定向井的知识总结
定向井的知识总结
时光荏苒如白驹过隙，转眼间告别校园生活已近一年，慢慢地已经适应了井队的生活。井队虽然没有朗朗的读书声，没有老师在黑板上指点迷津，但是用心体会，井队仍然是我获得知识的大课堂。在实习的这一年中，我从事了三口定向井的钻探工作，通过日常的学习，对定向井有了一定的认知，下面将其总结如下：
要想搞明白定向井，有几个概念我们要先弄清：工具面、工具面角、高边。它们可以称作定向井的灵魂，那么什么是工具面呢？在现场定向时，我们经常会用到具有一定弯度的螺杆，我们可以将其简化为两条相交的直线，根据几何原理两条相交直线构成一个平面，我们称此平面为工具面。那什么又是工具面角呢（专业术语中常称作装置角）？在解决这个问题之前我们又要弄明白高边。在定向时，我们设想一平面将井眼轨迹垂直截断，截面形状为圆形，由于井眼的倾斜，此圆也会是倾斜的，在这个圆上最高点与圆心的连线即为高边。之前讲到的工具面与截面也会存在一条交线，这条线就是工具面的方向线，以高边为始边顺时针转到该方向线，所转过的角度成为工具面角（准确的讲应该成为重力高边模式下的工具面角）还有一种是磁北模式下的工具面角。讲到这里有些人可能会有些晕，但是重点的地方也到了，因为这两种模式就是在现场中经常用到的，换言之，上面两种模式下的工具面角又可分别成为重力工具面角和磁性工具面角。看到这，相信不少人会有了似曾相识的感觉，其实这两种模式下的工具面角原理很简单，区别就在于起始边的不同，如果以高边为始边，就是重力工具面角；如果以地磁北极为始边，那就是磁性工具面角。
同是工具面角，使用的时候有区别么？答案是肯定的，简单点说，磁性工具面角是用于钻井前期造斜时定方位的；重力工具面用于后期纠正井眼轨迹的。定向井在打到造斜点时，下一步的任务就是要找准方位，开始造斜，也就是要将螺杆的工具面扭到指定的方位，那么我们该以哪为参照点开始扭呢？此时由于还是直井段，无井斜，自然不存在高边，因此不能用重力工具面，故而用磁性工具面去定位，当井斜增加到一定范围时，我们开始使用重力工具面并通过工具面在不同象限功能的不同来完成定向任务。
以上便是我在定向过程中所收获的，希望对大家能够有所帮助。井队是一个大课堂，这里很多看似简单的东西都值得我们去推敲，经过反复地琢磨之后，我们才能挖掘出更多的知识，提高自身的业务水平。
扩展阅读：3月定向井技术总结
2-3月定向井总结
一、指标统计
队号500585005350055406334063250051井好SNO108-06SNO135-02SNO135-06G019-20桃2-20-23靖58-15区块苏南苏南苏南靖中北桃2靖中北井深395641123843328035453270钻井周期23.526.322.216.7520.317.67建井周期31.7931.5424.4232.238.25钻井月速3792404939253752机械钻速14.1811.9514.6111.1613.2413.65备注91/2下古下古上古截止3月26号指标提速指标对比
区块年份201*苏南201*完井口数21平均井深39253956钻井周期30.2523.5建井周期44.3431.79钻机月速28653392机械钻速12.6414.18备注对比%201*201*21310.79%35973545-6.75-22.31%19.8520.3-12.55-28.30%33.5432.252718.39%370739251.5412.18%12.7613.24桃2对比%201*201*51-52-1.45%331832700.452.27%17.4517.67-1.34-4.00%31.2438.252185.88%408937520.483.76%14.6613.65下古靖中北对比%-48-1.45%0.221.26%7.0122.44%-337-8.24%-1.01-6.89%上古
一、所做的工作
工艺技术方面
1、91/2井眼PDC定向取得新突破
201*年在靖边南部试验两口91/2定向井，由于钻井工具配套不完善，钻井速度慢，PDC钻头无法定向施工，通过这两口井的总结分析，对钻头结构、螺杆扶正器尺寸进行改进后在G019-20井应用PDC钻头定向成功，钻井速度得到了大幅度提高。
2、轨迹控制模式基本成熟
