第一篇：鉆井技術員成長之路(精典全本) 4

實習技術員的基本功(四)

序言

經過前三集的介紹，我們對技術員的工作生活內容有了個入門級別的了解。總體來說，技術員要負責井隊中的方方面面，領導問你的問題總是全局的，所以我們也要對井隊各個方面有所了解，方能面對領導時很從容。

在《實習技術員的基本功》系列中，我們對技術員的關鍵技能沒有敘述，技術員的最基本，最關鍵的就是會喝白的，常抽好的，關鍵時會說會表現。正文

在一口井從開鉆到完，離不開泥漿，雖然我們不是泥漿技術員，或者沒有實習過泥漿工的崗位，也許我們對化學一竅不通。但是我們還是要記住一些關鍵的地方。如每天的泥漿密度，粘度，失水，固相含量，泥餅厚度和PH值。

曾經有位老技術員對我說過，一個技術員的早上起來和晚上睡覺前的巡回路線應該是這樣的。先到跑道上看當前掛起的單根號，接著去遠程控制房看儲能器的壓力是否正常，再上罐看看振動篩振出的巖屑，是否有棱角或者很小(鉆頭重復破巖)，上部地層是否有掉落(廣華寺掉黃色的泥巴)，表套或者技術套是否有掉水泥塊。緊接著看看各個罐的液面是否正常，如果出現了憋漏，液面下降的非常快，除此之外也要注意下除泥器是否正常，離心機是否在使用。下罐看看使用泵的泵壓和皂化水箱是否有水，再去機房詢問柴油機轉數(當然你也可以自己看)。最后上鉆臺，看看司控房的鉆壓，懸重及立管壓力，鼠洞內是否有單根。一切都心理有數了，就可以去做自己的事了。一.鉆井液的基本特點

鉆井液的基本功用是通過其本身的循環，將井底被破碎的巖屑攜至地面，保持井眼清潔，并保證鉆頭在井底始終接觸和破碎新地層，不造成重復切削，保持安全快速鉆進。在接單根，起下鉆或因故停止循環時，鉆井液又將井內的鉆屑懸浮在鉆井液中，使鉆屑不會很快下沉，防止沉沙卡鉆等情況的發生。

上圖為常用的6個罐，循環順序按升序標示出來了。一開鉆井液體是由膨潤土(鈉土和鈣土均可)及清水配成，或利用清水在易造漿地層鉆進而成自然鉆井液。一般都是正電膠鈉土漿。密度粘度都很低。具體可以從施工設計中可以看出來，這里不在詳細說明。

在三開后期，也就是聚合物飽和鹽水鉆井液，在這里強調個概念(在與甲方技術交底時別人經常問起的參數)。當氯化鈉達到飽和，氯根離子濃度為189000mg/L，這就是飽和鹽水鉆井液。甲方要聽取氯根濃度的匯報，18W表示為飽和鹽水。在6000~189000mg/L之間，為鹽水鉆井液，低于6000mg/L為咸水或海水鉆井液。

飽和鹽水有4個特點：抑制泥，頁巖造漿和有一定的防塌能力；可抗較高的鹽類污染；可減緩巖鹽溶解速度；腐蝕性強。

下面就一口井個人實習泥漿工的一些體會，這些內容只代表個人觀點。

首先配一開漿先加入鈉土，待循環好后再加入正電膠。在實際打鉆的過程中，粘土水化分散，越打泥漿越稠。用一開馬達抽取后，再加入清水。這是由于地層粘土水化分散引起的。二開泥漿的配方就不做介紹了。實際情況是：打水泥塞時，預先加入純堿，而后生成碳酸鈣沉淀。這樣做相當于除鈣。鹽轉換前的泥漿與一開泥漿相似。二開時，要掏罐重新配藥品，也有防止罐中未清理出的小礫石堵水眼。如果振動篩上出現跑漿現象，可以直接把它從鉆屑坑里抽回。視粘度的不同加如不同配方的藥品。

三開要求：保證鉆井液的懸浮攜帶，抑制，防塌，潤滑等性能，把鉆井液轉化為聚合物飽和鹽水鉆井液。鹽轉換是用一定量的工業用鹽(氯化鈉)形成飽和鹽水泥漿。加鹽前期，如果粘度不夠，干加抗鹽增粘劑。如果沒有抗鹽增粘劑，就直接干加高粘和大鉀。提多高的粘度就加多少。同樣鉆井液密度也會升高。再測鹽含量。如果要配高效復合離子，則直接用高粘。

特殊工況下的處理：起下鉆之前不補膠液。定向時，慢補，不干加。每次配膠液加片堿時，使泥漿成堿性PH在8~9。這樣對泥漿的性能有好處。干加加快了容易跑漿，讓場地工盯好篩子。密度高就開離心機，低密度就不用。大量加鹽，則停離心機。因為鹽未充分溶解，等化開后再開離心機。

二．給指重表和泵壓表打壓

泵壓表和指重表也會出現不準的時候，比如懸重偏低，泵壓不回零或者泵壓表偏低(主要和立管壓力不相等)。所以實習技術員就得去給這兩個儀器加45號液壓油。

上圖為指重表的工作示意圖。死繩固定器是將鉆機的死繩拉力轉化為液體壓力的機構。

上圖是手壓泵的管線接入處，如紅圈所示。傳感器將死繩的拉力通過膜片擠壓液體而轉換為壓力信號，傳遞給重量指示儀和記錄儀。這是給指重表打壓的地方。檢查傳感器內液體是否足夠(觀察傳感器的法蘭與扶圈的間隙予以判斷)，及時用手壓泵進行補充。

手壓泵是指重表的附件，其作用是在必要時對儀器進行液體補充。使用前先連接油路管線,查看泵內油箱有無液體并及時補充,然后關緊回油閥,上下施力與加力桿即可注油。注油時應觀察二次表的顯示或傳感器的間隙，使用重量指示儀上的排氣閥，排凈空氣，當二次表指針偏離“0”位或傳感器的間隙的達到正常值并超過少許后停止注油。使用重量指示儀上的排氣閥或手壓泵回油閥可放掉儀器內多余液體，使二次表指針或傳感器的間隙的達到正常值。針對上面的操作，我談談個人體會。曾經有一次我沒有把手壓泵的回油閥打開，結果在拆下接頭時，把打入的油又噴射出來了，所以同學，朋友在操作的時候，特別是在斷開連接的時候一定要把回油閥打開在開始拆。

如上圖所示，就是司控房的氣路管線。A點為泵的排氣閥，B為指重表的排氣閥(用開口扳手輕擰，邊擰邊觀察兩只表)。

一般不是非要放的兩只表都回零，比如指重表，當手壓泵打入油壓使表指針到100KN左右，那么排氣排油使它降到10KN左右，泵壓表略高于零，留有余地吧。同時，我要強調一點，所有打油操作必須是在指針為零時操作，換句話說，給泵打壓，就必須停泵，給指重表打壓，指重表懸重就要為零。如果指重表有懸重，你打油，上提鉆具時，懸重偏高容易爆管線，正確的操作是在補充液體時，應將游車系統放置在鉆臺面上(或者指針無懸重，懸重非常小)，使指重表處于無載荷的情況下補充液體，并將重量指示儀上的排氣閥打開，排盡空氣。在這里另外說下記錄儀，它由傳感器產生的液體壓力通過連接管線作用于記錄儀彈簧管，管端產生的位移通過連動機構帶動記錄筆偏轉，同時記錄時鐘帶動記錄紙旋轉，從而記錄鉆井過程的工作曲線。

鉆進時靈敏指針(鉆壓指針)逆時針偏轉，其指示值即為鉆壓值。

在接入單根，提升游車并至井下井上鉆具全部懸起，則指重表示值為最大懸重。此時，將調零旋鈕將靈敏表盤”0”點與靈敏表針對準。

在排氣時，扭送排氣閥要使排出的液壓油流順暢了，沒有噴了就算空氣排盡了。三.本油田打井套路的基礎介紹

如果你運氣不好，在實習技術員崗位沒多久就把你師傅調走了，讓你單獨頂崗，又是一口新井，你怎么辦？

當我們拿到一口井的設計時，不難發現，施工設計和鉆井設計(甲方要求)都已經把施工步驟寫的很詳細了，我們只需要照著做就行了。

先從牙輪鉆頭開始。是用合金經過模鍛而制成的錐體，牙輪錐面或銑出牙齒(銑齒鉆頭)，或者鑲裝硬質合金(鑲齒鉆頭)。銑齒牙輪的鉆頭的牙齒是由牙輪毛坯經銑削加工而成的，主要是契形齒。一般軟地層牙輪鉆頭的齒高，齒寬，齒距都較大，而硬地層則相反。

上圖是HJ517牙輪鉆頭，每只鉆頭都是有鋼號的。

上圖是復錐牙輪的幾個錐的分布。

牙輪上的牙齒在破碎地層的同時受到地層的反作用力，造成牙輪沿軸線方向產生高頻振動，造成軸承腔內外的壓差，使軸承腔內產生抽吸和排液作用。

鉆頭工作時，牙輪滾動，牙齒與井底的接觸是單齒，雙齒交錯進行的。單齒接觸井底時，牙輪的中心處于最高位置；雙齒接觸井底時則牙齒的中心下降。牙輪在滾動的過程中，牙輪的中心位置不斷上下交換，使鉆頭沿軸向作上下往復運動，這就是鉆頭的縱向振動。在實際情況下，井底振動除有單雙齒交錯接觸井底所引起的較高頻率的振動外，在縱向上還有低頻率，振幅較大的振動，這是由于井底不平和有凸臺引起的。

鉆頭在井底的縱向振動，使鉆柱不斷壓縮與伸張，下部鉆柱把這種周期性的彈性變形能通過鉆頭牙齒轉化為對地層的沖擊作用力用以破碎巖石，與靜載壓入力一起形成了鉆頭對地層巖石的沖擊，壓碎作用，這種作用是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。除了壓碎，沖擊作用外，還有對地層巖石產生剪切作用。

上圖由于鉆頭進尺慢，起出發現1號輪曠動，有點脫軸，這可以讓廠家賠償。順便說下如何區分鉆頭的壓輪，口訣：一尖二凸三凹陷。

這是某鉆頭廠的馬達鉆頭，通過上圖，不難認清123號牙輪。下井前，牙輪都是表面光滑的平整的。

上圖為2800m左右出井后的某一牙輪的照片，請同學和朋友們仔細看，會發現牙輪上有很多凹陷，不象剛入井時那么平整。什么原因？是水力沖蝕。這是官方說法。在牙輪鉆進時射出去的水也會反射回來(硬地層)加上牙輪吃入地層，牙掌和地層留有縫隙，鉆井液體高速刺出，久而久之就行成了這種情況，同學及朋友可以參考相關的資料做更深入的了解。

上圖的紅圈內是PDC的二級齒，當主齒磨完，二級齒就開始起作用。所以PDC是經搞，特別是在上部地層鉆進時。與螺桿相配效果極佳，但是PDC不能用于定向鉆進，這是因為PDC不好調整工具面。PDC幾個刀翼是固定的，可是別人壓輪的三個輪是可以在井內狹窄空間里轉動的。

好了，鉆頭我們談完了。我們該來談談噴嘴了。

在鉆井設計中給出的噴嘴參數，是多少就是多少毫米，比如上圖如果把尺子放入到噴嘴中，正好是16，則表示噴嘴的大小為16毫米，如果你不信可以拿直尺量。

引一段話，射流撞擊井底后，射流的動能轉換成對井底的壓能，形成井底沖擊壓力波，且射流流體在井底限制下沿井底方向流動，形成一層沿井底的高速流動的漫流。

射流撞擊井底后形成的井底的沖擊壓力波和井底漫流是射流對井底清洗的兩個主要形式。射流的沖擊壓力，就整個井底而言，射流作用的面積內壓力較高，而射流作用面積以外的壓力較低。極不均勻的沖擊壓力使巖屑產生一個翻轉力矩，從而離開井底。這就是射流對井底巖屑的沖擊翻轉作用。漫流的橫推作用。噴嘴出口距井底越近，井底漫流速度越高。正是這層具有很高速度的井底漫流，對井底巖屑產生一個橫向推力，使其離開原來的位置，而處于被鉆井液攜帶并隨鉆井液一起運動的狀態。因而，井底漫流對井底清洗有非常重要的作用。

