井眼轨迹控制技术在水平井中的应用
水平井钻井施工过程轨迹控制技术
40目前，我国大多数油气田均进入了开采后期，钻探过程十分复杂，而水平井技术可以提高油气井的开采效率，因此，水平井钻探逐渐成为最为流行的钻探技术。
但是在水平井钻探技术的应用过程中也暴露出众多的问题，其中轨迹控制困难最为突出。
在钻井过程中，对轨迹进行精确的控制，不但可以提高油气资源的开采效率，还可以防止发生各种油气开采事故，对于水平井钻探过程而言十分重要[1]。
1 水平井钻井概述水平井钻探过程所面对的对象不仅有直井段，也需要对地下的斜井段进行钻探，因此技术实施难度较大。
在水平井钻探过程中，对轨迹进行精确的控制，可以防止发生井眼倾斜，才能满足实际开采的需求。
在实际的水平井施工过程中，要达到轨迹控制的目的，也需要对钻具进行优选，在一定条件下，可以采用多种钻具相组合的措施，针对不同的地质条件和不同的井段，所采用的钻具组合方式各不相同[2]。
在另一方面，要做到轨迹控制，必须提高钻头的转速，这种情况下，若钻具选择不合理，可能会导致卡钻事故，从而影响钻探轨迹，一般情况下，针对直井段采用小直径的钻头效果更佳。
通过此分析发现，钻具的选择为轨迹控制带来了极大的难度。
2 水平井钻井轨迹控制特点水平井钻井过程中的轨迹控制包括导向靶进入井内到完井的各个过程，导向靶进入井内之后将直接和地层的缝隙系统相接触，导向靶的精确控制是轨迹控制的基础，因此，水平井钻井过程中的轨迹控制具有两大特点：（1）轨迹控制受主客观因素影响严重水平井钻井轨迹控制过程中的影响因素分为两个方面，分别是主观因素和客观因素。
主观因素主要包括地下地质状况、钻探井的结构、钻井轨迹、钻井所采用相关设备的参数以及现场的事故条件；客观因素主要包括油气储层的特征及井下摩阻。
轨迹控制虽然也受客观因素影响，但是实际的轨迹控制筹划都是根据主观因素来完成，从而保障钻井过程的顺利进行[3]。
（2）沿油气储层进行轨迹控制的质量十分重要本文中所提出的沿油气储层进行轨迹控制指的是根据油气走向和倾角变化进行轨迹控制，从而使整个井下轨迹保持平整，同时也可以使轨迹沿储层方向延伸。
我国水平井钻井技术的发展及应用
浅谈我国水平井钻井技术的发展及应用关键词：钻井水平井发展一、引言近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为4.5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。
在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在多个油田得以迅速发展，其油藏有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂岩油藏等多种类型，石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊经济边际油藏开发的低本高效，是水平井技术发展的直接动力。
智能化钻井系统是自动化钻井的核心，是多种高新技术和产品的进一步研究和开发，其微型化的发展趋势，可望在21世纪前半叶实现，随着钻井过程中工具位置、状态、流体水力参数、地层特征参数的实时测试、传输、分析和控制指令的反馈、执行再修正、钻井信息日益数字化，越来越脱离了人的经验性影响和控制，钻进过程逐步变成一个可用数字描述的确定性过程。
当前出现和正在发展的三维成像技术就是钻井信息数字化的一个典型例证。
自水平井技术获得进展以来，出现了明显的专业分工和作业中的合作，现在这种趋势更加明显。
测试工具开发和应用，多分支井完井管柱系统开发，都体现了专业服务公司和作业者之间的专业分工和作业合作趋势。
这种趋势有利于新技术、新工艺的研究和应用。
总的来说，21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化、智能化、轻便化和经济化方向发展。
定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一。
