怎么看钻机上的仪器

① 买二手旋挖钻机应该要看哪些地方

买二手旋挖机要注意什么？需谨记这5点！”

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1、看尺寸
尺寸是第一步要看的，因为旋挖钻机分为大型、中型、小型，不同型号的机器对应不同的工地环境，而且不同的机器能打的地质也不同。一定要根据自己的施工环境买合适自己的机型。如果工地小就千万不要买大型旋挖钻机了，又浪费钱又浪费机器。如果工地和建筑不是特别很大的话，买小型旋挖钻机完全够了，像现在的5G信号桩、电网桩小旋挖钻用起来绰绰有余了。

2、看外表
在购买二手旋挖钻机前，一定要仔细看机器的外表、成色、油漆情况。漆面有适当的掉漆是很正常的，作为一台二手旋挖钻机如果全车漆面都跟新机一样反而疑点很多，不排除厂家为了掩饰事故而重新补漆了。

3、检查发动机、液压系统
其次我们检查发动机，看怠速运转的时候稳不稳定，噪音大不大，功率和排气是否异常。然后就要进一步查看液压系统了，看全车的每个部件和管路是否出现漏油的情况。如果发现液压部件和管路都出现了漏油的情况，就要特别注意了，这台机器在后续使用的过程中可能会经常出现各种故障。

4、检查动力头
动力头是旋挖钻机比较重要的部件，所以看检查清楚哦，我们查看动力头是否被改动过，看动力头的扭矩怎么样，看动力头是否能正常运行。因为如果改动过或者动力弱，会对后续的施工造成很大影响，保不齐还经常坏掉。

5、看旋挖钻机的工作时长
这个也很重要，机器的工作时长在1000-4000个小时内是最好，如果超过这个工作时长，建议不要购买。超过时限后的机器各个部件磨损都很大了，后期容易出问题，而且你还可能花大价钱去修理，这就得不偿失了。打个比方你假如50万购买了一台二手旋挖钻机，买回去施工的过程中出问题了，各个部件的保养、修理多出了6、7万。

② 石油钻机的8大部分组成是哪些，主要的工作原理和设备构成

石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备，它包括：动力系统、传动系统、起升系统、压缩空气源及气动控制系统、仪器仪表及检测系统、钻井液循环及净化系统、供电系统、液压系统、井口工具。
石油钻机的型式多样，可分为:驱动型式、传动型式、移运方式。
按驱动型式分为:柴油机驱动、电驱动、液压驱动。其中电驱动又分为:交流电驱动、直流电驱动、交流变频电驱动。
按传动型式分为:链条传动、V带传动、齿轮传动。
按移运方式分为:块装式、自行式、拖挂式。

③ 钻机的结构及特点

钻机为整体式布局(图3-1)，由主机、操纵台、泵站、履带车体和稳固装置五大部分组成，主机、泵站、操纵台之间用高压胶管连接，共同安装在履带车体之上，结构紧凑，便于井下搬迁运输。

图3-1 钻机结构示意图

一、主机

主机(图3-2)由回转器、给进装置、夹持器、调角装置组成。

图3-2 主机结构示意图

1.回转器

回转器由油马达、变速箱、抱紧装置和液压卡盘组成(图3-3;表3-1)。

图3-3 回转器结构示意图

油马达为手动变量斜轴式柱塞马达，通过齿轮减速驱动主轴和液压卡盘回转，调节马达排量可以实现无级变速。变速箱包含行星齿轮和圆柱斜齿轮两级减速。抱紧装置为常开式结构，在采用孔底马达钻进工艺时通入高压油，使之抱紧输入轴，防止钻杆转动。液压卡盘为油压夹紧、弹簧松开的胶筒式结构，具有自动对中、卡紧力大等特点。控制液压卡盘的压力油通过箱体上的滤油器和主轴上的配油装置供给。配油装置的泄漏油通过变速箱后经回油滤油器直接回到油箱，这部分油既起到润滑齿轮和轴承的作用，又可带走齿轮搅油产生的热量。

表3-1 回转器零部件明细

续表

注:表中的序号与图3-3中的编号对应。

回转器采用卡槽式连接安装在给进装置的拖板上，借助给进油缸带动拖板沿机身导轨往复运动，实现钻具的给进或起拔。回转器主轴为通孔式结构，使用钻杆的长度不受钻机给进行程的限制。

(1)抱紧装置

抱紧装置(图3-4;表3-2)为常开式结构，在采用孔底马达钻进工艺时通入高压油，使之抱紧输入轴，防止钻杆转动。

图3-4 抱紧装置结构示意图

表3-2 抱紧装置零部件明细

续表

注:表中序号与图3-4中的编号对应。

(2)液压卡盘

液压卡盘(图3-5;表3-3)为油压夹紧、弹簧松开的胶筒式结构，具有自动对中、卡紧力大等特点。控制液压卡盘的压力油通过箱体上的滤油器和主轴上的配油装置供给。

图3-5 液压卡盘结构示意图

表3-3 液压卡盘零部件明细

注:表中的序号与图3-5中的编号对应。

2.给进装置

给进装置由两根并列的给进油缸、机身和拖板组成(图3-6;表3-4)。给进油缸选用双杆缸，两侧的活塞杆与机身的两端固定。缸体上的卡环卡在拖板的挡块之间，缸体在活塞杆上往复运动即可带动拖板及回转器沿机身导轨移动。

