 為圓心，以丫為半徑畫圓。C、作線段OB使/AOB=X,交圓于 B、B&

6、#39;兩點(diǎn)，連接 AB和AB。注意，4X是有正負(fù)之分的。4X 為正時(shí)，是方位增加，以 OA為始邊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)作出 OB戔。D、？用量角器量得/ QAB和/QAB兩角，即得贈(zèng)斜扭方位的裝置角 3=/ QAB減斜扭方位的 裝置角3 ' =/ QAB oE、用直尺量OB和OB的長度，換算成角度，則是增斜扭方位的井斜角”2=OB減斜扭方位的井斜角”2=OB o、動(dòng)力鉆具反扭角的確定A 、公式法計(jì)算反扭角（ 由于誤差太大，故略去） 。B、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法確定反扭角定向井專用工具一井下馬達(dá)井下動(dòng)力鉆具是常用的造斜工具之一，它分為渦輪鉆具、容積式馬達(dá)和電動(dòng)鉆具三大類。目前在我國海洋定向井的井下馬達(dá)使用方面

7、，電動(dòng)鉆具已不存在，渦輪鉆具也很少使用，通常使用容積式馬達(dá)（ PDhfi）、容積式馬達(dá)可分為迪那、納維和螺桿鉆具。容積式馬達(dá)具有下列優(yōu)點(diǎn)：一是動(dòng)力鉆具所鉆井眼尺寸與原井眼完全相同，不必再次下鉆擴(kuò)眼；二是井內(nèi)有橋塞時(shí)，這類鉆具可以鉆過， 并能在開始造斜前將井底循環(huán)干凈；三是空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速相差的幅度較?。ㄅc渦輪相比），有利于鉆頭選型。在各種井下馬達(dá)中，將重點(diǎn)介紹廣泛使用的螺桿鉆具。1 .迪那（Dynaj）鉆具（ l ）結(jié)構(gòu)和類型迪那鉆具主要由旁通閥總成、定子、轉(zhuǎn)子、萬向節(jié)總成和傳動(dòng)軸總成組成。主要分為五種規(guī)格：即A 200/ 500、A 500、A 500+ 4、A1000和A 1000低速。

8、迪那鉆具的裝配扭矩見表9 2，其萬向節(jié)總成見圖9 18。（2）迪那鉆具規(guī)范和操作參數(shù)（見表 9 3）（3）迪那鉆具的反扭角經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（見表 9 4）直井中的反扭角（a< 2。都看作直井）造斜點(diǎn)深度（米）0152152 305305 4574571524>1524反扭角20。2535°50°10° /305米（4）迪那鉆具使用注意事項(xiàng)：根據(jù)鉆井條件選用合適的鉆具類型和合理的鉆井參數(shù)，以提高迪 那鉆具的工作效率；下井前應(yīng)認(rèn)真檢查兩端連接螺紋和臺(tái)肩及外殼體有無變形，旁通 閥是否靈敏完好，并測量軸承間隙。下井前應(yīng)進(jìn)行試轉(zhuǎn)，確定迪那鉆具工作正常后方可下井。迪那鉆

9、具下井時(shí)應(yīng)控制下放速度，下鉆遇阻不得硬砸硬壓；鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持均勻送鉆，防止溜鉆、頓鉆。鉆進(jìn)中應(yīng)密切注意泵 壓表的壓力變化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)泵壓突然上升時(shí)，應(yīng)及時(shí)提起鉆具，重新加壓鉆進(jìn)；保持鉆井液含砂量不大于1%,以提高迪那鉆具的使用壽命；起出迪那鉆具應(yīng)認(rèn)真檢查旁通閥總成并把鉆具內(nèi)的鉆井液排凈， 測量軸承間隙，加油保養(yǎng)旁通閥。2 .納維（NAVD鉆具（1 ）納維鉆具種類Mach 1型多頭螺桿馬達(dá)Mach 2型單頭螺桿馬達(dá)Mach 3型單頭螺桿馬達(dá)2）結(jié)構(gòu)納維鉆具由旁通閥、定子、轉(zhuǎn)子、萬向軸、軸承總成和傳動(dòng)軸組成。（ 3）特點(diǎn) Machl 型。其主要特點(diǎn)是長度短、轉(zhuǎn)速低、扭矩大。適用于定向 鉆井、深井、牙輪鉆

