定向井轨迹控制技术要求
华池地区定向井轨迹控制
华池地区定向井轨迹控制一、引言随着石油勘探开采技术的不断发展，定向井钻井技术在油气开采中的应用越来越广泛。
定向井能够在地面上沿着特定方向，如水平、倾斜或弯曲方向钻井，有效地利用储层并提高产能，因此在油气勘探开采中扮演着重要的角色。
在华池地区，由于地层结构复杂、油气资源丰富，因此对定向井轨迹控制的需求也越来越大。
本文将从华池地区定向井的特点出发，详细介绍定向井轨迹控制的方法和技术。
二、华池地区定向井特点华池地区地层复杂，包括砂岩、泥岩、页岩等多种岩性，地质构造复杂，存在断裂、地层变形、岩层倾斜等情况。
华池地区油气资源较为丰富，需要考虑储层的合理开采。
定向井在华池地区具有以下特点：1. 钻进路径需要避开断裂带和地层变形区，保证钻井不受地质构造的干扰；2. 需要精确控制井眼位置和井眼方向，以便有效地开采储层；3. 需要根据地质条件灵活调整井径和井斜，实现钻井路径的灵活控制。
三、定向井轨迹控制方法1. 影响井轨的因素在进行定向井钻井时，会受到多种因素的影响，如地层岩性、构造、孔隙度、地层倾角、井深等。
这些因素会直接影响井的轨迹，因此需要进行合理的轨迹控制。
2. 技术手段在定向井的轨迹控制中，主要采用以下技术手段：（1）导向工具：导向工具包括测斜仪、磁性测斜仪、惯性导航系统等，通过这些导向工具可以实时监测井眼的位置和方向，从而实现钻井路径的控制。
（2）钻头设计：合理的钻头设计可以提高定向井的控制能力，通常包括方向钻头、可调旋转钻头、倾斜孔径钻头等。
3. 轨迹控制方法在进行定向井钻井时，可以采用以下轨迹控制方法：（1）姿态控制：通过控制钻杆的姿态，可以改变钻头的方向，实现轨迹的控制；（2）定向工具控制：通过实时监测井眼位置和方向，调整导向工具，实现钻井路径的控制；（3）动态定向：根据地层情况实时调整井斜角和井径，灵活控制钻井路径。
五、定向井轨迹控制的挑战与应对措施1. 地质复杂性带来的挑战华池地区地质条件复杂，包括砂岩、泥岩、页岩等多种岩性，地质构造复杂，存在断裂、地层变形、岩层倾斜等情况，这些因素会给定向井的轨迹控制带来很大挑战。
定向井轨迹控制办法
定向井轨迹控制实施办法一、定向井技术规程1．定向井施工钻机，应按如下公式选择钻机类型，钻机原有能力=井深（斜深）×（1+井斜角/100），以确保安全运行。
2．定向井施工前，必须作出详细的剖面设计，定向段造斜率按3.6°/30米，复合钻近增斜段按4°/100米，最大井斜与原设计最大井斜相符。
7．井斜超过40度，或位移超过500米的井段，钻具在井下静止时间不得超过2分钟。
8．井下钻具的摩阻，应控制在钻机允许范围之内，对大斜度、大位移井特须注意观测，必要时采取各种措施降低摩阻，如加减阻剂等。
9．当定向井位于井位密集的油区或在井的设计方向有一至数口已钻井时，为避免新老井眼相碰，必须参考老井有关资料，作出合理的井深设计；施工中运用防碰技术，严密监视及控制井眼发展趋势，两井轨迹的最小距离不得小于5米。
10．要求定向井各项技术资料及施工记录齐全、准确、及时、并充分利用已有资料进行分析，以提高定向中靶率和降低综合成本。
二、定向井安全施工规定（一）井身轨迹控制1．严格按设计施工。
井身轨迹尽可能接近设计的井身轴线，保持井身轨迹圆滑。
造斜点、最大井斜角均不得随意更改。
定向前直井段之井斜角控制在1°/1000米以内。
2．严格控制全角变化率12°～13°/100米。
一般情况下使用1°单弯螺杆定向。
（二）泥浆1．固控设备必须全功能运转，使用率不低于95%。
泥浆密度1.20以下固含10%，1.60固含25%，含砂量小于0.3%。
2．泥浆要有良好的润滑性，对其润滑性要定深化验。
定向前化验一次，定向后200米或每天化验一次。
泥浆摩阻系数符合设计要求。
3．为了保持良好的润滑性，泥浆中必须加入足量的润滑剂或混入原油。
加润滑剂和混原油可交替使用。
（三、）钻具管理1．入井钻具应有记录，并打钢印号、丈量内外径及长度，计算准确，确保井深无误，为施工提供数据。
2．为保证井下安全，钻具结构要简化。
第三节--定向井轨迹控制技术
第三节--定向井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。
定向井钻井轨迹设计与控制技术
定向井钻井轨迹设计与控制技术近年来，中国发展迅速，石油在经济快速发展中的重要作用已经显现。
石油不仅可以提炼汽油和柴油，维持汽车和机器的运转，还可以将天然气作为人们生活和工业的重要燃料。
因此，石油勘探开发逐渐增多，石油钻井技术也得到很大发展。
19世纪中后期，石油钻井中定向井钻井技术的首次正式应用。
在工程建设过程中，井眼轨迹控制技术可视为定向井钻井的关键技术。
