演示文稿直井定向井井斜控制

直井定向井井斜控制現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三井眼軌跡的基本參數(shù)（1）井深：直井段上測(cè)點(diǎn)增斜段最大井斜角αmax

降斜段水平位移

指井口(通常以轉(zhuǎn)盤(pán)面為基準(zhǔn))至測(cè)點(diǎn)的井眼長(zhǎng)度，也有人稱之為斜深，國(guó)外稱為測(cè)量井深。井深是以鉆柱或電纜的長(zhǎng)度來(lái)量測(cè)。井深既是測(cè)點(diǎn)的基本參數(shù)之一，又是表明測(cè)點(diǎn)位置的標(biāo)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(cè)點(diǎn)之間的井段長(zhǎng)度稱為段長(zhǎng)。一個(gè)測(cè)段的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)中，井深小的稱為上測(cè)點(diǎn)，井深大的稱為下測(cè)點(diǎn)。井深的增量是下測(cè)點(diǎn)井深減去上測(cè)點(diǎn)井深。下測(cè)點(diǎn)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三井眼軌跡的基本參數(shù)（2）井斜角：指測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線與重力線之間的夾角就是該測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)處傾斜的大小。井斜角常以希臘字母α表示，單位為度(°)。一個(gè)測(cè)段內(nèi)井斜角的增量總是下測(cè)點(diǎn)井斜角減去上測(cè)點(diǎn)井斜角，以Δα表示。現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三井眼軌跡的基本參數(shù)（3）井斜方位角：井眼軸線上某點(diǎn)處的井眼方向線投影到水平面上，即為該點(diǎn)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(guò)其上每一點(diǎn)作投影線的切線，該切線向井眼前進(jìn)方向延伸部分，即為該點(diǎn)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(gè)水平面上；而方向，方向線和狗腿角，則是在三維空間內(nèi)(當(dāng)然也可能在水平面上)。井眼方向線是指井眼軸線上某一點(diǎn)處井眼前進(jìn)的方向線?，F(xiàn)在是4頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三井眼軌跡的基本參數(shù)（3）井斜方位角：現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三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(cè)點(diǎn)的井斜方位角減去上測(cè)點(diǎn)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(nèi)變化。（3）井斜方位角：井斜方位角：以正北方位線為始邊，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到井眼方位線（井斜方位線）上所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，即井斜方位角?，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三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(cè)斜儀測(cè)得的井斜方位角稱為磁方位角，并不是真方位角，需要經(jīng)過(guò)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－西磁偏角現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三井眼軌跡的基本參數(shù)（4）磁偏角磁偏角地圖現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三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(shū)寫(xiě)時(shí)需注明所在的象限，如N67.5°W。現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三象限方位角校正，更為麻煩。區(qū)別東西磁偏角；區(qū)別在哪個(gè)象限里；井眼軌跡的基本參數(shù)（5）象限角現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三1.我國(guó)勝利油田的磁偏角大約是西偏5.50。某測(cè)點(diǎn)測(cè)得井斜方位角為2.50，求真方位角=？2.我國(guó)新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測(cè)點(diǎn)測(cè)得井斜方位角為3580，求真方位角=？3.西磁偏角5.50，測(cè)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(cè)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(xí))井眼軌跡的基本參數(shù)現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三1.我國(guó)勝利油田的磁偏角大約是西偏5.50。某測(cè)點(diǎn)測(cè)得井斜方位角為2.50，求真方位角=？答：真方位角=35702.我國(guó)新疆克拉瑪依油田的磁偏角大約是東偏4.10。某測(cè)點(diǎn)測(cè)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(cè)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(cè)得象限角=N67.50W；校正后象限角=N730W；4.東磁偏角50，測(cè)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(cè)得象限角=S600E；校正后象限角=S550E；磁偏角校正(課堂練習(xí))井眼軌跡的基本參數(shù)現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三井眼軸線的圖示法一、投影圖表示法優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：這種垂直投影圖不能反映出井身參數(shù)的真實(shí)值。