表3-4 给进装置零部件明细

续表

注:表中序号与图3-6中的编号对应。

图3-6 给进装置结构示意图

3.夹持器

夹持器(图3-7;表3-5)固定在给进装置机身的前端，用于夹持孔内钻具，还可配合回转器实现机械拧卸钻杆。卡瓦由螺钉固定在卡瓦体上，卡瓦体靠挡边与销轴实现轴向固定。将两根销轴抽出即可从一侧取出卡瓦体，使夹持器通孔扩大，以便通过粗径钻具。在夹持器与给进机身的连接处设有两组调整垫片，用于调整夹持器卡瓦组的中心高，使之与回转器主轴中心高相一致。

图3-7 夹持器结构示意图

表3-5 夹持器零部件明细

续表

注:表中序号与图3-7中的编号对应。

4.调角装置

调角装置由横梁、撑杆、滑轮装置、支座、垫板和销组成。横梁用来稳固给进装置。调角时滑轮装置套装在上稳固装置前油缸上，用钢丝绳绕过滑轮和横梁。油缸上顶，横梁即上升，进而带动给进装置上仰。俯角调整是通过调整下稳固装置前后支腿高度差实现的。

二、操纵台

图3-8 操纵台结构示意图

操纵台是钻机的控制中心，由多种液压控制阀、压力表及管件组成(图3-8;表3-6)。钻机行走、转向、动力头回转、给进起拔、机身调角稳固等动作的控制和执行机构之间的联动功能都是通过操纵台上的阀类组合来实现的。为使钻机布局合理，结构紧凑，按不同的工作状态，将操纵台分为主操纵台和副操纵台两部分。主操纵台在钻孔时使用，设在履带车体后方左侧，也便于在钻进时观察孔口情况，远离孔口进行操作，有利于安全。副操纵台在钻机行走、车体稳固调角或测斜时使用，设在履带车体后方中间位置，符合操作及驾驶习惯。

表3-6 操纵台零部件明细

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注:表中的序号与图3-8中的编号对应。

主操纵台上设有马达回转、给进与起拔、起下钻功能转换、钻进功能转换、夹持器功能转换、Ⅱ泵功能转换、Ⅱ泵分流功能转换七个操作手把，溢流阀调压、减压阀调压和起拔节流三个调节手轮，以及Ⅰ泵系统压力表、给进压力表、起拔压力表、Ⅱ泵系统压力表和回油压力表等五块压力表。为实现联动功能而设置的专用阀安装在油路板内，所有油路控制阀、压力表及其间的连接管路均安装在一个框架内。副操纵台靠主操纵台供给高压油工作，共设两个履带行走操作手把和一个九联多路阀，其中一联控制绞车马达，其余八联控制八只稳固调角油缸的伸缩。正常钻进时，上述油缸均不工作，主操纵台也不向副操纵台供油。

三、泵站

泵站(图3-9)是钻机的动力源。由防爆电机泵组(图3-10;表3-7)和油箱(图3-11;表3-8)等部件组成。电动机通过弹性联轴器带动Ⅰ、Ⅱ泵工作，从油箱吸油并排出高压油，经操纵台的控制和调节使钻机的各执行机构按要求工作。Ⅰ、Ⅱ泵均为液控变量泵，效率高，温升慢。

图3-9 泵站结构示意图

图3-10 电机泵组结构示意图

图3-11 油箱结构示意图(隐藏后侧板)

表3-7 电机泵组零部件明细

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注:表中序号与图3-10中的编号对应。

表3-8 油箱零部件明细

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注:表中序号与图3-11中的编号对应。

注意:1)为避免油箱内液压油污染，必须通过空气滤清器的滤网加入符合标准的液压油;

2)为保证进油顺畅，应定期清洗油箱和吸油滤油器;

3)为保证钻机连续工作时油箱内的液压油温度不超过60℃，应通过冷却器使液压油降温;

4)冷却器的冷却水压力不得超过1MPa;

5)当冷却器的出水不畅时，应对其进行清洗。

四、履带车体

履带车体(图3-12;表3-9)由履带底盘、车体平台组成。履带底盘选用钢制履带片，耐磨、强度高。车体平台固接在履带底盘的横梁上，用来安装固定主机、泵站和操纵台等部件。

图3-12 履带车体结构示意图

表3-9 履带车体零部件明细

注:表中序号与图3-12中的编号对应。

五、稳固装置

稳固装置由油缸、伸缩杆、上下接地装置等组成(图3-13;表3-10)，钻机运输时若高度超高可将油缸以上的伸缩杆等去掉。稳固装置统一由副操纵台上的九联阀控制油缸的伸缩实现钻机的稳固。

