井下定向钻孔轨迹预测研究
3-煤矿井下定向钻孔轨迹设计解析
二、定向钻孔的类型 （一）按施工技术方法分类
1 、自然弯曲定向孔。利用钻孔在一定地质条件 下的自然弯曲规律设计钻孔轴线，通过移动孔位或 改变开孔倾角、方位角，采用常规钻进技术工艺， 必要时利用孔斜控制理论辅以一般的增斜、减斜措 施，达到基本按设计的钻孔轴线钻达目的层的钻孔。 自然弯曲定向孔又称初级定向孔。 2、人工弯曲定向孔。采用人工造斜工具与技术 强制进行人工弯曲，并克服钻孔自然弯曲的影响， 或者利用钻孔自然弯曲规律与人工造斜工具强制进 行人工弯曲相结合，使钻孔按设计轨迹钻达目的层 的钻孔。又称受控定向孔。
钻孔主设计方位角确定
• 钻孔主设计方位角根据矿区地质图与巷道走向等 确定，便于左右偏差及垂深的计算，一般设定煤 矿井下定向钻孔的主延伸方向为钻孔主设计方位 角，从而确定钻孔轨迹的空间位置。
钻场设计坐标系的确定
• 在过开孔点的水平面内，以开孔点为原点，X轴正向指向钻 孔主设计方位，顺时针旋转90°为Y轴正方向，Z轴正方向垂 直指向上，即符合左手螺旋法则。 • 钻孔设计坐标系内，定向钻孔轴线上任一测点在Z轴上投影
三、钻孔轴线及相关参数
（二）确定钻孔轴线空间位置的几何参数
当钻孔弯曲时，用弯曲强度或曲率、曲率半径来表征钻孔 弯曲的强烈程度。
7、弯曲强度：钻孔弯曲强度是指钻孔轴线单位长度上倾角
或方位角变化的度数。 当钻孔轴线只有倾角变化时,用倾角弯曲强度表示， 当钻孔轴线只有方位角变化时，用方位角弯曲强度表示， 当钻孔轴线既有倾角变化，又有方位角变化时，用全弯曲
二、定向钻孔的类型
（三）按钻孔孔底结构分类 1、单底定向孔。只有一个主干孔的定向孔。 2、多底定向孔。主干孔(首先完成的钻孔)钻进 后，再从主干孔内开出其他分支孔的定向孔。它又分 一级和多级分支定向孔。
井下定向钻孔轨迹预测研究.
编号：2011XAYQN006类别：青年基金项目2011年度西安院自筹资金项目项目名称: 井下定向钻孔轨迹预测研究承担单位: 钻探技术研究所项目负责人:起止年月：2011年1月2011年12月中国煤炭科工集团西安研究院制2011年2月一、立项的必要性和紧迫性（从国内外发展概况、水平、发展趋势，项目研究对技术进步和产业发展的意义，技术的先进性与创新性等方面论述）：二、主要研究内容、主要研究目标、主要经济技术指标：1、主要研究内容（1）煤矿井下定向钻设备配套的1.25°、1.5°弯角螺杆马达在不同硬度煤层、顶底板岩层中造斜规律，重点研究螺杆马达工具面向角对钻孔轨迹的倾角和方位角变化影响。
（2）建立常见曲率半径钻孔中的钻具力学模型，分析钻具受力情况，探索摩阻力较小的钻孔轨迹，并优化钻孔轨迹控制方法。
（3）选用摩阻力较小的工具面向角组合，预测其钻孔轨迹变化，并计算出最佳工具面组合，供技术人员进行定向钻进轨迹控制参考。
2、主要研究目标为初级煤矿井下定向钻技术人员提供一种定向钻孔轨迹控制参考方法，使其更快而方便地掌握定向钻轨迹控制技术，提高我院对矿方定向钻技术人员培训效率。
3、主要经济技术指标（1）开发一套煤矿井下定向钻轨迹预测软件。
（2）发表1篇关于定向钻轨迹控制研究内容的文章。
三、项目研究基础（项目研究开发基础，技术成熟状态和主要缺陷，项目产品对国家现有标准的符合程度）：钻探技术研究所在参与“井下水平长钻孔钻机研制及配套工艺开发”项目研发与设备推广过程中，积累丰富煤矿井下定向钻技术研发经验，特别是近年来我所技术人员为矿方提供了大量定向钻进现场培训，收集大量现场定向钻技术资料，并不断总结出定向钻孔轨迹施工方法及钻孔轨迹控制经验，为本课题的定向钻轨迹预测研究提供了基础。
本课题已有了前期的技术储备，在课题研究的相关技术方面，进行了大量的调研和资料查询，掌握了课题涉及的技术领域的国内外研究现状和发展趋势，为课题的研究工作做了扎实的技术储备，和其他同类机构相比具有技术上的优势，完全有能力完成课题研究的任务并达到技术指标。
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究随着石油勘探开发技术的不断发展，定向井钻井技术已经成为了油田勘探开发的重要手段之一。
在定向井工程中，大井眼轨迹控制技术是关键的环节之一，对于提高石油勘探开发效率、降低成本、减少环境污染具有重要意义。
本文将对定向井大井眼轨迹控制技术与应用进行研究探讨。
一、定向井大井眼轨迹控制技术概述定向井是指在一定地层深度范围内，通过调整井眼轨迹，使井眼的水平和竖直段长度适应地层条件进行勘探开发的一种钻井方式。
而大井眼指的是井眼直径较大的定向井。
大井眼轨迹控制技术作为定向井工程的重要组成部分，旨在实现井眼的曲率和方位的精确控制，从而确保井眼能够准确地穿越预定地层，并达到地质勘探开发的目的。
大井眼轨迹控制技术主要包括钻头定向技术、测斜测向技术和井眼轨迹设计技术。