直井、斜井和稳定斜井段的井眼轨迹控制技术也不同。
总的来说，随着井眼轨迹控制技术的不断改进和完善，定向井轨迹控制水平有了很大的提高。
定向井；轨迹；控制技术引言在油气开采中，定向钻井技术是一种应用广泛的技术，其开采效率和施工质量直接影响油气开采的整体质量。
它在提高天然气和石油开采效率方面发挥着重要作用。
由于使用的地形复杂多变，决定了定向井建设项目对轨道设计和控制的要求更加严格。
影响整个施工过程的最重要因素是轨迹控制的准确性，轨迹设计和轨迹控制对钻井的整体质量起着至关重要的作用。
在石油钻井工程中，在整个定向井施工过程中，轨迹控制技术对整个工程的整体质量具有重要的现实意义。
1 定向井轨迹设计1.1 设计原则第一，实现地质目标是建设的原则。
定向钻井时，钻井的主要目的是使钻井穿过地层中的多个油层，防止井下复杂，地层易坍塌、易漏，或提取井间难以到达的死油气，或钻应急救援井，或在平台上钻定向井，节省占用空间，达到后期管理的目的。
无论哪种定向井，井眼轨迹设计都要首先考虑地质设计。
对于地质设计，如果不能满足设计要求，就无法设计出完美的钻孔轨迹。
第二，是达到安全、优质、高效钻井的目的。
在定向井轨道的设计中，地质目标有望实现。
因此，要实现这一地质目标，需要各种轨道形式。
选择最有利于现场施工难度、最小摩擦力矩和井眼轨迹控制的轨道形式，才能实现安全、优质、高效的定向钻进。
因此，在设计定向井轨迹和确定偏移点时，需要选择地层稳定、易偏移的层位。
第三，满足后期生产的要求。
第三个原则对于满足后期采油的要求至关重要，尽管这两个原则在定向井轨道设计中更为重要。
定向井轨迹控制技术
定向井轨迹控制技术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。
文章介绍了轨迹剖面优化设计，对直井段、增斜段、稳斜段轨迹控制技术进行了详细的阐述，同时对轨迹预测方法和轨迹修正设计技术进行了论述，对现场施工具有一定的指导作用。
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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，起下钻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°。
2.2 造斜段轨迹控制造斜就是从造斜点开始强制钻头偏离垂直方向增斜钻进的过程。
由于大位移水平井直井段多数存在井斜方位，且方位与新设计方位不一致，所以必须利用定向井计算软件计算出直井段各点轨迹参数，同时根据最后几个测点趋势，预测出井底的井斜角和方位角，计算出井底水平位移、垂深、闭合方位、视位移、视垂距等参数。
定向井施工
一、定向井基本概念1、定向井：一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，统称为定向井。
2、井深（m）：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，单位为“米”。
3、垂深（m）：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深，单位为“米”。
4、水平位移（m）：井眼轨迹上任一点，与井口铅垂直线的距离，称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距，单位为“米”。
5、视位移（m）：水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视位移，是绘制垂直投影图的重要参数，单位为“米”。
6、井斜角（°）：井眼轴线上任一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点的井斜角，单位为“度”。
7、方位角（°）：在以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角，单位为“度”。
8、磁偏角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方位线之间的夹角，称为该地区的“磁偏角”，顺时针为正，逆时针为负。
磁方位校正为磁方位角加上该地区的磁偏角。
9、造斜点（KOP）：在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点”。
通常以开始定向造斜的井深来表示。
10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，常用“°/100m”表示。