图3-13 稳固装置结构示意图

表3-10 稳固装置零部件明细

注:表中序号与图3-13中的编号对应。

六、钻机特点

1)主机、泵站、操纵台三大件集中布置在自行式履带车体之上，搬迁方便。

2)卡盘和夹持器相配合，可实现钻具拧卸机械化，减轻工人劳动强度。钻机上设置多种联动功能，可提高工作效率。

3)给进与起拔钻具能力大，提高了钻机处理孔内事故的能力。

4)采用双泵系统，回转参数与给进参数可以独立调节。变量油泵和变量油马达组合，转速和转矩可在较大范围内无级调整，提高了钻机的适应能力。

5)回转器主轴为通孔式结构，钻杆长度不受钻机给进行程的限制。取出夹持器卡瓦体，可扩大其通孔直径，便于起下粗径钻具。

6)液压元件采用进口或国产先进定型产品，性能稳定，通用性强，质量可靠。

④ 石油钻井机的钻头上安装了哪些仪器(主要是传感器)

井下数据很多是在井口观测的。井下的状态通过泥浆循环到井口的时候可以观测，比如说有害气体可以用硫化氢探头直接测量，其他气体还可以收集，用实时设备进行光谱分析等等。
另外的一些的是随钻工具检测。国产的和斯伦贝谢，哈利伯顿，贝克休斯，魏德福的都有。但工具稳定性不同。
钻井结束还有电缆测井，试油等步骤使用不同的仪器来测量其他参数。

这些随钻工具其实就是小的传感器和电路板，传感器与平常家用的无异，压力传感器，热电偶传感器。但是是体积很小，对于温度、压力、振动的稳定性是LWD随钻工具成功的关键。然后把信息通过mwd的泥浆脉冲或者电磁脉冲传到地面。
具体内容你可以网络“泥浆录井”以及“随钻工具”或者“lwd”“”电缆测井“”试油“来搜索更多知识。

⑤ 钻机的分类有几种

钻井设备通常有以下7种：

常规陆地钻机、沙漠钻机、 车装钻机、 连续管作业机专、 斜井钻属机、海上钻井平台、钻井船。

钻机，是一套复杂的机器，它由机器、机组和机构组成。钻机是在勘探或矿产资源（含固体矿、液体矿、气体矿等）开发中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。

现代化的钻机还必须有一套辅助设备，如供电、供气、供水、供油等设备，器材储存、防喷防火设施、钻井液的配制、储存、处理设施等及各种仪器和自动记录仪表。

(5)怎么看钻机上的仪器扩展阅读

日常保养：

1、对钻机主要结构状况、结构连接件螺栓、结构件连接销轴、各结构 件焊缝、吊篮结构及安全防护状况进行检查，特别是进场使用之前，应请有资质 的单位对其安全性能进行检测，合格后方可使用；

2、定期对各种动力头、工作油缸、钻头钻杆状况进行检查；

3、定期对卷扬机的卷筒防钢丝绳脱落装置及两侧边缘高度、卷筒壁状况、 钢丝绳尾部在卷筒上的周数进行检查，特别是对制动口的状况应作重点项目随时 进行检查等。

⑥ 设备、钻具和仪器的选择

根据地层条件和设计的孔径、孔深等参数合理选择设备、钻具和仪器，要求它们必须满足GB3836的相关规定。

一、定向钻机

钻机应选用具有主轴制动功能的煤矿井下用防爆坑道钻机，选择钻机需满足MT/T790、GB3836.1—2000及GB3836.2—2000的相关规定，不同孔深定向钻进钻机应满足的主要参数及参考机型见表2-1。

表2-1 不同孔深定向钻进钻机应满足的主要参数及参考机型

二、孔底马达

煤矿井下定向钻孔的施工一般选择小直径长寿命螺杆马达，推荐使用73mm的螺杆马达，其性能参数见表2-2。螺杆马达弯角的大小根据钻孔施工要求选择。只有主孔而无分支的钻孔，则推荐使用1°～1.25°弯角的螺杆马达;如施工带有分支孔的定向钻孔，则推荐使用1.25°～1.5°弯角的螺杆马达。

表2-2 推荐螺杆马达参数

三、泥浆泵

根据钻孔深度选择泥浆泵，其泵压、排量应满足孔深、孔径及孔底马达的需要，不同孔深泥浆泵应满足的主要参数及参考机型见表2-3。泥浆泵排量介于160～250L/min时φ73mm的孔底马达工作效果最佳。

表2-3 不同孔深泥浆泵应满足的主要参数及参考机型

四、随钻测量系统

为满足钻孔连续造斜的要求，需采用测量精度高、信号传输稳定、符合GB3836.1—2000、GB3836.2—2000及GB3836.4—2000要求的有线随钻测量系统。随钻测量系统应满足的参数要求及参考型号见表2-4。

表2-4 推荐使用的随钻测量系统参数

为避免磁干扰影响测量精度，需采用通过螺纹连接的上无磁钻杆、无磁测量外管和下无磁钻杆。上、下无磁钻杆长度≥3m;装置测量探管的无磁测量外管长度根据井下仪器长度确定。如果孔底马达的转、定子为无磁材料，下无磁钻杆的长度可以缩短到1m。