通過上面的幾段文字，我們對噴嘴射出的流體在井底的作用有了更形象的了解，結合實際，這也是為什么我們在上部地層使用牙輪鉆頭時只裝2只不一樣大的噴嘴，而另一個水眼將它堵住的原因。無非是加強水力破巖，再就是改變井底流道，使巖屑翻滾帶出，避免重復破巖。此方法已經證實，有很強的療效。

請翻到參考資料的146頁，我們看看鉆頭水力參數這節。在鉆頭壓力降和鉆頭水功率的公式中出現了一個C。書上說這個C是噴嘴流量系數，無因次，與噴嘴的阻力系數有關，C的值總小于1。那么在實際的運算中如何計算出鉆頭的壓力降呢？

是啊，這個C是挺復雜的。先來說幾個概念：

鉆頭噴嘴壓力降，作用是加大對井底的沖擊以利于將牙輪破碎形式的巖石碎塊沖離井底。對PDC來說就是保證各流道按設計合理分配各流道的流量。其本質是鉆井液體通過鉆頭噴嘴后產生的壓力。

鉆井循環泵壓：它等于鉆井液通過地面高壓管匯，水龍帶，方鉆桿，井下鉆柱，鉆頭噴嘴，經環空返到地面系統及其他所有經過的物體，因磨擦而引起的壓力損失，而這個損失大部分發生在鉆井液通過鉆頭噴嘴的時候。

(能力提高)結合上面兩個概念及一位老技術員的經驗，我們可以試想一下，當使用牙輪在打上部地層時，比如PY組，GHS組和JHZ組時，我們應該如何設計鉆頭的壓力降呢？一般我們采用2個不同大小的噴嘴，當鉆柱在這幾個層位時，不帶鉆頭泵壓也就9MPa了不起了，而我們的地面設備可以承受18個MPa左右的壓力，那么這時應該把鉆頭壓降設計的大點，比如6~7個MPa，一起加起來不過17個MPa，設備是可以承受住的，這樣做有什么好處呢？一是上部地層軟，水力破巖起到了作用(就象沖大，小鼠洞一樣，不需要鉆進，直接沖出個鼠洞)。二是長期的經驗告訴我們，利用水利破巖更容易打直。請同學們，朋友們參看參考資料3的91頁，公式中的噴嘴截面積就是三個噴嘴的表面積之和。通過這個公式可以在實際工作中指導我們配噴嘴。截面積越小，鉆頭噴嘴壓力降就越大，所以也印證在打上部地層時一般選用兩個大小不一樣的噴嘴(一般是11~14之間選配)。那么在打深井或者是硬地層時，就要盡量使鉆頭噴嘴壓力降在1~3個MPa,因為此時的水力破巖對我們沒有多大作用，我們利用漫流將巖屑帶出，同時如果我們把壓力降搞大了，綜合壓耗過大，地面設備會受不了的。所以在深井一般是三個大尺寸的噴嘴來將底壓耗。

特別強調下資料3中的公式最具實際工作中的指導意義。通過上面的介紹，我們大概了解了工程上的”潛規則”。接著進入正題吧。一口井的基本套路 1.一開

不管是打水平井還是定向井都有直井段。那么自然要注意本井的自然方位和設計方位之間的關系。同向就可以適當放開鉆壓打，因為就算斜了也是向靶點漂移，而反向就麻煩了，要控制，不然反向糾斜。

鉆具組合為：SKG124+730*410+7寸DC*6根+5寸鉆桿+方鉆桿。基本上每口井在打表層時，是這樣的鉆具組合。其參考鉆進參數為：噴嘴18*3，鉆壓30~50KN，轉盤速67r/min,排量60L/S(雙泵保排量)，泵壓一般是5MPa左右。

所要注意的是，如果鉆遇礫石發育帶，礫石層采用低鉆壓，低轉速鉆進。控制轉數，目的是為了充分帶出破碎礫石，防止卡鉆。2．二開 一般是采用塔式鉆具組合，主要是保直。如果是水平井，則會出現8英寸的鉆鋌。

鉆具組合為：SKG124鉆頭+7寸DC*6根+411*4A10+6.2寸DC*6根+4A10*410+5寸DP+方鉆桿(視管子站送的鉆鋌多少決定6寸2的鉆鋌下入多少，一般6-9根)。也有的井隊在GHS組用塔式鉆具使用3根7寸DC+6.2寸DC12根再加9根HWDP。其實并沒有固定的什么模式只要保證塔式鉆具在上部地層打直就行，那么是全下7寸的也行。鉆進參數：噴嘴12*13*0或者11*13*0或者12*14*0，鉆壓50~80KN，轉盤轉數170r/min,排量30L/S，泵壓11~12MPa.這里需要考慮的是本地層是否易斜，所以托盤應放在離鉆頭最進的位置，這樣測斜才會準，換句話說就是鉆頭與7寸無磁鉆鋌的配合接頭里。

上圖為托盤，這是為了承載測斜桿所用，一定要放對位置。

二開完，或者固表套或者技套，都會鉆塞，唯一不同的是技術套管有附件。所以要知道幾個參數，水泥塞的塞面，與塞厚。坐了防噴器也要用清水進行試壓12MPa，并穩壓10min壓降要為0。鉆塞的鉆進參數為：鉆壓20~30KN，轉盤轉67r/min，排量30L/S鉆穿水泥塞后待7寸鉆鋌全部出表套后，再用60KN-80KN，轉盤轉調到170r/min進行快速鉆進，推薦噴嘴：12*14*0或者12*13*0。鉆附件時要注意：鉆進時必須反復劃眼，直至無阻卡現象方可繼續鉆進，套管附件未全部鉆穿前不允許停泵上提鉆具，防止硬卡。之所以在未出套管前用低轉速是為了避免破壞水泥環和損壞套管。表套技套固完水泥后井口必須找正。切記！3．三開 215.9的小井眼進行三開。是穿過GHS組后起鉆，換螺桿復合鉆進，搶進尺。鉆具組合為：PDC+172(1度)單彎螺桿+431*4A10+STB214+6.2寸鉆鋌*9根+127HWDP*9根+鉆桿+方鉆桿。鉆進參數：鉆壓20~40KN，轉盤轉數170r/min,排量30L/S，泵壓13~16MPa,推薦噴嘴:10.32*2+11.1*2。注意加強測斜，PDC的原則就是輕鉆壓高轉數，吊打防斜，如果是地層自然方向和設計方向一至則可放開鉆壓60KN加壓打，后面在定向糾斜。

上圖為二開銑齒鉆頭(注意牙齒的特點)。

當打到了造斜點，就要起鉆更換鉆具，并放入定向儀器。定向的簡單介紹會在其后的文章中介紹。這里就不累贅了。復合快速鉆進是普遍都是用的214mm的扶正器，而定向鉆進時卻是210mm扶正器，這兩者的不同，在實鉆中打出的效果也不同，前面有對欠扶正器的介紹，所以這里也不做解釋。簡單的說：大鐘擺是扶正器下有兩根鉆鋌，小鐘擺是扶正器下有一根鉆鋌，鉆壓對它影響不大。如果讀者想深究可以參考一些關于扶正器的文獻。問題：

1.PDC鉆壓最高能加多少？我曾經見過我們隊加過60KN再打？

答：首先施加的鉆壓不能光看鉆鋌。要優化鉆井參數，對應當前的地層用什么樣的鉆壓最合適。如果低鉆壓可以打快為什么非要加高呢。PDC加到80KN有可能是當時方位正處于正向，加壓打防止鉆頭掉頭變成反向。一般很少加到80KN(上部地層)。即使這樣鉆速也提高不了多少，對螺桿的損壞也比較大，泵壓同時也升高了，地面設備也會有損耗。再就是80KN不一定能加到鉆頭上。

2．常規鉆具的牙輪跑合與動力鉆具的跑合有什么不同？

答：新舊牙輪都需要跑合，可以用低速跑，PDC也要在井底”造型”。常規鉆具跑合同20KN,40KN一層層上加鉆壓每隔十幾分鐘。最高160KN~180KN，因為常規鉆具是低轉盤轉數，所以要高鉆壓。而動力鉆具是高鉆速，所以鉆壓稍低，一般跑合1小時，用20KN~40KN的鉆壓。等跑合好后，再加到120KN打一段時間，就可以加到140KN。跑合鉆頭的好處是使鉆頭的壽命增加，不易發生井下復雜事故。水平井跑合牙輪，時間一定要大于1個小時，由于最后水平段是平躺的，沉沙特別多，一般下鉆劃眼到最后未必已經到井底，輕鉆壓慢慢循環，待井底沉沙循環出才能真正跑合牙輪鉆頭。總結：

在此聲明下，文章所有圖片歸本人所有，請勿亂用，造成后果自己承擔。在本集中，我們只是簡單的介紹了下一口井三開的鉆具特點，文中并沒有涉及到固井和計算套管長度及聯入。這些將在以后介紹。其實實習技術員的基本功遠不止這四集，還有關于軟件上的鉆具長度如何排，每一次變更鉆具組合如何精確計算入井鉆具長度，這就需要有規范的EXCEL文件來記載每根鉆具長度。還有常用的工程軟件的使用，最重要的是《特殊工藝井軌道設計》，它是于定向設計相輔相承的。文檔方面如上交的周報和月報如何規范制作等，別小看這些，如果后勤的人員夸你日報，周報，月報做的好，上面的領導就會認識你，提拔你。好了，本文旨在提高同學們和朋友對技術員崗位生活的認識。文中某些觀點只是個人見解，讀者要有自己認識與判斷，如果有不對的地方請可以交流指正。為本油田的新一代技術力量的提高奉獻點微薄之力。在這里感謝一下我的周師傅和定向的岳師傅。也感謝下親愛的讀者。參考資料： 1．《指重表介紹》

2．陳庭根，管志川《鉆井工程理論與技術》 3．趙金洲，張桂林《鉆井工程技術手冊》 4．《石油鉆井循環系統培訓》

第二篇：鉆井技術員成長之路(精典全本)

實習技術員的基本功(三)

序言

感謝大家一直對我的支持，和對系列連續劇的喜愛，其實我寫的東西只是拋磚引玉，主要目的是希望同學們，或者同行們把自己的寶貴經驗拿出來共享，讓本油田的鉆井技術得到加強，讓自己的家園更強大！

工程技術員崗位責任制

一、認真收集、整理、填寫工程資料并及時上報

1、詳細研究鄰井資料，制定出本井的施工措施，提出可能出現問題時應收集的資料。

2、認真填寫井史等資料，做到數據齊全、準確、規范、及時，所收集的資料要分析、對比、總結，為鄰井的鉆探提高科學依據。資料收集應做到：（1）測斜成功率達到90%以上，讀數準確。（2）鉆頭資料齊全，分析準確。

（3）負責制定更換自動記錄卡片，卡片劃線清晰準確。（4）重點情況記錄及時準確。（5）完井總結內容真實，有見解。

（6）深探井完井7天交資料，淺井，生產井3天交資料。（7）鉆井時效填寫正確，每月28日前上交。（8）班報表填寫正確，無涂改，齊全及時。

（9）事故復雜情況記錄全面，處理前有措施，處理后有總結。

二、負責本井的現場管理

1、認真研究鉆井施工過程，對本井的鄰井有關資料進行分析，針對該地區的地質特點，制定本井的技術管理措施。

2、負責一口井的井身、固井質量。在施工中不斷調整鉆井參數，加壓不盲目，減壓有依據，確保井深質量合格，下套管順利，固井質量合格。

3、負責一口井的取芯質量，陸相生產井取芯率≥95%，探井≥90%，海相井≥87%，出現的破碎地層≥50%。

4、制定出本井開鉆，到完井各個環節的施工措施。5、2500米以后知道深井安全措施，交工程科批準后執行。

6、事故復雜情況有預控措施，處理方案。

7、特殊作業（下套管、中途測驗試，完井作業等）有施工措施。

三、對現場工具接頭、測斜儀等進行保養管理

1、建立單井鉆具卡片，認真及時填寫，管理使用好本井鉆具。

2、認真檢查各種配合接頭，井口工具并測量建卡。

3、做好測斜儀，鉆井參數儀表，鉆頭規，游標卡尺等各種儀器，儀表的使用，并進行保養和簡單的維護。

4、認真測量各種打撈工具，繪出示意圖，并登記存檔。會操作使用。

四、全面負責新技術的推廣，應用工作

1、在處有關部門的指導下開展科學鉆井研究和實驗。

2、應用計算機優選鉆井參數，水力參數，預控井身質量，開展地質壓力檢測。

3、推廣使用鉆井新技術、新工藝、新設備。

4、各種實驗鉆頭，工具等。

大家看看自己的崗位責任制吧！加油，各位！正文

“多問，多學，多反思”------------------隊長送給我的話 從小班一路走來，我們打的幾口井都是定向井。所以本集將給大家介紹下螺桿及其使用，還是從技術員的角度出發，簡單的談談，其中穿插一些現場的經驗。這些經驗都來自于老司鉆(石油行業真正的財富)和老技術員。一．螺桿鉆具的介紹