采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低开发成本，有利于环境保护，具有显著的综合经济效益。
近年来，定向井已成为常规技术而得到普遍应用。
二、我国水平井钻井技术现状和趋势中国是发展水平井钻井技术较早的国家之一，60年代中期在四川打成磨3井和巴24井，限于当时的技术水平，这2口水平井未取得应有的效益。
“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用，并在不同类型油藏进行了先导试验或推广应用，取得了很多成果。
井眼轨迹控制技术
2、井眼轨迹控制技术随着水平井在不同区块的施工，不同区块每口井的地质情况不同，井眼轨迹控制过程中遇到的问题也不一样。
突出表现在以下几个方面：(1)、实钻地质情况复杂多变，油层深度与设计变化较大，井眼轨迹需要随地质情况变化进行调整。
(2)、水平段油层深度在横向上变化不一，有从低部位到高部位的，也有从高部位到低部位的，还有先从低部位到高部位再下降的。
(3)、不同区块工具造斜能力和地层对井眼轨迹的影响不同。
(4)、测量数据的相对滞后对地质导向和井眼轨迹的预测和调整带来困难。
(5)、老平台钻井的防碰问题在水平井钻井中更为突出，水平井的直井段、造斜段及水平段都存在防碰问题。
为了有效地进行井眼轨迹的控制，掌握井眼轨迹状况和发展趋势，及时发现油顶、准确入靶和沿油层钻进，水平井施工中在造斜点以下所有井段全部应用了MWD+导向钻具进行井眼轨迹监测与控制，从探油顶段开始应用LWD进行地质导向，并与地质人员密切配合，保证实现地质目的。
水平井井眼轨迹控制原则：根据设计，结合地层情况，优化水平井井眼轨迹控制方案；以地质导向为先导，根据地层变化，及时调整，控制好水平井着陆段和水平段的井眼轨迹，实现地质目的。
水平井井眼轨迹控制技术措施：（1）、水平井井眼轨迹控制施工方案的优化。
针对不同的井身剖面和地层剖面类型，选择不同的井眼轨迹控制方案。
对于油层为上倾方向，控制井眼轨迹在A点前20~30m，垂深达到设计油顶位置，井斜达到85°~86°，进入油层后能及时在A点前调整到最大井斜，达到井眼轨迹控制在距油顶1.5m 范围内。
对于油层为下倾方向，水平段井斜角小于90°，控制井眼轨迹在A点前40~50m，垂深到设计油顶位置，井斜达到82°~84°，进入油层后能及时在A点前调整到最大井斜，达到井眼轨迹控制在距油顶1.5m范围内。
根据地质情况变化，及时调整井眼轨迹。
与地质人员一起，及时了解、分析地层变化，着陆段提前下如LWD仪器，提供伽玛、电阻率测量数据，根据油层深度的变化，及时修正井眼轨迹，保证在A点前着陆，避免牺牲水平段。
水平井井眼轨迹控制技术
水平井井眼轨道控制技术水平井钻井的技术关键是确立一个既能经济、安全钻成水平井，又能高精度控制井眼轨迹的水平井钻井模式，形成适应不同钻井方式的水平井钻井工艺技术。
不同类型的水平井，其井身结构和设计轨道不同，所选择的钻井方式不同。
而水平井钻井方式的确立又要受到钻井设备、钻井工具的装备情况，钻井工艺技术水平，测量仪器装备等诸多因素的制约。
水平井钻井基本上为两种方式：一是与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制方式和钻井模式。
二是与导向钻井系统比较接近的以动力钻具为主的水平井井眼轨迹控制方式和钻井模式。
一、以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制采用与常规定向井比较接近的以转盘钻为主的水平井钻井模式，在长半径水平井中通过调整钻具组合和钻井参数，可以有效地实现对强增斜、微增斜、水平段稳平钻进的井眼轨迹进行控制，但在大斜度井段和水平段必须利用水平井的摩阻计算程序进行钻具组合的倒装设计；通过使用高聚物水包油钻井液体系和正电胶钻井液体系，配合强化的四级钻井液净化系统，采用大排量循环、交叉接力式短起下钻等技术措施，可以满足水平井安全钻井的需要。
