【正文】 曲率半徑法） 圓柱螺線法假設(shè)兩測點(diǎn)間的測段是一條等變螺旋角的圓柱螺線。在計(jì)算機(jī)以普及的今天，這是兩種使用最廣泛的方法。 圖 2— 4— 2 水平面掃描法示意圖 如圖 2— 3— 2 所示，在掃描井軌跡上任一井段按需要的精度間距，截取許多水平截面，求相關(guān)鄰井與此水平面的截點(diǎn)座標(biāo)。 二、具體應(yīng)用 這三種方法以不同的方式求解井與井之間的距離。就是能計(jì)算出掃描井與鄰井的相對方向。這就提示了施工人員，看是否有井眼軌跡相碰的潛在危險(xiǎn)，以便及時(shí)作出相應(yīng)的防范措施。我們可以定向井水平井鉆井技術(shù) 第 35 頁 共 76 頁 把這個柱狀靶看成是由無數(shù)個相互平行的法面平面組成，因此，控制水平井井眼軌跡中靶，與普通定向井、多目標(biāo)井是個截然不同的新概念，主要體現(xiàn)是： 井眼軌跡中靶時(shí)進(jìn)人的平面是一個法平面（也稱目標(biāo)窗口），但中靶的靶區(qū)不是一個平面，而是一個柱狀體，因此，不僅要求實(shí)鉆軌跡點(diǎn)在窗口平面的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，而且要求點(diǎn)的 矢量方向符合設(shè)計(jì)，使實(shí)鉆軌跡點(diǎn)在進(jìn)入目標(biāo)窗口平面后的每一個點(diǎn)都處干靶柱所限制的范圍內(nèi)。、 176。），在特殊需要時(shí)，可以同向或反向配接普通定向彎接頭來進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。彎角越大，鉆頭偏距也越大，所受的交變應(yīng)力和扭矩越高。 176。單扶單彎加 PDC 鉆頭組合，在濮 7— 14 7 井等 6 口井試驗(yàn)中，定向造斜率適中，一般為 12176。下表是 176。后，啟動轉(zhuǎn)盤進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，每 100m 增斜率 3～ 8176。或 176。螺桿時(shí)盡量避免啟動轉(zhuǎn)盤。 176。 1176。 井眼軌跡控制技術(shù) （ 1）螺桿的彎度和下扶正器的位置、尺寸確定后，要達(dá)到增斜、定向井水平井鉆井技術(shù) 第 43 頁 共 76 頁 微增、穩(wěn)斜、降斜的目的，可通過調(diào)整上扶正器的位置、尺寸及鉆壓來實(shí)現(xiàn)。水平井的垂直井段與常規(guī)直井及定向井的直井段控制沒有根本區(qū)別。 圖 1 進(jìn)靶分析示意圖 （二） 著陸控制的技術(shù)要點(diǎn) 著陸控制的技術(shù)要點(diǎn)可以概括為如下口訣：略高勿低、先高后低、寸高必爭、早扭方位、穩(wěn)斜探頂、動態(tài)監(jiān)控、矢量進(jìn)靶。/30m、 K2=12176。 6．矢量進(jìn)靶 所謂“矢量進(jìn)靶”，是指在進(jìn)靶鉆進(jìn)中不僅要控制鉆頭與 靶窗平面的交點(diǎn)（著陸點(diǎn)）位置，而且還要控制鉆頭進(jìn)靶時(shí)的井斜和方向。 1 鉆具穩(wěn)平 “鉆具穩(wěn)平”的含意是從鉆具組合設(shè)計(jì)和選型方面來提高和加定向井水平井鉆井技術(shù) 第 47 頁 共 76 頁 強(qiáng)穩(wěn)平能力。在水平控制中，要求鉆具組合有一定的糾斜能力，最常用的鉆具組合是帶有小彎角（一般彎角＜ 176。又如圖 2 中增斜過程，在 D3 點(diǎn)就開始考慮進(jìn)行降斜（ K＜ 0），直至達(dá)到新的轉(zhuǎn)折點(diǎn) D4 后或后續(xù)某點(diǎn) D5，即采取導(dǎo)向穩(wěn)斜鉆進(jìn)。側(cè)鉆點(diǎn)垂深僅距 3m，側(cè)鉆難度相當(dāng)大。 