钻头定向技术是指通过选用了具有特殊几何形状或者内部结构的钻井工具，在施加外部磁场或者重力场的作用下，产生相应的钻头方向控制力矩，实现井眼偏转。
测斜测向技术是指通过测量或计算井眼的倾角和方位角，帮助工程技术人员准确地掌握井眼的位置和方向。
而井眼轨迹设计技术则是指根据地质条件和勘探开发需求，为大井眼的设计制定合理的轨迹方案。
二、定向井大井眼轨迹控制技术的关键问题1. 钻头设计与性能在大井眼轨迹控制技术中，钻头的设计与性能是至关重要的。
合理的钻头设计能够保证钻进过程中产生足够的弯曲力矩，实现井眼的曲率控制；而钻头的性能则直接影响到钻进效率和完井质量。
需要钻井工程技术人员充分了解钻头的设计原理和工作特性，选择合适的钻头类型，并加强对钻头性能的监控和评估，以确保大井眼的轨迹控制效果。
2. 测斜测向技术的精度和稳定性测斜测向技术是实现大井眼轨迹控制的关键手段之一。
然而在实际应用中，测斜测向仪器的精度和稳定性往往受到诸多限制，如地质条件、井深和井眼倾角等因素的影响。
如何提高测斜测向技术的精度和稳定性，是当前亟待解决的问题。
可以通过引入先进的传感器技术、改进算法和提高数据处理能力等手段，不断提升测斜测向技术的水平。
02定向井井眼轨迹设计解析
02定向井井眼轨迹设计解析定向井井眼轨迹设计是一项重要的工作，它对于成功完成定向井任务至关重要。
一个合理的井眼轨迹设计可以确保井眼轨迹在储层目标上的准确位置，有助于实现钻井目标的高效达成，并最大化产出。
井眼轨迹设计的目标是安全、经济、高效地达到钻井目标。
在进行井眼轨迹设计时，需要综合考虑以下因素：1.井位布置：井位的选择是井眼轨迹设计的基础。
在选择井位时，需要充分考虑储层位置、产能分布、地质条件等因素，以确保最佳井位布置。
2.井眼弯曲：井眼轨迹设计中，需要考虑井眼弯曲的角度和半径，以确保钻井设备能够顺利通过管柱并避免钻井事故的发生。
3.接触储层的长度：在确定井眼轨迹的设计时，需要确定接触储层的长度。
根据储层情况，可能需要调整井眼轨迹的角度和位置，以确保最大限度地接触到储层。
4.钻井流程：井眼轨迹的设计需要根据钻井流程来考虑，包括井口钻头运动、钻头下压和旋转等。
通过合理的井眼轨迹设计，可以最大程度地提高钻井效率，减少钻井时间和成本。
5.地震数据和井速数据：井眼轨迹的设计还需要考虑地震数据和井速数据。
通过分析这些数据，可以更好地预测井眼轨迹，减少风险，提高钻井成功率。
在进行井眼轨迹设计时，通常会使用计算机软件进行模拟和优化。
这些软件可以根据输入的数据和条件，生成最佳的井眼轨迹设计方案。
在生成方案后，还需要进行验证和调整，以确保方案的可行性和成功性。
总结起来，定向井井眼轨迹设计是一项综合性、复杂性的工作。
它需要综合考虑多种因素，包括井位布置、井眼弯曲、接触储层长度、钻井流程和地震数据等。
通过合理的井眼轨迹设计，可以提高钻井效率，减少风险，并最大化产出。
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究定向井是一种在石油工程中广泛应用的技术，它可以通过控制钻头的运动轨迹, 实现沿着特定角度和方向进行钻井。
定向井有助于提高石油勘探和开发的效率和经济性，因此在石油行业中得到了广泛的应用。
定向井的大井眼轨迹控制技术是一种用于控制井眼轨迹的技术，其主要目的是实现钻井过程中的高效率和精确性。
大井眼轨迹控制是定向井施工过程中的一个重要环节，它涉及到在地下目标层位的垂直方向上进行高精度的控制，以达到一定的角度和方向。
大井眼轨迹控制技术主要包括以下几个方面：1. 方位工具的选择和配置：方位工具是确定井眼方向的关键设备，包括钻头、测量仪器和导向工具等。
在大井眼轨迹控制中，需要选取合适的方位工具，根据目标地层情况和施工要求进行配置，以实现精确的井眼控制。
2. 钻井参数的调整和优化：钻井参数是影响井眼轨迹的关键因素，包括转速、进给速度、钻头撤出速度等。
在大井眼轨迹控制中，需要根据地层条件和施工要求，调整和优化钻井参数，以实现精确的定向效果。
3. 地震测井技术的应用：地震测井技术是一种利用地震波和地层反射特性来进行测量和识别的技术，可以用于确定地层的厚度、性质和构造。
在大井眼轨迹控制中，地震测井技术可以用来提供更准确的地层信息，辅助确定井眼的位置和方向。
4. 数据采集和处理技术的应用：在大井眼轨迹控制过程中，需要进行大量的数据采集和处理工作，包括井斜、方位、地层位移、井眼径向位置等数据。
采用先进的数据采集和处理技术，可以提高数据的准确性和可靠性，保证井眼轨迹的控制效果。
大井眼轨迹控制技术在石油工程中有着广泛的应用。
它可以有效地提高钻井作业的效率和准确性，降低施工成本和风险。
它对于石油勘探和开发具有重要的意义，可以帮助提高石油资源的开采率和利用效率，推动石油工程技术的发展和进步。
井眼轨迹精准定位技术探讨
井眼轨迹精准定位技术探讨井眼轨迹精准定位技术是石油工业领域中的一个关键技术。