10、頭鉆井和取心鉆井。 Mach 2型。扭矩中等，適用于大段直井鉆井，可以提高直井鉆井機(jī)械鉆 速。 Mach 3型。長度短、反扭矩小，適用于定向鉆井、定向造斜和扭方位。4）納維鉆具技術(shù)性能和技術(shù)參數(shù)（見表9 6、 9 6、 9 7）。3 螺桿鉆具 （ l ）主要結(jié)構(gòu)與工作原理。螺桿鉆具由旁通閥、馬達(dá)（轉(zhuǎn)子、定子）、萬向軸（節(jié)）和傳動(dòng)軸9 19）。螺桿鉆具的工作動(dòng)力來自循環(huán)鉆井液，在一定壓力下，鉆井液泵入鉆具，進(jìn)入馬達(dá)的螺旋形空腔使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，而后動(dòng)力經(jīng)萬向軸傳遞到傳動(dòng)軸和鉆頭上。所設(shè)計(jì)的旁通閥是為了在起下鉆時(shí)使循環(huán)液繞過不工作的馬達(dá)，溝通鉆柱與環(huán)空的鉆井液通道（結(jié)構(gòu)見圖9 20）。當(dāng)無鉆井液循環(huán)或低

11、泵沖循環(huán)時(shí)，在彈簧的作用下，閥心處于上部位置， 此時(shí)旁通孔開啟，鉆井液可灌入鉆柱或自鉆柱泄出。閥心的移動(dòng)由流量大小決定，當(dāng)鉆井液泵量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，水力推力克服彈簧力，使閥心下移，關(guān)閉旁通孔，所有鉆井液流經(jīng)馬達(dá)所作的功轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。（ 2）使用要求鉆井液的要求螺桿鉆具對(duì)于各種鉆井液都能有效地工作，包括油基、水基和乳化的鉆井液。鉆井液粘度和密度對(duì)鉆具的影響很小，但對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的壓力有直接影響， 如果推薦排量下的壓力大于額定泵壓值，就得減少鉆井液排量，或者有必要降低通過鉆具或鉆頭的壓力降。鉆井液中的砂粒等雜質(zhì)會(huì)影響鉆具性能，加速軸承和馬達(dá)定子的磨損。因此，鉆井液中的含砂量必須控制在l 以內(nèi)，每種型號(hào)

12、的鉆具都有各自的流量范圍，只有在此范圍內(nèi)，鉆具才能有較高的效率，一般情況下，流量范圍的中間值是鉆具最佳輸入流量值。流經(jīng)螺桿鉆具的壓力降要求鉆具懸空時(shí)排量不變，則通過螺桿鉆具的鉆井液壓力降也不變，隨著鉆頭接觸井底鉆壓增加時(shí)，鉆井液循環(huán)壓力增加，泵壓也增加，司鉆可以用以下公式來控制操作：打鉆泵壓=循環(huán)泵壓十螺桿鉆具的負(fù)載壓降。循環(huán)泵壓，就是鉆頭沒有接觸井底時(shí)的泵壓，也叫離底泵壓。鉆頭 接觸井底，扭矩增大，泵壓就要上升。這時(shí)壓力表的讀數(shù)就叫作打鉆泵壓。離底泵壓不是一個(gè)常數(shù)，它隨井深和鉆井液的特性變化而變化，但實(shí)際操作中，沒必要隨時(shí)測取循環(huán)泵壓的精確值，一般取每次接單根后的離底泵壓為近似值，這樣做完全

13、可以滿足公式的精度要求。如果忘記測量，則必須將鉆具提離井底進(jìn)行補(bǔ)測。鉆具工作中，打鉆泵壓達(dá)到最大推薦壓力時(shí)，鉆具產(chǎn)生最佳扭矩，繼續(xù)增加鉆壓將增加泵壓，當(dāng)超過最大設(shè)計(jì)壓力時(shí)，馬達(dá)可能會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)應(yīng)立即降低鉆壓，以防螺桿鉆具內(nèi)部損壞。扭矩 螺桿鉆具的扭矩與鉆井液流經(jīng)馬達(dá)產(chǎn)生的壓力降成正比，轉(zhuǎn)速與輸入排量成正比，排量一定時(shí)，扭矩增加而轉(zhuǎn)速基本保持不變，螺桿鉆具從空載到滿載，速度降低一般不超過10左右。（ 3）使用方法下井前的地面檢查：A 用提升短節(jié)將鉆具提起，坐入轉(zhuǎn)盤卡瓦內(nèi)，使旁通閥位于轉(zhuǎn)盤之上，裝上安全卡瓦，卸去提升短節(jié)；B 用木棒壓下旁通閥的閥心至下死點(diǎn)，然后松開閥心，檢查彈簧復(fù)位力（舊馬達(dá)