單彎螺桿+Φ120mm 定向接頭 + 無磁 承壓 鉆桿 （ 1 根） + 斜坡鉆桿 (2 柱 )+ 加重鉆桿 (12 柱 )+ Φ121 隨鉆震擊器 +加重鉆桿 (3 柱 )+ 鉆桿 ； (2)隨鉆監(jiān)測儀器為：柔性加長桿組合 YST25H 有線隨鉆； （ 3）鉆進(jìn)井段： — ； （ 4）側(cè)鉆參數(shù)：排量 10l/s，泵壓 17MPa，鉆壓 0－ 20KN， （ 5）自 開始側(cè)鉆，側(cè)鉆前 5m 鉆速嚴(yán)格控制在— ；鉆進(jìn) 7m 后，通過砂樣分析，地層巖屑達(dá) 80－ 90%，說明已經(jīng)側(cè)鉆出去，鉆進(jìn) 9m 后，鉆壓加至 20— 40kN，磁性工具面擺在255265176。 ,方位 176。 單彎螺桿 微增斜，增斜率 176。 ) +￠ 158mm 無磁鉆鋌 1 根（ QDT） +￠ 158mm 鉆鋌 6 根 +￠ 127mm 鉆桿 三開 4 3820 ￠ +5LZ165單彎螺桿 (176。 2．導(dǎo)眼鉆進(jìn)： 3350— 3820m 定向井水平井鉆井技術(shù) 第 56 頁 共 76 頁 按照工程設(shè)計(jì)實(shí)際施工是從 3350 米開始定向造斜，進(jìn)行導(dǎo)眼的鉆進(jìn)施工。 為了方便下步施工，兼而考慮井下安全，設(shè)計(jì)導(dǎo)眼回填到3449 米。 螺桿滑動增斜至 3595m 時(shí)，井斜增至 176。 導(dǎo)眼完鉆井深為 3820 米，井底井斜角為 度，方位角為 度，中靶點(diǎn)距 A 靶 40 米，滿足了地質(zhì)要求。全部直井段采用6080kN、Ⅱ擋轉(zhuǎn)速、雙泵（ 56L/s 排量）鉆進(jìn)。 ) 全角 (176。螺桿微降斜，增斜率176。此后在定向時(shí)工具面調(diào)整順利，在鉆進(jìn)過程中每米測斜一次，計(jì)算井下螺桿鉆具的增斜率，該段平均增斜率176。實(shí)鉆結(jié)果證明，側(cè)鉆 7m 就進(jìn)入地層。 /m） 井斜角（176。 5 動態(tài)監(jiān)控 水平控制的動態(tài)監(jiān)控和著陸控制一樣重要，內(nèi)容也基本相同。 )+￠ 165mm 無磁鉆鋌 1 根 +￠ 171mmMWD 短節(jié) +￠ 125mm 無磁承壓鉆桿 1 根 +￠127mm 鉆桿 119 根 +￠ 127mm 加重 鉆 桿 28 根 +￠ 127mm 鉆桿 2 上下調(diào)整 “上下調(diào)整”體現(xiàn)了水平控制的主要技術(shù)特征。在水平控制中，動態(tài)監(jiān)控仍然是主要的技術(shù)手段。 5．穩(wěn)斜探頂 定向井水平井鉆井技術(shù) 第 46 頁 共 76 頁 “穩(wěn)斜探頂”是“應(yīng)變法”控制方案的核心內(nèi)容。 例如：設(shè)井身設(shè)計(jì)造斜率 K= 8176。 核準(zhǔn)起始點(diǎn)處的井斜角值，它是決定進(jìn)靶井段長度的關(guān)鍵參數(shù)。 第三節(jié) 水平井軌跡控制技術(shù) 常規(guī)的水平井都由直井段、增斜段和水平段三部分組成。；新濮 3— 126 井在 2340m 時(shí)降斜率平均 176?！?176。但是，由于 176。一般情況下，使用176。） 增斜率 (176。單扶單彎螺桿，采用 1176。因此， 176。 /30m 相差太大，在定向增斜時(shí)少用或不用。雙扶、 176。螺桿鉆具配合 PDC 鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)，一趟鉆可以完成定向、穩(wěn)斜、降斜等各種軌跡控制技術(shù)，為此我們對螺桿鉆具優(yōu)選、鉆具組合優(yōu)化進(jìn)行研究。、 176。