它是在石油勘探、钻井、油田开发等过程中，对储层进行准确渗透率分析和油气输送优化的基础。
因此，精准定位井眼轨迹不仅可以提高生产效率和油田产量，而且可以减少施工成本和环境污染。
本文将探讨目前井眼轨迹精准定位技术的发展现状和未来的研究方向。
井眼轨迹的定义及作用井眼轨迹是指在钻井过程中钻头从井口开始到达靶区或终点的二维或三维空间路径。
它是在地下岩石矿物质内钻孔轨迹，不同于平面上的轨迹。
井眼轨迹的准确性对钻井的成败和开发效果有很大影响。
通过井眼轨迹的准确量测和分析，可以得到地层中不同含油气层、水层、岩石层的深度、结构和性质等信息，为石油勘探和开发作出重要贡献。
目前，井眼轨迹的测量方法主要有测斜、定向和测深等。
这种传统的测斜测定位方法有限制，使用复杂，精度不够高，测量误差率较高。
近年来，随着计算机和GPS等定位技术的发展，井眼轨迹的精准定位技术得到了广泛应用。
下面介绍几种常见的井眼轨迹精准定位技术。
1. MWD技术：MWD英文全称为Measurement-While-Drilling, 中文简称井下测量。
该技术是一种现代化的、实时的井眼轨迹测量技术，其中包括多种测量技术，如惯性导航系统、磁场测量、地震波传感和气体检测等。
MWD技术可实现大量的井下测量和数据传输，可以在井中实时监测钻头的方向、深度、速度和温度等参数，并进行处理和分析。
MWD技术的主要优点是实时性好、精度高、测量范围较大。
3. 高井下定位技术：高井下定位技术主要包括GPS和INS技术。
GPS技术可以实现在短时间内定位井眼的位置，可借助卫星实现井眼位置的精确确定。
INS技术利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器，实现井眼测量和跟踪。
这种技术性能好，可在井中实现井眼三维轨迹的追踪，可大幅提高钻井工作效率和安全性。
4. 电测距技术：该技术利用电测距钻头传输电信号的方式，实现井壁距离的测量和记录。
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究随着石油勘探和开发的深入，油田开采已经从传统的常规井向复杂、多变的非常规油气资源过渡。
在这个过程中，非常规油气资源的开发已经成为石油勘探开发领域的一个重要趋势。
定向井和大井眼轨迹控制技术的研究与应用对于提高油气开采效率和降低成本具有重要意义。
本文将从定向井大井眼轨迹控制技术的基本原理、方法和应用进行详细介绍和分析。
一、定向井大井眼轨迹控制技术的基本原理1. 定向井的定义和特点定向井是指在垂直井的基础上，通过合理的井眼轨迹设计和控制技术，使得井眼轨迹不再垂直，而是朝向目标油田地层，从而提高油气的开采效率。
定向井的特点包括：井眼轨迹复杂、井深较大、井眼弯曲度较大、工程技术难度大等。
2. 大井眼轨迹控制技术的定义和特点大井眼是指井眼的直径超过8.89厘米（3.5英寸）的井眼。
大井眼轨迹控制技术是指通过合理的井眼轨迹设计和控制技术，使得大井眼的井眼轨迹能够达到设计要求，从而满足作业要求。
大井眼轨迹控制技术的特点包括：井眼直径大、井眼轨迹复杂、控制精度高等。
1. 定向井大井眼轨迹设计方法定向井大井眼轨迹设计是指根据地质结构和矿层分布，选择合适的井眼轨迹形式和参数，使得井眼轨迹能够有效地穿过目标地层，实现油气的产量最大化。
定向井大井眼轨迹设计方法包括：平面轨迹设计、垂直井眼深度设计、水平井眼深度设计、井眼弯曲率设计等。
定向井大井眼轨迹控制方法是指通过合适的井眼轨迹控制技术，使得井眼轨迹能够达到设计要求。
定向井大井眼轨迹控制方法包括：钻井液性能控制、地层动力学控制、钻具运输控制等。
随着页岩气开发的深入，定向井大井眼轨迹控制技术在页岩气开发中得到了广泛的应用。
通过合理的井眼轨迹设计和控制技术，能够有效地穿过页岩气层，实现页岩气的连续生产。
定向井大井眼轨迹控制技术在页岩气开发中的应用为页岩气的高效开发提供了重要的技术支撑。
水平井是指井眼的有效水平长度大于井眼垂直长度的特殊井眼形式。
定向钻井井眼轨迹控制
z z e
对于偏差角△φZ，如果按照 井斜方位均匀漂移（即漂移
率不变），那么从当前井底
e钻达目标点T，需要的方位 漂移量为2△φZ。
二、方位扭转角的计算
6. 选择控制井斜方位的方法
选择方法的依据是将△φP与2△φZ进行对比。
若2△φZ ≈ △φP ，使用当前钻具组合的自然漂移率即可 准确钻至目标点（既不用更换钻具组合）。
有算示意图
计算井斜方位漂移率时，利用井身的水平投影图，图4-4； 先挑出用井下动力钻具钻出的井段（图中的oa段）； 再将转盘钻钻出的井段，根据井斜方位变化的趋势，分成几 段，如图4-4中的ab，bc，cd，de段； 最后根据井身测斜计算的数据，分别求出各段的井斜方位变 化率。
第二节 井眼轨迹预测与控制
三、井眼轨迹控制原则（决策）