11、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化速度称为“井斜变化率”，常用“°/100m”表示。
12、方位变化率：单位井段内方位角的变化速度称为“井斜变化率”，常用“°/100m”表示。
13、全角变化率K（狗腿度）：指的是单位井段内井眼钻进的方向在三维空间内的角度变化，它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。
常用“°/100m”表示。
14、靶点（目标点）：设计规定的、需要钻达的地层位置，称为靶点。
15、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，成为靶区半径。
定向井
三、定向井的井眼轨迹控制
定向井直井段井身轨迹控制 ①选择好钻具组合及钻进参数 钻具组合：Φ215.9mmBIT+ Φ 177.8mmDC+ Φ 177.8mmNM+
Φ 214mmSST+ Φ 158mmDC+ Φ 127mmHDP+ Φ 127mmDP
钻 进 参 数 ： 钻 压 3—5T ， 排 量 28—32L/S ， 转 速 120r/min ②及时进行井斜角的监测 直井段钻进过程中一般每100—200M测一次单点， 也可以根据实际情况加密测斜。 ③改变钻进参数或钻具组合 如果发现井斜、方位偏离较大可以通过减小钻压、 降低转速等方式调整井斜，或者直接下如螺杆钻具进行 纠斜作业。
完钻后：
1)督促定向井施工人员测井前投测多点。 2)整理和上交资料。
谢谢！
E O B
一、定向井的基本概念
定向井的其他井身参数
N A 视 平 移———测点水平位 设计/投影方位 移在设计方位线上的投影， 米 B VS O 水平投影长度：测点与井口之 间的井眼长度在水平面的投影 长度 井眼的曲率K：井眼切线的 方向相对于井深的变化率
E
二、定向井井身剖面
二、定向井井身剖面
电子单多点
SPERRY-SUN ESS RSS
海蓝 YSS
普利门 博创……
有线随钻测量仪器
侧入接头（有线随钻用)
无线随钻测量仪器
MWD仪器的工作原理
传感器采集到测量仪器的数据按一定格式对数据编码， 然后通过泥浆介质编码后的数据以泥浆压力脉冲形式传 送至地面，地面检波系统自动检测来自井下的数据并将 数据传送到地面数据处理系统，地面数据处理系统对地 面检波系统传送来的信号解码、处理、计算后，得到井 下仪器的测量数据，并将数据实时向钻台上的数据显示 系统发送，实现随钻施工。
3.定向井轨迹控制技术
定向井轨迹控制技术钻井四公司一、直井段防斜打直定向井直井段控制原则是防斜打直。
直井段不直，不仅影响定向造斜的顺利完成，还会因上部井段造成的位移影响下步轨迹控制。
负位移会造成实际施工中比设计更大的造斜率和更大的最大井斜，正位移情况相反。
位移向设计方向两侧偏离，就将两维定向井变成三维定向井，造成下步轨迹控制困难。
如果丛式井直井段发生井斜，还会造成两口定向井直井段井眼相碰的施工事故。
1、防斜原理造成井斜的原因为地质因素和钻具弯曲。
控制井斜实质就是控制钻头造斜力，地层造斜力是不可改变的，唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数，通过改变下部组合和调节钻井参数可抵抗地层造斜力，使井斜控制在一定范围内。
常用组合：钟摆组合、刚性满眼组合、塔式组合、柔性钟摆组合、偏轴接头、双驱复合钻、垂直导向工具（power-V等）2、不同井眼钻具组合及钻进参数选择普通定向井直井段施工中，应采用本地区最不易斜的钻具组合。
A：常规组合12-l／4″井眼一般采用塔式钻具组合：12-1／4″钻头＋9″钻铤＊3根＋8″钻铤＊6根＋6-1／4″钻铤＊9根＋5″钻杆。
8-1／2″井眼通常采用钟摆钻具组合：8-l／2″钻头＋7″钻铤＊2根＋214mm稳定器＋6-l／4″钻铤＊6根＋5″加重钻杆15根+5″钻杆。
钻进参数：钻水泥塞采用轻压吊打方式，12-1／4″井眼，正常钻进钻压常采用180－200KN，吊打时常采用50－80KN；8-1／2″井眼正常钻进钻压常采用120－140KN，吊打时常采用30－50KN。
B：双驱组合12-1/4″井眼φ311.1mmPDC钻头+φ244.5mm直螺杆+φ228.6mm钻铤*2根+φ203.2mm无磁钻铤*1根+φ203.2mm钻铤*6根+φ177.8mm钻铤*9根+φ127 mm钻杆注:如果使用钻具扶正器,应接在φ228.6mm和φ203.2mm钻铤之间8-1/2″井眼φ215.9mmPDC钻头+φ172mm直螺杆+φ158.8mm钻铤*1根+φ214mm扶正器+φ158.8mm钻铤*6根+φ127mm加重钻杆*15根+φ127mm 钻杆钻压：20-80KN 转盘转速：45-60rpm 排量：40-45l/s 泵压：15-18MPaC：直井段长度影响1）造斜点深度小于500米，采用塔式或钟摆钻具，严格控制钻压、保证井斜角不大于lº。