对中半径水平井，在增斜率大于6°／30m之后，尤其在Φ444．5mm大尺寸井眼中，用柔性的转盘钻钻具组合来实现比较稳定的增斜率是比较困难的，而且不利于井下安全。
因此，这种模式在中半径水平井中的应用是有条件的，一般适用于中半径水平井的造斜率低限，并采用动力钻具组合进行造斜能力和井段的调整。
1、以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制主要思路采用两层技术套管的井身结构，虽然有利于井下安全，但是不经济。
通过总结实践经验，逐渐认识到：采用这种井眼轨迹控制模式应当简化井身结构，整个增斜井段采用单一的Φ311mm井眼尺寸。
在此基础上，将这种模式定型为：（1）充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术，严格的将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之内，快速优质地钻完该井段。
（2）定向造斜段的施工用常规动力钻具、弯接头或弯套动力钻具的方式进行。
关于对提高水平井油层钻遇率的研究
关于对提高水平井油层钻遇率的研究水平井是近年来发展起来的一项钻井技术，能有效扩大泄油面积，提高单井产量，已经成为油田开发中后期动用剩余可采储量、改善油田开发效果、提升原油产量和经济效益的一项重要手段。
水平井钻井基本上位于老旧油田，储层环境变化比较快、油水关系也相对较为复杂，同时由于受工艺技术水平以及地质环境限制，实际钻井与设计的井眼轨迹存在较大出入。
如何有效提高水平井井眼轨迹控制的精度，提高水平段油层钻遇率，实现油气田的有效开发，是目前各油田所关注的重点课题。
为此，本文对提高水平井油层钻遇率的精确入靶技术、钻井轨迹跟踪调整技术、随钻测井地质导向技术、气测值判断技术等进行研究，以供参考。
标签：水平井;油层钻遇率;技术研究1 引言水平井作为一项新的钻井技术，对老旧油田的二次开发具有重要意义，水平井可以有效扩大泄油面积，提高单井产量，应用范围也越来越广。
但是，如何提高水平井油层钻遇率，使油田得到更有效的开发，是水平井开发研究的一项重要课题，也是实现油田可持续开发的重要技术保障。
2 影响水平井油层钻遇率的因素分析2.1 准确入靶因素、准确入靶是水平井钻井技术的关键，是控制水平井经验轨迹的前提。
影响水平井准确入靶的因素包括地质环境及钻井工具因素。
如在水平钻井过程中，遇到油层较薄、地层倾角不够稳定、注采井网密集、随钻测量随钻测井仪器的精确度较低等，都可能造成水平井难以准确钻入靶点。
在多种情况下，即使准确钻入靶点，但是由于倾斜角的控制因素都会造成水平井井眼轨迹钻出产层，达不到水平井的钻井目的[1]。
2.2 轨迹控制因素水平井入靶后，由于地层因素的不确定性及随钻测量仪器所存在10-15m的测量“盲区”，都会導致水平段的井眼轨迹随时都会钻出产层。
由于水平段具有接近90°的井斜角，一旦钻出产层，需要在产层外穿行20-30m的距离才能重新钻入，油层钻遇率有所降低，轨迹控制因素也是水平井钻遇率的重要因素。
3 提高水平井钻遇率的关键技术分析3.1 精确入靶技术精确入靶技术是指提前30m着陆便可达到精确入靶的工艺技术要求，同时还能起到对岩屑床有效破坏和井眼清洗的作用。
华庆油田长水平段水平井川平46—18井井眼轨迹控制技术
华庆油田长水平段水平井川平46—18井井眼轨迹控制技术作者：仵磊吴光刘洁来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第02期【摘要】华庆油田所处的鄂尔多斯盆地属典型的超低渗透油藏，产量较低；并且受地形地貌影响，开发难度较大。
三维水平井、长水平段水平井的实施已经成为华庆油田开发的重要技术保障，并取得了较好的效果，水平井平均产油量6-9吨 / 天。
实现了超低渗透油田高效开发，保证华庆油田的可持续发展，也是长庆油田上产5000万吨的有力保障。
川平46-18井是一口典型的长水平段三维水平井。