螺桿鉆具是一種把液體的壓力能轉換為機械能的能量轉換裝置,由旁通閥、馬達、TC 軸承、推力軸承、萬向軸、傳動軸和防掉裝置等組成。當高壓液體進入鉆具時，迫使轉子在定子中轉動(定子和轉子組成了馬達)，馬達產生的扭矩和轉速通過萬向軸傳遞到傳動軸和鉆頭上，達到鉆井的目的。

由于這種特殊的結構，螺桿可以準確地進行定向，造斜，糾偏。它廣泛用于直井，水平井，叢式井和修井作業。接下來介紹下旁通閥總成：

旁通閥由閥體，閥套，閥芯及彈簧等部件組成。

在壓力作用下閥芯在閥套中滑動，閥芯的運動改變了液體的流向，使得旁通閥有旁通和關閉兩個狀態：在起、下鉆作業過程中，閥套與閥體通孔未閉和，旁通閥處于旁通狀態，使鉆柱中泥漿繞過馬達進入環空；當泥漿流量和壓力達到標準設定值時，閥芯下移，關閉旁通閥孔，此時泥漿流經馬達，把壓力能轉變成機械能。當泥漿流量值過小或停泵時，彈簧把閥芯頂起，旁通閥孔處于開啟位置--處于旁通狀態。

順便說一句，由于旁通閥具有這個特點，所以在使用新螺桿時，要試用這根螺桿(在后面會談到)。

馬達總成：馬達由定子、轉子組成。定子是在鋼管內壁上壓注橡膠襯套而成，其內孔是具有一定幾何參數的螺旋；轉子是一根有硬層的螺桿。

轉子與定子相互嚙合，用兩者的導程差而形成螺旋密封腔，以完成能量轉換。馬達轉子的螺旋線有單頭和多頭之分。轉子的頭數越少，轉速越高，扭矩越小；頭數越多，轉速越低，扭矩越大。僅以轉子與定子嚙合頭數為5：6 和9：10 的截面參考。

5：6的截面

9：10的截面

以上就是對螺桿的結果做了個簡單介紹，想了解更多的朋友，可以尋找相關資料，來加深印象。接下來介紹在實際工程中所遇到的狀況。二．螺桿在實際工程上的運用

在實習的幾口井中，就算是直井也需要使用螺桿來糾偏。而在本油田使用的螺桿大部分都是直螺桿，1度的，1.25 度的。至于1.5度以上的幾乎沒有。

如上圖，我們使用的螺桿首位扣型都是4英寸半的。所以在現場的鉆具組合中，前端直接接8寸半(215.9)的鉆頭，而后面需要一個專用接頭(定向直接頭4A10*411),使用這個接頭來上下鉆臺。同時來配合后面的鉆具結構，本油田后面一般接210或214的扶正器。以我們隊使用的螺桿來舉例說明下： 鉆頭水眼壓降： 1.4-7.0MPa 馬達流量/中空馬達流量：18.93~37.85 鉆頭轉速：100-300 馬達壓降：3.2MPa 工作扭矩/最大扭矩：3200/5600 推薦鉆壓/最大鉆壓：80/160KN(現場所說的8到16噸)結合上面的參數，在現場中，當螺桿下入井中做淺層測試，需要記住立管上的泵壓。比如：5LZ172*7.0D(多瓣鉆具,5/6是指液馬達轉子螺旋線的瓣數與定子內螺旋線的瓣數比。7.0D表示鉆頭水眼壓降(MPa))在接鉆頭后，下到了第一柱加重桿(前面有多少鉆鋌都不管)后，接方鉆桿開泵(F-1300, 排量30L/S)，立管壓力9MPa，根據老技術員的經驗，鉆具每下1000米，泵壓升高3.5MPa，如果起鉆時是2000~3000之間，則泵壓就在9+3.5*2=16MPa左右(老技術員經驗，僅作為參考)。當鉆具完全下鉆完，開泵循環，單凡爾頂水眼時，要記住立管壓力(在井控記錄本上有個低泵壓實驗，正好做了)。再開三凡爾頂順利之后，也要記錄立管壓力。這是因為：在逐步增加鉆壓時，馬達扭矩增加，立桿壓力表壓值升高，這個升高的壓力值應符合各型號鉆具規定的馬達壓降值，此壓力表增大的數值反映了馬達的負載是否正常，也反映鉆壓加的是否合適，因此保持馬達轉速基本穩定，鉆壓基本穩定，只要把立桿壓力表讀數限制在所選鉆具推薦范圍內就可以了。既然說到了壓差，不得不多說些經驗。提高立管壓力可以提高柴油機的轉速來達到，比如柴油機鉆速900轉，對應F1300的170缸套的泵沖是90，則排量在31.31M/S左右，若轉速提到1100轉左右，則泵沖在100-110之間，那么排量少說也在34.59L/S之間，那么泵壓肯定上升。合適我們隊的設備泵壓最好低于18個，所以泵壓高了并不好，螺桿的額定排量是28L/S。結合這種情況，本隊在2000米以下考慮更換泵的缸套直徑為160的，泵沖在90時，排量則在28L/S左右。

在本口井操作中，加12噸鉆壓后，壓差有1MPa(壓差=打鉆的立管壓立-提離井底0.4米循環時立管的壓力)。在螺桿的壓降范圍內，屬于正常。所以壓差能反映井下螺桿的工作狀態。本井就出現了新螺桿在井下工作一段時間后沒有壓差，下圖就是起鉆后的螺桿。

上圖中出現了俗稱的”脫褲子”。而下圖是正常螺桿的圖片：

接下來，我們學習一下導向鉆進方式(在井下動力鉆具組合運轉的同時又開動轉盤，鉆柱帶動井下動力鉆具的外-殼旋轉，)。以彎殼導向動力鉆具組合為例，彎角使鉆頭底面中心偏離鉆具馬達中心，其偏距(offset)表示，由于鉆具本體外殼在轉盤帶動下旋轉，將使井眼產生擴眼現象。考慮到鉆具強度和擴眼量的限制，都要求彎殼體的結構彎角r不能大于3度。而切轉盤轉速通常在65r/min以下。同時鉆頭的絕對速度即為鉆具轉速和轉盤轉速之和。所以這種鉆進方式在現場稱為復合鉆進，有穩斜的作用，同時由于鉆速高，很多技術員在二開之后下這種鉆具組合配合PDC鉆頭多打進尺。

順帶提一下，很多朋友都沒有仔細觀察過我們的泵壓表：

上圖中0到5MPa之間只有3個刻度，怎么回事，不是應該4個嗎？實際上刻度0和1是重合了，也就是說0MPa也就是1MPa，后面的刻度依次類推。

三．技術員必做的工作范疇

首先要了解，螺桿鉆具的輸出扭矩與螺桿鉆具的壓降成正比，輸出的轉速與輸入的鉆井液流量成正比，隨著負載的增加，螺桿鉆具轉速降低，因此在地面只能根據壓力表的顯示調控鉆壓，根據流量計調控泵的流量，以便于控制井下螺桿鉆具的扭矩和轉速。

其次，螺桿鉆具在相同規格下，轉子的頭數越少，轉速越高，扭矩越小；頭數越多，轉數越低，扭矩越大。轉速大對牙輪鉆頭的使用壽命也有影響(配合螺桿使用，牙輪只有50個小時的壽命)。螺桿鉆具在工作時，鉆井液循環壓力隨著鉆壓的逐漸增大而上升，壓力的增量與鉆壓或者鉆進所需要的扭矩的增量成正比。當鉆壓達到最大推薦值時，產生最佳輸出扭矩。當繼續增加鉆壓時，在螺桿鉆具兩端產生的壓降會超過最大設計值，導致螺桿鉆具發生泄漏。螺桿鉆具正常工作時，泵壓應隨著鉆壓的增減而升降。在鉆進的過程中，如果泵壓突然增加，再繼續增加鉆壓，而泵壓不再增加了，此時說明螺桿鉆具出現了泄露，螺桿鉆具定子和轉子之間的密封被損壞，鉆井液通過螺桿鉆具密封腔從鉆頭水眼中流出，螺桿鉆具被制動。這時應將螺桿鉆具提離井底，重新加壓至廠家的推薦的值。

鉆具下井檢查：

1.檢查旁通閥上的定位槽和彎外殼體上定位槽是否在同一條線(工具面內)，這主要是定向工程師來量角差。

2.檢查旁通閥是否有泄露的情況(具體方法參見資料)。

3.檢查螺桿鉆具之間的軸承間隙：在螺桿鉆具自由懸吊的條件下測量軸承短節下端與鉆頭接頭上端面之間的距離，然后把螺桿鉆具全部重量坐在轉盤上，重復測量此間隙，測得兩個距離差就是螺桿鉆具的軸承間隙值。

4.接方鉆桿后，下放螺桿鉆具使旁通閥移至轉盤以下，開泵后逐漸加大流量直到旁通閥關閉，這時螺桿鉆具應有明顯的抖動。上提鉆具觀察鉆頭是否轉動(時間不宜過長)，此時旁通閥應處于”關閉”位置，鉆井液不會從旁通閥孔流出。(最好記錄穩定的立管壓力)。

5.檢查定向接頭的定向鍵是否與螺桿鉆具的高邊工具面”發線”在同一平面內，若有誤差，應仔細丈量角差，以免定向施工時造成大的誤差。

四．技術員能力提高(經驗總結)

此部分涉及本油田的機密，所以淺談淺點。如果做更深的了解，請自己收集資料。

導向鉆井過程中的扶正器的選擇：

導向鉆井就是由高效鉆頭+導向馬達+欠尺寸穩定器+MWD組成的導向鉆井系統。它能夠在轉盤不動的情況下實現滑動和定向作業，也能在轉盤旋轉的情況下，實現復合鉆進，進行連續控制井眼軌跡，達到不用起鉆改變鉆具，一次性完成增斜，穩斜和扭方位的定向作業。可以節約大量的鉆井施工費用。

先來說說什么是欠尺寸穩定器，比如215.9的鉆頭，但是下井時你帶的扶正器不是215.9的，而是210mm或者214mm。那么扶正器的尺寸比鉆頭的直徑小。那么欠尺寸會產生什么效果呢？一般我們下的螺桿上自帶有213mm的扶正器，那么欠尺寸穩定器安放位置與馬達彎曲點之間的位置自然會影響到實際造斜率的大小。

其次，欠平衡有助于保持鉆頭的偏斜角，以使鉆具的擺動和鉆頭的便移量減少到最小，并保持穩斜鉆進減少井下馬達的振動。同時在直井段和穩斜井段鉆進時，增強井下鉆具的剛性，保持或微調井斜角和防衛，并能修整井壁，是井眼軌跡平滑。

那么欠尺寸究竟有什么影響呢？首先，欠尺寸穩定器的外徑，對鉆具的造斜率影響不大，減小穩定器的外徑，造斜率略微增加，但在轉盤鉆進中，外徑影響甚大。減小欠尺寸穩定器的外徑則鉆頭的側向力增加，轉盤鉆進中就要增斜，而加大外徑，則鉆頭側向力減小，轉盤鉆就要降斜。上圖中的兩個穩定器，210mm的井斜變化率在0.5左右可以實現穩斜鉆進，而214mm的在-3左右，可以實現降斜鉆進。