关于定向井钻井轨迹控制技术的探讨
造斜段完成后，需要进行稳斜段的钻井施工，在稳斜段的钻进中，要选用无线随钻测井仪器对钻头的工作进程进行动态跟踪，实时监测钻头的实际井斜角、方位角偏离情况并与设计值进行对比，确保钻头中靶。在没有无线随钻测井仪器的情况下，需要通过稳斜钻具组合进行钻井，并应用单、多点测斜仪进行定点测斜，从而保证井眼中靶，提高钻井质量。
二、三段制定向井轨迹剖面钻井控制技术
基于三种不同类型轨迹剖面的优缺点，在现实中多应用三段制和五段制井眼轨迹剖面进行定向井钻井设计，而三段制井眼轨迹剖面最为常用，下面就对三段制定向井井眼轨迹钻井控制技术进行研究。
1、直井段的井眼轨迹控制技术
直井段的井眼轨迹控制技术主要是防斜打直，这是定向井轨迹控制的基础，因为地质、工程因素和井眼扩大等原因，直井段钻井中会发生井斜，地质因素无法控制，可通过在施工和井眼扩大两方面采取技术措施进行直井段钻井的轨迹控制，关键要选择满眼钻具和钟摆钻具组合进行直井段钻井，前者可以在钻井中防止倾斜，将扶正器与井壁尽量靠近，就可以有效防止井斜问题出现；钟摆钻具的工作原理是超过一定角度后会产生回复力，具有纠正井斜问题的作用，但要保证钻压适量，因为钻压过大会使钟摆力减小而增斜力增大，妨碍纠斜效果。
2、造斜段的井眼轨迹控制技术
在定向井钻井中，造斜段钻井是关键部位，造斜就是从设计好的造斜点开始，使钻头偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程，关键是要让钻头偏离铅垂线开始造斜钻进。要根据设计好的井眼轨迹，综合井斜角、方位偏差来计算造斜率，以此指导造斜钻井施工，通过增加钻铤等措施，调整滑动钻进和复合钻进的比例，从而使钻头按照设计的井眼轨迹进行钻进，指导造斜段完成。
2、定向井钻井的轨道设计
根据定钻井的目的和用途不同，可以将定向井分为常规定向井、丛式井、大位移井等几种类型进行设计，常规定向井一般水平位移不超过1km、垂直深度不超过3km，丛式井可减小井场面积，大位移定向井的轨道一般采用悬链曲线轨道，在井眼轨迹上采用高稳斜角和低造斜率。我国定向井井眼剖面轨迹主要有“直―增―稳”三段制剖面、“直―增―稳―降”四段制剖面和“直―增―稳―降―直”五段制剖面三种类型，在具体设计时根据所在地层地质特征不同进行优化设计。三种井眼轨迹各有优缺点：三段制井眼轨迹造斜段短，设计和施工操作比较方便，在没有其他特殊要求时可以采用三段制轨迹剖面；四段制井眼轨迹剖面起钻操作时容易捋出键槽加大下钻的摩擦力，容易造成卡钻事故，且容易形成岩屑床，一般不会采用，只在特殊情况下使用；五段制井眼轨迹剖面在目的油气储层中处于垂直状态，有利于采油泵安全下摘要：对于石油天然气的开采来说，钻井是其开采的重要手段。然而在庞大的钻井技术体系中，定向钻井技术在钻井技术体系中占有十分重要的地位。由于定向钻井技术可以在复杂的地形的环境条件下进行，因而这一特性决定了定向钻井技术在实际的操作中在保持井眼的稳定，井眼的轨迹控制等方面要做到十分的精确。可以说定向钻井技术的成败在于如何在施工中井眼轨道的设计以及井眼轨迹的控制。本文就定向井钻井轨迹控制技术进行论述。
定向井的井身轨迹控制
Ｏ 引 言
随着 定 向井 工 艺技 术 的发 展 ， 成 一 系列 成 熟 形 的工 艺 ， 向井也 由简 单 定 向井 发 展 到 现 在 的大 位 定
步 造斜 及下 一 口井 施 工 的安 全 ， 直井 段 防斜 打 直
是关 键 ， 必须 重视 。为 了少起 下钻 、 碰 。一 般 二开 防
的控 制作 简要 分 析 。
以后 就开 始使 用 四合 一组 合 钻具 ， Ｐ Ｃ钻头 ＋单 即 Ｄ 弯螺 杆 ＋短 钻 铤 （ ３～５ ｍ）＋扶 正 器 （ １ ２ ０～２ ３ １
ｍ ｍ）＋ 磁 。 无
１３ 造斜 段 ．
造斜 段 注意事 项 ： ①造 斜 时要选 择 好钻 具组 合 ，
第 １期
吕贵 州 定 向井的井身轨迹控制
８ ５
定 向井 的 井 身 轨 迹 控 制
吕贵州
（ 陕西省煤 田地质 局一三九队 ， 陕西 渭南 ７４０ ） １００
摘
要 ： 绍定 向 井施 工 中不 同层段 地层 钻 进 井 身轨 迹控 制 方 法 、 向 井施 工注 意事 项和 复合 钻进 介 定
性 能 ， 障钻井 安全 ， 保 增加 钻 头 、 的使用 寿命 ； 螺杆 ⑥
注 意地层 ， 掌握 施工 地 区的方 位 ， 井斜 变化规 律 。注 意稳 定器 的外 径 ， 磁钻 铤 的外 径 ， 无 短钻 铤 的 长度 。