本文主要针对该井井眼轨迹控制关键技术及施工的难点进行分析，保证了井眼轨迹的平滑，降低了水平井的施工风险。
【关键词】超低渗透高效开发长水平段三维水平井轨迹控制1 川平46-18井井身机构该井井身结构采用了φ3 11 . 2 m m钻头×1 0 0 m×φ2 4 4 . 5 m m表套×1 0 0 m +φ2 2 2 . 3 m m钻头×1680m×φ139.7mm油套×3514米的井身结构。
井身结构示意图如图1所示。
图1？川平46-18井井身结构设计示意图目前华庆油田油井水平井钻井技术大多采用以“钻头+单弯螺杆动力钻具”为基本底部钻具组合的连续导向钻井技术。
该技术对井眼轨迹的控制是通过复合钻进与滑动钻进交替进行实现的。
在实际应用中，由于很难预测复合钻井段的导向能力，所以一般用滑动导向来频繁调整井眼轨迹。
因此，如何提高复合钻进井段的长度，尽量减少水平段滑动钻进的工作量，从而提高水平井井眼轨迹的圆滑程度，已经成为水平井，特别是长水平段水平井井眼轨迹控制的关键（表1所示）。
2 井眼轨迹控制方案的确定利用直井段来弥补靶前距短的缺点，完成部分需要在斜井段完成的偏移距离，在井斜满足设计要求的情况下，方位在设计的偏移方位线上，实现偏移距离尽可能大，使斜井段需要的偏移距离变短，有利于增斜井段施工。
井眼轨迹精准定位技术探讨
井眼轨迹精准定位技术探讨【摘要】井眼轨迹精准定位技术是油田开发中的重要技术之一，本文从发展历程、现有技术、应用案例、优势挑战以及未来发展方向等方面进行探讨。
该技术通过精准定位井眼位置，提高了钻井效率和油气采收率，对油田开发具有重要影响。
实践中，井眼轨迹精准定位技术已在油田钻井、油藏勘探等领域得到广泛应用，取得了显著成效。
技术仍面临着挑战，如实时性、精度等方面的改进仍待提升。
未来，井眼轨迹精准定位技术有望在油田勘探开发领域进一步拓展，为提高勘探成本效益、保障油气资源安全供给发挥积极作用。
由此可见，井眼轨迹精准定位技术对油田开发的重要性不言而喻，其应用前景值得期待。
【关键词】井眼轨迹、精准定位技术、油田开发、发展历程、应用案例、优势、挑战、发展方向、重要性、影响、应用前景1. 引言1.1 井眼轨迹精准定位技术探讨井眼轨迹精准定位技术是指通过各种手段和技术手段精确测量和计算油井钻孔的位置和走向，以实现油井的精准定位和控制。
在油田开发和生产中，井眼轨迹精准定位技术起着至关重要的作用，可以帮助油田工程师准确地了解井眼的位置、方向和轨迹，从而更好地进行油藏开发和管理。
随着油田资源的逐渐枯竭和开采难度的增加，井眼轨迹精准定位技术日益受到重视。
通过该技术，可以实现井眼的准确定位和控制，提高油田的产量和开采效率，降低油田开发的成本和风险。
井眼轨迹精准定位技术还可以帮助油田工程师更好地理解油藏地质特征和流体动态特性，为油田的开发和管理提供更科学的依据。
在本文中，我们将探讨井眼轨迹精准定位技术的发展历程、现有技术、应用案例、优势和挑战，以及未来发展方向，从而全面了解这一重要技术在油田开发中的作用和影响。
2. 正文2.1 井眼轨迹精准定位技术的发展历程井眼轨迹精准定位技术的发展历程可以追溯到20世纪初，当时石油工业迅速发展，对井眼轨迹精准定位技术的需求也逐渐增加。
最初，人们主要通过人工测量井眼轨迹的方法来确定井眼位置，这种方法存在着测量误差大、效率低、成本高等问题。
定向及水平井简介
定向及水平井除了具备普通直井的优点外，还具有提高油气 开采效率、降低开发成本、利于环保等优势。
定向及水平井的起源和发展
起源
20世纪80年代，由于油气资源供应紧张和开发难度增大，定向及水平井技术 开始得到广泛应用。
发展
定向及水平井技术不断发展完善，从单一的定向井到复杂的多分支井，从浅 层到深层，从陆地到海洋，应用领域也不断拓展。
定向及水平井在水资源工程中的应用
水资源工程是定向及水平井技术应用的重要领域 之一。
定向及水平井技术可以用于地下水资源开发和利 用，提高地下水资源的开采效率。
定向及水平井技术还可以用于水库扩容和加固， 提高水库的蓄水能力和防洪能力。
定向及水平井在其他矿产资源开发中的应用