煤矿井下随钻测量信号的传输由中心通缆式钻杆完成。钻杆外管体的螺纹连接须牢固，密封可靠(耐压10MPa)，并具备处理一定孔内事故的能力;内导体及插接式接头连接和水密封应可靠(耐压≥12MPa)，信号传输能力≥1000m。通缆式送水器要求水密封性能好(耐压≥12MPa)，传输信号稳定。连接通缆式送水器和泥浆泵的高压胶管耐压能力不低于16MPa。定向钻孔孔口须安装气水分离器，实现钻进过程中气、水、渣分离，并同步抽采煤层瓦斯。

⑦ 急求钻机和钻井技术相关资料！！！

第一节 定向井井身参数和测斜计算

一．定向井的剖面类型及其应用

定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜，钻达地下预定目标的一门科学技术”。定向钻井的应用范围很广，可归纳如图9－l所示。

定向井的剖面类型共有十多种，但是，大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型，见图9－2，称为“J”型、“S”型和连续增斜型。按井斜角的大小范围定向井又可分为：

常规定向井井斜角＜55°

大斜度井井斜角55～85°

水平井井斜角＞85°（有水平延伸段）

二．定向井井身参数

实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。

1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。

2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。

目前，广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的，称为磁方位角。磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角，称磁偏角，磁偏角有东、西之分，称为东或西磁偏角，真方位的计算式如下：

真方位＝磁方位角十东磁偏角

或 真方位＝磁方位角一西磁偏角

公式可概括为“东加西减”四个字。

方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。在进行磁方位校正时，必须注意磁偏角在各个象限里是“加上”还是“减去”，如图 9－3所示。

4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。

5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。

6．闭合距和闭合方位

（l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。

（2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。

7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。

8．方位提前角（或导角）：预计造斜时方位线与靶点方向线之间的夹角。

三．狗腿严重度

狗腿严重是用来测量井眼弯曲程度或变化快慢的参数（以度／100英尺表示）。可用解析法、图解法、查表法、尺算法等来计算狗腿严重度k。

1．第一套公式

2．第二套公式

cosγ＝cosa1cosa2＋sina1sina2 cosΔj………………………………………（9－3）

本式是由鲁宾斯基推导出来的，使用非常普遍。美国人按上式计算出不同的a1、a2和Δj值下的狗腿角γ值，并列成表格，形成了查表法。

3．第三套公式

γ——两测点间的狗腿角。

若将三套公式作比较，第一套公式具有普遍性，适合于多种形状的井眼，第二套只适用于平面曲线的井眼（即二维井型），第三套是近似公式，用于井斜和方位变化较小的情况。

四．测斜计算的主要方法

测斜计算的方法可分为两大类二十多种。一类是把井眼轴线视为由很多直线段组成，另一类则视其为不同曲率半径的圆弧组成。计算方法多种多样，测段形状不可确定。主要的计算方法有正切法、平衡正切法、平均角法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法和麦库立法。从计算精度来讲，最高的是曲率半径法和最小曲率法，其次是平均角法。以下各图和计算公式中下角符号1、2分别代表上测和下测点。

1．平均角法（角平均法）

此法认为两测点间的测段为一条直线，该直线的方向为上下两测点处井眼方向的矢量和方向。

测段计算公式：

2．平衡正切法

此法假定二测点间的井段为两段各等于测段长度一半的直线构成的折线，它们的方向分别与上、下两测点处的井眼方向一致。

如图9－6，计算式为：

3．曲率半径法（圆柱螺线法）

此法假设两测点间的测段是条等变螺旋角的圆柱螺线，螺线在两端点处与上、下二测点处的井眼方向相切。

如图9－7，测段的计算公式有三种表达形式。

（1）第一种表达形式

（9－13）～（9－16）式中：

这四个公式是最常用的计算公式：

（3）第三种表达形式

（4）曲率半径法的特殊情况处理

③第三种特殊情况，α1≠α2，且其中之一等于零。此时，按二测点方位角相等来处理，然后代入第二种特殊情况的计算式中。

4．最小曲率法

最小曲率法假设两测点间的井段是一段平面的圆弧，圆弧在两端点处与上下二测点处的井眼方向线相切。测段计算如图9－8。

测段计算公式如下：

令fM＝（2/γ）×tg（γ/2），fM是个大于1但很接近1的值。在狗腿角γ足够小的情况下，可近似认为fM＝1，这时上述四个计算公式就完全变成平衡正切法的公式了，它是对平衡正切法公式的校正。

ΔS′是切线1M和M2在水平面上的投影之和，即ΔS′＝1′M′＋ M′2′。ΔS′并不是测段的水平投影长度ΔS。要作出井身垂直剖面图，需要求出ΔS，而最小曲率法却求不出ΔS，这是最小曲率法的缺点。为了作出垂直剖面图，可用下式近似地求出ΔS′：