常摆 不到位 ， 难控 制 ， 早一些 控制好 井斜 、 应 方位 ； ② 无论使 用哪一 种定 向方法 、 设备 、 仪器都 应该 以节 约 成本 ， 少钻 井 施 工 难 度 ， 减 降低 风 险 为 目标 。 一般 ２００ｍ以下 的井 可采 用手工 操作 的单 点照 像 ， ０ 电子
定向井、水平井井身轨迹控制
第三章定向井、水平井井身轨迹控制技术第一节定向井、水平井井眼轨迹控制理论无论是定向井，还是水平井，控制井眼轨迹的最终目的都是要按设计要求中靶。
但因水平井的井身剖面特点、目的层靶区的要求等与普通定向井和多目标井不同，在井眼轨迹控制方面具有许多与定向井、多目标井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理论体系来作为水平井井眼轨迹控制的理论依据和指导思想。
我们在长、中半径水平井的井眼轨迹控制模式的形成和验证过程中，针对不断出现的轨迹控制问题，建立了适应于水平井轨迹控制特点的几个新概念。
一、水平井的中靶概念地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的柱状靶，其横截面多为矩形或圆。
我们可以把这个柱状靶看成是由无数个相互平行的法面平面组成，因此，控制水平井井眼轨迹中靶，与普通定向井、多目标井是个截然不同的新概念，主要体现是:井眼轨迹中靶时进入的平面是一个法平面（也称目标窗口），但中靶的靶区不是一个平面，而是一个柱状体，因此，不仅要求实钻轨迹点在窗口平面的设计范围内，而且要求点的矢量方向符合设计，使实钻轨迹点在进入目标窗口平面后的每一个点都处于靶柱所限制的范围内。
也就是说，控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位（即入靶点的井斜角、方位角、垂深和位移在设计要求的范围内），也就是我们所讲的矢量中靶。
二、水平井增斜井段井眼轨迹控制的特点及影响因素对一口实钻水平井，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果实钻轨迹点的位置和矢量方向偏离设计轨道，势必改变待钻井眼的垂深增量和位移增量的关系，也直接影响到待钻井眼轨迹的中靶精度。
水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。
但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。
定向井眼轨迹
马达弯角调为1.50，充分保证马达的造斜能力。
井眼轨迹控制技术
井眼轨迹现场控制技术
---有效的定向工艺措施
l 槽口的布置和钻井顺序的制定 严格按照定向井的原则进行槽口的布置和钻井顺序的制定，最大 限度的降低稳斜井段的井斜角，以降低作业难度。
井眼轨迹控制技术
基本公式计算
公式法预测井斜、方位变化：
沙泥金作图法：
例:沙泥金作图法(图解法)扭方位是一种 近似计算工具面的方法，使用简单，求 解迅速，是现场常用的方法。造斜工具 的工具面方向决定使用这种造斜工具钻 出的新井眼是增斜、降斜还是稳斜，是 增方位还是减方位。工具面大小也决定 着造斜工具的造斜能力用于井斜和方位 上的分配比例。工具面对井斜和方位的 影响，如图9－16所示。
井眼轨迹控制技术
井眼轨迹控制技术
由上图可知： 0°＜TF＜90°时，装置角位于第一象限，增斜，增方位。 90° ＜TF＜180°时，装置角位于第二象限，减斜，增方位。 180° ＜TF＜270°（－90°）时，装置角位于第三象限，减斜，
减方位。 270°＜TF＜360°时，装置角位于第四象限，增斜，减方位。 图9－16是一个扭方位的示意图。图中，OM所示为原井眼方位
井眼轨迹控制技术
基本概念
闭合方位：闭合距的方位角就叫闭合方位角。 井斜（方位）变化率：指单位长度内井斜角（方位角）
的变化值。 狗腿度：是描述井眼弯曲的情况，一般规定以每钻30米
井眼的角度变化（度/30米）。 高边：过井眼轴线的铅垂面与横截面交线的上倾方向。 装置角：造斜工具弯曲方向的平面与原井斜方向所在平
（六）有效的定向工艺措施
对于70O左右的大斜度井，9 7/8”井眼的造斜没有问题，但是 12 1/4”井眼所遇到的困难却是我们始料未及的，如F16井， 具 体 情 况 如 下 ： 直 井 段 钻 至 267m ， MWD 测 斜 ， BTOTAOL VALUE：56 此时，基本无磁干扰，MWD直接定向，造斜至596 米时，最低钻时几乎降为零，但旋转钻进时，有较高的机械钻速 （70-100m/h），直至造斜结束（其间，钻压加至15吨，几乎无进 尺，旋转2－3米，具有较好的机械钻速时再滑动，如此反复多 次）。其间进行防碰计算防碰结果表明，无防碰危险；检查马达， 正常；估计地层异常或泥浆携砂不好。 造斜时，根据实测数据随时模拟优化设计轨迹，于711米，造斜结 束。造斜井段平均造斜率为4.640/30m。
