定向钻井(定向井的定向井的基本概念)

1.定向井的定向井的基本概念

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。

其剖面主要有三类： （1）两段型：垂直段+造斜段；

(2)三段型：垂直段+造斜段+稳斜段；

(3)五段型：上部垂直段+造斜段+稳斜段+降斜段+下部垂直段。

水平井是定向井的一种，一般的油井是垂直或倾斜贯穿油层，通过油层的井段比较短。而水平井是在垂直或倾斜地钻达油层后，井筒转达接近于水平，以与油层保持平行，得以长井段的在油层中钻进直到完井。这样的油井穿过油层井段上百米以至二千余米，有利于多采油，油层中流体流入井中的流动阻力减小，生产能力比普通直井、斜井生产能力提高几倍。

胜利油田定向井技术闻名全国，胜利油田钻井院和胜利油田钻井工程技术公司已形成了普通定向井、多目标定向井、救援定向井、丛式定向井、水平井、分支井等几十种类型的定向井施工工艺。胜利油田黄河钻井总公司和渤海钻井总公司的定向井施工能力享誉国内外。

2.定向井的定向井基本分类

随着定向钻井技术的发展，定向井的种类越来越多。 Ⅰ两维定向井：井眼轴线在某个铅垂平面上变化的定向井，井斜变化，方位不变化。

Ⅱ三维定向井：井眼轴线在三维空间变化的定向井，井斜变化，方位变化。可分为：三维纠偏井和三维绕障井。 Ⅰ低斜度定向井：井斜小于15度，钻井时井斜、方位不易控制，钻井难度大。Ⅱ中斜度定向井：井斜在15-45度之间，钻井时井斜、方位易控制，钻井难度相对较小，是使用最多的一种。

Ⅲ大斜度定向井：井斜在46-85度之间，其斜度大，水平位移大，增加了钻井难度和成本。

Ⅳ水平井：井斜在86-120度之间，其钻井相对较难，需要特殊设备、钻具、工具、仪器。 Ⅰ单一定向井

Ⅱ双筒井：一台钻机，钻出井口相距很近的两口定向井。

Ⅲ丛式井（组）：在一个井场或平台上，钻出几口或几十口定向井和一口直井。

3.油井定向的详细介绍

定向井与直井都是石油开采时的术语。

直井是在地上部分条件好的情况下，由设计地上钻井位置向地下垂直到油层直接钻方法。定向井是我国二十世纪九十年代初开始采用的一种新式钻井方法。

定向井的优越性就在于可以跃过地面上的障碍，采取斜式、水平式钻进，直达目标。 直井的优点，技术不复杂，可以节约单井成本。

但定向井技术难度大，要求高。许多过去不可能打的井也能打了，使油田开采过去放弃的钻井位又能开发了。

从全局看，地面上建筑物完全不动，公路等，都可以钻井开采石油了，国家扩大了产能区块，使油田利用率提高了。

4.定向井施工技术

地热资源开发利用需要“回灌开发”模式。

回灌开发是在同一施工地点开凿两眼或两眼以上地热井，一眼作为开采井，另一眼作为回灌井。受城市用地面积的限制以及运行管理的需要，多以“对井”的方式成井。

对井井口直线距离在2.5~10m之间，为防止开采、回灌地热流体短时间内相互干扰，井底距离一般保持在800m以上，这就需要有定向井施工技术的支持。（一）定向井设计定向井设计原则是为实现钻井目的，合理选择目标点的层位、确定靶区半径，尽可能选择简单的井身剖面类型；设计的基本数据包括地面井位坐标、井底坐标、方位角、井底水平位移、造斜点位置、最大井斜角。

定向井设计前要了解设计井区的地质条件，如地层、岩性、压力、倾角、倾向、断层等。还要了解地层造斜特性（以便利用地层的方位漂移规律），分析井区已有定向井资料等，从设计上避免井下复杂情况发生。

地热井不同于石油开采井。首先，地热井要有泵室，泵室为直井段；其次，以扶盆地热储层在一定范围内目的层可近似看作水平无限延伸（断裂型地热井除外），因此，定向井目标靶区半径可适当放大，这些都为定向井设计提供了方便。

1）井身剖面设计：定向井井身剖面类型多种多样，常见的有三段制（多目标、较浅井）和五段制（小位移、较深井），选用的原则是保证达到钻井目的；尽可能简单，利于安全、快速地进行作业以降低钻井成本。地热定向井多用五段制，即直井段、增斜段、稳斜段、降斜段、直井段。

2）造斜点设计：造斜点的选择是定向井成功的关键因素之一。一方面定向井施工要求造斜点岩石结构比较稳定、可钻性比较均匀，避免岩石破碎段、流砂层或易坍塌等复杂地层，同时岩石的硬度应能起到对造斜钻具的支撑作用。

另一方面造斜点的深度应根据设计井的垂直井深、水平位移大小和选用的井身剖面类型而决定。实际工作中往往把造斜点选择在尽可能浅的地层中，以利于用尽量小的井斜达到理想的成井水平位移。

3）最大井斜角设计：井斜角是钻具行迹与垂直方向的夹角，主要依据钻井设备定向能力、垂直井深与目标水平位移确定。大量的钻井实践证明，井斜角小于15°，方位不稳定，容易漂移。