控制理论中控制的定义：被控制对象中某一（某些）被 控制量，克服干扰影响达到预先要求状 态的手段或操作。 井眼轨迹控制：钻井施工中通过一定的手段使实钻井眼 轨迹尽量能符合设计的井眼轨道最终保 证中靶的过程。 运用控制理论对井眼轨迹控制分析可知，目前的井眼轨 迹控制系统是一个开环的人工控制系统。
二、井眼轨迹控制
轨迹控制的主要内容有以下几方面：
（1）适时进行轨迹监测和轨迹计算 选择合适的监测仪器、监测密度和测点密度。根据轨迹计 算结果，提出下步轨迹控制要求。 （2）精心选择造斜工具和下部钻具组合 造斜工具和钻具组合结构的选择是轨迹控制的关键。 （3）做好造斜工具的装置方位计算 装置角、装置方位角、井下动力钻具反扭角、定向方位角 的计算必须准确无误。 （4）造斜工具的井下定向工艺和钻进 正确选择定向方法，严格执行定向工艺措施；严格执行钻 进过程中制定的工艺措施和技术参数标准。
煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计
煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计
煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计是指将水平定向钻机在煤矿井下的工作过程中，根据实际工作需要，从而确定其运动轨迹。
它由多条定向钻孔轨迹组成，可以满足煤矿井下的不同工作需求。
一般来说，煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计包括三个基本步骤：选择合适的钻孔轨迹、计算每一条轨迹的长度和方向、确定钻孔机的运行位置。
1、选择合适的钻孔轨迹：在煤矿井下，由于断层的存在，因此需要选择合理的钻孔轨迹，使得钻孔机能够在安全的情况下，顺利地走出轨迹。
2、计算轨迹的长度和方向：在设计轨迹时，必须根据实际情况，确定钻孔机运行的距离和方向，以保证钻孔机能够顺利完成任务，避免发生意外情况。
3、确定钻孔机的运行位置：钻孔机的运行位置也是非常重要的。
钻孔机在煤矿井下的安全性是关键，因此，必须确定好钻孔机的运行位置，以保证钻孔机的运行安全。
此外，煤矿井下水平定向钻孔轨迹的设计还需要考虑一些特殊的问题，比如：煤矿井下的无人钻孔机在运行时会受到一定的噪声影响，因此还需要对钻孔机的噪声控制进行相应的设计；另外，在煤矿井下的定向钻孔轨迹设计
过程中，也需要考虑井壁支护的问题，以保证定向钻孔机能够安全地顺利完成任务。
综上所述，煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计是一项十分复杂的工作，需要结合实际情况，合理设计钻孔轨迹，同时考虑噪声控制和井壁支护等问题，以保证定向钻孔机能够安全、顺利地完成任务。
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策定向井井眼轨迹控制是钻井工程中的重要环节，它直接关系到井眼的走向和位置，对井下工作的顺利进行起着至关重要的作用。
然而随着井深增加和地质条件的复杂，井眼轨迹控制也会受到各种因素的影响，从而带来一系列的挑战和问题。
本文将从定向井井眼轨迹控制的影响因素进行分析，并提出相应的对策，以期为相关行业提供一定的参考和帮助。
一、地质因素地质因素是影响定向井井眼轨迹控制的主要因素之一。
不同地质条件下的岩层性质不同，如井壁稳定性差、地层倾角大、产层地质构造复杂等，都会对井眼轨迹控制造成困难。
在地层倾角大的情况下，井眼轨迹受到重力影响较大，容易出现井眼偏离预定轨迹的情况。
产层地质构造复杂则容易导致井眼发生扭曲和偏转，影响井眼轨迹的控制。
在实际作业中需要根据地质特点制定针对性的施工方案，并加强地质预测和评价，以减小地质因素对井眼轨迹控制的不利影响。
二、工程技术因素工程技术因素也是影响定向井井眼轨迹控制的重要因素之一。
在钻井作业中，使用的定向导向工具、测斜仪和定向井钻具等设备的性能和精度直接影响着井眼轨迹的控制效果。
不同的导向工具和测斜仪的精度、稳定性和适用范围都有所不同，需要根据具体情况选择合适的工具和设备。
在使用过程中还需要加强对设备的维护和检修工作，确保设备能够正常运行，保证井眼轨迹控制的精度和稳定性。
钻井作业中的操作技术与人员素质也对井眼轨迹控制起到重要的影响作用，对相关人员进行培训和考核，提高其技术素质和操作水平，有利于提高井眼轨迹控制的效果。
三、环境因素环境因素也是影响定向井井眼轨迹控制的重要因素之一。
在钻井现场，受到天气、地形、季节、海拔等自然环境因素的影响，会对井眼轨迹控制造成一定的不利影响。
如恶劣的天气条件下，风浪大、雨雪天气恶劣等都会影响到定向井井眼轨迹控制的精度。
特别是在海洋钻井作业中，海浪、潮汐等环境因素更加复杂，对井眼轨迹控制的要求更高。