14、有時(shí)因彈簧銹死，可能壓不下）；C 用木棒壓下旁通閥心，向閥體內(nèi)注水檢查密封性，如密封性好，則小孔無水流出，然后松開閥心，則有水從小孔流出；D 將螺桿鉆具接上方鉆桿，下放螺桿鉆具使旁通閥處于轉(zhuǎn)盤下方易觀察的部位，慢慢開泵，當(dāng)排量不足以使旁通閥關(guān)閉時(shí)，應(yīng)有鉆井液從旁通孔流出，然后加大排量至馬達(dá)啟動(dòng)，看驅(qū)動(dòng)接頭是否旋轉(zhuǎn)，此時(shí)應(yīng)記下泵的排量，停泵前， 應(yīng)再下放螺桿鉆具讓旁通閥閥口位于轉(zhuǎn)盤以下，檢查停泵時(shí)鉆井液是否經(jīng)旁通閥閥口順利流出；E.檢查軸承間隙，參閱后面起鉆檢查部分。螺桿鉆具下井：A 地面檢查結(jié)束后，用吊鉗卡住驅(qū)動(dòng)接頭，用鉆頭盒把鉆頭和螺桿鉆具接上，大鉗只可咬在旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)接頭上；B 使用彎接

15、頭時(shí)，定向裝置的定位鏡必須和工具面對(duì)正，如果要用浮閥，則可直接裝在旁通閥上方，千萬不要加在馬達(dá)下邊，否則，浮閥就不起作用了， 原因是鉆井液可從旁通閥流入。如果在驅(qū)動(dòng)接頭和鉆頭之間還要加轉(zhuǎn)換接頭，則對(duì)其長度應(yīng)加以有限制，不宜超過250 毫米；C.下放螺桿鉆具時(shí)，依次把彎接頭、測量工具、非磁鉆具、鉆鋌、震擊器、加重鉆桿下入；D.螺桿鉆具下井時(shí)應(yīng)控制下放速度，以免下放過快而使馬達(dá)倒轉(zhuǎn)，從而造成內(nèi)部連接螺紋脫扣。此外，控制下放速度，能夠防止螺桿鉆具在通過防噴器、砂橋、套管鞋等處撞壞鉆具；E 當(dāng)下放深井段或遇到高溫井段時(shí)，應(yīng)分段循環(huán)鉆井液冷卻鉆具，保護(hù)定子內(nèi)襯橡膠。用 MWDJ，在下鉆過程中，每500米

16、應(yīng)打通一次；F 下鉆接立柱時(shí)，必須用旋扣鉗，不能用轉(zhuǎn)盤；G 下鉆時(shí)鉆井液返出過多，可能是鉆井液過稠或旁通閥被堵，造成鉆井液不流入鉆具，此時(shí)應(yīng)定時(shí)向鉆桿內(nèi)輸入鉆井液，帶單流閥時(shí)更是如此；H 螺桿鉆具接近井底時(shí)要放慢下鉆速度，提前循環(huán)后再繼續(xù)下鉆。循環(huán)先用小排量，待井口近出鉆井液后再加大排量；I 不能頓鉆或?qū)⒙輻U鉆具坐在井底開泵。用螺桿鉆具鉆進(jìn)：A 鉆進(jìn)前應(yīng)充分循環(huán)，清除井底巖屑、井底巖屑清除不徹底對(duì)定向鉆井有較大的影響。具體方法是以正常的鉆井液循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具（每次轉(zhuǎn)動(dòng)3045度），依次把沉積在井底的巖屑和沉砂清除，清理干凈后上提螺桿鉆具米，循環(huán)并記錄、校對(duì)壓力值；B 開始鉆進(jìn)時(shí)，如果井底還未清洗干

