【正文】 曲率半徑法） 圓柱螺線法假設(shè)兩測點間的測段是一條等變螺旋角的圓柱螺線。在計算機以普及的今天，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座標。 二、具體應用 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，以便及時作出相應的防范措施。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、多目標井是個截然不同的新概念，主要體現(xiàn)是： 井眼軌跡中靶時進人的平面是一個法平面（也稱目標窗口），但中靶的靶區(qū)不是一個平面，而是一個柱狀體，因此，不僅要求實鉆軌跡點在窗口平面的設(shè)計范圍內(nèi)，而且要求點的 矢量方向符合設(shè)計，使實鉆軌跡點在進入目標窗口平面后的每一個點都處干靶柱所限制的范圍內(nèi)。、 176。），在特殊需要時，可以同向或反向配接普通定向彎接頭來進行角度調(diào)節(jié)。彎角越大，鉆頭偏距也越大，所受的交變應力和扭矩越高。 176。單扶單彎加 PDC 鉆頭組合，在濮 7— 14 7 井等 6 口井試驗中，定向造斜率適中，一般為 12176。下表是 176。后，啟動轉(zhuǎn)盤進行復合鉆進，每 100m 增斜率 3～ 8176?；? 176。螺桿時盡量避免啟動轉(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 進靶分析示意圖 （二） 著陸控制的技術(shù)要點 著陸控制的技術(shù)要點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、矢量進靶。/30m、 K2=12176。 6．矢量進靶 所謂“矢量進靶”，是指在進靶鉆進中不僅要控制鉆頭與 靶窗平面的交點（著陸點）位置，而且還要控制鉆頭進靶時的井斜和方向。 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 點就開始考慮進行降斜（ K＜ 0），直至達到新的轉(zhuǎn)折點 D4 后或后續(xù)某點 D5，即采取導向穩(wěn)斜鉆進。側(cè)鉆點垂深僅距 3m，側(cè)鉆難度相當大。 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 鉆速嚴格控制在— ；鉆進 7m 后，通過砂樣分析，地層巖屑達 80－ 90%，說明已經(jīng)側(cè)鉆出去，鉆進 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．導眼鉆進： 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)計實際施工是從 3350 米開始定向造斜，進行導眼的鉆進施工。 為了方便下步施工，兼而考慮井下安全，設(shè)計導眼回填到3449 米。 螺桿滑動增斜至 3595m 時，井斜增至 176。 導眼完鉆井深為 3820 米，井底井斜角為 度，方位角為 度，中靶點距 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。 ) 全角 (176。螺桿微降斜，增斜率176。此后在定向時工具面調(diào)整順利，在鉆進過程中每米測斜一次，計算井下螺桿鉆具的增斜率，該段平均增斜率176。實鉆結(jié)果證明，側(cè)鉆 7m 就進入地層。 /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“應變法”控制方案的核心內(nèi)容。 例如：設(shè)井身設(shè)計造斜率 K= 8176。 核準起始點處的井斜角值，它是決定進靶井段長度的關(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，在定向增斜時少用或不用。雙扶、 176。螺桿鉆具配合 PDC 鉆頭復合鉆進，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證過程中，針對不斷出現(xiàn)的軌跡控制問題，建立了適 應于水平井軌跡控制特點的幾個新概念。法面掃描的這兩個特點，可用在兩個方面： ①應用在叢式井的防碰預測方面 叢式井的防碰掃描，是在正鉆井與鄰井之間進行的。 圖 2— 4— 5 法面法和最小井距法 法面法的進一步應用： 法面掃描在計算井距的同時。 （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 計算公式如下： 最小曲率法 最小曲率法假設(shè)兩測點之間的井段是一段空間平面上的圓弧，圓弧在兩端點處與上下兩測點處的井眼方向線相切。 圖 2— 3— 2 平均角法幾何圖 計算公式如下： 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，需要進行井斜角和方位角的測量。時，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)計是成功的一半”。井身軌跡設(shè)計數(shù)據(jù)表，特殊工藝技術(shù)措施。多目標井井口位置在第一靶點和最后一個靶點聯(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時，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測斜儀進行定向和軌跡數(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 年代擴大試驗，推廣定向井鉆井技術(shù)； 80 年代通過進行集團化聯(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。當時沒有考慮控制井身軌跡的問題，認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)測量石油電測井數(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，當時鉆井施工非常成功，各項技術(shù)指標屬國內(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 ① 不同曲率水平井的基本特征表 井型 項目 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：該測點處的井眼方向線與重力線之間的夾角（見圖 1． 1）。進行磁偏角校正時按以下公式 計算： 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）的一階導數(shù)。計算井眼曲率的公式有三套： 第一套公式： 對于一個測點： 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（兩測點平均角）； （ 3）．以一定長度代表單位角度，量 OB＝△Φ（兩測點方位角差）；（ 4）．自 B 點向 OA 作垂線，垂足為 C 點； （ 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)計必須符合地質(zhì)設(shè)計要求。 定向井設(shè)計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