其次，穩定器的位置在轉盤方式鉆進中對鉆具的增斜，降斜和穩斜效果影響很大。所以在本油田中，穩定器最好放在螺桿的上面(緊挨著)。

最后要談的是，穩定器的形狀與井壁接觸面積的關系。燈籠體的接觸面積小，而螺旋體的和直線形的與井壁接觸面積大，易產生較大的摩阻。

介紹幾種螺桿鉆具組合：

強增型：鉆頭+1.25度螺桿+6.2DC(5-12根)+127DP造斜率在每100米1.5度到6.5之間，其特點是在有了井斜后，復合鉆增斜特別快。

微增型：鉆頭+1.25度螺桿+6.2DC(短鉆鋌2-3米)+210mmSTB+6.2DC(5-12根)+127DP其每100米的造斜率是0.6度。

穩斜型：鉆頭+1.25度螺桿+210mmSTB+6.2DC(5-12根)+127mmDP 本油田上部地層使用PDC鉆頭+1度螺桿+214mmSTB+6.2DC鉆鋌(5-12根)來快速鉆進，在鉆壓控制好的情況下，實現輕鉆壓吊打，井斜很小，而且進尺很多。井斜其實也跟地層傾角也有很大的關系。在定向井施工過程中，由于地層傾角，可以利用單彎螺桿(1.25)的預彎曲變形，使鉆頭側向力成為降斜力，再加上復合鉆進時不需要較大的鉆壓，一般30-50KN,較小的鉆壓不容易使鉆具彎曲，消除了鉆頭偏向造成井斜的側向力，從而實現穩斜效果。

總結：由于螺桿是從管子站送來的，簽收時都會有一張螺桿使用卡片，上面要統計螺桿的各種工況下的使用時間，如果是有問題的，也要填寫清楚使用記錄，在現場中，螺桿使用不到150個小時，不用給廠家付費用，而螺桿最佳使用時間是180個小時。所以工程科的領導們要求我們如實填寫螺桿使用時間。在底下運作時，若是沒到規定時間就用出現質量問題的螺桿的使用時間可以寫短，而過了付費時間則多寫使用時間。如果現場中有幾根使用完和未使用完的螺桿混雜，應及時用油漆編號，方便后期的回收和再使用工作(經驗)。

本文中的知識點零散而又淺顯，若要了解更多關于螺桿的知識，可以尋找相關資料，在此感謝我的帶班師傅和定向服務中心的岳師傅。參考資料

1．《螺桿鉆具》。

2．《SY/T5383-1999》螺桿鉆具。

3．《SY/T5547-2000》螺桿鉆具使用，維修和管理。4．王清江，毛建華，韓貴金等《定向井鉆井技術》。5．本油田內部定向服務中心絕密資料。

第三篇：鉆井技術員成長之路(精典全本) 5

實習技術員的基本功(五)

序言：

在上一集里，我們介紹了鉆具組合和噴嘴的安裝及造成的壓力降，也拿出了一些技術員的經驗。如果同一口井，一個深度，同樣的泵在鉆頭(14*15*16)+螺桿+一根鉆鋌+上部鉆具組合的情況下，開泵循環有16Mpa的壓力，而后鉆頭卸去噴嘴，甩掉螺桿和鉆鋌就接上部鉆具在同一個井深，同一個泵，同種泥漿性能下開泵循環卻只有13Mpa，請問那3個Mpa從哪來的？那么螺桿造成了壓降會使鉆頭的壓降忽略不計嗎？請同學，朋友們思考一下！

今天這一集，我們主要介紹定向方面的一些知識，很淺顯，僅用于現場的操作。正文

一．井口操作

我們經常碰見的井大都是定向井，就算有直井，也會打偏而定向糾偏。

那么在打一口定向井，或者水平井時，對直井段的要特別注意，必須要加以控制。參看資料1中對3000米內，地層傾角大于30度的井有水平位移的要求，一般可以通過單點測斜來獲得當前井斜，方位的數據。在起鉆前把多點從鉆柱內投到靠進鉆頭處，然后在起鉆過程中利用每起一個立柱靜止卸口的時間進行測量和記錄。也就是說每上提一柱，司鉆在本子上記錄當前時間。起鉆完后將一起把記錄本和儀器送到定向服務中心做數據分析來了解當前井的軌跡，如果需要提前下入定向儀器糾偏，會打電話聯絡什么時候上定向的儀器和人員。

井下定向法是先用正常下鉆法將造斜工具下到井底，然后從鉆柱內下入儀器測量工具面在井下的實際方位；如果實際方位與預定方位不符，亦可在地面上通過轉盤將工具面扭到預定的定向方位上。在定向組合鉆具入井時，我們經常看見定向工程師在井口量角差。這個角差是有螺桿上的高邊方向線和定向接頭上的定向鍵組成。

上圖中的紅圈里的線就是螺桿的高邊線，它是彎螺在井下定向時所鉆進的方向。

上圖為定向儀器乘載的定向接頭的結構圖。

上圖的上面的鉆具為螺桿，下圖將定向接頭的定向鍵和高邊方向線平移到同一個平面來計算角差。從高邊順時針旋轉到頂直接頭鍵的位置，用直尺量是多少，在量出一圈的周長，則可以算出角差是多少度，在司鉆顯示器和軌跡控制軟件上所顯示的出的工具面是已經把角差帶入后計算好的。

上圖是司鉆讀出器，讀出當前的井段數據。圖中象雷達一樣的就是工具面，詳細作用可以參考資料2，書中有詳細的敘述。那么這個雷達一樣的工具面有什么作用呢？把它用360度來劃分，那么當紅線指零度時是增斜，指180度時是降斜，90度時是增方位，270度是降方位。在特殊井軌道設計這個軟件中，這四個度指起著非常重要的作用，我們在下面一節的內容里會介紹它是如何重要的。

某時刻，我們測的工具面如上圖所示的位置，我們這時候需要全力增井斜，應該怎么辦？所給的鉆進參數是120KN，根據經驗10KN=10度，當我們加了120KN鉆壓時，紅線是否能擺到0度的位置上呢？不一定，我們要考慮反扭角。

動力鉆具在工作中，液流作用于轉子并產生扭矩，傳給鉆頭去破碎巖石。液體同時也作用于定子，使定子受到一反扭矩。此反扭矩將有使鉆柱旋轉的趨勢，但由于鉆柱在井口處是被鎖住的，所以只能扭轉一定的角度，此角稱為反扭角。

現場中，我們在轉盤做一道記號，調整工具面，在加壓使紅線到0度位置。另外一種方法是，接完單根，定向工程師不做要求，讓司鉆加壓到120KN直接打，看工具面前后的變化，知道120KN下反扭角有多少(在工具面穩定的狀況下，這幾分鐘的忙打不會有多少進尺，也不會影響到定向作業)。然后準確的調整工具面。（未完）二．軟件操作

先來介紹下，一般下井的定向儀器的結構與功能。

儀器是將傳感器測得的井下參數按照一定的方式進行編碼，產生脈沖信號，該脈沖信號控制伺服閥閥頭的運動，利用循環的泥漿使主閥閥頭產生同步的運動，這樣就控制了主閥閥頭與下面的限流環之間的泥漿流通面積。在主閥閥頭提起狀態下，鉆柱內的泥漿可以較順利地從限流環通過；在主閥閥頭壓下狀態時，泥漿流通面積減小，從而在鉆柱內產生了一個正的泥漿壓力脈沖。定向探管產生的脈沖信號控制著主閥閥頭提起或壓下狀態的時間，從而控制了脈沖的寬度和間隔。主閥閥頭與限流環之間的泥漿流通面積決定著信號的強弱，我們可以通過選擇主閥閥頭的外徑和限流環的內徑尺寸來控制信號強弱，使之適用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作環境。實際上，整個過程涉及到如何在井下獲得參數以及如何將這些數據輸送到地面，這兩個功能分別由探管和泥漿脈沖發生器完成。定向探管

這種測斜儀是利用當地已知的重力場和地磁場做為基準定義方向參數的，并利用定向探管坐標系與基準的相互關系計算出方向參數，因此需要建立探管測量頭坐標系是很自然的。

X、Y、Z、O直角坐標系的XOZ平面與T形槽定位面平行，而Z軸平行于測量頭軸向。三個加速度計Gx、Gy、Gz和三個磁通門Bx、By、Bz的敏感軸分別平行于OX、OY、OZ。因此，前者可以感受重力場的重力加速度在三個方向上的分量，后者感受地磁場在三個方向上的分量。當這些傳感器感受輸入量時，與其伺服電路一起將輸入量變換成與之對應的輸出電壓。溫度敏感頭及其電路，將溫度變換成輸出電壓（VT）。這7個輸出電壓和一個基準電壓（VR）及電源電壓（VD）共9個電壓經多路開關依次輸入到V/T變換器，經8次采樣平均之后形成一組輸出脈沖串（P8），這一脈沖串和同步脈沖（PS）在電壓時間變換器內部通過與門形成P0，并輸入到CPU處理單元，CPU把這一脈沖串的各脈沖間隔變成數字量，并可以解算出工具面、井斜、方位等參數的值。CPU進一步將這些參數進行編碼，形成脈沖串，驅動后續電路工作。

伽馬探管

伽馬探管是綜合測量地殼巖層自然放射性強度的儀器。由于地殼巖層中存在自然放射性核素（主要是鈾（U238）、釷（TH232）、鉀（K40）），在自然衰變時放射出γ射線，測井時用γ射線探測器沿井眼實時進行地殼巖層的測量，得到地層剖面的自然伽馬記錄。

根據地球化學和地球物理學知識可知，地殼巖層的巖性（如：巖層的種類、生成方式、沉積環境、形成年代等）與其自然放射性γ射線強度有著一定的聯系，結合其它測井方法的測量結果即可有效的推測生油巖層，這也是自然伽馬測井應用的主要目的。

無線伽馬與有線伽馬測井相比，除有效的完成自然伽馬測井記錄外，還具有眾多突出優點，首先，無線伽馬測井記錄具有更高的可信度，因為在地層被鉆開很短的時間內即進行測量，地層暴露時間較短，受泥漿沖洗較少，記錄更真實可靠；其次是測量數據對鉆井施工具有較好的指導作用，可以優選鉆井參數，提高鉆井功效，降低鉆井成本；再有，可以有效回避風險，降低鉆井事故的發生率；還有，在水平鉆井作業中，可以根據測量數據有效的調整鉆井方位，使井眼有效的穿越儲集層，提高礦藏的采收率和經濟效率；另外，還可以有效的在鉆井事故發生時獲得第一手有效的測井數據，避免寶貴數據的丟失。泥漿發生器

泥漿脈沖隨鉆測斜儀是通過電磁機構控制閥門頭與限流環之間的流通面積，進而引起在鉆桿內流動的泥漿壓力產生變化，達到傳輸信號的目的。由電磁機構直接帶動閥門頭需要相當大的功率，在井下實現是不現實的，在設計中，采用了利用流動的泥漿由伺服閥閥頭帶動主閥閥頭的方式。如下圖所示，沒有信號時，伺服閥閥頭處于壓下狀態，在無磁鉆鋌內高速流動的泥漿在限流環處產生反向的壓力，使主閥閥頭提起，彈簧被壓縮，主閥閥頭與限流環之間的流通面積較大，泥漿可以快速通過，鉆桿內泥漿的壓力較小。當有信號時，如圖4所示，伺服閥閥頭被提起，泥漿可以從伺服閥閥頭處流入，儀器內外的壓力平衡，原來被壓緊的彈簧將釋放，主閥閥頭與限流環之間的流通面積減小，鉆桿內泥漿的壓力將升高，信號被傳輸出去。

遠程數據處理操作

遠程數據處理器（司顯）具有顯示隨鉆測量數據、脈沖波形、簡短文字消息和為立管壓力傳感器提供電氣接口的功能。通過該設備，操作者可以將立管壓力信號傳送到井臺下的專用數據處理儀，并實時獲取地面解碼數據。對于屏幕上顯示的內容，用戶既可以通過鍵盤在井臺上調整，也可以通過通信聯系在計算機軟件上做遠程調整。