①轨迹控制中做到及时微调，严格按照预算轨迹控制。苏里格及靖中北轨迹剖面依旧延续去年的控制思路，上古井二开三趟钻、下古井二开四趟钻，第一趟钻四合一钻具使用83/4五刀翼19mm复合片混装齿钻头确保钻穿延长；第二趟钻继续使用螺杆复合钻进钻头选择81/2六刀翼16mm钻头，深井段滑动确保工具面稳定。后期常规钻具使用81/2五刀翼19mm钻头，提高下部井段的机械钻速。
苏南定向井位移大（1000-1600米），位移1000米左右的井二开四趟钻完钻，位移1400米左右的井二开五趟钻完钻。代表井是50058队SNO108-06井设计位移966米，二开四趟钻完钻，钻井周期23.5天；50053队SNO135-02井设计位移1518米，如果去掉因仪器原因起钻，二开五趟钻完钻。这两口井的施工数据也为下一步该区块定向井指明了方向。
②四合一钻具短钻铤长度选择。
靖中北苏里格区块位移800米以下，短钻铤长度相对固定，通常选择3米，第二趟钻在螺杆后面直接接扶正器实现稳斜。
苏南区块位移都在1000米以上，针对1000米左右位移的井二开第一趟钻四合一钻具短钻铤选择4米（螺杆扶正器外径213mm），第二趟钻螺杆后面接扶正器（螺杆扶正器外径210mm）；针对1400米左右位移的井，二开第一趟钻要缩短短钻铤长度，实现大井斜条件下稳斜，短钻铤选择2米，第二趟钻螺杆后面接扶正器（螺杆扶正器外径210mm）。
③苏南主要试验验亿斯达和哈里伯顿两个厂家，从目前的使用情况看都能满足该区块的施工要求，滑动工具面稳定，在SNO135-02井3100米滑动效果良好。下表为第一轮钻完井的钻头数据：
井号钻头型号EDM1616EL/M423EDM1616EL/M423SNO135-02EDM1616EL/M423EDM1616EL/M423EDM1616EL/M423EDM1616EL/M423EM1925SE/M423SNO108-06FXD65DSFXD65DSFS2565NFS2566NEDM1616EL/M423SNO135-06EDM1616EL/M423EDM1616EL/M424EDM1616EL/M425EM1925SEEM1926SE钻头12223451234112345地层直罗延安延安延长刘家沟石千峰石盒子直罗-延长延长-刘家沟刘家沟-石盒子石盒子-山西延长延长延长-和尚沟和尚沟-刘家沟刘家沟-石盒子石盒子山西使用井段(m)7511029161017062553312835018162529298335797561625208128353296364410291610170625533128350141122529298335793956162520812835329636443843进尺(m)278581968475753736111713454596377869456754461348199纯钻(h)1522760765176646181.537.536.517.565.562.53011机械钻速备注18.53钻头坏26.41仪器坏13.71仪器坏14.12换钻头7.57换钻头7.31换钻头8.04完钻26.77换钻头7.44换钻头7.31钻时慢10.05完钻23.80换结构26.06换钻头11.51换钻头7.38换钻头11.60换结构18.09完钻④进一步摸索南部定向井的施工思路
靖边南部去年施工91/2定向井已经取得了一定的经验，但今年改成81/2井眼后，钻具结构性能又要重新摸索，根据40908队施工的G69-8C4井的施工情况与G68-17井（井眼91/2）对比，井眼尺寸队钻具结构影响较大。通过对G69-8C4井的数据总结分析，找出适合南部下一步井的钻具组合和剖面结构。
3、钻井液管理
做好清扫携砂工作，二开后，及时水化40方白土浆，根据现场施工及井下情况，及时清扫井眼（扫后回收），同时可配合使用双泵循环，增加洗井效率；提高封堵能力，提高钻井液中封堵粒子的含量，增加沥青质和细目碳酸钙的含量。通过有效的封堵来降低地层的坍塌压力；保证携砂能力，保证足够大的排量，防止岩屑床的形成。大位移井通过加XCD和PAC来提高泥浆的携砂能力，减小岩屑床的形成的机率；降低摩阻，通过调整钻井液中的组分形成薄、致密光滑的泥饼，同时XCS-3、GD-2等润滑剂来实现低摩阻和扭矩；强化四级固控的使用：进入斜井段要合理使用四级固控设备，严格控制钻井液中的有害固相，含砂量小于0.3%，在固控设备不能满足的情况下，采用清罐或替换部分钻井液来降低有害固相。