相當(dāng)于機(jī)械制圖中的視圖表示法，在國(guó)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(dāng)于俯視圖。一張是垂直投影圖，相當(dāng)于側(cè)視圖，其投影面選在原設(shè)計(jì)方位線所在的鉛垂平面上(橫坐標(biāo)V，縱坐標(biāo)D或H)。投影圖主要用于指導(dǎo)施工。H現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三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(dāng)于俯視圖，與投影圖表示法相同；一張是垂直剖面圖(橫坐標(biāo)P，縱坐標(biāo)D或H)，與垂直投影圖不同，它不是在某個(gè)鉛垂平面上的投影。H

垂直剖面圖的形成：實(shí)鉆井眼是一條空間曲線，設(shè)想經(jīng)過(guò)這條曲線上的每一個(gè)點(diǎn)作一條鉛垂線，所有這些鉛垂線就構(gòu)成了一個(gè)曲面。最大特點(diǎn)：柱面展平后，井眼長(zhǎng)度和井斜角都保持不變。優(yōu)點(diǎn)：

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(shí)值，作圖容易，利用測(cè)斜資料算出每個(gè)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，即可作圖。現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三三、井斜的危害

1、使井眼偏離設(shè)計(jì)井位，將打亂油氣田開(kāi)發(fā)的布井方案。

2、使井深發(fā)生誤差，使所得的地質(zhì)資料不真實(shí)。

3、給鉆井工作增加困難，甚至造成井下復(fù)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(zhì)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(yán)重的井下事故。所以，井斜過(guò)大對(duì)油氣田的勘探和開(kāi)發(fā)都有很大危害。如何控制井斜是鉆井工作的一個(gè)重要課題。四、井斜的原因主要有地質(zhì)條件，鉆具結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)技術(shù)措施，操作技術(shù)，以及設(shè)備安裝質(zhì)量等。

1、地質(zhì)條件地質(zhì)條件是產(chǎn)生井斜的重要原因。地層傾角；層狀結(jié)構(gòu)；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(duì)井斜的影響

當(dāng)?shù)貙觾A角小于45°時(shí)，井眼一般沿上傾方向偏斜；當(dāng)?shù)貙觾A角大于60°時(shí)，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(shí)向上傾斜有時(shí)向下傾斜?！?-3直井鉆井技術(shù)現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（2）層狀地層對(duì)井斜的影響鉆頭在傾斜的層狀地層中鉆進(jìn)時(shí)，當(dāng)鉆至每個(gè)層面交界處時(shí)，此處巖層不能長(zhǎng)時(shí)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(cè)的小斜臺(tái)很容易鉆掉。相反，在井眼下傾一側(cè)卻殘留一個(gè)小斜臺(tái)；它就向小變向器作用一樣，對(duì)鉆頭施加一個(gè)橫向力，把鉆頭推向上傾的一側(cè)，從而引起井斜。鉆進(jìn)通過(guò)層狀地層時(shí)井眼偏斜的原因鉆頭在不同方向上的破碎速度現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三鉆進(jìn)通過(guò)層狀地層時(shí)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(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)、膠結(jié)物、顆粒大小等因素造成巖層在不同方向上的強(qiáng)度不同，一般來(lái)說(shuō)垂直地層層面的強(qiáng)度較小，鉆進(jìn)時(shí)鉆頭將沿著這個(gè)破碎阻力最小的方向傾斜?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（4）巖性軟硬交錯(cuò)變化對(duì)井斜的影響當(dāng)鉆頭從軟地層進(jìn)入硬地層時(shí)，如圖（a）所示。鉆頭在A測(cè)接觸到硬巖石，而在B側(cè)還是軟巖石，這樣在鉆壓作用下，由于A側(cè)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(cè)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(huì)偏斜。另外，由于鉆頭兩側(cè)受力不均，在Ａ側(cè)的井底的反力的合力比Ｂ側(cè)大，將產(chǎn)生一個(gè)彎距M，扭轉(zhuǎn)鉆頭，使其沿著地層上傾方向發(fā)生傾斜?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