1． 度盤/消息區

該區域用于顯示定向度盤或來自于計算機的短消息（用1鍵切換）。作為度盤顯示時，用戶可以指定其顯示的內容（即從井斜、方位、工具面中選擇一個作為度盤指針所指示的數據）。度盤上顯示的指針共有五段，從內圈到外圈依次代表從最新到最舊五個不同時間的解碼數據；每一段的指針是等腰三角形（空心三角形指針代表重力工具面，否則為磁性工具面），其頂角所指即是其代表的角度。作為短消息顯示時，該區域的左上方顯示消息的序號（最多16條，用↑，↓鍵可翻閱），其余部分顯示消息內容；若文字較長，會自動折行顯示；若在新消息到來之前已經設置了自動顯示消息（用3鍵切換），則新消息在收到后會自動出現在屏幕上，否則需要用戶手動顯示消息（即通過切換度盤/消息或前后翻閱來顯示新收到的消息）。2． 數據區

該區域位于屏幕的右上方，主要用于顯示各種數據的數值。在該區域最上方顯示當前工作狀況：工作/空閑（當遠程數據處理儀連接到系統中，并且計算機一側正在處于解碼工作狀態時，顯示為工作，否則為空閑），以及當前的日期/時間（該時間在計算機與遠程數據處理儀建立通信聯系時自動校準，也可由用戶在計算機軟件中的“司顯設置”窗口中校準，校準用的時間基準取自計算機時鐘）。接下來的部分用較大字體顯示主要的測量數據（井斜、方位、工具面、立管壓力等），用較小的字體顯示相對次要的測量數據（定向傳感器采樣值、電壓、溫度等）。數據顯示格式為數據名稱+數據值。數據值均來自于計算機的解碼輸出，并且與計算機同時更新。在井斜、方位、工具面三個數據前，由一個“”狀的標志來指出當前度盤指針所指示的數據內容（即度盤指示的是井斜、方位，還是工具面）；在度盤顯示方式下，通過“↑，↓”鍵可以移動該標志的位置，從而選擇度盤顯示內容。最新解碼的數據其數據名稱會高亮（即反白）顯示；磁性工具面的數據值會高亮（即反白）顯示。3． 波形區

波形區位于屏幕的下方，用于描繪當前立管壓力的波形。波形顯示的橫坐標軸為時間，縱坐標軸為壓力（以千帕為單位），隨計算機一側同步調節。4．狀態區

該區域位于屏幕的最下方，用于顯示一些提示信息。是否自動顯示消息的狀態即顯示在該區域的最右側，反復按3鍵，即可看到該狀態顯示在變化。淺層測試

儀器裝入套管后，即可開泵進行淺層測試。觀察脈沖信號的波形，并可繼續測出一組數據，以判斷儀器是否工作正常。若出現異常需要取出儀器進行檢查、采取相應措施，必要時也可以更換有關部件。軟件界面介紹

軟件的主窗口被分成了多個區域，用于顯示不同種類的數據，它們分別是：立管壓力值顯示區、度盤顯示區、數據顯示區及波形顯示區，下面分別加以介紹。立管壓力值顯示區 以柱狀圖和數值方式顯示立管壓力值，單位為MPa。柱狀圖上又分成了三個區：藍色的欠壓區，綠色的正常區和紅色的過壓區。當壓力值處于某個區域之內時，用于表示壓力值的柱狀圖會以該區的顏色顯示。這些區的分界點是隨壓力傳感器標定數據一同保存的，可以在壓力傳感器標定窗口中修改。波形圖顯示區

以波形的形式顯示立管壓力的變化。另外用一條綠色虛線顯示當前設定的脈沖檢測門限值。度盤顯示區

度盤中顯示的內容包括：當前井斜、方位、工具面的數值和圖示，度盤的最外圈表示的是井斜，次外圈是方位，內部的五圈表示的是工具面，從內到外分別顯示著五段不同時刻的工具面值，最內圈的是最新值。磁性工具面和重力工具面以不同顏色區分，重力工具面以純灰色顯示，磁性工具面以藍灰色顯示。隨度盤一同用大字體顯示的數值都是最新的值，除數據本身外還顯示該數據的到達時刻，供現場人員判斷數據的新舊程度和有效性。數據顯示區

該區域位于窗口最右側。儀器數據列表中以數值方式顯示來自探管的測量數據，包括采樣測試時以有線方式讀出的和下井工作時通過脈沖解碼得到的數據。解碼得到的數據顯示方式與有線方式讀出的數據略有不同，除了基本的數據名稱和解碼值以外，還會同時從左到右依次顯示傳輸精度（由編碼信息量限制造成的最大誤差），不確定性（以百分比表示，此值越小越好，達到或超過50%意味著數據可能是無效的），校驗結果（對或錯，只有在選用了校驗的數據后面才有顯示）和脈沖錯誤（多脈沖或丟脈沖）。在顯示過程中，軟件還會判斷數據的有效性，如果發現可疑數據，會以紅色顯示，以提示操作人員，此數據可能是無效的。

表中的數據依新舊次序自下向上排列，最多可以容納22 個數據。數據量超過22 個之后，舊的數據向上滾動，新數據追加在最下面一行。工具面的性質（磁／重）以文字形式標注于數據之后，如上圖所示。數據校正

對于工具面測量，由于安裝上的原因，會出現“IMO－探管內部安裝偏差”和“DAO－鉆具組合偏差”兩個角度偏差。軟件中使用如下方式對這兩項偏差進行補償：

補償工具面 = 測量工具面－（IMO + DAO）對于方位測量，由于儀器測量的是磁方位，而磁北與地理北之間存在磁偏角，因此需要用戶給出當地當年的磁偏角才能換算到地理北。軟件中使用的是東磁偏角(即以東為正方向得到的磁偏角。例如：若某地磁北在地理北以東5°，則東磁偏角為+5°；若磁北在地理北以西5°，則東磁偏角為-5°)，換算公式如下：

地理方位 ＝ 磁方位（由儀器測得）+ 東磁偏角 在講常用的定向設計軟件前，先講幾個概念吧。

1）井深：指井口（轉盤面）至測點的井眼實際長度，人們常稱為斜深。國外稱為測量深度（Measure Depth）。

2）測深：測點的井深，是以測量裝置的中點所在井深為準。3）井斜角：該測點處的井眼方向線與重力線之間的夾角。

4）井斜方位角：是以正北方位線為始邊，順時針旋轉至井斜方位線所轉過的角度。5）磁偏角：磁北方位線與真北方位線并不重合，兩者之間有一個夾角，這個夾角稱為磁偏角。磁偏角又有東磁偏和西磁偏角之分，當磁北方位線在正北方位線以東時，稱為東偏角；當磁北方位線在正北方位線以西時稱為西偏磁偏角。?進行磁偏角校正時按以下公式計算：

真方位角＝磁方位角＋東偏磁偏角 真方位角=磁方位角－西偏磁偏角

6）井斜變化率：是指井斜角隨井深變化的快慢程度。

7）井深方位變化率：實際應用中簡稱方位變化率，?是指井斜方位角隨井深變化的快慢程 度。

8）全角變化率（狗腿嚴重或井眼曲率）：從井眼內的一個點到另一個點，井眼前進方向變化的角度（兩點處井眼前進方向線之間的夾角），?該角度既反映了井斜角度的變化又反映了方位角度的變化，通常稱為全角變化值。《特殊工藝井軌道設計》這個軟件，是本油田常用的軟件，也是定向工程師(不是指儀器工程師)常用的軟件。雖然它不夠全面，但已經滿足油田定向井施工要求。這款軟件自帶有使用說明《特殊井軌跡設計說明.doc》，里面有最基本的操作，如數據的錄入，讀入，讀出，打印等。

新建，刪除，更新操作是定向工程師在一口井開始定向時，進行分析軌跡而使用的。其產生的操作地方在AB兩個區中。數據設計完了，需要點旁邊計算器一樣的圖標進行計算。一般第一行在B區的方位欄填入本口井的自然地層傾角方位。然后生成，后面根據造斜率和造斜的段長來逐步設計軌跡。

一般我們看某段是否在定向鉆井還是復合鉆井，及定向鉆具的造斜率都可以參看全角率,K井斜，K方位。這三欄是鉆具在實際地層的真實值很有指導意義。比如某種鉆具組合穩斜鉆進增斜會是多少或者，復合鉆能有多少的增斜等。一般小數點后面第二位有值，且值很小被認為是復合鉆進，而第一位就有值被認為定向鉆進。三．LWD介紹 CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統是我國具有獨立知識產權的鉆井裝備，由中國石油集團鉆井工程技術研究院、北京石油機械廠和中國石油集團測井有限公司測井儀器廠共同研發完成。地質導向鉆井技術是國際鉆井界公認的21世紀鉆井高新技術，它集鉆井技術、測井技術及油藏工程技術為一體，用近鉆頭地質、工程參數測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置，根據隨鉆監測到的地層特性信息實時調整和控制井眼軌道，使鉆頭聞著“油味”走，具有隨鉆識別油氣層、導向功能強等特點。

下面介紹下，近鉆頭地質導向的結構組成。CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統由測傳馬達（CAIMS）、無線接收系統（WLRS）、正脈沖無線隨鉆測量系統（CGMWD）和地面信息處理與導向決策軟件系統（CFDS）組成。

CAIMS測傳馬達結構見圖2，自上而下由旁通閥、螺桿馬達(i=5/6)、萬向軸總成、近鉆頭測傳短節、地面可調彎殼體總成(α=0～2°)和帶近鉆頭穩定器的傳動軸總成組成。近鉆頭測傳短節由電阻率傳感器、自然伽馬傳感器、井斜傳感器、電磁波發射天線和減振裝置、控制電路、電池組組成。該短節可測量鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬、井斜、溫度等參數。用無線短傳方式把各近鉆頭測量參數傳至位于旁通閥上方的無線短傳接收系統。WLRS無線接收系統主要由上數據連接總成、穩定器、電池與控制電路艙體、短傳接收線圈和下接頭組成，如圖3所示。上與CGMWD連接，下與馬達連接。接收由馬達下方無線短傳發射線圈發射的電磁波信號，由上數據連接總成將短傳數據融入CGMWD系統。

CGMWD正脈沖無線隨鉆測量系統包括CGMWD－MD井下儀器(圖4)和CGMWD－MS地面裝備(圖5)。二者通過鉆柱內泥漿通道中的壓力脈沖信號進行通信，并協調工作，實現鉆井過程中井下工具的狀態、井下工況及有關測量參數（包括井斜、方位、工具面等定向參數，伽馬、電阻率等地質參數，及鉆壓等其他工程參數）的實時監測。地面裝備部分由地面傳感器(壓力傳感器、深度傳感器、泵沖傳感器等)、儀器房、前端接收機及地面信號處理裝置、主機及外圍設備與相關軟件組成，具有較強的信號處理和識別能力，可傳深度4500m以上。地下儀器部分由無磁鉆鋌和裝在無磁鉆鋌中的正脈沖發生器、驅動器短節、電池筒短節、定向儀短節、下數據連接總成組成。上接普通(或無磁)鉆鋌，下接無線短傳接收系統。由于采用開放式總線設計，該儀器可兼容其它型號的脈沖發生器正常工作。除用于CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統作為信息傳輸通道外，還可用于其他鉆井作業。

CFDS地面應用軟件子系統主要由數據處理分析、鉆井軌道設計與導向決策等軟件組成，另外還有效果評價、數據管理和圖表輸出等模塊。應用該軟件系統可對鉆井過程中實時上傳的近鉆頭電阻率、自然伽馬等地質參數進行處理和分析，從而對新鉆地層性質作出解釋和判斷，并對待鉆地層(鉆頭下方某一深度內)進行前導模擬；再根據實時上傳的工程參數，對井眼軌道作出必要的調整設計，進行決策和隨鉆控制。由此可提高探井、開發井對油層的鉆遇率和成功率，大幅度提高進入油層的準確性和在油層內的進尺。CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統具有測量、傳輸和導向三大功能：