……………………………………………………（9－39）

第二节 定向井剖面设计

在开钻前认真进行设计，可以大大节约定向钻井的成本。影响井眼轨迹的因素很多，其中一些因素很难进行估算（如在某些地层中的方位漂移情况等）。因此，在同一地区得到的钻井经验很重要，这些经验可以在其他井设计过程中起重要的参考作用。

一．设计资料

要进行一口定向井的轨道设计工作，作业者至少应提供靶点的垂深、水平位移和方位角，或提供井口与靶点的座标位置，通过座标换算，计算出方位角和水平位移。此外，定向井工程师还要收集下列资料：

1．作业区域和地理位置。通过作业区域，通常可以找到该地区已完井的钻井作业资料（野猫井除外），并对地层情况、方位漂移有一定的了解，根据地理位置，可以计算或查得到地磁偏角。

2．地质设计书和井身结构。了解有关地层压力、地温梯度、地层倾角、走向、岩性、断层，可能遇到的复杂情况，以及油藏工程师的特殊要求等。

3．作业者对造斜点、造斜率、增（降）斜率的要求，以及安全圆柱、最大井斜等井身质量的要求。

4．了解钻井承包商的情况，如泥浆泵性能，井下钻具组合各组件的基本情况等。

二．设计原则

1．能实现钻定向井的目的

定向井设计首先要保证实现钻井目的，这是定向井设计的基本原则。设计人员应根据不同的钻探目的对设计井的井身剖面类型、井身结构、钻井液类型、完井方法等进行合理设计，以利于安全、优质、快速钻井。

如救险井的钻井目的是制服井喷和灭火，保护油、气资源。因此，救险井的设计应充分体现其目的：一是靶点的层位选择合理。二是靶区半径小（小于10米），中靶要求高；三是尽可能选择简单的剖面类型，以减小井眼轨迹控制和施工难度，加快钻井速度。四是井身结构、井控措施等应满足要求。

2．尽可能利用方位的自然漂移规律在使用牙轮钻头钻进时，方位角的变化往往有向右增加的趋势，称为右手漂移规律。如图9－9所示，靶点为T，设计方位角为j′。若按j′定向钻进，则会钻达T′点，只有按照j角方向钻进，才会钻达目标点T。Δj角称为提前角，提前角的大小，要根据地区的实钻资料，统计出方位漂移率来确定，我国海上开发井一般取2～7度。

目前流行的PDC钻头（如RC426型等），对方位右漂具有较好的抑制效果。在地

层倾角小、岩性稳定时，PDC钻头具有方位左漂的趋势，这主要是由于PDC钻头的切削方式造成的。因此，要使用PDC钻头钻进的定向井，提前角要适当地小一点。

3．根据油田的构造特征，有利于提高油气产量，提高投资效益。

4．有利于安全、优质和快速钻井，满足采油和修井的作业要求。

三．剖面设计中应考虑的问题

1．选择合适的井眼曲率

井眼曲率不宜过小，这是因为井眼曲率限制太小会增加动力钻具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼长度，从而增大了井眼轨迹控制的工作量，影响钻井速度。

井眼曲率也不宜过大，否则钻具偏磨严重、摩阻力增大和起下钻困难，也容易造成键槽卡钻，还会给其他作业（如电测、固井以及采油和修井等）造成困难。因此，在定向井中应控制井眼曲率的最大值，我国海上定向井一般取7～16°／100米，最大不超过20°／100米。不同的井段要选用不同的井眼曲率，具体如下：

井下动力钻具造斜的井眼曲率取：7～16°／100米。

转盘钻增斜的增斜率取：7～12°／100米。

转盘钻降斜的降斜率取：3～8°／100米。

井下动力钻具扭方位的井眼曲率取：7～14°／100米。

导向马达调方位或增斜的井眼曲率取：5～12°／100米。

说明：随着中曲率大斜度井和水平井的迅速发展，对普通定向井的井眼曲率（或狗腿严重度）的限制越来越少，API标准中已不再规定常规定向井的狗腿严重度。

为了保证起下钻顺利和套管安全，必须对设计剖面的井眼曲率进行校核，以限制最大井眼曲率的数值。井下动力钻具造斜和扭方位井段的井眼曲率Km应满足下式：

Dc――套管外径，厘米。

2．井眼尺寸

目前常规的定向井工具能满足152～445毫米（6～171/2英寸）井眼的定向钻井要求，一般地说，大尺寸井眼比较容易控制轨迹，但由于钻铤的尺寸也较大，形成弯曲所需的钻压较大，小井眼要使用更小、更柔的钻具，而且地层因素对轨迹的影响也较大。因此小井眼的轨迹控制更困难一些。

在常规的井眼尺寸中，大多数定向井可采用直井的套管程序。如果实钻井眼轨迹较光滑，没有较大的狗腿，那么即使在大井斜井段，也能较顺利地进行下套管作业。当然，在斜井段，应在套管上加扶正器以支撑套管，避免在下套管过程中发生压差卡钻，同时提高固井质量。另外，在大斜度井段，可根据井段长度和作业时间，决定是否使用厚壁套管。