當(dāng)鉆頭由硬地層進(jìn)入軟地層時(shí)，如圖（b）所示，開(kāi)始時(shí)由于地層在軟地層一側(cè)吃入多，速快，而在硬地層一側(cè)吃如少，鉆速慢，井眼有向地層下傾方向傾斜的趨勢(shì)。但當(dāng)鉆頭快鉆出硬地層時(shí)，此處巖石不能在支撐鉆頭的重負(fù)荷，巖石將沿著垂直于層面方向發(fā)生破碎，在硬地層一側(cè)留下一個(gè)臺(tái)肩，迫使鉆頭回到地層上傾方向。所以鉆頭由硬地層進(jìn)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(huì)引起井斜?？偟膩?lái)說(shuō)，由于地質(zhì)條件的影響，地層將作用于鉆頭一個(gè)橫向造斜力，使鉆頭偏離原來(lái)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?，F(xiàn)在是19頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三2、鉆具原因鉆具導(dǎo)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(duì)稱切削；二是使鉆頭受到側(cè)向力的作用，迫使鉆頭進(jìn)行側(cè)向切削。（1）導(dǎo)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(nèi)的鉆具本來(lái)就是傾斜和彎曲的?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三(2)鉆柱的一、二次彎曲對(duì)井斜的影響鉆井實(shí)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(dāng)增至某一值p1時(shí)下部鉆鋌失去穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生圖b的一次曲，鉆鋌與井壁相切于切點(diǎn)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(diǎn)不斷下移，如圖c.鉆頭傾角繼續(xù)增大，現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三當(dāng)增大至第二次彎曲鄰界鉆壓P2時(shí)，下部鉆鋌產(chǎn)生二次彎曲。這時(shí)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(diǎn)了，且切點(diǎn)提高如圖d。鉆頭傾角減小。

3、安裝設(shè)備安裝質(zhì)量對(duì)井斜的影響天車、游車和轉(zhuǎn)盤(pán)三點(diǎn)不在一條鉛垂線上；轉(zhuǎn)盤(pán)安裝不平而引起鉆具一開(kāi)始就傾斜等?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三五、斜井內(nèi)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(gè)角度β。此時(shí)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(duì)井斜沒(méi)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(jìn)。

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(nèi)鉆柱切點(diǎn)以下鉆柱受力情況現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三2、鐘擺力Fd斜井內(nèi)鉆柱切點(diǎn)以下鉆柱在垂直于井壁方向產(chǎn)生一個(gè)分力。此力使鉆頭側(cè)向破碎巖石，使井眼恢復(fù)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(diǎn)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(duì)相互矛盾著的力，即：造斜力F1=Psinβ+Ff

或F1=Psinβ—Ff自然增斜時(shí)Ff取正號(hào)，自然降斜時(shí)取負(fù)號(hào)。降斜力F≈1/2Wsinα斜井內(nèi)鉆柱切點(diǎn)以下鉆柱受力情況現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三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(diǎn)

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

2、鐘擺減斜力的計(jì)算。

Fd≈1/2Lqmsinα

式中Fd—鐘擺減斜力KNL—切點(diǎn)以下鉆鋌長(zhǎng)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現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

從上式可看出，對(duì)一定斜度的井眼來(lái)說(shuō)，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(diǎn)位置高，切點(diǎn)以下鉆鋌長(zhǎng)度L增大減斜力增大。二是使切點(diǎn)略高一些。在鉆鋌上安裝一個(gè)穩(wěn)定器，以提高切點(diǎn)以下鉆鋌的長(zhǎng)度使減斜作用增大。（如圖）。除此之外，穩(wěn)定器對(duì)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(dāng)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(zhǎng)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現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三4、穩(wěn)定器安放位置對(duì)鐘擺鉆具來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定器的安放位置十分重要，它是這種鉆具的技術(shù)關(guān)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(diǎn)，使鐘擺鉆具失效。形成新的切點(diǎn)穩(wěn)定器理想位置的理論計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜和繁瑣。我們介紹我國(guó)著名石油鉆井專家楊勛堯提出揚(yáng)勛堯提出的Lz計(jì)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(jìn)技術(shù)