1)測量在近鉆頭測傳短節中裝有電阻率傳感器、自然伽馬傳感器和井斜傳感器，在無線短傳接收短節中裝有接收線圈。近鉆頭測傳短節可測量鉆頭電阻率、方位電阻率、自然伽馬和近鉆頭井斜角、工具面角，這些參數由無線短傳發射線圈以電磁波方式，越過導向螺桿馬達，分時傳送至無線接收短節中的接收線圈。

2)傳輸無線接收線圈接收到馬達下方的信息后，由數據連接系統融入位于其上方的CGMWD正脈沖隨鉆測量系統，CGMWD通過正脈沖發生器在鉆柱內泥漿通道中產生的壓力脈沖信號，把所測的近鉆頭信息(部分)傳至地面處理系統，同時還上傳CGMWD自身測量信息，包括井斜、方位、工具面和井下溫度等參數。

3)導向地面處理系統接收和采集井下儀器上傳的泥漿壓力脈沖信號后，進行濾波降噪、檢測識別、解碼及顯示和存儲等處理，將解碼后的數據送向司鉆顯示器供定向工程師閱讀；同時由CFDS導向決策軟件系統進行判斷、決策，以井下導向馬達(或轉盤鉆具組合)作為導向執行工具，指揮導向工具準確鉆入油氣目的層或在油氣儲層中繼續鉆進。

地質導向在本井中的使用情況。由于本井的標志層不明顯，所以在特定的垂深處使用地質導向。使用LWD獲得大量地質參數，如地層電阻率，自然伽馬值等，總結這些參數在砂巖和泥巖，水層和油氣層中的變化特征，并在實踐中結合錄井各類參數及巖樣檢測資料綜合評價和應用。

在水平井的著陸階段，鉆頭是以一定的角度由泥巖接近儲集層，由于儲集層電阻率很高，進一步鉆進，電阻率曲線會明顯升高。

上圖為在無磁鉆鋌中的儀器

由于地層物性影響電測曲線及鉆時曲線的過程比較緩慢，在錄井過程中，當發現鉆時開始下降而隨鉆測井電阻率有抬升的趨勢，就應當注意是否已經鉆入儲集層，并結合地質設計和鄰井資料綜合判斷巖性界面，及時調整井眼軌跡，使鉆頭保持在油層中穿行。

識別地層界面的方法，可以使用極化角，它的產生是由于儀器的原因引起的，當隨鉆測井儀器在井眼軌跡與地層界面夾角小于30度進入另一個地層，并且地層界面兩側電阻率由差別時，在目的層就會產生一個電流激增來干擾儀器發出的傳播波，儀器接收到被干擾的電流后引起電阻率測量值的激增，然后迅速回到正常值。界面兩側電阻率差別越大，這種激增就越大：并且一般淺電阻率比深電阻率更容易產生這種現象。

使用方位伽馬同樣可以判斷地層界面：方位伽馬探測器在旋轉狀態下，可以測量不同方位的地層伽馬值，根據接近界面的先后順序而依次探測到新地層的出現。泥巖層的伽馬值為高值，由于伽馬對泥巖敏感，依據方位伽馬預測泥巖的存在會有很高的準確性。

水平井要求井眼軌跡保持在儲集層中上部距蓋層一定距離處，這時由于探測范圍的不同，深電阻率比淺電阻率曲線要低；進入水層深電阻率將會降低，若井眼軌跡向下部水層靠近的話，深電阻率將脫離上部泥巖的影響，并受下部水層的影響；考慮到井眼軌跡距離泥巖及水層的距離，電阻率曲線有可能會先升高再降低。在現場錄井過程中必須結合工程參數，巖屑變化等綜合考慮分析。附加內容

常有朋友和同學說自己無法用肉眼去分辨配合接頭的型號及大小，其實作為工程人員的我們有專門用的尺子。當然也由朋友會用直尺去量后除以25.4得到英制尺寸。

如上圖，我用下面的直尺量出的扣型大小并不準確，不信你可以去試試。而用上面專用的接頭尺量，不但可以量出扣型也可以量出大小。非常的準確。大家可以放大圖中的紅圈的地方仔細讀數，此為5寸鉆桿的母扣，時410的扣型。

總結：

本集中簡單的介紹了下定向工作者的日常工作，使讀者能了解其意義。同學，朋友們可以參看其他詳細介紹定向方面的文章書籍來提高自己的定向水平。在這里感謝下定向的岳師傅，他在本口井的施工設計中給了我很多指導和幫助。參考資料：

1．Q/SH10350058-2004《鉆井井身質量要求》 2．陳庭根，管志川《鉆井工程理論與技術》 3．定向服務中心絕密《定向基礎知識培訓》 4．梁定火《地質導向技術在水平井中的使用》 5．《CGDS-1近鉆頭地質導向鉆井系統—產品簡介》

第四篇：鉆井技術員成長之路(精典全本)7

實習技術員的基本功(七)

序言：技術員需要借助工具來完成自己的使命，在本集中簡單介紹下技術員常用的殺手锏。順便說下，隨著自己在鉆井現場的閱歷豐富，對前面的文章內容會做修正。所謂書讀三遍，其意自現，其實我們也需要多復習，多回顧，多總結，多反思。正文： 一.接頭尺

從一口井的開始，管子站會送來很多接頭。這些接頭一般是一口井設計的鉆具組合中需要的配合接頭，如方保，雙母接頭等。我們所需要做的是，對照清單核實接頭。有人會說三種扣型難認，的確是這樣。當然有經驗的人一眼就可以看出是多大的扣，是多少英寸鉆具的扣型。可是作為新手的我們，不需要費力。直接使用接頭尺就可以了。

正確使用這把尺子，可以很快的讀出母接頭的扣型。具體的只要讀者試一試就知道了，簡直讓人愛不釋手。二．士奇單點的使用

據說本油田內部只有4個隊配備了它。經我一用，簡直非常好上手。

上圖是儀器箱接上電源后的初始狀態。根據主菜單選擇不同的操作來達到我們的目的。

上圖是測量儀器，圖上是電池，下面是探管。使用前電池要充滿電，再與探管連接。當然探管與上圖的儀器箱有個數據線連接。這里對數據線就不做太多的說明。

上圖是各操作項目，意思很明顯。不做過多的解釋。需要注意的使預置定時時間是你想要改變當前設置的定時時間，比如你想在打開探管12分鐘后記錄數據，那么就輸入12。而檢查探管設置這項是檢查已經設置的定時時間。如果在前面你輸入的是10分鐘，那么使用這項可以查到當前定時時間是10分鐘。探管實時輸出這個選項你可以把探管握在手中，晃動，數據會隨著你的移動而改變，不信你就試試。

在現實的使用過程中，我們常碰到，測完斜后，單點在本口井不會在次使用，而把探管的操作艙門關上。如果你忘了保養涂油。那么一個月后，你麻煩大了。艙門會打不開。本人就經歷過這種事情。于是送回定向井服務中心，找楊師傅修理。

上圖為拆開外殼的探管的內部構造。簡易不要自己拆。螺絲是連接外殼，套筒，和探管內桿三眼同時在一條線上才能裝上。

另外，如果我們設置是10分鐘，在測斜絞車放入測斜桿下行還沒有到井底，儀器就開始測量數據了，這該怎么辦呢？其實沒有關系，在時間到后，單點會一直工作測點，達到一定數量。收回探管，讀取數據時，一定要選取井斜，方位不在變化連續的時間段的點。因為儀器到底后，是不會動的，所以長時間應該會保持測量數據相同。所以選取這樣的點才能真實反映井底數據。

那么上次測量的數據還在，會不會影響下次的測量呢？從上面的操作菜單上，你也會發現，并沒有刪除上次數據的操作。所以你只要定了時，投測的，儀器會自動覆蓋上次的數據。關于電子單點的實際應用我多說一下，每次要入井測量前，一定要重新設置定時時間，如果你不設置，那么在你放入測斜桿的一瞬間，你會發現它連綠燈都不亮，這是本人親測的。每使用一次，重新設置定時間。另外此單點在定時時間之后可以多記錄10分鐘的數據(有待證實)。

二．HK多點的使用

一般在下技術套之前的一趟鉆要投入多點，或者是在直井段單點測斜發現井身超標時(井身是否超標可以參見行業規范)。定向服務中心的大哥哥們會讓你領來多點，在起鉆前投測。

多點的時間在送來之前已經被設置好了。電池也充滿電了。下面列出定向服務中心的出具的使用事項。

1.設置時間10分鐘，間隙時間20秒。儀器出庫時已經過嚴格的檢驗，儀器在入井前勿動儀器上的任何開關。

2.儀器到井后，技術員應事先將探管與電池筒連接好，試放入無磁筒，如果不能放入，提前與儀器相關管理人員聯系。

3.儀器到井試放后，技術員應將探管與電池筒斷開并妥善保管好待下井使用。

4.下井前，將探管與電池筒連接號，打開電源開關，指示燈變紅，按黑色啟動鍵變綠后，做好啟動記錄，可下井。

5.起出時，先按黑色啟動鍵，指示燈變紅，即可關閉電源開關，拿來讀數。

那么多點事如何判斷各段井身的測量數據的呢？這要重頭說起。先要打一份表格，這份表格由司鉆記錄從第一柱坐卡開始，每一柱坐卡的時間。比如：多點定時為10分鐘，投入鉆具中，多等一分鐘，也就是11分鐘后，開始起一柱，在卸扣的時候，司鉆記錄這一時刻的時間填入表中。其中最重要的一項是測深這個概念，它是當前井深減去(方入旋塞和方保的長度)，同時也要減去從鉆頭到托盤之間的鉆具長。由于測斜桿有一定的長度才到探管，所以一般再多減兩米。那么每提起一柱，當前測深要減去這一柱的長。測深是要在投測前算好的，至于每一柱有多長，這就是技術員的平時的基本功怎么樣了。

如果投測前不是整立柱，多一根單根或者二根該如何操作呢？定向服務中心要的就是離井底最近的數據，所以當多一根單根時就在起到加重時把它甩到鼠洞中，如果是多兩根，則在快要起到加重時接一根。具體操作與記錄數據可以自由發揮。三．八參儀

在沒有氣測提供專有的參數儀器給我們的時候，只能用自己的八參儀。先從泥漿罐體積傳感器的安裝開始。當然在這里不講解這些傳感器的原理，在儀器配備給井隊的時候就已經把儀器的使用說明附上給我們了。

上圖是在4號罐底下安裝的接收儀器。在前幾集里，我們介紹過4號罐其實被分為2個罐。一邊給2號泵供漿，一邊用來配膠液。而配膠液下面的剪切泵的旁邊就安放了我們的線盒。紅圈里的線是連上了鉆臺工具偏房里的數據采集器盒。

上圖紅圈里的就是我們在3,4,5罐上裝的泥漿液面傳感器。走線讀者可以獨自安排一下。

上圖就是位于高架槽上的泥漿回流傳感器。其接線也是引入工具偏房里的數據采集器里。

上圖就是數據采集器，它設立在工具偏房內。每個字母代表儀器的接頭。A為鉆速。BC為泵沖傳感器的接頭。D為高架槽上的泥漿回流傳感器的接線頭。E為連接司鉆控制臺上的電子顯示器上的輸出接頭。F為變送器接頭。G為罐液面體積傳感器的輸入接頭，也就是我們一開始介紹那個集線盒輸出到這個接頭。G1為數據采集器的電源線。多余介紹下，紅圈從左到右是鉆深和鉆盤扭矩。

上圖是幾個未做介紹的接頭。

上圖就是司鉆控制房前臺結構。A為三臺柴油機車的轉速表，B就是變送器的接線頭。C為鉆臺八參儀器的參數數據的顯示器的接頭。送一張氣測在罐上的儀器。

(未完待續)

總結：十分感謝我的師傅給了我很多無私的幫助。讓我有所收獲。

第五篇：鉆井工程師成長之路(定向)

鉆井工程師成長之路(定向井基礎)

