自19世纪末旋转钻井诞生以来，初期都是打直井，人们预想的井眼轨道乃是一条铅垂直线。并且认为旋转钻的实钻井眼轨迹也和顿钻一样，是一条铅垂直线。直到大约本世纪20年代末，人们意外地发现一口新钻井把旁边一口老井的套管钻穿了，还发现相邻两口井的井深不同却钻到了同一油层。于是认识到井是会斜的，需要采取有效措施控制井眼轨迹，才能减小井斜。于是出现了“直井防斜技术”。本世纪30年代初，在海边向海里打定向井开采海上油田的尝试成功之后，定向井得到了广泛的应用，其应用领域大体有以下三种情况。 1.地面环境条件的限制：当地面上是高山，湖泊，沼泽，河流，沟壑，海洋，农田或重要的建筑物等，难以安装钻机，进行钻井作业时，或者安装钻机和钻井作业费用很高时，为了勘探和开发它们下面的油田，最好是钻定向井。
2.地下地质条件的要求：对于断层遮挡油藏，定向井比直井可发现和钻穿更多的油层；对于薄油层，定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多。另外，侧钻井，多底井，分支井，大位移井，侧钻水平井，径向水平井，等等定向井的新种类，显著地扩大了勘探效果，增加了原油产量，提高了油藏的采收率。 3.处理井下事故的特殊手段：当井下落物或断钻事故最终无法捞出时，可从上部井段侧钻打定向井；特别是遇到井喷着火常规方法难以处理时，在事故井附近打定向井(?称作救援井)，与事故井贯通，进行引流或压井，从而可处理井喷着火事故。
目前，定向钻井已成为油田勘探开发的极为重要的手段，井眼轨道设计和井眼轨迹控制乃是定向钻井技术的基本内容。事实上，直井可以看作是定向井的特例，其设计的轨道为一条铅垂线。直井防斜和定向井井眼轨迹控制，在技术原理上是一致的，只是应用方向不同而已。井眼轨迹控制技术经历了从经验到科学，从定性到定量的发展过程。现在正处在向井眼轨迹自动控制阶段发展。
三．定向井轨迹控制的基本方法
二维定向井的设计轨迹一般是由四种井段组成：垂直井段，增斜井段，稳斜井段和降斜井段。显然，不同的井段将使用不同的工具，将有不同的轨迹控制方法。总的说，一口定向井的轨迹控制过程，可分为三个阶段。 １．打好垂直井段
要求实钻轨迹尽可能接近铅垂线，也就是要求井斜角尽可能小。定向井的垂直井段可以按照打直井的方法进行轨迹控制，而且比打直井要求更高，因为定向井垂直井段的施工质量是以后轨迹控制的基础。关于直井的轨迹控制问题，已在第三节中论述。 ２．把好定向造斜关
这是增斜井段的一部分，但它是从垂直井段开始增斜的。由于垂直井段井斜角等于零，所以称为“造斜”；由于垂直井段没有井斜方位角，所以开始造斜时需要“定向”。如果定向造斜段的方位有偏差，则会给以后的轨迹控制造成巨大困难。所以，定向造斜是关键，一定要把好这一关。
现代的定向造斜，除套管开窗侧钻还使用变向器外，几乎全是使用动力钻具造斜工具。造斜井段的长度，一般是以井斜角达到可以使用转盘钻的扶正器钻具组合继续增斜为准。这个井斜角大约为8° 至10°。 ３．跟踪控制到靶点
从造斜段结束，至钻完全井，都属于跟踪控制阶段。人们常说的轨迹控制实际多指这一阶段。这一阶段的任务是在实钻
过程中，不断了解轨迹的变化发展情况，不断地使用各种造斜工具或钻具组合，使实钻轨迹离开设计轨迹“不要太远”。“不要太远”一词的意义在于，一方面如果“太远”就可能造成脱靶，成为不合格井；另一方面如果始终要求实钻轨迹与设计轨迹误差很小，势必要求非常频繁地测斜，频繁地更换造斜工具，必将大大地拖延时间，增加成本，而且还有可能造成井下复杂情况，得不偿失。所以这里的原则就是：既要保证中靶，又要加快钻速。 跟踪控制阶段还有一个原则，是尽可能使用转盘钻的扶正器钻具组合来进行控制。这是因为转盘钻的钻速比动力钻具要高。所以在造斜段结束之后，一般都换用转盘钻继续增斜，并在需要稳斜和降斜的时候，仍然使用转盘钻来完成。只有在下列两种情况下，才使用动力钻具进行控制：