定向井钻井轨迹控制
新文38-33 F1924C
新濮3-402
濮6-122 文79-131
GP545
GP545 GP545
2732-2960
3643-3860 3080-3351
40-60
60-80 40-50
58
58 58
28
28 28
17
18 16
40↓39
37.5↓33 29↓28.5
285
295↓292 310↑312
定向钻井技术
轨迹控制方法
第七节 定向井轨迹控制技术
直井段 (防斜打直)
转盘钻+防斜钻具组合 复合钻进(直螺杆/小弯角螺杆)
概念:从垂直井段的造斜点开始,使井眼沿一 定的方位
轨 迹 控 制
偏斜的作业
定向 造斜
沿一定方位造斜至一定角度,用 直螺杆+弯接头 增斜组合增斜至要求的井斜角
方法
弯螺杆+直接头 沿一定方位造斜至一定角度,复
Dm
6.88 ＝ 68.8m Kc 10 / 100
如Δφ=-22°，其它不变，ω＝？ ΔDm＝？ γ= 6.88°，ω=-75.19°=284.19°，ΔDm= 68.8m。
转盘钻进轨迹控制
转盘钻进轨迹控制:
在转盘钻进的基础上,利用靠近钻头的钻铤部
分,合理的使用扶正器,得到各种性能的钻具组合,实
的横断面是呈倾斜状态的圆平
面，若干个这样的圆平面上最
高点的连线称为高边。
定向井的井斜与方位控制
2、工具面：造斜工具弯曲方
向的平面。
井底平面
3、装置角(重力工具面角)： 从井眼高边方向线顺时针旋
工具面 工具面角 井斜铅垂面
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。
定向井的轨迹控制
– 需在下钻前在裸眼内测得 井斜方位；
造斜工具的定向
工具面的标记方法
定向磁铁标记法：
– 适用于磁性测斜仪进行测 量；
– 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，其N 极方向与工 具面方向的关系是已知的。
造斜工具简介
转盘钻造斜工具
增斜钻具组合：
按增斜能力分为强、中、 弱三种。
使用中要注意：
1. 钻压越大，增斜能力越 大；
2. L1越长，增斜能力越小； 3. 近钻头扶正器直径减小， 增斜能力也减小。
4. 注意保持低转速。
类型 强增斜组合 中增斜组合 弱增斜组合
L1 1.0～1.8 1.0～1.8 1.0～1.8
定向井轨迹控制的主要做法
第三阶段：跟踪控制到靶点
二.跟踪控制需遵循的几条原则： 2.尽可能多的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：
二.跟踪控制需遵循的几条原则： 3.尽可能利用地层的自然规律。
–种种地层因素导致钻头的不对称切削，或引起井斜 变化，或引起方位漂移：
• 地层可钻性的各向异性：平行层面方向与垂直层面方向， 地层可钻性不同。
• 沿垂直地层层面方向，可钻性发生变化； • 沿平行地层层面方向，可钻性发生变化；
–在轨道设计和轨迹控制过程中，尽可能利用这些自 然规律，减少利用工具进行控制的时间。
L2 ------18.0～27.0 9.0～18.0
大王北油田五段制定向井轨迹控制技术
大王北油田五段制定向井轨迹控制技术从2013年开始，胜利油田河口采油厂在大王北地区布置数十口五段制定向井，五段制定向井施工与普通三段制定向井相比施工有一定的难度。
在大王北地区，开发的主力油层多在垂深3100m-3500m的沙二段，如何更好地利用地层和各种降斜钻具达到对轨迹的精确控制对于定向工程师来说尤为重要，本文主要就笔者2013年到2014年在该地区负责和参与施工的多口五段制定向井总结一下该地区该井型的轨迹控制技术。
标签：五段制定向井；轨迹控制；直螺杆钟摆钻具1 五段制定向井施工难点1.1 降斜点的选择和降斜率的判断五段制定向井设计轨迹为“直-增-稳-降-直”，其中降斜阶段的轨迹控制最为重要，也可以说是整个井定向施工过程最为核心的部分。
在井斜增到一定数值之后，结合设计选择在什么深度进行降斜，是继续选择原定向增斜钻具定向降斜还是起钻更换常规钻具组合这都是定向工程师需要考虑的问题，如果不能正确选择降斜点和判断降斜率，往往会导致后期施工的被动。
五段制井施工中，增斜段轨迹对降斜段轨迹控制的影响有如定向井施工中，直井段轨迹对增斜段轨迹控制的影响一样大。
1.2 降斜工具的选择在钻井过程中，多起一趟钻看似暂时增加了钻井周期和成本，但适时的更换更合理的钻具却往往意味着后期施工难度的减小。