通过以上措施来增强体系的防塌、防漏能力，并保证有足够的携砂能力，工程上配合以大排量洗井；同时在大斜度井段提高润滑性能，控制含沙量尽力清楚有害固相，实现提高钻井液综合性能，保证快速安全完成斜井段施工。
二、存在的问题
1、无线仪器性能不稳定，第一轮定向井仪器都不同程度的出现为问题，严重影响了生产时效。井上相关服务人员应加强责任心，做好地面维护和保养工作，对仪器出现的问题要进行原因分析总结，看能否克服仪器故障频繁的问题。下表为今年第一轮定向井仪器问题统计表：
井队4063240633井号桃2-20-3G019-20井深故障现象故障原因电池使用90小时无电新电池没电打捞头坏探管故障探管故障更换脉冲换打捞头、新电池没电脉冲阀芯卡死更换脉冲损失时间盲打300米损失12小时损失10小时损失11小时损失12小时盲打408米损失18小时损失16小时1819无信号地面提前测试无信号1209无信号50053SNO135-011610信号不同步1706GT和BT值超标500585005550058合计SNO138-06SNO135-06SNO108-072121无信号756386二开无信号无信号
2、螺杆问题也是造成第一轮井提速慢的原因：
序号1347合计井队40632406325005350055厂家立林立林立林立林螺杆型号Φ197mm×0.75度Φ172mm×1.25度Φ172mm×1.25度Φ172mm×1.25度故障描述距母接头50cm处本体断裂451m定向不增斜，方位摆动大950m泵压异常升高（1050m）泵压异常升高（2250m）损失时间损失6小时损失8小时损失10小时损失13小时三、下一步工作
1、苏南试验稳斜四合一钻具，有效解决长轨迹控制段难度大的问题。苏南区块定向井位移大，甲方项目组对全井段的最大井斜和完钻井斜要求较高，需要稳斜段长。从目前施工情况看，在井斜超过25度以后即使螺杆后面接扶正器也表现为增斜。要实现稳斜效果只能通过频繁滑动来抑制，降低了施工效率，下一步攻关稳斜钻具改进，主要从以下几个方面着手：
①优化螺杆扶正器的外径，由原来的213mm减小至208-209mm。
②改变螺杆扣型（430*430改为430*460）取消了扶正器与螺杆的之间的转换接头，减少了两幅器之间的距离降低增斜率。③螺杆扶正器外径减小可能会导致滑动效率低，可以将1.25度增大至1.3度，提高滑动效率。
2、优化螺杆、稳定器等结构，顺利完成91/2井眼定向井，实现提速，但还存在一定的问题，还有进一步优化的空间。40633队G019-20井二开使用长保径仿休斯钻头，钻头外径244mm，203mm*1.25度单弯螺杆扶正器外径由239mm减小至236mm，解决了滑动托压严重的问题，但定向时造斜率低滑动井段长，5米短钻铤复合不增斜。下一步继续改进。二开第一趟钻使用238mm外径的单弯配244mm的钻头，第二趟稳斜段使用236mm外径的配241.3mm钻头。
3、南部定向井轨迹控制模式
南部二开就进入延长，四合一钻具3米短钻铤降斜，吸取G69-8C4井的教训，二开第一趟钻将后扶正器去掉，在延长组实现微增斜，实际轨迹控制线走设计上线，把最大井斜控制在延长到和尚沟这一段，减少后期控制井段。（具体见201*年南部定向井施工方案）
4、下一步钻头选型
苏南继续使用哈理伯顿和亿斯达钻头，对两家钻头的使用情况进行分析总结。
加强与厂家联系对靖边南部定向井钻头作出适当的改进，借鉴中北部钻头使用模式在南部定向井复合钻进井段试验6刀翼钻头，实现再提速。
91/2井眼定向井钻头采用G019-20井钻头组合模式，轨迹控制基本成熟，主要是督促厂家在复合片和保径质量方面进行改进。5、加强防碰管理
苏南区块从式井都是9口井的井组，甲方在布井的时没有按照顺序施工，也没有提前把其他经的坐标提供给施工单位，增大了后期井防碰难度。需要建立落实防碰汇报监控制度，防碰图上墙制度，提前拟定好防碰措施，提前做好绕障准备，钻井队必须测斜数据及时如实汇报到技术服务部，特殊情况随时汇报。
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