它不但能夠提供給鉆頭足夠的扭矩，而且具有很靈活的可調(diào)性：首先，它可定向井水平井鉆井技術(shù) 第 39 頁 共 76 頁 以進(jìn)行角度的選擇，一般，螺桿廠家都能按鉆井的需求生產(chǎn)系列不同角度的螺桿鉆具（ 176。 我們在長、中半徑水平井的井眼軌跡控制模式的形成和驗(yàn)證過程中，針對不斷出現(xiàn)的軌跡控制問題，建立了適 應(yīng)于水平井軌跡控制特點(diǎn)的幾個新概念。法面掃描的這兩個特點(diǎn)，可用在兩個方面： ①應(yīng)用在叢式井的防碰預(yù)測方面 叢式井的防碰掃描，是在正鉆井與鄰井之間進(jìn)行的。 圖 2— 4— 5 法面法和最小井距法 法面法的進(jìn)一步應(yīng)用： 法面掃描在計(jì)算井距的同時(shí)。 （三）最小距離掃描原理及公式 如圖 2— 4— 4 所示，用法面掃描方法和平面掃描方法，計(jì)算出的與周圍相關(guān)鄰井的距離，不一定是最小距離。即水平面掃描法、法面掃描法和最小距離掃描法。 圖 2— 3— 4 圓柱螺線法幾何圖 計(jì)算公式如下： 最小曲率法 最小曲率法假設(shè)兩測點(diǎn)之間的井段是一段空間平面上的圓弧，圓弧在兩端點(diǎn)處與上下兩測點(diǎn)處的井眼方向線相切。 圖 2— 3— 2 平均角法幾何圖 計(jì)算公式如下： 平衡正切法 定向井水平井鉆井技術(shù) 第 26 頁 共 76 頁 平衡正切法假定兩測點(diǎn)間的井段為兩段各等于測段長度一半的直線構(gòu)成的折線。 定義： 得： R3=A21/B21 （ 2— 57） SZ=（ A11— B11） R3 （ 2— 58） 第三節(jié) 定向井測斜數(shù)據(jù)處理 實(shí)際鉆出的定向井的井眼軌跡是一條空間曲線，為了了解這條空間曲線的形狀，需要進(jìn)行井斜角和方位角的測量。時(shí)，既能有效地調(diào)整井斜角和方位，也能順利地鉆井、固井和電測。 （五）選擇合適的穩(wěn)斜段井斜角和入靶井斜角 井斜角的大小，直接影響了軌跡的控制。了方面造斜工具的能力限制，不易實(shí)現(xiàn)，另一方面過高的造斜率給井下安全帶來了不利因素。 常用的造斜率范圍是 4176。而降斜井段的鉆具軸向分力，與重力在軸向的分力方向相同，會增加鉆具與井壁的摩擦阻力。“好的設(shè)計(jì)是成功的一半”。井身軌跡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表，特殊工藝技術(shù)措施。多目標(biāo)井井口位置在第一靶點(diǎn)和最后一個靶點(diǎn)聯(lián)線的延長線上。 定向井水平井鉆井技術(shù) 第 16 頁 共 76 頁 20）反扭矩：在用井底動力鉆具鉆進(jìn)時(shí)，都存在一個與鉆頭轉(zhuǎn)動方向相反的扭矩 ，該扭矩被稱為反扭矩。 14）視平移：又稱為投影位移，井身上的某點(diǎn)在垂直投影面上的水平位移。 第二套公式：（由于誤差較大，現(xiàn)場使用略少） 第三套公式：γ＝ SQR（α 1+α 2－ 2α 1α 2COSΔΦ） 圖 第三套公式的圖解法 第三套公式圖解法（參見圖 ）： （ 1）．選取一定比例，經(jīng)一定長度代表單位角度，作線段 OA，使其長度代表α l； （ 2）．作 OB 線段，使 ∠ BOA＝△Φ； （ 3）．按步驟①的比例，量 OB＝α 2； （ 4）．連接 A、 B，并量取 AB 的長度，按步驟（ 1）的比例換算成角度，即為γ。 dα Kα＝ dL 井斜變化率的單位常以每 100 米度表示。井斜角常以希臘字母α表示，單位為度。 /30m － 86m 中短 20176。－ 30176。／ 30 米 6176。經(jīng)過 10 年的反復(fù)論證， 2020 年中原油田部署了云 2平 1 井、胡 5平 1 井、文 92平 1 井，鉆井過程中由于油定向井水平井鉆井技術(shù) 第 6 頁 共 76 頁 層與地質(zhì)設(shè)計(jì)的偏差，出現(xiàn)了井眼軌跡上翹下扣的現(xiàn)象，對施工安全造成了很大隱患。 