在降斜阶段，常规的方法是用弯螺杆直接定向降斜，在井深不是很深的情况下，往往是可行的；但是到了一定深度后，随着井斜的增大和斜井段的不断加长，摩擦阻力逐渐增加，如果泥浆性能不是特别适于定向又处理效果不理想时，定向降斜难度近一步增加，滑动钻进钻时延长，这样就需要起钻更换钻具组合，各种欠尺寸扶正器和常规钻具的配合使用成为更加理想的选择，而在这些钻具里如何根据本井的实际情况选择最适合的钻具又成为一个难题。
2 大王北地区五段制井设计特点斜井段长意味着跨越地层比较多，从馆陶组到沙二段。
地层岩性复杂，期间通过以往钻井经验看，需要数次更换钻头才能达到优化钻时，缩短工期的效果。
关于定向井及定向队伍的要求
关于定向井及定向队伍的要求定向井是一种利用定向钻井技术进行钻探的井口。
与传统垂直井相比，定向井可以在地下进行复杂的水平和方向变化。
定向井的钻井技术要求更高，并且需要专门的定向队伍来进行操作。
首先，定向井的钻井技术要求定向队伍熟悉并掌握定向井的工作原理和钻井工艺。
对于定向井的钻具、测量仪器和设备要求熟悉并能熟练操作。
钻井操作的规程和标准要求队伍明确掌握并按照要求进行操作。
其次，定向队伍需要具备较高的技术水平和操作经验。
他们需要了解地质条件和井眼轨迹等方面的知识，能够根据钻井任务和工程要求合理规划和控制井眼轨迹。
同时，针对不同的井型和地质条件，队伍需要具备相应的应对措施和技能，确保钻井过程的安全和稳定。
定向队伍还需要具备扎实的专业知识和技能。
他们需要了解和掌握井斜测量的原理和方法、地下测井技术和测量仪器的使用，以及纠正井斜和井向差异的方法等。
在井眼轨迹规划和控制方面，定向队伍需要掌握相应的计算方法和软件，能够灵活运用并进行井斜控制，保证井眼轨迹的准确性和稳定性。
另外，定向队伍需要具备较好的工作纪律和责任心。
在各个钻井阶段中，定向井的钻探都要求严格遵守工作规程和操作程序，确保钻井安全和钻井效率。
定向队伍需要遵循相关的安全规章制度，正确使用和维护钻井设备、测量仪器和安全设备，并能针对突发情况做出应急处理。
综上所述，对于定向队伍的要求主要包括：1.熟悉和掌握定向井的工作原理和钻井工艺；2.具备较高的技术水平和操作经验；3.具备较好的沟通和协作能力；4.具备扎实的专业知识和技能；5.具备良好的工作纪律和责任心。
只有具备上述要求的定向队伍，才能够胜任定向井的钻井任务，确保钻井过程的顺利进行，达到预期的技术和经济效益。
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定向井轨迹控制技术要求
1 范围
本标准规定了定向井轨迹控制技术,包括相关的准备、质量要求、施工方法、安全措施、资料的收集和整理等做法。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
SY/T 5088-93 评定井身质量的项目和计算方法
SY/T5416-1997 随钻测斜认错测量规程
SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程
SY/T 5619-1999 定向井下部钻具组合设计方法
SY/T 5955-1999 定向井钻井工艺及井身质量要求
3 定义
本标准采用下列定义。
3.1中靶targeting
实钻井眼轨迹进入预定的靶区。
3.2靶区target area
包括通常意义的靶圆以及地质规定的特殊目标范围。
3.3中靶预测target prediction
根据实钻井眼轨迹达到的位置及方向，对靶前待钻井眼的造斜率、方位调整率、井斜角和井斜方位角和长度进行预测。
4 准备
4.1钻机设备
4.1.1选用钻机类型的提升能力应不小于相同井深直井的钻机的1.3倍。
4.1.2钻井设备还应有：转盘扭矩仪、液压大钳、泵冲数表。
4.1.3安装质量按设计要求执行。
4.2钻具、工具和仪器
4.2.1使用的钻杆应比同类直井所用钻杆高一级。
有条件的可使用18°斜台肩钻杆。
4.2.2钻杆内径应不小于56mm。
4.2.3钻铤、无磁钻铤、钻杆、稳定器和接头等下井前必须探伤。
4.2.4定向井专用钻具、工具配备见附录A（标准的附录）。
4.2.5测量仪器可选用单点、多点或有线随钻或无线随钻测斜仪或陀螺测斜仪。
其尺寸大小依据井眼尺寸确定。
有磁干扰的井段必须采用陀螺测斜仪。
4.2.6
5质量要求
井身质量要求应符合SY/T5955的规定。
6工艺要点
6.1工艺阶段可分为直井段钻进、造斜（降斜）段钻进和稳斜段钻进。
6.2钻进方式可分为滑动钻进、旋转钻进和导向钻进。
6.3钻具组合应符合SY/T5619的规定。
6.4在有磁干扰的情况下，采用陀螺测斜仪。
6.5施工中，根据测量数据及时作出实际轨迹图，以指导轨迹控制施工。
6.6定向弯接头或弯壳体动力钻具按实际情况选用。
6.7定向时，考虑同地区方位漂移情况，合理确定方位角预留量。