§3-2井斜的控制方法現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三5、鐘擺鉆具使用特點(diǎn)（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(duì)于井斜角已經(jīng)較大的井進(jìn)行糾斜。（2）鐘擺鉆具組合的性能對(duì)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(yán)格控制鉆壓。（3）在井尚未斜或井斜角很小時(shí)，多使用滿眼鉆具組合，僅在對(duì)軌跡要求特別嚴(yán)的直井（段）中，才使用鐘擺鉆具組合進(jìn)行“吊打”。（4）扶正器與井眼的間隙對(duì)鐘擺鉆具組合性能的影響特別明顯，當(dāng)扶正器直徑因磨損而減小時(shí)應(yīng)急時(shí)更換或修復(fù)。（5）多扶正器的鐘擺鉆具組合，需要較復(fù)雜的設(shè)計(jì)合計(jì)算。（6）鉆具的缺點(diǎn)是在直井內(nèi)無(wú)防斜作用?，F(xiàn)在是28頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三二、偏重鉆鋌的防斜原理及使用特點(diǎn)1、工作原理偏重鉆鋌是在普通鉆鋌的一側(cè)鉆一排孔眼，造成一邊重一邊輕（如圖）當(dāng)鉆具旋轉(zhuǎn)時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)朝向重邊的離心力，鉆具每轉(zhuǎn)一圈與鐘擺力重合一次，對(duì)井壁產(chǎn)生較大的沖擊糾斜力，達(dá)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現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三2、離心力的計(jì)算

F=mrω2式中F——離心力（或向心力）；

m——物體質(zhì)量；

r——圓的半徑；

ω——角速度。離心力與物體質(zhì)量、圓半徑以及角速度的平方成正比。故采用高轉(zhuǎn)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(dāng)，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(zhǎng)的偏重鉆鋌就起到良好的糾斜作用。3、偏重鉆鋌的結(jié)構(gòu)在地層傾角達(dá)到30°時(shí)的幾十口井上，使用偏重鉆鋌進(jìn)行了防斜和糾斜實(shí)驗(yàn)，井斜一般均在3°以內(nèi)，結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)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(zhǎng)9米，鉆眼103個(gè)，孔深平均18毫米，孔徑60毫米，現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三3、偏重鉆鋌使用特點(diǎn)（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(wú)論是在開(kāi)鉆時(shí)就下井使用，或者在鉆開(kāi)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(dāng)井斜角達(dá)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(shí)，如需減斜或者要將井眼恢復(fù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)效也高。（4）偏重鉆鋌在井下工作安全可靠，不易產(chǎn)生井漏和卡鉆的危險(xiǎn)。但使用偏重鉆鋌時(shí)則不會(huì)出現(xiàn)這種危險(xiǎn)。另外，使用偏重鉆鋌時(shí)，在井內(nèi)不易發(fā)生卡鉆或或鍵槽等復(fù)雜情況（5）在使用偏重鉆鋌時(shí)要特別注意防止泥包，以免影響防斜效果?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三三、塔式鉆具的應(yīng)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(diǎn)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(yīng)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(yīng)用于井徑易擴(kuò)大的地層（如松軟地層、鹽巖層等）；因?yàn)樵谶@類地層中由于井徑擴(kuò)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(wèn)題由于環(huán)形間隙較小，循環(huán)泥漿時(shí)泵壓高，轉(zhuǎn)盤(pán)負(fù)荷可能增大，鉆頭易泥包，易坍地層易卡鉆等?，F(xiàn)在是32頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三四、剛性滿眼鉆具控制井斜的技術(shù)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(gè)外徑與鉆頭直徑相近的穩(wěn)定器（3-5個(gè)）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(nèi)居中，減小鉆頭傾斜角。所以能減小和限制由于鉆柱彎曲產(chǎn)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(dòng)，同時(shí)能在鉆頭處產(chǎn)生一個(gè)抵抗地層力的糾斜力。主要表現(xiàn)下面三個(gè)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(shí)鉆具的防斜作用