一．井口操作

我們經常碰見的井大都是定向井，就算有直井，也會打偏而定向糾偏。

那么在打一口定向井，或者水平井時，對直井段的要特別注意，必須要加以控制。參看資料1中30度的井有水平位移的要求，一般可以通過單點測斜來獲得當前井斜，方位的數據。在起鉆前把多然后在起鉆過程中利用每起一個立柱靜止卸口的時間進行測量和記錄。也就是說每上提一柱，司鉆鉆完后將一起把記錄本和儀器送到定向服務中心做數據分析來了解當前井的軌跡，如果需要提前下聯絡什么時候上定向的儀器和人員。

井下定向法是先用正常下鉆法將造斜工具下到井底，然后從鉆柱內下入儀器測量工具面在井下的實定方位不符，亦可在地面上通過轉盤將工具面扭到預定的定向方位上。在定向組合鉆具入井時，我口量角差。這個角差是有螺桿上的高邊方向線和定向接頭上的定向鍵組成。

上圖中的紅圈里的線就是螺桿的高邊線，它是彎螺在井下定向時所鉆進的方向。

上圖為定向儀器乘載的定向接頭的結構圖。

上圖的上面的鉆具為螺桿，下圖將定向接頭的定向鍵和高邊方向線平移到同一個平面來計算角差。從高邊順時針旋轉到頂直接頭鍵的位置，用直尺量是多少，在量出一圈的周長，則可以算出角差是多少度，在司鉆顯示器和軌跡控制軟件上所顯示的出的工具面是已經把角差帶入后計算好的。

上圖是司鉆讀出器，讀出當前的井段數據。圖中象雷達一樣的就是工具面，詳細作用可以參考資料2，書中有詳細的敘述。那么這個雷達一樣的工具面有什么作用呢？把它用360度來劃分，那么當紅線指零度時是增斜，指180度時是降斜，90度時是增方位，270度是降方位。在特殊井軌道設計這個軟件中，這四個度指起著非常重要的作用，我們在下面一節的內容里會介紹它是如何重要的。

某時刻，我們測的工具面如上圖所示的位置，我們這時候需要全力增井斜，應該怎么辦？所給的鉆進參數是120KN，根據經驗10KN=10度，當我們加了120KN鉆壓時，紅線是否能擺到0度的位置上呢？不一定，我們要考慮反扭角。

動力鉆具在工作中，液流作用于轉子并產生扭矩，傳給鉆頭去破碎巖石。液體同時也作用于定子，使定子受到一反扭矩。此反扭矩將有使鉆柱旋轉的趨勢，但由于鉆柱在井口處是被鎖住的，所以只能扭轉一定的角度，此角稱為反扭角。

現場中，我們在轉盤做一道記號，調整工具面，在加壓使紅線到0度位置。另外一種方法是，接完單根，定向工程師不做要求，讓司鉆加壓到120KN直接打，看工具面前后的變化，知道120KN下反扭角有多少(在工具面穩定的狀況下，這幾分鐘的忙打不會有多少進尺，也不會影響到定向作業)。然后準確的調整工具面。二．軟件操作

先來介紹下，一般下井的定向儀器的結構與功能。

儀器是將傳感器測得的井下參數按照一定的方式進行編碼，產生脈沖信號，該脈沖信號控制伺服閥閥頭的運動，利用循環的泥漿使主閥閥頭產生同步的運動，這樣就控制了主閥閥頭與下面的限流環之間的泥漿流通面積。在主閥閥頭提起狀態下，鉆柱內的泥漿可以較順利地從限流環通過；在主閥閥頭壓下狀態時，泥漿流通面積減小，從而在鉆柱內產生了一個正的泥漿壓力脈沖。定向探管產生的脈沖信號控制著主閥閥頭提起或壓下狀態的時間，從而控制了脈沖的寬度和間隔。主閥閥頭與限流環之間的泥漿流通面積決定著信號的強弱，我們可以通過選擇主閥閥頭的外徑和限流環的內徑尺寸來控制信號強弱，使之適用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作環境。實際上，整個過程涉及到如何在井下獲得參數以及如何將這些數據輸送到地面，這兩個功能分別由探管和泥漿脈沖發生器完成。定向探管

這種測斜儀是利用當地已知的重力場和地磁場做為基準定義方向參數的，并利用定向探管坐標系與基準的相互關系計算出方向參數，因此需要建立探管測量頭坐標系是很自然的。

X、Y、Z、O直角坐標系的XOZ平面與T形槽定位面平行，而Z軸平行于測量頭軸向。三個加速度計Gx、Gy、Gz和三個磁通門Bx、By、Bz的敏感軸分別平行于OX、OY、OZ。因此，前者可以感受重力場的重力加速度在三個方向上的分量，后者感受地磁場在三個方向上的分量。當這些傳感器感受輸入量時，與其伺服電路一起將輸入量變換成與之對應的輸出電壓。溫度敏感頭及其電路，將溫度變換成輸出電壓（VT）。這7個輸出電壓和一個基準電壓（VR）及電源電壓（VD）共9個電壓經多路開關依次輸入到V/T變換器，經8次采樣平均之后形成一組輸出脈沖串（P8），這一脈沖串和同步脈沖（PS）在電壓時間變換器內部通過與門形成P0，并輸入到CPU處理單元，CPU把這一脈沖串的各脈沖間隔變成數字量，并可以解算出工具面、井斜、方位等參數的值。CPU進一步將這些參數進行編碼，形成脈沖串，驅動后續電路工作。伽馬探管 伽馬探管是綜合測量地殼巖層自然放射性強度的儀器。由于地殼巖層中存在自然放射性核素（主要是鈾（U238）、釷（TH232）、鉀（K40）），在自然衰變時放射出γ射線，測井時用γ射線探測器沿井眼實時進行地殼巖層的測量，得到地層剖面的自然伽馬記錄。

根據地球化學和地球物理學知識可知，地殼巖層的巖性（如：巖層的種類、生成方式、沉積環境、形成年代等）與其自然放射性γ射線強度有著一定的聯系，結合其它測井方法的測量結果即可有效的推測生油巖層，這也是自然伽馬測井應用的主要目的。

無線伽馬與有線伽馬測井相比，除有效的完成自然伽馬測井記錄外，還具有眾多突出優點，首先，無線伽馬測井記錄具有更高的可信度，因為在地層被鉆開很短的時間內即進行測量，地層暴露時間較短，受泥漿沖洗較少，記錄更真實可靠；其次是測量數據對鉆井施工具有較好的指導作用，可以優選鉆井參數，提高鉆井功效，降低鉆井成本；再有，可以有效回避風險，降低鉆井事故的發生率；還有，在水平鉆井作業中，可以根據測量數據有效的調整鉆井方位，使井眼有效的穿越儲集層，提高礦藏的采收率和經濟效率；另外，還可以有效的在鉆井事故發生時獲得第一手有效的測井數據，避免寶貴數據的丟失。泥漿發生器

泥漿脈沖隨鉆測斜儀是通過電磁機構控制閥門頭與限流環之間的流通面積，進而引起在鉆桿內流動的泥漿壓力產生變化，達到傳輸信號的目的。由電磁機構直接帶動閥門頭需要相當大的功率，在井下實現是不現實的，在設計中，采用了利用流動的泥漿由伺服閥閥頭帶動主閥閥頭的方式。如下圖所示，沒有信號時，伺服閥閥頭處于壓下狀態，在無磁鉆鋌內高速流動的泥漿在限流環處產生反向的壓力，使主閥閥頭提起，彈簧被壓縮，主閥閥頭與限流環之間的流通面積較大，泥漿可以快速通過，鉆桿內泥漿的壓力較小。當有信號時，如圖4所示，伺服閥閥頭被提起，泥漿可以從伺服閥閥頭處流入，儀器內外的壓力平衡，原來被壓緊的彈簧將釋放，主閥閥頭與限流環之間的流通面積減小，鉆桿內泥漿的壓力將升高，信號被傳輸出去。

遠程數據處理操作

遠程數據處理器（司顯）具有顯示隨鉆測量數據、脈沖波形、簡短文字消息和為立管壓力傳感器提供電氣接口的功能。通過該設備，操作者可以將立管壓力信號傳送到井臺下的專用數據處理儀，并實時獲取地面解碼數據。對于屏幕上顯示的內容，用戶既可以通過鍵盤在井臺上調整，也可以通過通信聯系在計算機軟件上做遠程調整。

1． 度盤/消息區

該區域用于顯示定向度盤或來自于計算機的短消息（用1鍵切換）。作為度盤顯示時，用戶可以指定其顯示的內容（即從井斜、方位、工具面中選擇一個作為度盤指針所指示的數據）。度盤上顯示的指針共有五段，從內圈到外圈依次代表從最新到最舊五個不同時間的解碼數據；每一段的指針是等腰三角形（空心三角形指針代表重力工具面，否則為磁性工具面），其頂角所指即是其代表的角度。作為短消息顯示時，該區域的左上方顯示消息的序號（最多16條，用↑，↓鍵可翻閱），其余部分顯示消息內容；若文字較長，會自動折行顯示；若在新消息到來之前已經設置了自動顯示消息（用3鍵切換），則新消息在收到后會自動出現在屏幕上，否則需要用戶手動顯示消息（即通過切換度盤/消息或前后翻閱來顯示新收到的消息）。2． 數據區

該區域位于屏幕的右上方，主要用于顯示各種數據的數值。在該區域最上方顯示當前工作狀況：工作/空閑（當遠程數據處理儀連接到系統中，并且計算機一側正在處于解碼工作狀態時，顯示為工作，否則為空閑），以及當前的日期/時間（該時間在計算機與遠程數據處理儀建立通信聯系時自動校準，也可由用戶在計算機軟件中的“司顯設置”窗口中校準，校準用的時間基準取自計算機時鐘）。接下來的部分用較大字體顯示主要的測量數據（井斜、方位、工具面、立管壓力等），用較小的字體顯示相對次要的測量數據（定向傳感器采樣值、電壓、溫度等）。數據顯示格式為數據名稱+數據值。數據值均來自于計算機的解碼輸出，并且與計算機同時更新。在井斜、方位、工具面三個數據前，由一個“?0?9”狀的標志來指出當前度盤指針所指示的數據內容（即度盤指示的是井斜、方位，還是工具面）；在度盤顯示方式下，通過“↑，↓”鍵可以移動該標志的位置，從而選擇度盤顯示內容。最新解碼的數據其數據名稱會高亮（即反白）顯示；磁性工具面的數據值會高亮（即反白）顯示。3． 波形區

波形區位于屏幕的下方，用于描繪當前立管壓力的波形。波形顯示的橫坐標軸為時間，縱坐標軸為壓力（以千帕為單位），隨計算機一側同步調節。4．狀態區

該區域位于屏幕的最下方，用于顯示一些提示信息。是否自動顯示消息的狀態即顯示在該區域的最右側，反復按3鍵，即可看到該狀態顯示在變化。淺層測試

儀器裝入套管后，即可開泵進行淺層測試。觀察脈沖信號的波形，并可繼續測出一組數據，以判斷儀器是否工作正常。若出現異常需要取出儀器進行檢查、采取相應措施，必要時也可以更換有關部件。

軟件的主窗口被分成了多個區域，用于顯示不同種類的數據，它們分別是：立管壓力值顯示區、度盤顯示區、數據顯示區及波形顯示區，下面分別加以介紹。立管壓力值顯示區

以柱狀圖和數值方式顯示立管壓力值，單位為MPa。柱狀圖上又分成了三個區：藍色的欠壓區，綠色的正常區和紅色的過壓區。當壓力值處于某個區域之內時，用于表示壓力值的柱狀圖會以該區的顏色顯示。這些區的分界點是隨壓力傳感器標定數據一同保存的，可以在壓力傳感器標定窗口中修改。波形圖顯示區

以波形的形式顯示立管壓力的變化。另外用一條綠色虛線顯示當前設定的脈沖檢測門限值。度盤顯示區

度盤中顯示的內容包括：當前井斜、方位、工具面的數值和圖示，度盤的最外圈表示的是井斜，次外圈是方位，內部的五圈表示的是工具面，從內到外分別顯示著五段不同時刻的工具面值，最內圈的是最新值。磁性工具面和重力工具面以不同顏色區分，重力工具面以純灰色顯示，磁性工具面以藍灰色顯示。隨度盤一同用大字體顯示的數值都是最新的值，除數據本身外還顯示該數據的到達時刻，供現場人員判斷數據的新舊程度和有效性。數據顯示區