需要在实际作业中对环境因素进行充分的评估和预测，有针对性地制定相应的作业方案，采取有效的措施，以减小环境因素对井眼轨迹控制的不利影响。
定向井轨迹控制技术探讨_
定向井轨迹控制技术探讨定向井钻井技术已经成为油田勘探开发的一项常规钻井技术，在该技术应用中井眼轨迹控制的好坏直接关系到定向井施工的成败，因此文章从介绍轨迹剖面设计入手，对定向井施工中的轨迹控制进行了详细探讨。
标签：定向井;轨迹控制;探讨定向井的井眼轨迹控制技术是定向井钻井成套技术中的关键环节。
定向井施工成败的关键是能否控制井眼轨迹的变化。
1 轨迹剖面优化设计在定向井施工前，首先需要考虑地质条件、钻井目的要求、钻井工艺技术和施工技术水平等的实际情况，设计出该井的井眼轨迹剖面，为钻井施工提供理论依据。
在钻井施工过程中，需要随时掌握井眼轨迹的延伸情况，并与设计轨迹进行对比，指导待钻井段的施工。
对已完成井眼的井眼轨迹进行精确描述与评价，确定其是否符合设计要求。
定向井井身剖面的选择对于钻井施工的安全、高效、降低成本起着至关重要，四段制轨迹剖面易形成键槽，岩屑床，起下鉆和钻井过程中摩阻扭矩大，易卡钻，给井下安全带来极大隐患。
经过理论计算分析，并结合大庆地质情况，三段制或者五段制井眼轨迹剖面成为大庆定向井施工的首选对象，这两种轨迹剖面具有轨迹短、投资少、效益高、利于井眼轨迹控制等特点。
2 井眼轨迹控制技术2.1 直井段轨迹控制定向井直井段的井眼轨迹控制原则是防斜打直。
有人认为常规定向井（指单口定向井）直井段钻不直影响不大，通过后续的调整最终也可中靶，这种想法是不对的。
因为当钻至造斜点，如果直井段不直，造斜点处不仅因为有一定的井斜角而影响定向造斜的顺利完成，还会因为这个井斜角形成一定的水平位移而影响下一步钻进的井眼轨迹控制。
所以在直井段施工中，采用塔式钻具组合或钟摆钻具组合，配以合理的钻进参数，每钻进100-120米测斜一次，及时监测井斜的变化趋势，如发现井斜有增大趋势，及时调整钻井参数，加密测斜，必要情况下进行螺杆钻具纠斜。
造斜点前100m采取轻压吊打，严格控制钻进参数，保证造斜点处的井斜不超过0.5°。
定向井钻井轨迹设计与控制技术研究
定向井钻井轨迹设计与控制技术研究摘要：在定向井钻井过程中，井眼轨迹的设计和控制至关重要，它可以决定定向井施工的成败。
因此，有必要进一步探索定向井井眼轨迹的设计和控制技术，以实现安全、优质、高效的定向井施工。
定向井轨迹的选择对钻井施工的安全、高效、低成本起着重要作用。
关键词：定向井；钻井轨迹；设计；轨迹控制前言近年来，随着钻井工程技术和钻井设备的不断改进，钻井技术得到了快速发展。
定向钻井作为一种非常重要和实用的钻井方法，受到了人们的极大关注。
井眼轨迹设计技术是一整套钻井技术中的第一个关键环节。
定向井是指根据预先设计的井斜方向和井筒轴线形状钻探的井。
换句话说，任何设计目标偏离井口所在垂直线的井都属于定向井。
定向井是相对于垂直井而言的，根据设计的井筒轴线分为二维定向井和三维定向井。
由于油气资源短缺以及当前油气生产中遇到的问题，为定向井轨迹设计提供了广阔的发展前景和空间。
定向井轨迹的设计方法和实际钻井偏移测量理论将是研究的重要趋势。
现在，进入计算机快速发展时期，将现有和更成熟的工程模型计算机化，以提高现场施工人员的工作效率；另一方面，准确及时地将现场数据输入计算机，为未来的数据统计和科研分析提供第一手现场真实数据。
因此，利用定向井轨迹设计的软件实现和强大的计算机编程功能，实现了定向井轨迹优化设计软件的研究。
通过不断的实验和改进，设计的轨迹不仅满足了施工现场条件的限制，而且是满足各种设计条件的理想轨迹。
1.定向井轨迹概念井眼轨迹可分为两类：设计轨迹和实际钻井轨迹。
其中，设计轨迹可分为钻孔前设计的轨迹和钻孔过程中钻孔时修改或调整的轨迹。
设计轨迹通常由一些分段的特殊曲线组成，具有很强的规律性。
设计轨迹和实际钻井轨迹都是连续光滑的空间曲线，只有一条线，在三维空间中随机变化，没有任何规则可循。
为了表达这样的曲线，可以使用图形来显示井轨迹的形状，或者使用几何参数来描述井轨迹的形式。
这两种方法相互补充，并且通常以一种既考虑到图形方法的视觉和直观特性，又考虑到精确和灵活的分析参数的优势的方式应用。
煤矿井下定向钻孔轨迹控制课件
煤矿井下定向钻孔轨迹控制
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黄陵二号煤矿施工煤矿钻井下孔定向平钻孔面轨迹图控制
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10
6
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-2 0
0
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黄陵二号煤矿 4#钻孔实钻轨迹剖面图
20