3．減斜時(shí)鉆具的作用?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

在鉆具上至少要有三個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，即除靠近鉆頭有一穩(wěn)定器外，其上面應(yīng)再安放兩個(gè)穩(wěn)定器才能保持有三點(diǎn)接觸井壁。如果只有兩點(diǎn)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(diǎn)接觸就不會(huì)發(fā)生這種情況（圖3-16b）而可以通過(guò)三點(diǎn)直線性來(lái)保持井眼的直線性和限制鉆頭的橫向移動(dòng)。圖為穩(wěn)定器與井壁接觸情況現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三2、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(jìn)現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

（3）扶正器滿眼鉆具的特點(diǎn)：

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(nèi)居中減小鉆頭的傾斜角。直井中當(dāng)?shù)貙訖M向力不大時(shí)，能保持直眼鉆進(jìn)，在鉆遇增斜或減斜地層時(shí)也能有力地控制井斜變化率，使井斜不致過(guò)快地增大或減小，不會(huì)形成狗腿或鍵槽等影響井身質(zhì)量的隱患。

（4）扶正器位置的確定下面介紹揚(yáng)勛堯提出的扶正器滿眼鉆具組合，簡(jiǎn)稱YXY組合。（1）YXY組合的結(jié)構(gòu)

YXY滿眼鉆具組合結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三YXY組合一般包括四個(gè)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(jiǎn)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(zhǎng)度可加長(zhǎng)；在特別易斜的地層，可將兩個(gè)扶正起串聯(lián)起來(lái)，作為近扶。近扶的主要作用，是依靠其支撐在尚未擴(kuò)大的井壁上，抵抗鉆頭所受的側(cè)向力，有效地防止鉆頭側(cè)向切削。同時(shí)，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(duì)稱切削②中扶正器：簡(jiǎn)稱中扶或二扶。中扶的位置需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)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(duì)井底的不對(duì)稱切削。③上扶正器：簡(jiǎn)稱上扶或三扶。安置位置在中扶之上一個(gè)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(jiǎn)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(gè)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?，F(xiàn)在是37頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（5）滿眼鉆具的使用滿眼鉆具組合的使用要注意以下問(wèn)題：①在已經(jīng)發(fā)生井斜的井內(nèi)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(guān)鍵在于一個(gè)“滿”字，即扶正器與井眼的間隙對(duì)滿眼鉆具組合的性能影響非常顯著。在使用中應(yīng)使間隙近可能小。設(shè)計(jì)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(dāng)間隙Δd達(dá)到或超過(guò)兩倍的設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)急時(shí)更換或修復(fù)扶正器。③保持“滿”的另一個(gè)關(guān)鍵在于井徑不的擴(kuò)大。這要求有好的鉆井液護(hù)壁技術(shù)。但即使鉆井液護(hù)壁技術(shù)不好，井徑的擴(kuò)大總要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才會(huì)發(fā)生。只要搶在井徑擴(kuò)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(guó)現(xiàn)場(chǎng)工作人員將此概念總結(jié)為“以快保滿，以滿保直”。④在鉆進(jìn)軟硬交錯(cuò)，或傾角較大的地層時(shí)，要注意適當(dāng)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?，F(xiàn)在是38頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三3-4定向井鉆井技術(shù)一、概述二、定向井設(shè)計(jì)與計(jì)算三、定向井專用工具四、定向井井眼軌跡控制現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三一、概述1、定向井的概念定向井：是指按照預(yù)先設(shè)計(jì)的軌跡鉆進(jìn)，具有井斜和方位變化的井。

它是由特殊井下工具、測(cè)量?jī)x器和工藝技術(shù)有效控制井眼軌跡，使鉆頭沿著特定方向鉆達(dá)地下預(yù)定目標(biāo)的鉆井工藝技術(shù)。