使用精度高的磁性單多點(diǎn)測斜儀進(jìn)行定向和軌跡數(shù)據(jù)測量，發(fā)展了有線隨鉆測斜儀定向。水平段長 160 米；70 年代擴(kuò)大試驗(yàn)，推廣定向井鉆井技術(shù)； 80 年代通過進(jìn)行集團(tuán)化聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，使得我國定向鉆井軟件到硬件都有了一個大的發(fā)展。并由于井斜原因造成了侵犯別人租界而造成被起訴的案例。當(dāng)時(shí)沒有考慮控制井身軌跡的問題，認(rèn)為鉆出來的井必定是鉛垂的，但通過后來的井筒測試發(fā)現(xiàn)，那些垂直井遠(yuǎn)非是垂直的。 我 國定向鉆井技術(shù)的發(fā)展可以分為三個階段， 50— 60 年代開定向井水平井鉆井技術(shù) 第 2 頁 共 76 頁 始起步，首先在玉門和四川油田鉆成定向井及水平井：玉門油田的 C2— 15 井和四川磨三井，其中磨三井總井深 168 米，垂直井深350 米，水平位移 444． 2 米，最大井斜 92176。數(shù)據(jù)測量石油電測井?dāng)?shù)據(jù)。中原油田 中原油田在 1991 年施工了一口長半徑水平井衛(wèi) 2— 25 井，當(dāng)時(shí)鉆井施工非常成功，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)屬國內(nèi)領(lǐng)先水平，但是由于后續(xù)技術(shù)手段不足，造成該井未獲得預(yù)期的開采效果（到 2020 年，該井才獲得較好的工業(yè)投產(chǎn)） 。 （ 2）不同曲率水平井的基本特征及優(yōu)缺點(diǎn) ① 不同曲率水平井的基本特征表 井型 項(xiàng)目 長半徑水平井 中半徑水平井 短半徑水平井 造斜率 ＜ 6176。 / m 2865－ 716 m 中 8176。－ 20176。 3）井斜角：該測點(diǎn)處的井眼方向線與重力線之間的夾角（見圖 1． 1）。進(jìn)行磁偏角校正時(shí)按以下公式 計(jì)算： 定向井水平井鉆井技術(shù) 第 12 頁 共 76 頁 真方位角＝磁方位角＋東偏磁偏角 真方位角＝磁方位角一西偏磁偏角 圖 1． 3 磁偏角示意圖 7）井斜變化率：是指井斜角隨井深變化的快慢程度，常以 Ka 表示，精確的講井斜變化率是井斜角度（α）對井深（ L）的一階導(dǎo)數(shù)。計(jì)算井眼曲率的公式有三套： 第一套公式： 對于一個測點(diǎn)： K＝ SQR（ Kα 2+KΦ 2sin2α） 對于一個測段： K＝ SQR（（Δα /Δ L） 2+（ΔΦ /Δ L） 2 sin2α C） 第一套公 式的圖解法（參見圖 1． 4）： 圖 1． 4 第一套公式的圖解法 （ 1）．作水平射線 OA； 定向井水平井鉆井技術(shù) 第 14 頁 共 76 頁 （ 2）．作∠ BOA＝α C（兩測點(diǎn)平均角）； （ 3）．以一定長度代表單位角度，量 OB＝△Φ（兩測點(diǎn)方位角差）；（ 4）．自 B 點(diǎn)向 OA 作垂線，垂足為 C 點(diǎn)； （ 5）．按步驟（ 3）中的比例， CA＝△α （ 6）．連接 A、 B，并量 AB 長度， 按步驟（ 3）比例換算成角度，此角度及狗腿角γ。 13）平移方位角：又稱為閉合方位角（ Closure Azimuth），常用θ表示，是指以正北方位線為始邊順針方向轉(zhuǎn)至平移方位線上所轉(zhuǎn)過的角度。 19）裝置角：造斜工具彎曲方向的平面與原井斜方向所在平面的夾角，通常用ω表示。 井口位置選擇盡量利用地層自然造斜規(guī)律。 工程設(shè)計(jì)必須符合地質(zhì)設(shè)計(jì)要求。 定向井設(shè)計(jì)是一個非常重要的環(huán)節(jié)。如圖所示（ 211），增斜井段的鉆具軸