精确定向钻井技术研究

关键词：井口与靶点、坐标系统、精度测井、井眼轨迹、实钻监控、三维可视

在过去一些定向钻井中，靶区的范围很大，在数十米至 100 多米，用不上精确定向钻井。现

在大量的定向水平井和大位移水平井中，要求在数米甚至一米以下的范围内寻找油层。盐矿水平
对接井要求在几米直径靶区，完成双井连通。这就需要精确的定向钻井。首先是现用一些定向井计
算法不够精度。国内外定向钻井广泛采用的是磁导定位系统，磁偏角和磁方位角直接影响到水平
井轨迹的精度，70、80 年代的地磁图现在还在用，磁偏角的确定不准确。还有子午线收敛角基本忽
略掉了，这个角度直接影响是井口与靶点磁方位，忽略了这个角度，1000 米水平井相差数十米，
也就是说磁导定位系统确定的靶点是一个虚靶。精度不高的定向装备也是不可能完成精确定向钻
井。先进的定向钻井监控系统则是精确定向钻井的关键技术。

一、井口与靶点坐标系建立

1、

 

坐标系统确定 ：同一井位或靶点坐标系不同，坐标值也不同。在定向钻井有多种描述
井口或靶点的位置，如靶区在从井口沿北偏东 45°，水平距 500 米处；井口地理坐标
为东经 114°北纬 20°；靶点大地坐标为 X=2803853.21，Y=39371186.97。在定向
钻井中，常采用的是以井口为坐标原点的相对坐标系。如图 1

图 1                                图 2

以磁北、真北、大地北为纵轴相对坐标系，三个方位角 α、A、A

M

的相互关系如下：

坐标方位与磁方位关系： =A

α

M

+ -

β γ  

； （1）

坐标方位与真方位关系： =A-       

α

γ

（2）

真方位与磁方位关系：A=A

M

+         

β

（3）

-

β 磁偏角； -

γ 子午线收敛角

在 DWGUIDER6.1 定向井/水平井轨迹设计与控制系统，同时采用磁北、坐标北为纵轴和井口与
靶点连线为横轴三个坐标系。在井口与靶点连线为横轴的坐标系中，相对坐标方位
B= A

M

-A

L

  （4）

A

L

=α

0

- +       

β γ

（5）

A

L

-井口与靶点连线磁方位角，α

0

-井口与靶点连线大地坐标系方位角

（1） 磁偏角 β 的精确取值：