定向井

钻井专业术语

定向井是钻井专业术语，是指按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。

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。

基本应用

定向钻井目前已成为陆地和海上油田开发的主要手段。定向井在石油勘探与开发中得到了广泛的应用。在地面上难以建立井场和安装钻井设备进行钻井的地区，要勘探开发地下的油气资源，唯一的办法就是从该地区附近打定向井。在海洋或湖泊等水域上勘探开发石油，最好是建立固定平台，或采用移动式钻井平台，或从岸边打定向井、丛式定向井。当在钻达油气层所经过的地层中有难以穿过的复杂地层时，用定向井可以绕过这些复杂地层，称为绕障定向井。在发生断钻具、卡钻以及井喷着火等恶性事故的情况下，采用侧钻井、救援井是处理此类事故的有效方法。近年来，各类水平井、大位移井、多分支井和二维及三维多目标井的出现和发展，更是把定向井的应用推进到了优化油藏开发方案，增加产量，提高采收率的范围。另外，在非石油勘探开发领域，例如煤层气、卤水、地热、天然气水合物、固体矿产等的勘探和开采，以及地下核试验的采样等，定向钻井技术也有着非常广泛的应用。

地面限制

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。

地下地质条件要求

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。

钻井技术需要

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。

经济有效的勘探开发油气藏的需要

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。

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。

按设计井眼轴线形状分

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。

按设计最大井斜角分

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。

按钻井的目的分

救援井、多目标井、绕障井、多底井等。

按一个井场或平台的钻井数分

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。

发展前景

（1）油气资源供应的紧缺形势和目前油气生产遇到的问题，为定向钻井技术提供了广阔的发展空间。

目前油气开发遇到的主要问题可概括为3个方面：一是新老油田如何提高采收率，新油田如何优化布井方案，老油田如何开采出更多的剩余油，二是海上油田如何开发更能降低成本，提高产量；三是一大批低渗油藏、稠油油藏、裂缝油藏、薄油藏、边际油藏等特殊油藏如何开发更为有效。定向钻井技术在解决这些问题中都是大有可为的。

（2）中靶精度和轨迹符合率将大大提高。轨道设计曲线、轨迹控制模式和轨迹计算方法，将趋向于三者高度统一。

造斜工具和随钻测量、随钻定向技术的发展，已经大大提高了中耙精度和轨迹符合率。在未来的发展中，轨迹符合率必将列为定向井轨迹质量的重要评定项目。轨迹符合率高，意味着轨迹优化，有利于采油作业。目前轨道设计曲线可以有4种，但是轨迹控制模式却只有一种“恒装置角模式”，理论上只能钻出恒装置角曲线，无法准确钻出其他3种曲线设计的轨道。轨迹符合率的进一步提高，必然要求轨迹控制模式与轨道设计曲线的高度统一。

（3）未来定向钻井工作的重心将由靶前井段向靶区井段转移。工作重心的转移，有可能引出新的定向井类型。

目前的定向钻井工作主要集中在靶前井段，重点是既要打得快、打得好，还要准确中靶。除了水平井以外，靶区井段都比较短，没有多少工作量和难度。但是从发展趋势看，水平井、多分支井和三维多目标井等出现后，意味着进入耙区以后，轨迹在靶区的延伸、发展和布置越来越受到重视。特别是三维多目标井，国外称为“Designer Wells”，国内根据其轨迹特点翻译为“三维多目标井”并不完全恰当。因为“Designer Wells”所体现的重要设计思想没有被翻译出来。实际上，“Designer Wells”的出现，表明靶区井段在油藏开发中的重要性，设计者将更多地考虑轨迹在靶区内的延伸、变化和发展，从而优化开发方案，提高产量和采收率。一个新油藏的开发，利用多种轨迹类型的定向井优化开发方案，这种发展趋势在论文（SPE 92085）中已初现端倪。顺着这个趋势，未来很有可能出现一种完全适应于设计者意愿的新型定向井。

（4）随钻技术和导向钻井技术的发展，最终将被引导到提高采收率的方向，可能会出现剩余油导向钻井技术。

目前正在发展的各种随钻技术（随钻测惫、随钻测井、随钻地层评价、随钻地震等）和各种导向（轨迹导向、地质导向等）钻井技术，一方面极大地提高了轨迹控制能力，另一方面使得井下信息的实时获得量大大增加，极大地提高了地下的透明度。考虑到老油田剩余油的开采有着巨大的潜力和吸引力，随钻技术和导向钻井技术必然会向着开发剩余油的方向努力，利用某种原理，引导钻头向着剩余油富集的位置和方向钻进。

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