3．钻井液设计：

（1）定向井钻井液设计十分重要，钻井液应有足够的携砂能力和润滑性，以减少卡钻的机会；

（2）钻井液性能控制对减少定向井钻柱拉伸与扭矩也很重要；

（3）钻井液中应加润滑剂，钻井液密度与粘度必须随时控制。

（4）如果用水基钻井液，那么在正常压力井段，应使用高排量和低固相含量的钻井液，这样有利于清洁井眼；

（5）水基钻井液应具有良好的润滑性能，以减少钻具摩阻和压差卡钻；然而在海上钻井，一定要避免污染问题。

（6）如果有异常高压井段要求钻井液密度达到1.45克／厘米3或更高，那么应考虑在钻开该高压地层前下一层保护套管，以封固所有正常压力井段。

4．造斜点的选择

造斜点的选择要适当浅些，但是在极浅的地层中造斜时，容易形成大井眼。同时，由于地层很软，造斜完成后下入稳斜钻具时，要特别小心，以免出现新井眼，尤其是在稳斜钻具刚度大或造斜率较高时。通常地说，浅层造斜比深层造斜容易一些，因为深层地层往往胶结良好，机械钻速低，需花费较长的造斜时间。

另外，造斜点通常选在前一层套管鞋以下30～50米处，以免损坏套管鞋，同时减少水泥掉块产生卡钻的可能性。

在深层地层造斜时，应尽量在大段砂层中造斜，因为砂层的井眼稳定，钻速较快，而页岩段较易受到冲蚀，钻速较低，而且在以后长时间钻井作业，容易在造斜段形成键槽而可能导致卡钻。

5．靶区形状和范围

靶区形状与范围通常由地质构造、产层位置决定，并考虑油田油井的分布情况，靶区大小是由作业者确定的。通常认为，鞍区范围不能定得太小，很小的靶区范围不仅会增加作业成本，同时也会增加调整方位的次数，造成井眼轨迹不平滑，增加转盘扭矩，同时也增加产生健槽卡钻的可能性。

通常，靶区形状为圆形（严格地讲，应该是球形）。浅井和水平位移小的定向井，其靶区范围小一些，一般靶区半径30～50米，而深井和水平位移大的井，靶区范围可以适当地大一些，一般靶区半径为50～70米。

6．造斜率和降斜率选择

常规定向井的造斜率为7～14°／100米，如果需要在浅层造斜并获得较大的水平位移，造斜率可提高到14～16°／100米。但是，浅层的高造斜率容易出现新井眼，也容易对套管产生较大的磨损。因此，浅层造斜通常选择较低的造斜率，而深层造斜（1000米～2000米）可选择较高的造斜率。

对于“S”型井眼，通常把降斜率选在3～8°／100米，如果降斜后仍然要钻较长的井段，则必须采用较小的降斜率平缓降斜，以避免键槽卡钻，同时，可降低钻进时的摩阻力。

7．最大井斜角

常规定向井的最大井斜角，一般在15～45°，如果井斜太小，则井眼的井斜和方位都较难控制。井斜大于60°时，钻具的摩阻力将大大增加。

8．允许的方位偏移与极限

（1）定向钻进时，初始造斜方向通常在设计方位的左边（即选定导角），然后通过自然漂移钻达靶区，井眼轨迹是一条空间曲线。

（2）但是对导角也有一个限制，在井眼密集的井网中，要求定向井轨迹保持在安全圆柱内，以避免与邻井相碰。

（3）同样，由于油藏特性和地质地层条件，也对导角的大小有一定的限制。

9．井身剖面类型

在满足设计和工艺要求的前提下，尽可能缩短井段长度，因为井段短则钻井时间短。在设计井身剖面形状时，要考虑井身结构，造斜点一般选在套管鞋以下30～50米处。目前，我国海上定向井的井身剖面通常由作业者决定，往往选择“J”型剖面。

四．剖面设计

1．设计步骤：

（l）选择剖面类型；

（2）确定增斜率和降斜率，选择造斜点；

（3）计算剖面上的未知参数，主要是最大井斜角；

（4）进行井身计算，包括各井段的井斜角、水平位移、垂深和斜深；

（5）绘制垂直剖面图和水平投影图。

井身剖面的设计方法有试算法、作图法、查图法和解析法四种。我国海洋定向井通常采用解析法，并使用计算机完成。剖面设计完成以后，应向作业者提供下列资料：

（1）总体定向钻井方案和技术措施。

（2）剖面设计结果，包括设计条件、计算结果、垂直剖面图和水平投影图。

（3）测斜仪器类型和该地区的磁偏角，以及测斜计算方法；

（4）设备和工具计划。

2．二维定向井设计（解析法）

解析法是根据给出的设计条件，应用解析公式计算出剖面上各井段的所有井身参数的井身设计方法。在使用计算机的条件下，还可同时给出设计井身的垂直投影图和水平投影图。

解析法进行井身剖面设计所用公式如下（用于三段制J型、五段制S型和连续增斜型剖面）。

（1）求最大井斜角αmax。

（2）各井段的井身参数计算：

①增斜段

②稳斜段

③降斜段

④稳斜段

⑤总井深L

（3）设计计算中特殊情况的处理

①当Ho2＋So2－2RoSo＝0时，表示该井段设有稳斜段，此时可由下面三个公式中任一个公式来求最大斜角αmax:

②当2Ro－So＝0时，可用下式求最大井斜角αmax:

③当Ho2＋So2－2RoSo＜0，说明此种剖面不存在，此时应该改变设计条件，改变造斜点深度、增斜率和降斜率或改变目标点坐标。

井身剖面设计计算结果应整理列表，并校核井身长度和各井段井身参数是否符合设计要求，还应该校核井上曲率，井身剖面最大曲率应小于动力钻具和下井套管抗弯曲强度允许的最大曲率。

目前，应用计算机程序进行井身剖面设计时，设计结果列表和均可由打印机和绘图仪自动完成。

4．设计方法举例

例 某定向井设计全井垂深H=2-000米（靶点），上部地层300米至350米是流砂层，1000米至1050米有一高压水层，作出井身剖面设计。

井口座标 X1：3 246 535.0 Y1：2 054 875.0

井底座标 X2：3 245 972.95 Y2：2 054 665.0

先根据井口与井底座标，计算出水平位移和目标方位。

（1）根据提供的地质资料，在进行剖面设计时，应设法使动力钻具造斜的井段和增斜的井段避开流砂层和高压水层。

（2）对于钻井工艺及其它限制条件，在满足（l）项条件的前提下，应选择较简单的剖面类型。

（3）剖面类型选用“直一增一稳”三段制井身剖面。此种剖面简单，地面井口至目标点的井身长度短，有利于加快钻井速度。

（4）选择造斜点。根据垂直井深和水平位移的关系，造斜点应选在350米至600米间。如选在1050米以下，会使井斜角太大，是不合理的。

因300米至350米是流砂层，在井深结构设计时应用套管封固，以利于定向造斜，防止流砂层漏失、垮塌等复杂情况出现。造斜点应选在套管鞋以下不少于50米的地方为宜。因此，造斜点与井口之间井眼长度不应小于450米。

又因1000米至1050米是高压水层，为了下部井段能顺利钻进，也应考虑下入一层中间套管封住高压水层。为了减少井下复杂情况和有利于定向井井眼轨迹控制，在进行套管设计时，应避免套管鞋下在井眼曲率较大的井段中，中间套管的下入深度应进入稳斜井段150米左右为宜。在考虑上述因素后，造斜点的位置应在高压水层以上不少于400米处，也就是造斜点与井口之间的井眼长度不应大于600米。

经过上述的分析，如果造斜点应在450米至600米之间选择，那么，把造斜点确定在500米处是比较合理的。

（5）选择造斜率K为7°／100米。根据造斜率计算造斜井段的曲率半径R。

（6）计算最大井斜角αmax

R——造斜段曲率半径，米。

把已知条件代入上式得：

αmax=24.4°

（7）分段井眼计算：

增斜段

稳斜段

4．三维定向井

设计的井眼轴线，既有井斜角的变化，又有方位角的变化，这类井段为三维定向井，实际作业中，有时会碰到三维定向井的问题，大体上分为三种情况。

第一种情况 原设计为两维定向井，在实钻中偏离了目标方位，如果偏得不多，只要调整钻具组合或扭一次方位就可以了。严格地说，实钻的定向井轨迹，都有井斜角的变化和方位角的变化，这种三维定向井可以简化为二维的。

第二种情况 在地面井位和目标点确定的情况下，在这两点的铅垂平面内，存在着不允许通过或难以穿过的障碍物，不能在铅垂平面上设计轨道，需要绕过障碍，设计绕障三维定向井。在海上丛式井经常碰到这类井。

第三种情况在地面井位确定的情况下，要钻多目标井。地面井位和多目标点不在同一铅垂平面内，只有井斜角和方位角都变化，才能钻达设计的多个目标点。

三维定向井的轨迹设计和测斜计算很复杂，通常使用计算机软件完成这些工作。

第三节 井眼轨迹控制技术

井眼轨迹控制的内容包括：优化钻具组合、优选钻井参数、采用先进的井下工具和仪器、利用计算机进行井眼轨迹的检测预测、利用地层的方位漂移规律、避免井下复杂情况等等。

轨迹控制贯穿钻井作业的全过程，它是使实钻井眼沿着设计轨道钻达靶区的综合性技术，也是定向井施工中的关键技术之一。

井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程，可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术，其中直井段的控制技术见第七章第四节。

一．定向选斜井段

初始造斜方法有五类，即井下马达和弯接头定向、喷射法、造斜器法、弯曲导管定向、倾斜钻机定向。目前，我国海洋定向井一般采用第一种方式，常用造斜钻具组合为：钻头十井下马达十弯接头十非磁钻铤十普通钻铤（ 0～30米）十挠性接头十震击器十加重钻杆。

这种造斜钻具组合是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩，迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削，使钻出的新井眼偏离原井眼轴线，达到定向造斜或扭方位的目的。