該區域位于窗口最右側。儀器數據列表中以數值方式顯示來自探管的測量數據，包括采樣測試時以有線方式讀出的和下井工作時通過脈沖解碼得到的數據。解碼得到的數據顯示方式與有線方式讀出的數據略有不同，除了基本的數據名稱和解碼值以外，還會同時從左到右依次顯示傳輸精度（由編碼信息量限制造成的最大誤差），不確定性（以百分比表示，此值越小越好，達到或超過50%意味著數據可能是無效的），校驗結果（對或錯，只有在選用了校驗的數據后面才有顯示）和脈沖錯誤（多脈沖或丟脈沖）。在顯示過程中，軟件還會判斷數據的有效性，如果發現可疑數據，會以紅色顯示，以提示操作人員，此數據可能是無效的。

表中的數據依新舊次序自下向上排列，最多可以容納22 個數據。數據量超過22 個之后，舊的數據向上滾動，新數據追加在最下面一行。工具面的性質（磁／重）以文字形式標注于數據之后，如上圖所示。數據校正

對于工具面測量，由于安裝上的原因，會出現“IMO－探管內部安裝偏差”和“DAO－鉆具組合偏差”兩個角度偏差。軟件中使用如下方式對這兩項偏差進行補償：

補償工具面 = 測量工具面－（IMO + DAO）

對于方位測量，由于儀器測量的是磁方位，而磁北與地理北之間存在磁偏角，因此需要用戶給出當地當年的磁偏角才能換算到地理北。軟件中使用的是東磁偏角(即以東為正方向得到的磁偏角。例如：若某地磁北在地理北以東5°，則東磁偏角為+5°；若磁北在地理北以西5°，則東磁偏角為-5°)，換算公式如下：

地理方位 ＝ 磁方位（由儀器測得）+ 東磁偏角 在講常用的定向設計軟件前，先講幾個概念吧。

1）井深：指井口（轉盤面）至測點的井眼實際長度，人們常稱為斜深。國外稱為測量深度（Measure Depth）。

2）測深：測點的井深，是以測量裝置的中點所在井深為準。3）井斜角：該測點處的井眼方向線與重力線之間的夾角。

4）井斜方位角：是以正北方位線為始邊，順時針旋轉至井斜方位線所轉過的角度。

5）磁偏角：磁北方位線與真北方位線并不重合，兩者之間有一個夾角，這個夾角稱為磁偏角。磁偏角又有東磁偏和西磁偏角之分，當磁北方位線在正北方位線以東時，稱為東偏角；當磁北方位線在正北方位線以西時稱為西偏磁偏角。?進行磁偏角校正時按以下公式計算： 真方位角＝磁方位角＋東偏磁偏角

真方位角=磁方位角－西偏磁偏角 6）井斜變化率：是指井斜角隨井深變化的快慢程度。

7）井深方位變化率：實際應用中簡稱方位變化率，?是指井斜方位角隨井深變化的快慢程 度。

8）全角變化率（狗腿嚴重或井眼曲率）：從井眼內的一個點到另一個點，井眼前進方向變化的角度（兩點處井眼前進方向線之間的夾角），?該角度既反映了井斜角度的變化又反映了方位角度的變化，通常稱為全角變化值。《特殊工藝井軌道設計》這個軟件，是本油田常用的軟件，也是定向工程師(不是指儀器工程師)常用的軟件。雖然它不夠全面，但已經滿足油田定向井施工要求。這款軟件自帶有使用說明《特殊井軌跡設計說明.doc》，里面有最基本的操作，如數據的錄入，讀入，讀出，打印等。

新建，刪除，更新操作是定向工程師在一口井開始定向時，進行分析軌跡而使用的。其產生的操作地方在AB兩個區中。數據設計完了，需要點旁邊計算器一樣的圖標進行計算。一般第一行在B區的方位欄填入本口井的自然地層傾角方位。然后生成，后面根據造斜率和造斜的段長來逐步設計軌跡。

一般我們看某段是否在定向鉆井還是復合鉆井，及定向鉆具的造斜率都可以參看全角率,K井斜，K方位。這三欄是鉆具在實際地層的真實值很有指導意義。比如某種鉆具組合穩斜鉆進增斜會是多少或者，復合鉆能有多少的增斜等。一般小數點后面第二位有值，且值很小被認為是復合鉆進，而第一位就有值被認為定向鉆進。三．LWD介紹

CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統是我國具有獨立知識產權的鉆井裝備，由中國石油集團鉆井工程技術研究院、北京石油機械廠和中國石油集團測井有限公司測井儀器廠共同研發完成。地質導向鉆井技術是國際鉆井界公認的21世紀鉆井高新技術，它集鉆井技術、測井技術及油藏工程技術為一體，用近鉆頭地質、工程參數測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置，根據隨鉆監測到的地層特性信息實時調整和控制井眼軌道，使鉆頭聞著“油味”走，具有隨鉆識別油氣層、導向功能強等特點。

下面介紹下，近鉆頭地質導向的結構組成。CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統由測傳馬達（CAIMS）、無線接收系統（WLRS）、正脈沖無線隨鉆測量系統（CGMWD）和地面信息處理與導向決策軟件系統（CFDS）組成。

CAIMS測傳馬達結構見圖2，自上而下由旁通閥、螺桿馬達(i=5/6)、萬向軸總成、近鉆頭測傳短節、地面可調彎殼體總成(α=0～2°)和帶近鉆頭穩定器的傳動軸總成組成。近鉆頭測傳短節由電阻率傳感器、自然伽馬傳感器、井斜傳感器、電磁波發射天線和減振裝置、控制電路、電池組組成。該短節可測量鉆頭電阻率、方位電阻率、方位自然伽馬、井斜、溫度等參數。用無線短傳方式把各近鉆頭測量參數傳至位于旁通閥上方的無線短傳接收系統。

WLRS無線接收系統主要由上數據連接總成、穩定器、電池與控制電路艙體、短傳接收線圈和下接頭組成，如圖3所示。上與CGMWD連接，下與馬達連接。接收由馬達下方無線短傳發射線圈發射的電磁波信號，由上數據連接總成將短傳數據融入CGMWD系統。

CGMWD正脈沖無線隨鉆測量系統包括CGMWD－MD井下儀器(圖4)和CGMWD－MS地面裝備(圖5)。二者通過鉆柱內泥漿通道中的壓力脈沖信號進行通信，并協調工作，實現鉆井過程中井下工具的狀態、井下工況及有關測量參數（包括井斜、方位、工具面等定向參數，伽馬、電阻率等地質參數，及鉆壓等其他工程參數）的實時監測。地面裝備部分由地面傳感器(壓力傳感器、深度傳感器、泵沖傳感器等)、儀器房、前端接收機及地面信號處理裝置、主機及外圍設備與相關軟件組成，具有較強的信號處理和識別能力，可傳深度4500m以上。地下儀器部分由無磁鉆鋌和裝在無磁鉆鋌中的正脈沖發生器、驅動器短節、電池筒短節、定向儀短節、下數據連接總成組成。上接普通(或無磁)鉆鋌，下接無線短傳接收系統。由于采用開放式總線設計，該儀器可兼容其它型號的脈沖發生器正常工作。除用于CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統作為信息傳輸通道外，還可用于其他鉆井作業。

CFDS地面應用軟件子系統主要由數據處理分析、鉆井軌道設計與導向決策等軟件組成，另外還有效果評價、數據管理和圖表輸出等模塊。應用該軟件系統可對鉆井過程中實時上傳的近鉆頭電阻率、自然伽馬等地質參數進行處理和分析，從而對新鉆地層性質作出解釋和判斷，并對待鉆地層(鉆頭下方某一深度內)進行前導模擬；再根據實時上傳的工程參數，對井眼軌道作出必要的調整設計，進行決策和隨鉆控制。由此可提高探井、開發井對油層的鉆遇率和成功率，大幅度提高進入油層的準確性和在油層內的進尺。

CGDS-Ⅰ近鉆頭地質導向鉆井系統具有測量、傳輸和導向三大功能：

1)測量在近鉆頭測傳短節中裝有電阻率傳感器、自然伽馬傳感器和井斜傳感器，在無線短傳接收短節中裝有接收線圈。近鉆頭測傳短節可測量鉆頭電阻率、方位電阻率、自然伽馬和近鉆頭井斜角、工具面角，這些參數由無線短傳發射線圈以電磁波方式，越過導向螺桿馬達，分時傳送至無線接收短節中的接收線圈。2)傳輸無線接收線圈接收到馬達下方的信息后，由數據連接系統融入位于其上方的CGMWD正脈沖隨鉆測量系統，CGMWD通過正脈沖發生器在鉆柱內泥漿通道中產生的壓力脈沖信號，把所測的近鉆頭信息(部分)傳至地面處理系統，同時還上傳CGMWD自身測量信息，包括井斜、方位、工具面和井下溫度等參數。3)導向地面處理系統接收和采集井下儀器上傳的泥漿壓力脈沖信號后，進行濾波降噪、檢測識別、解碼及顯示和存儲等處理，將解碼后的數據送向司鉆顯示器供定向工程師閱讀；同時由CFDS導向決策軟件系統進行判斷、決策，以井下導向馬達(或轉盤鉆具組合)作為導向執行工具，指揮導向工具準確鉆入油氣目的層或在油氣儲層中繼續鉆進

地質導向在本井中的使用情況。由于本井的標志層不明顯，所以在特定的垂深處使用地質導向。使用LWD獲得大量地質參數，如地層電阻率，自然伽馬值等，總結這些參數在砂巖和泥巖，水層和油氣層中的變化特征，并在實踐中結合錄井各類參數及巖樣檢測資料綜合評價和應用。

在水平井的著陸階段，鉆頭是以一定的角度由泥巖接近儲集層，由于儲集層電阻率很高，進一步鉆進，電阻率曲線會明顯升高

上圖為在無磁鉆鋌中的儀器

由于地層物性影響電測曲線及鉆時曲線的過程比較緩慢，在錄井過程中，當發現鉆時開始下降而隨鉆測井電阻率有抬升的趨勢，就應當注意是否已經鉆入儲集層，并結合地質設計和鄰井資料綜合判斷巖性界面，及時調整井眼軌跡，使鉆頭保持在油層中穿行。

識別地層界面的方法，可以使用極化角，它的產生是由于儀器的原因引起的，當隨鉆測井儀器在井眼軌跡與地層界面夾角小于30度進入另一個地層，并且地層界面兩側電阻率由差別時，在目的層就會產生一個電流激增來干擾儀器發出的傳播波，儀器接收到被干擾的電流后引起電阻率測量值的激增，然后迅速回到正常值。界面兩側電阻率差別越大，這種激增就越大：并且一般淺電阻率比深電阻率更容易產生這種現象

使用方位伽馬同樣可以判斷地層界面：方位伽馬探測器在旋轉狀態下，可以測量不同方位的地層伽馬值，根據接近界面的先后順序而依次探測到新地層的出現。泥巖層的伽馬值為高值，由于伽馬對泥巖敏感，依據方位伽馬預測泥巖的存在會有很高的準確性。

水平井要求井眼軌跡保持在儲集層中上部距蓋層一定距離處，這時由于探測范圍的不同，深電阻率比淺電阻率曲線要低；進入水層深電阻率將會降低，若井眼軌跡向下部水層靠近的話，深電阻率將脫離上部泥巖的影響，并受下部水層的影響；考慮到井眼軌跡距離泥巖及水層的距離，電阻率曲線有可能會先升高再降低。在現場錄井過程中必須結合工程參數，巖屑變化等綜合考慮分析。附加內容

常有朋友和同學說自己無法用肉眼去分辨配合接頭的型號及大小，其實作為工程人員的我們有專門用的尺子。當然也由朋友會用直尺去量后除以25.4得到英制尺寸。

如上圖，我用下面的直尺量出的扣型大小并不準確，不信你可以去試試。而用上面專用的接頭尺量，不但可以量出扣型也可以量出大小。非常的準確。大家可以放大圖中的紅圈的地方仔細讀數，此為5寸鉆桿的母扣，時410的扣型。