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60
80
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0
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200
300
400
500
600
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800
900
黄陵二号煤矿 4#钻孔实钻轨煤矿迹井左下定右向钻偏孔差轨迹图控制
排量 lpm
转 速 rp m
上紧 扭矩
Nm
73
181-24
4:5
3
2.85
62. 5
3116-35 1367-05
1620
输出 扭矩 Nm
257
最大 过载 拉力 kN
89
最大 钻压 kN
27
最大 压降 kPa
2758
煤矿井下定向钻孔轨迹控制
2
螺杆钻具造斜原理
螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的 能量容积式正排量动力转换装置，主要由螺杆马达 （定子、转子）总成、万向轴总成、传动轴总成三大 部分组成。
分支孔成孔几率极低
当倾角<0O时, 工具面180O
分支孔成孔几率低
煤矿井下定向钻孔轨迹控制
18
开分支工艺
当倾角>0O时, 工具面0O
分支孔成孔几率极低
当倾角>0O时, 工具面180O
分支孔成孔几率高
分支点选择： 尽量选择“倾角增加孔段”
煤矿井下定向钻孔轨迹控制
煤矿井下定向钻孔轨迹计算方法
煤矿井下定向钻孔轨迹计算方法
煤矿井下定向钻孔轨迹的计算主要依赖于方位角和倾角。
方位角是井身相对于参考轴线的平面角度，而倾角则是井身相对于参考轴线的垂直角度。
一般来说，井身轨迹可以通过以下步骤进行计算：
确定起始点和目标点的坐标。
计算起始点和目标点之间的方位角和倾角。
根据方位角和倾角，利用三角函数计算出每一段轨迹的坐标变化。
将每一段轨迹的坐标变化累加，得到整个钻孔轨迹的坐标。
以上步骤可以根据具体的矿井情况和钻孔要求进行适当的调整和优化。
需要注意的是，煤矿井下定向钻孔轨迹的计算涉及到多个因素和变量，因此在实际操作中需要根据具体情况进行综合考虑和分析。
此外，还有一些专业的轨迹计算软件可以用于煤矿井下定向钻孔轨迹的计算，这些软件可以根据输入的参数和条件，自动计算出钻孔轨迹的坐标和参数，提高计算精度和效率。
井眼轨迹精准定位技术探讨
井眼轨迹精准定位技术探讨一、引言井眼轨迹精准定位技术是指利用钻井测井仪器和数据处理技术，通过分析钻井数据，对钻井井眼进行精准定位，以确保钻探目标精确到达矿层。
井眼精准定位技术在石油、天然气和地热开发领域有着广泛的应用，对于提高钻井效率、降低成本、确保安全具有重要意义。
本文将围绕井眼轨迹精准定位技术展开讨论，分析其发展现状、关键技术和应用前景。
二、井眼轨迹精准定位技术的发展现状1. 传统井眼定位技术传统的井眼定位技术主要依靠地面标志物、地面测量仪器和井下测斜仪等设备进行定位。
这种方法存在着测量误差大、成本高、工作量大等问题，同时也受到地形地貌的限制。
随着现代科技的发展，井眼轨迹定位技术得到了飞速的发展。
现代井眼轨迹定位技术主要分为以下几种：（1）测斜仪技术测斜仪技术是目前钻井现场应用最广泛的测量技术之一，其通过安装在钻杆上的测斜仪器，可以实时测量钻井井眼的倾角和方位角。
目前，测斜仪技术已经具备了高精度、高稳定性和自动化的特点，极大地提高了钻井井眼的精准定位能力。
（2）地磁测量技术地磁测量技术利用地球磁场的特性，通过在井下安装的磁性仪器测量井眼的方位角和倾角。
与传统的测斜仪技术相比，地磁测量技术在井下环境恶劣、非井斜钻井等方面具有一定的优势。
（3）地震反射定位技术地震反射定位技术是利用地震波在地下传播的特性，通过在地面部署地震检波器，记录地震波在地下反射和透射的情况，从而得到井眼的位置信息。
（4）井下导航技术井下导航技术是利用声波或电磁波在地下传播的时间差来确定井眼的位置，其具有定位精度高、适应性强等特点。
以上现代井眼轨迹定位技术在发展的过程中都取得了长足的进步，为井眼定位提供了更多的选择和解决方案。
传感器技术是井眼轨迹精准定位技术的基础，传感器的精度和稳定性直接影响了井眼定位的精准度。
研究和开发高精度、高稳定性的测斜传感器、地磁传感器等，对于提高井眼轨迹定位技术至关重要。
2. 数据处理技术井眼轨迹定位过程中需要大量的数据采集和处理，数据处理技术的高效性和精准度直接关系到井眼轨迹的定位结果。
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策井眼轨迹控制是在钻井过程中对井眼进行定向控制，使其达到设计要求的目的。
井眼轨迹控制的作用非常重要，可以保证钻井顺利进行，降低事故发生的风险，提高钻井效率。