造斜钻具的造斜能力主要与弯接头的弯角和动力钻具的长度有关。弯接头的弯角越大，动力钻具长度越短，造斜率也越高。

弯接头的弯角应根据井眼大小、井下动力钻具的规格和要求造斜率的大小选择。现场常用弯接头的弯角为1.5～2.25度，一般不大于2.5度。弯接头在不同条件下的造斜率见第四节。

造斜钻具组合使用的井下动力钻具型号应根据造斜井段或扭方位井段的井深选择。使用井段在2000米以内，一般采用涡轮钻具或普通螺杆钻具，深层走向造斜或扭方位应使用耐高温的多头螺杆钻具。

造斜钻具组合、钻井参数和钻头水眼应根据厂家推荐的钻井参数设计。

由于井下动力钻具的转速高，要求的钻压小〔一般为29.4～ 78.4千牛（3～8吨）〕，因此，使用的钻头不宜采用密封轴承钻头，尤其是在浅层，可钻性好的软地层应使用铣齿滚动轴承钻头或合适的PDC钻头。

根据测斜仪器的种类不同，分为四种定向方式：

1．单点定向

此方法只适用造斜点较浅的情况，通常井深小于1000米。因为造斜点较深时，反扭角很难控制，且定向时间较长。施工过程如下：

（l）下入定向造斜钻具至造斜点位置（注意：井下马达必须按厂家要求进行地面试验）。

（2）单点测斜，测量造斜位置的井斜角，方位角，弯接头工具面；

（3）在测斜照相的同时，对方钻杆和钻杆进行打印，并把井口钻杆的印痕投到转盘面的外缘上，作为基准点；

（4）调整工具面（调整后的工具面是：设计方位角十反扭角）。锁住转盘、开泵钻进；

（5）定向钻进。每钻进2～4个单根进行一次单点测斜，根据测量的井斜角和方位角及时修正反扭矩的误差，并调整工具面；

（6）当井斜角达到8～10度和方位合适时，起钻换增斜钻具，用转盘钻进。在单点定向作业中要注意：

①在确定了反扭角和钻压后，要严格控制钻压的变化范围，通常在预定钻压±19.6千牛（2吨）内变化；

②每次接单根时，钻杆可能会转动一点，注意转动钻杆的打印位置至预定位置；

③如果调整工具面的角度较大（＞90度），调整后应活动钻具2～3次（停泵状态），以便钻杆扭矩迅速传递。

2．地面记录陀螺（SRO）定向

在有磁干扰环境的条件下（如套管开窗侧钻井）的定向造斜，需采用SRO定向。这种仪器可将井下数据通过电缆传至地面处理系统，并显示或用计算机打印出来，直至工具面调整到预定位置，再起出仪器，施工过程如下：

（l）选择参照物，参照物应选择易于观察的固定目标，距井40米左右；

（2）预热陀螺不少于15分钟，工作正常才可下井；

（3）瞄准参照物，并调整陀螺初始读数；

（4）接探管，连接陀螺外筒，再瞄准参照物，对探管和计算机初始化；

（5）下井测量，按规定作漂移检查；

（6）起出仪器坐在井口，再次瞄准参照物记录陀螺读数；

（7）校正陀螺漂移，确定测量的精度；

（8）定向钻进。

3．有线随钻测斜仪（SST）定向

造斜钻具下到井底后，开泵循环半小时左右，然后接旁通头或循环接头。把测斜仪的井下仪器总成下入钻杆内，使定向鞋的缺口坐在定向键上。定向造斜时，可从地面仪表直接读出实钻井眼的井斜、方位和工具面，司钻和定向井工程师要始终跟踪预定的工具面方向，保持井眼轨迹按预定方向钻进。

4．随钻测量仪（MWD）定向

MWD井下仪器总成安装在下部钻具组合的非磁钻铤内，其下井前要调整好工作模式和传输速度，并准确地测量偏移值，输入计算机。仪器在井下所测的井眼参数通过钻井液脉冲传至地面，信息经地面处理后，可迅速传到钻台。MWD不仅可用于定向造斜，也可用于旋转钻进中的连续测量，是一种先进的测量仪器。

5．定向造斜中的注意事项：

（1）如果定向作业前的裸眼段较长，应短起下钻一趟，保证井眼畅通。

（2）井下马达下井前应在井口试运转，测量轴承间隙；记录各种参数，工作正常方可下井；

（3）MWD等仪器下井前，必须输入磁场强度、磁倾角等参数；

（4）定向造斜钻进，要按规定加压，均匀送钻，以保持恒定的工具面。

（5）造斜钻进或起下钻，用旋扣钳或动力水龙头上卸扣，不得用转盘上卸扣；

（6）起钻前方位角必须在20～30米井段内保持稳定，且保证预定的提前角。目前，“一次造斜

到位法”也经常在我国海洋定向井中使用，这种方法适用于造斜点较浅，且机械钻速很快的造斜井段，常常配合使用随钻测量仪。

（7）井下马达出井时，按规定程序进行清洗、保养。