(1)．使用转盘钻扶正器组合已难以完成增斜或降斜要求时，?改用动力钻具造斜工具进行强力增斜或降斜；
(2)．转盘钻扶正器组合不能控制方位，而且在钻进中常常出现方位偏差。?当井眼方位有较大偏差，有可能造成脱靶时，必须使用动力钻具造斜工具来完成扭方位。
可见，在跟踪控制阶段，井斜角的控制比较容易，可用的工具也较多。而方位的控制则比较难，而且还牵扯到许多复杂的计算问题，特别是在扭方位的同时还要求改变井斜角，其
计算就更为复杂。所以下面重点叙述扭方位计算问题。
四. 造斜工具的定向
在扭方位计算中，我们可以算出造斜工具的定向方位角ΦS 。现在要问，我们人在地面上，怎样知道造斜工具在井下的状况呢？我们又是如何使造斜工具的工具面正好处在预定的定向方位角呢？这需要一套定向工艺技术。定向就是把造斜工具的工具面摆在预定的定向方位线上。
不仅扭方位需要给造斜工具定向，而且在使用动力钻具造斜工具进行造斜、增斜和使用转盘钻造斜工具中的变向器和射流钻头进行造斜时，也要先进行定向。这时的定向方位角也可按照式(74)进行计算，但需注意此时的装置角ω＝0 。
定向方法可分为两大类：地面定向法和井下定向法。地面定向法是在井口将造斜工具的工具面摆到预定的方位线上，然后通过定向下钻，始终知道造斜工具的工具面在下钻过程中的实际方位，因而也知道下钻到底时的实际方
位。如果实际方位与预定方位不附，则可在地面上通过转盘将工具面扭到预定的定向方位上。这种方法由于工序复杂，准确性差，目前已经很少应用了。井下定向法是先用正常下钻法，将造斜工具下到井底；然后从钻柱内下入仪器测量工具面在井下的实际方位；如果实际方位与预定方位不附，亦可在地面上通过转盘将工具面扭到预定的定向方位上。这种方法工序简单，准确性高，但需要一套先进的定向测量仪器。下面着重介绍井下定向法。 1.工具面的标记方法
要把仪器下到造斜工具内部测量工具面的方位，必须在造斜工具的内部给工具面作个标记。这种标记方法有三种： a.定向齿刀法：这是使用氟氢酸测斜仪进行定向的标记方法。如图5-40所示，齿刀上的齿尖所指方位，标志着造斜工具的工具面方位。测量时仪器最下面的铅模压在定向齿刀上，留下齿刀的印痕，于是可知道造斜工具的工具面方位；同时，氟氢酸液瓶的液面倾斜方位代表着井斜方位。这样就知道了造斜工具的工具面方位与井斜方位的关系。若下钻前在裸眼内测得井斜方位，
于是就可知造斜工具的工具面在井下的实际方位。
b.定向磁铁法：这是使用磁性测斜仪进行定向的标记方法。如图5-41所示，紧在造斜工具上面接着一根专用的无磁钻铤，在该无磁钻铤的体部装着三对小磁铁(?从原理上讲一对
就行了，三对的目的是加强磁场强度)，磁铁的N ?极方向与造斜工具的工具面方向之间的关系是已知的。测量仪器中有两个磁性罗盘，下到井底后，上罗盘处在三个定向磁铁位置，指针标志工具面方位；下罗盘则远离定向磁铁，在无磁钻铤内指针指向正北方位。照相时两个罗盘面同时照在一张底片上，于是可知造斜工具的工具面在井下的实际方位。 c.定向键法：这是一种用途广泛的标记方法，既可用于用
磁性测斜仪定向，也可用于陀螺测斜仪定向，原理上讲也可用于HF酸测斜仪定向。如图5-42所示，定向键所在的母线就标志着造斜工具的工具面方位。测量时设法测到定向键的方位，就可以知道造斜工具的工具面方位了。在测量仪器的罗盘面上有一个“发线”，在测量仪器的最下面有一个“定向鞋”，定向鞋上有一个“定向槽”，在仪器安装时使“发线”与“定向槽”在同一个母线上对齐。当仪器下到井底时，定向鞋的特殊曲线将使定向槽自动卡在定向
定向井水平井