在实际的油气钻井作业中，存在着影响井眼轨迹控制的各种因素，这些因素会对钻井作业造成一定的影响。
地质条件是影响井眼轨迹控制的一个重要因素。
不同的地层岩性、井段倾角和地层稳定性都会对井眼轨迹的控制造成困难。
在复杂地层条件下，钻井中会面临井眼塌方、地层崩塌等问题，导致钻头卡钻、井眼偏斜等问题。
钻井液的性能和使用情况也会对井眼轨迹控制产生影响。
钻井液的性能直接关系到井眼的稳定与否。
如果钻井液的密度、粘度和滤失控制得不好，就会导致井眼不稳定，甚至引发井眼塌方等问题。
钻井液的使用情况也会对井眼轨迹控制产生直接影响。
如果钻井液循环不畅，就会导致钻头切削效果差，进而导致井眼控制不住。
钻具的选择和操作技术也是影响井眼轨迹控制的关键因素。
不同的钻具类型适用于不同的井眼轨迹控制需求。
钻具的磨损情况、使用寿命等也会对井眼轨迹控制产生影响。
操作技术的熟练程度和操作水平也关系到井眼轨迹控制的效果。
如果操作不当，就会导致井眼偏斜、堵塞等问题。
针对上述影响因素，我们可以采取一些对策来改善井眼轨迹控制效果。
根据地质条件的复杂程度，可以采取合适的钻井工艺和井眼轨迹控制技术。
在遇到特殊地层时可以增加固井工艺的使用，提高井眼的稳定性。
钻井液的性能和使用情况对井眼轨迹控制至关重要。
需要选择合适的钻井液配方，并进行合理的循环，及时监测钻井液的性能指标，确保井眼的稳定。
钻具的选择和操作技术也是影响井眼轨迹控制的关键。
我们应该根据具体的井眼轨迹设计要求选择合适的钻具，并做好维护与保养。
要加强操作人员的培训，提高他们的技术水平和操作能力，确保操作的准确性和可靠性。
地质条件、钻井液的性能和使用情况、钻具的选择和操作技术都是影响井眼轨迹控制的重要因素。
只有针对这些因素采取合理的对策，才能够提高井眼轨迹控制的效果，保证钻井作业的顺利进行。
定向井井眼轨迹预测与控制技术研究
定向井井眼轨迹预测与控制技术研究发布时间：2022-09-18T07:18:52.323Z 来源：《科学与技术》2022年10期作者：姚瑶[导读] 影响井眼轨迹的主要因素有地质特性、钻具组合结构、井眼轨迹几何形状、钻井工艺参数等姚瑶大庆钻探工程公司定向井技术服务项目经理部吉林作业部吉林松原 138000摘要：影响井眼轨迹的主要因素有地质特性、钻具组合结构、井眼轨迹几何形状、钻井工艺参数等。
在钻井过程中，预测是控制的基础，如果没有精确的井眼轨迹参数预测，就不可能实现准确的井眼轨迹控制。
通过实践经验和研究归纳总结出了一套井眼延伸方向预测的实用程序及并眼轨迹控制原则，供现场钻井施工技术人员参考。
关键词：钻井轨迹；井眼延伸方向预测；井眼轨迹控制0前言钻定向井是石油钻探开发中的重要手段之一，是一种设计目标(靶区)与井口不在一条铅垂线上的井。
钻定向井主要有五大任务：井眼轨迹控制、保持井眼稳定、保护油气层、提高机械钻速和施工管理。
在这五大任务中，井眼轨迹控制是钻井施工中至关重要的环节，它关系到能否顺利实现钻井目的。
钻井施工中影响井眼轨迹的主要因素有地质特性(地层可钻性、各向异性、地层的自然倾斜、岩石类型与强度等)、钻具组合结构(钻头类型、稳定器的位置、数量、尺寸、钻具的刚性、倾斜和弯曲等)、井眼轨迹几何形状(井斜角、井斜方位角、井眼直径等)、钻井工艺参数(钻压、转速、泵压等)。
井眼轨迹是上述诸因素互相作用的结果。
1井眼轨迹控制原则1.1既要保证中靶，又要提高钻速在实钻过程中，要随时准确地预测井眼轨迹的延伸方向，选择合适的造斜工具或钻具组合，使实钻轨迹偏离设计轨道“不要太远”。
“不要太远”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道误差很小，势必要求非常频繁地测斜、更换造斜工具，造成多次钻进间断，增加成本，还有可能造成井下复杂情况，得不偿失。
所以，何时用更换钻具的方法来控制井眼轨迹，就成了井眼轨迹控制的关键。
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四、项目负责人及主要研究人员：
姓名
组内
职务
职称
主要任务
4. 2011.9~2011.11。工业性现场试验及软件优化。
5. 2011.12。项目总结与验收。
产业化计划：
本项目主要针对定向钻进系统推广，优化定向钻进操作系统软件，减小煤矿技术人员工作强度，有效的提高了定向钻进推广效率，拓展我院产品业务。
六、经费预算
科目
预算金额（万元）
备注
1.科研业务费
5.5
（1）研究费
2
技术查新，资料购买，专家咨询等费用
（2）分析/测试费用
2
力学建模与分析、软件开发与测试
（2）论文出版费
0.5
会议，论文出版等费用
（3）差旅费
1
出差考察费用
（4）其它
2.实验材料费
0.5
（1）原材料购置费
0.5
串口，传感器等材料费用
（2）其它
3.仪器设备费
1
（1）购置
1
相关软件及高性能笔记本电脑