現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三2、定向井的基本應(yīng)用

（1）地面限制：高山、森林、城鎮(zhèn)、重要建筑、沼澤；良田、草場(chǎng)；海洋、湖泊、河流、鹽田?，F(xiàn)在是41頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（2）地下地質(zhì)條件要求。

用直井難以穿過(guò)的復(fù)雜層、鹽丘和斷層等。現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

（3）處理井下事故的特殊要求。

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

現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

（4）提高經(jīng)濟(jì)效益的特殊需要。土耳其天然堿礦對(duì)接井施工（5）增產(chǎn)措施、煤礦安全、工程救險(xiǎn)等?，F(xiàn)在是44頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三3、定向井的類型按施工技術(shù)方法：自然彎曲定向井人工彎曲定向井按設(shè)計(jì)井眼軸線形狀：二維平面定向井三維平面定向井按設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)分類：?jiǎn)蔚锥ㄏ蚓嗟锥ㄏ蚓F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

4、定向井的井眼軌跡設(shè)計(jì)

（1）定向井相關(guān)術(shù)語(yǔ)

造斜點(diǎn)：開(kāi)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(diǎn)：鉆井工程設(shè)計(jì)中規(guī)定的必須鉆達(dá)的地層位置,亦稱之為目標(biāo)點(diǎn)。靶區(qū)半徑：允許井眼軌跡偏離靶點(diǎn)的距離。靶區(qū)：以靶區(qū)半徑為半徑的圓面。現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三直井段造斜點(diǎn)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(shè)計(jì)井斜角為零度的井段。2)造斜點(diǎn)（Ｄｋｏｐ）:開(kāi)始定向造斜的位置稱為造斜點(diǎn)。通常以該點(diǎn)的井深來(lái)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(nèi)的投影現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（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）雙增式現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（3）井眼軌跡設(shè)計(jì)步驟選擇井眼軌跡形狀；確定造斜點(diǎn)（側(cè)鉆點(diǎn)、分支點(diǎn)）；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(jì)算及井眼軌跡繪圖?，F(xiàn)在是49頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三二、定向井設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、井眼軌跡的基本參數(shù)

（1）監(jiān)測(cè)參數(shù):

井深：是指井口至測(cè)點(diǎn)的井眼長(zhǎng)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(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。方位角：現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（2）計(jì)算參數(shù):

垂深：是指井眼軌跡上的點(diǎn)至井口水平面的距離。

N坐標(biāo)和E坐標(biāo)：井眼軌跡上的點(diǎn)在以井口為原點(diǎn)的水平面坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值。水平位移：是指井眼軌跡上的點(diǎn)至井口所在鉛垂線的距離。井斜變化率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度井段內(nèi)井斜角的變化值。方位角變化率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度井段內(nèi)方位角的變化值。全角變化值：沿井眼前進(jìn)方向上，兩測(cè)點(diǎn)之間的空間角度變化。也稱為“狗腿角”。

全角變化率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度井段內(nèi)的全角變化值。

現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（3）井眼軌跡設(shè)計(jì)步驟選擇井眼軌跡形狀；確定造斜點(diǎn)（側(cè)鉆點(diǎn)、分支點(diǎn)）；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(jì)算及井眼軌跡繪圖?，F(xiàn)在是52頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三三、定向井專用工具1、造斜鉆頭2、井下動(dòng)力鉆具3、定向接頭4、無(wú)磁鉆桿（或無(wú)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、撓性接頭現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三造斜鉆頭現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三螺桿鉆具現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三無(wú)磁承壓鉆桿、無(wú)磁鉆鋌現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三上圖：斜口引鞋右圖：定向接頭現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