6.8装置角的大小采用沙尼金作图法、计算法或尺算法确定。
6.9特殊情况的钻具组合要根据现场的实际情况调整。
7施工
7.1直井段施工
7.1.1用单点测斜仪监控，测量间距不大于150m。
7.1.2直井段最大井斜和狗腿严重度要求符合相同深度直井的质量要求。
7.1.3丛式井要作1：100的水平局部放大图，并进行防碰计算，提出防碰预告。
7.1.4定向施工前要测直井段多点数据，据此，修正井眼轨道设计。
7.1.5定向前处理好泥浆，使其达到设计要求。
7.1.6丛式井自第口井起，要检查是否有磁干扰，如有应使用陀螺测斜仪进行测量。
7.2滑动钻进方式施工
7.2.1使用磁性单点测斜仪或电子单点测斜仪或随钻测斜仪施工。
7.2.2按设计组合钻具。
7.2.3下钻到井底，下入测斜仪器测斜并坐键。
7.2.4调整工具面到计算的装置角。
7.2.5加压钻进。
7.2.6测斜间距最大不得超过30m，对特殊情况要加密监测。
7.3旋转钻进方式施工
7.3.1稳定器要求按SY/T 5619的规定执行。
7.3.2短钻铤的配备按SY/T5619的规定执行。
7.3.3按造斜率大小确定钻进参数钻进。
7.3.4.测斜间距最大不得超过50m，对特殊情况要加密监测。
7.4导向钻进方式施工。
7.4.1工艺流程：定向井的直井段、增斜段、稳斜段或广义调整段的施工，采用一种钻具组合来完成。
7.4.2广义调整段可以是增斜段、稳斜段、降斜段以及它们的组合。
7.4.3钻进方式：复合钻进。
7.4.4钻具组合：
7.4.4.1钻具组合：高效钻头+导向工具+定向直接头+无磁钻铤+加重钻杆（300-450m）+钻杆。
7.4.4.2导向工具主要包括：遥控弯接头+直动力钻具或单弯导向动力钻具或异向双弯导向动力钻具或
井下可控导向工具等。
7.4.4.3导向动力钻具上的近钻头稳定器使用欠尺寸的稳定器。
7.4.4.4转盘转速尽量控制在最低的范围内（推荐50~65r/min）。
7.4.4.5泵排量采用井下导向钻具推荐的最大排量。
7.4.4.6无线随钻测斜仪进行监测。
7.4.4.7在定向或扭方位过程中，若井斜和方位达到要求时，及时改用转盘钻进方式钻进。
7.4.4.8在转盘钻进过程中，若井斜或方位发生漂移时，及时改用定向或扭方位钻进方式，调整井斜或方位到所需要求。
8施工安全措施
8.1除正常钻进和必要的划眼外，活动钻具时应以大幅度上提下放钻具为主，尺可能少转动钻具。
8.2采用短起下钻或分段循环的办法，帮助清洁井眼。
一般每钻进200m或钻头在井下工作20h进行一次短下钻，岩屑返出不正常时还应加密短起下钻的间距，最少起至上只钻头的起钻位置，遇井下不正常时，应起过复杂井段直至套管鞋。
8.3弯壳体动力钻具下井必须双钳紧扣，控制下放速度。
8.4带弯壳体动力钻具起钻不能用转盘卸扣，以防止破坏井壁和下部钻具倒扣。
8.5通井划眼以冲、通为主，防止出新眼。
8.6起下钻遇阻卡超过正常摩阻时，消除摩阻要做到起钻时少拔多放，下钻时少放多提多次活动消除，否则循环划眼。
8.7认真记录每次起钻遇阻位置，判断键槽。
键槽遇阻时严禁硬拔，应用倒划眼的方法起出，然后破坏键槽。
8.8键槽破坏器下井时，其尺寸大于井内钻铤的最大外径，比正常稳定器外径小12.7~25.4mm，其安放位置应处在钻头到达井底时的已短键槽井段的顶部。
8.9泥浆要有良好的润滑性、抑制性和携砂性，泥浆的摩擦系数小于0.2，含砂量低于0.3%。
8.10凡是与上述措施不相低触的直井的一切安全措施均适用于定向井。
9资料
9.1测量数据的处理
9.1.1井身轨迹计算使用多点测斜仪数据，在有磁干扰的情况下应使用陀螺多点测斜仪测得的数据。
9.1.2所有方位角要进行磁偏角校正，磁偏角的大小以设计书数据为准。
9.1.3井身轨迹计算按SY/T5088的规定。
9.2资料的收集与整理
9.2.1完井技术报告。
9.2.2定向井完井报告包括下列内容：
——基本数据统计表[见附录B（标准的附录）]；
——分段施工情况统计表[见附录B（标准的附录）]；
——钻具效能分析表[见附录B（标准的附录）]；
——钻具结构统计表[见附录B（标准的附录）]；
——单点测斜或随钻测斜原始记录表[见附录B（标准的附录）]；
——多点测斜记录表[见附录B（标准的附录）]；
——井身轨迹计算表[见附录B（标准的附录）]；
——垂直投影图和水平投影图；
——施工日志记录；
——井下复杂情况；
——主要工艺技术措施。
9.2.3保存好测斜原始资料，上交存档。
附录A
定向井专用钻具、工具配备
附录B
定向井完井报告中的数据表格
表B2 施工情况统计表
表B3 钻具效能分析表
表B4 钻具结构统计表
表B5 单点测斜记录表
表B6 多点测斜记录表
表B7 井身轨迹计算表方位修正角已校。