同意立项
（公章）
所长或主管所长签字：审查日期：年月日
科研处建议意见：
（公章）
处长签字：审查日期：年月日
主管院长审批意见：
签字：审批日期：年月日
参加本项目
实际工作时间（月）/年
本人签名
张杰
组长
助理
工程师
总体方案设计、
组织实施
10
姚宁平
组员
研究员
技术指导、项目协调
8
李乔乔
组员
助理
工程师
参与设计、现场试验
8
宋昱播
组员
助理
工程师
软件开发与调试
6
王力
组员
助理
工程师
力学分析、现场试验
4
五、项目实施计划（主要技术路线，关键技术、技术措施，详细进度安排——至少分成3-4段填写，产业化计划）：
主要技术路线：
技术调研——总体方案设计——螺杆钻具造斜规律研究——数学模型建立与分析——轨迹预测软件开发——软件测试——现场验证与软件优化——项目总结与验收。
关键技术：
1.螺杆钻具在不同岩层中的造斜规律。
2.数学模型建立与分析。
技术措施：
1.根据螺杆钻具造斜规律，统计分析螺杆钻具在不同岩层中，工具面向角对钻孔轨迹倾角、方位角的影响。
（1）轨迹控制不合理造成钻孔局部孔段轨迹曲率较大，增加钻具在孔内摩擦阻力，增大定向钻进施工风险。
（2）轨迹控制失误造成钻孔轨迹与设计轨迹偏离较大，影响钻场相邻钻孔施工，达不到预期瓦斯抽采效果，严重时钻孔脱离目标层位进入危险地层而提钻开分支或终孔，造成工期延误。
以上情况给矿方定向钻进设备使用带来不便，增加了定向钻进设备推广难度和风险，为此需加深对煤矿井下定向钻轨迹控制理论研究，并针对我院ZDY6000LD、ZDY6000LD（A）等定向钻设备，开发出一套简单易学的定向钻轨迹预测软件。
（2）发表1篇关于定向钻轨迹控制研究内容的文章。
三、项目研究基础（项目研究开发基础，技术成熟状态和主要缺陷，项目产品对国家现有标准的符合程度）：
钻探技术研究所在参与“井下水平长钻孔钻机研制及配套工艺开发”项目研发与设备推广过程中，积累丰富煤矿井下定向钻技术研发经验，特别是近年来我所技术人员为矿方提供了大量定向钻进现场培训，收集大量现场定向钻技术资料，并不断总结出定向钻孔轨迹施工方法及钻孔轨迹控制经验，为本课题的定向钻轨迹预测研究提供了基础。
编号：2011XAYQN006
类别：青年基金项目
2011年度西安院自筹资金项目
计划任务书
项目名称：井下定向钻孔轨迹预测研究
承担单位：钻探技术研究所（盖章）
项目负责人：张杰
起止年月：2011年1月—— 2011年12月
中国煤炭科工集团西安研究院制
2011年2月
一、立项的必要性和紧迫性（从国内外发展概况、水平、发展趋势，项目研究对技术进步和产业发展的意义，技术的先进性与创新性等方面技术指标：
1、主要研究内容
（1）煤矿井下定向钻设备配套的1.25o、1.5o弯角螺杆马达在不同硬度煤层、顶底板岩层中造斜规律，重点研究螺杆马达工具面向角对钻孔轨迹的倾角和方位角变化影响。
（2）建立常见曲率半径钻孔中的钻具力学模型，分析钻具受力情况，探索摩阻力较小的钻孔轨迹，并优化钻孔轨迹控制方法。
近年来我院ZDY6000LD、ZDY6000LD（A）等定向钻进设备与技术因其提高瓦斯治理效果而越来越受到矿方重视和青睐，并为我院带来巨大经济效益。然而煤矿井下定向轨迹控制技术是影响该定向钻进设备使用的技术难点，目前煤矿井下定向轨迹控制主要通过分析随钻测量软件实测数据、设计轨迹数据得出钻孔在目标层的空间位置，结合轨迹控制经验，调整螺杆马达的工具面向角来实现对定向钻轨迹控制。因此现有的控制方法存在较大经验性，定向钻技术人员因经验和对轨迹控制技术掌握不同，造成控制实钻轨迹不一样，可能出现以下情况：
（2）试制
4.现场实验费
0.5
5.协作费
0.5
合计
8
科目
预算金额（万元）
备注
实验材料费：用于购买传感器及数据串口的试验费用，计0.5万。
仪器设备费：购置1台高性能计算机及相关软件，用于定向钻具力学建模及分析、软件开发与调试，计1万元。
研究所审查意见：
“井下定向钻轨迹预测研究”能有效地提高我院定向钻技术核心竞争力，促进定向钻进设备推广与应用，研究方案可行，同意申请！
2.为了获得更准确预测数据，分析螺杆钻具造斜受力条件，采用多种计算公式计算，优化选取数学模型。
详细进度安排：
1. 2010.12~2011.2。技术课题调研及总体方案设计。
2. 2011.3~2011.4。螺杆钻具造斜规律研究及资料收集。
3. 2011.5~2011.6。数学模型建立及软件编写。
3. 2011.7~2011.8。软件测试。
（3）选用摩阻力较小的工具面向角组合，预测其钻孔轨迹变化，并计算出最佳工具面组合，供技术人员进行定向钻进轨迹控制参考。
2、主要研究目标
为初级煤矿井下定向钻技术人员提供一种定向钻孔轨迹控制参考方法，使其更快而方便地掌握定向钻轨迹控制技术，提高我院对矿方定向钻技术人员培训效率。
3、主要经济技术指标
（1）开发一套煤矿井下定向钻轨迹预测软件。