17、凈，則應(yīng)緩慢加壓，鉆進(jìn)速度不能太快，否則鉆頭容易產(chǎn)生泥包，把螺桿鉆具和鉆頭卡死；C 施加鉆壓不要過猛，鉆壓不是監(jiān)視螺桿鉆具工作的指標(biāo)，只是作為參考指標(biāo)，判斷螺桿鉆具工作的情況的主要依據(jù)是泵壓；E 鉆進(jìn)時(shí)，隨時(shí)調(diào)整工具面到預(yù)定的數(shù)值；F.連接每個(gè)單根調(diào)好工具面后必須穩(wěn)定鉆壓，均勻送鉆，保證斜井段的曲 線光滑和定向精度。起鉆檢查螺桿鉆具：A 等井底的井斜、方位等參數(shù)達(dá)到要求后就可起鉆，不要循環(huán)；B 起鉆之前，在鉆柱內(nèi)注入一段加重鉆井液，使鉆桿內(nèi)的鉆井液順利流出；C 將螺桿鉆具提到井口，坐好卡瓦和安全卡瓦，用清水從旁通閥頂部進(jìn)行沖洗；D 用內(nèi)鉗咬住螺桿鉆具一邊用鏈鉗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接頭，一邊從旁通閥上

18、部注入清水（如果反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接頭，鉆井液將從旁通閥閥口流出），然后注人少量的礦物油，不可注入柴油；E 把螺桿鉆具提出轉(zhuǎn)盤，并卸下鉆頭，上好護(hù)絲，平穩(wěn)放下鉆臺(tái)；F 起鉆過程中也應(yīng)注意起鉆速度，以防卡鉆損壞鉆具，并且必須用旋扣鉗卸扣。不可用轉(zhuǎn)盤卸扣；G 每次從井里起出螺桿鉆具，都必須檢查軸承間隙（如圖9 21） ，如果軸承間隙超過最大允許值，必須更換新軸承（見表9 8）。（ 4）螺桿鉆具故障分析（見表9 9）。（ 5）國產(chǎn)螺桿鉆具性能表。目前，國產(chǎn)螺桿鉆具的質(zhì)量提高較快，性能參數(shù)與進(jìn)口馬達(dá)無明顯差異，加上價(jià)格合理，維修方便，因此，國產(chǎn)螺桿鉆具廣泛用于海上定向井。國產(chǎn)螺桿鉆具的主要生產(chǎn)廠家及性能參

19、數(shù)見表 9- 10表9-12。為滿足大排量的水力要求，國產(chǎn)螺桿鉆具具有中空分流的特性（見表9 13）。（ 6）反扭矩分析計(jì)算由于螺桿鉆具右旋（順時(shí)針），故驅(qū)動(dòng)接頭上方的組合將產(chǎn)生反扭矩，定向?qū)?yīng)考慮提前裝置角，以消除這種反扭矩的影響。查表法確定反扭矩（表9-14）:A 下述反作用扭矩是近似的，準(zhǔn)確的反扭矩圖可來自測量結(jié)果或隨鉆測斜儀的讀數(shù)；B.全力扭方位時(shí)的裝置角為95° ,估計(jì)的反扭角參見表915。公式法計(jì)算反扭角：在計(jì)算jm>時(shí)，先計(jì)算出臨界長度Lo米，然后與當(dāng)時(shí)的井深L比較。若L<Lo,則將L代入式中計(jì)算jm,若L> Lo,則將Lo代入式中計(jì)算jm。用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法確定反扭角。某種動(dòng)力鉆具在一定的井下條件下，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，積累一定的資料，可以摸清反扭角的變化規(guī)律。在以后的使用中，只要了解井下條件，就可以借用過去的資料來確定反扭角。（ 7）注意事項(xiàng)：彎接頭下井之前，必須測量彎曲度是否準(zhǔn)確，高邊工具標(biāo)線是否準(zhǔn)確。用SST及單點(diǎn)陀螺進(jìn)行定向時(shí)，必須檢查定位鍵是否與彎接頭高 邊標(biāo)線一致，并確認(rèn)高邊標(biāo)線的方向；用MWDf,檢查鉆頭到MWDc沖器的距離（PTB ,磁偏角及偏移 o