（2）定向造斜工具（井下動(dòng)力鉆具）

a、定向彎接頭+螺桿鉆具優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：造斜率低，鉆頭偏移大。

b、單彎螺桿定向造斜鉆具優(yōu)點(diǎn)：造斜率高。缺點(diǎn)：萬(wàn)向軸受力復(fù)雜。

c、雙彎螺桿定向造斜鉆具利用彎外殼+彎接頭組合，通過(guò)改變兩個(gè)結(jié)構(gòu)彎角的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)造斜率的調(diào)整。

d、動(dòng)力鉆具帶偏心墊塊

現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三四、定向井井眼軌跡控制

1、基本概念

（1）實(shí)質(zhì)：井眼軌跡控制的實(shí)質(zhì)，就是不斷地控制井眼的前進(jìn)方向。井眼方向由井眼的井斜角和井斜方位角來(lái)表示的。（2）要求：在實(shí)鉆過(guò)程中，設(shè)法使實(shí)鉆的井眼軌跡盡可能符合設(shè)計(jì)的井眼軌道。（3）井眼方向控制內(nèi)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)方位現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

2、軌跡控制的主要內(nèi)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(jì)算－－裝置角的計(jì)算；－－動(dòng)力鉆具反扭角的計(jì)算；

（3）實(shí)時(shí)進(jìn)行軌跡測(cè)量和軌跡計(jì)算。－－測(cè)量?jī)x器的選擇，測(cè)量密度和測(cè)點(diǎn)密度的選擇；

－－根據(jù)軌跡計(jì)算結(jié)果，提出下步軌跡控制要求；－－井眼前進(jìn)方向的預(yù)測(cè)。

（4）井下定向工藝和鉆進(jìn)工藝現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

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(zhǔn)確！)；以井斜鉛垂面為基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到造斜工具面上所轉(zhuǎn)過(guò)的角度；在井底平面上，以高邊方向線為基準(zhǔn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到工具面與井底圓的交線上所轉(zhuǎn)過(guò)的角度；現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

5、工具面角與井斜角、方位角之間的變化關(guān)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??；工具面角在Ⅰ、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(nèi)仍然是增大的?，F(xiàn)在是62頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

6、直井段施工技術(shù)總原則：防斜打直（1）按照地層條件布置和設(shè)計(jì)鉆孔。（2）確保設(shè)備安裝和開(kāi)孔質(zhì)量。（3）采用合理的鉆進(jìn)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(jiǎn)易鋼性鉆具：特殊結(jié)構(gòu)的防斜鉆具主動(dòng)垂鉆系統(tǒng)

現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三7、定向井造斜段施工技術(shù)

（1）造斜工具的定向方法

現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三

（2）定向造斜工具（井下動(dòng)力鉆具）

a、定向彎接頭+螺桿鉆具優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：造斜率低，鉆頭偏移大。

b、單彎螺桿定向造斜鉆具優(yōu)點(diǎn)：造斜率高。缺點(diǎn)：萬(wàn)向軸受力復(fù)雜。

c、雙彎螺桿定向造斜鉆具利用彎外殼+彎接頭組合，通過(guò)改變兩個(gè)結(jié)構(gòu)彎角的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)造斜率的調(diào)整。

d、動(dòng)力鉆具帶偏心墊塊

現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（3）造斜井段施工要求

a、采用隨鉆跟蹤測(cè)斜，計(jì)算和作圖結(jié)合預(yù)測(cè)井眼軌跡變化趨勢(shì)，如造斜率達(dá)不到要求，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整。

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

（調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)改變?cè)煨甭?；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(yán)重漂移，影響中靶或鄰井安全限定區(qū)域時(shí)，使用造斜鉆具及時(shí)對(duì)方位角進(jìn)行調(diào)整。

現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（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(dòng)力鉆具的長(zhǎng)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(jié)構(gòu)彎角度數(shù)一般在0°～2°范圍按0.25°級(jí)差進(jìn)行分級(jí)，若彎角太大，鉆具不易下井，大彎角鉆具多用于強(qiáng)行扭方位；

d、改變鉆壓和調(diào)整工具面角均能改變?cè)煨甭剩?/p>

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(zhǎng)、進(jìn)尺多，而牙輪鉆頭產(chǎn)生金屬碎屑的危險(xiǎn)性相對(duì)較大?，F(xiàn)在是67頁(yè)\一共有73頁(yè)\編輯于星期三（5）扭方位施工如果井眼軌跡的