井斜角大于45°，施工难度较大，井壁易失稳，所以，最大井斜角最好控制在15°~45°之间。（二）定向井施工安全措施由于定向井井眼形状复杂，水平位移较大，易发生井下复杂情况和产生井下事故。

1）压差卡钻。在定向井施工中，斜靠在井壁上的钻具与井壁的接触面积大，作用在井壁上的正压力也增大，易发生压差卡钻。

预防措施主要是采用润滑性能优良的钻井液：①加入润滑剂使泥饼摩擦系数小于0.2；②采用混油泥浆、混油量8%~15%；③下套管及电测井之前加1.5%~2%的固体润滑剂，保证顺利施工。2）键槽卡钻。

定向井钻进和起下钻过程中，钻具长时间拉、摩、碰井壁，容易形成键槽。预防措施有：①在曲率较大的井段，定期下入键槽破坏器，破坏键槽；②认真记录起下钻遇阻遇卡位置，结合测斜资料分析，提前破坏处理。

3）其他防卡措施：钻井液应具有良好的净化系统，至少配备三级净化装置，保证钻井液含砂量不大于0.5%；控制钻井液，使其屈服值不小于6Pa，提高携带岩屑能力，保证井眼干净。（三）定向井施工实例目前，天津地区地热定向井有90对之多，积累了在中低温沉积盆地地热定向井的施工经验，下面以SR19D,SR20D基岩地热定向“对井”为例，对地热定向井施工工艺进行探讨。

1.地层及岩性该“对井”钻遇地层为第四系平原组，新近系明化镇组、馆陶组，古生界寒武系，新元古界青白口系景儿峪组、龙山组，中元古界蓟县系雾迷山组（目的层），见表4-3。2.定向井工艺（1）定向工具的选择该“对井”定向井段为Φ311mm（ ″）井眼，选用8″无磁钻铤、 ″纳维钻具、2.5°弯接头、高压循环头等定向工具，测量仪器定向井段采用有线随钻测斜仪，增斜和稳斜井段采用自浮式电子测斜仪。

表4-3 设计对井钻遇地层及岩性（2）定向井设计1）井身结构设计。根据钻井所在区域地质情况和地热钻井技术特点，设计为四开井，井身结构及套管程序为：一开钻头直径Φ444.5mm，套管直径Φ339.7mm，下深400m；二开钻头直径Φ311mm，套管直径Φ244.5mm，进入基岩2m左右封闭松散软地层；三开钻头直径Φ215.9mm，套管直径Φ177.8mm，进入取水目的层雾迷山组白云岩2m左右下管；所有套管必须符合美国石油协会指定的API标准。

四开钻头直径为Φ152.4mm，裸眼成井，井身结构见表4-4。表4-4 定向井井身结构表2）井身剖面的设计。

根据施工井地层特点和井身结构设计定向井为五段制井身剖面，即直井段、增斜段、稳斜段、自然降斜段和直井段。3）造斜点的确定。

根据施工设计和实际钻进地层分析，SR19D造斜点定在820m,SR20D造斜点定在765m的新近系胶结较好的泥岩中。4）设计方位角、水平位移、造斜率和最大井斜角。

根据地层产状、钻井深度和构造情况，设计SR19D井方位角为135°，水平位移为400m,SR20D井方位角为315°，水平位移为400m，井眼曲率为12°/100m以内，最大井斜角21°。（3）定向井施工工艺措施和注意。

5.石油钻井过程中定向主要做那些工作

通俗简单的说吧：

能源是电力，

机械传动，通过方钻杆，转动的力在zhidao地面传给方钻杆，方钻杆下面是钻杆，钻杆下面是钻头，跟我们在地面上用电钻钻一个孔原理差不多

不同的是钻杆之间用螺纹连接，钻到一定深度，就得拧开中间再加一节钻杆，这样一专节一节钻下去，就可以达到几千米深了。

每钻一定深度，还得测量，有专门的测井公司，如发生偏差及时修正，

现在的钻井水平，十分厉害，可以在直着钻属上千米深后再拐弯90度，钻孔能拐弯这种情况，在其它行业，是完全不可能的，

6.定向井的定向井的基本应用

油田埋藏在高山、城镇、森林、沼泽海洋、湖泊、河流等地貌复杂的地下，或井场设置和搬家安装碰到障碍时，通常在他们附近钻定向井。

用直井难以穿过的复杂层、盐丘和断层等，常采用定向井。

如：安718段块的井漏、二连地区巴音区块的井，自然方位120-150度。 遇到井下事故无法处理或不易处理时，常采用定向井技术。如：掉钻头、断钻具、卡钻等。

Ⅰ原井钻探落空，或钻通油水边界和气顶时，可在原井眼内侧钻定向井。

Ⅱ遇多层系或断层断开的油气藏，可用一口定向井钻穿多组油气层。

Ⅲ对于裂缝性油气藏可钻水平井穿遇更多裂缝、低渗透性地层、薄油层都可钻水平井，提高单井产量和采收率。

Ⅳ在高寒、沙漠、海洋等地区，可用丛式井开采油气。