定向及水平井技术可以应用于 其他矿产资源的开发中。
02
定向井技术
定向井的定义和分类
定向井定义
定向井是一种在石油和天然气勘探和开发过程中，利用定向钻井技术使井筒穿过 一定厚度岩层，到达预定的靶点位置的井。
定向井分类
根据钻井方向和靶点位置的不同，定向井可分为斜向井、水平井和分支井。
定向井的技术原理
定向钻井技术
定向钻井技术是利用旋转钻头、钻柱和定向装置等工具，使 井筒沿着预先设计的轨迹钻进，达到预定靶点位置的钻井技 术。
04
定向及水平井在石油工业中的应用
定向及水平井在油气勘探开发中的应用
1 2
确定油气资源分布
定向井和水平井可以用于确定油气资源的分布 情况，帮助油田勘探和开发。
增加储量
通过定向井和水平井可以发现更多的油气资源 ，增加储量。
提高开采效率
3
定向井和水平井的开采效率比传统直井更高。
定向及水平井在提高油气产量和采收率方面的应用
随钻测井技术在水平井中的应用
随钻测井技术在水平井中的应用发表时间：2008-12-10T09:50:13.700Z 来源：《黑龙江科技信息》供稿作者：杨显敬许孝顺[导读] 随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和边底水等难以动用的储量得到经济有效地开发。
摘要：随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和边底水等难以动用的储量得到经济有效地开发。
关键词：随钻测井(LWD)；水平井；井眼轨迹；井斜角;B64-28KH井水平井技术是20世纪最重要的钻井技术之一，能提高石油勘探开发效果、油井产量和油藏采收率。
近年来，随着随钻测井技术的发展和应用，水平井技术进一步完善。
实践证明，随钻测井技术能够将井眼轨迹控制在油层的最佳位置，极大地提高了水平井的成功率，特别是使薄油层和边底水等难以动用的储量得到经济有效地开发。
随着油田勘探开发难度的不断增加，该项技术将得到更加广泛的应用。
1 随钻测井技术简介随钻测井就是在钻进作业的同时，实时测取地质参数，并绘制出各种类型的测井曲线，作为地质人员进行地质分析的依据。
由于是实时测量，地层暴露时间短，因此，测井曲线是在地层液体有轻微入侵甚至没有入侵的情况下获得的，与电缆测井相比，更接近地层的真实情况。
在必要的情况下，还可以将随钻地质测井曲线与电缆测井曲线进行对比，获得地层被流体侵入的实际资料，为地层液体的特性分析提供帮助。
随钻测井提供的实时地质参数数据，可以帮助现场人员对将要出现的地层变化做出准确的判断。
在水平井钻井中，配合定向参数测量，可以准确地控制井眼轨迹穿行于储层中的最佳位置，有效地回避油/气和油/水界面，从而显著提高钻井效率，缩短钻井周期，从整体上降低钻井成本。
利用这一技术可以大幅度地提高单井产量和储层采收率。
目前国内使用较多的是从贝克休斯公司引进正脉冲LWD(LOGGING While Drilling)无线随钻地质参数测量仪。
水平井井轨迹精准控制技术研究
水平井井轨迹精准控制技术研究摘要：在开展水平钻井施工作业时，其工施工难度相对较大，风险比较高，为了能够保证水平井施工质量，需要加强井眼轨迹控制工作。
这是水平井钻井施工过程中的关键环节。
在对水平井井轨迹精准控制技术进行深入分析的过程中，需要掌握水平井井轨迹精准控制的主要意义，同时探讨在水平井井轨迹精准控制过程中的关键技术。
这样才能够从具体的施工技术要求出发，对水平井井眼轨迹控制技术进行全面掌握，提高水平井钻井施工质量。
关键词：水平井施工；井轨迹控制；精准策略前言水平井井轨精准控制是水平井钻井施工过程中的关键环节，在实际施工过程中必须以水平井井眼轨迹精准控制的主要特点为基础，准确掌握水平井着重中存在的各种问题。
同时需要对现场快速对比和预测技术、测检盲区导向技术和科学平滑轨迹控制技术等进行综合探讨，从而提高水平井井轨精准控制水平。
1.水平井井轨迹精准控制的特点与常规定向井相比，水平井的井眼轨迹控制具有一定的特殊性，主要表现在以下方面：第一，中靶要求相对较高。
水平井的靶体一般是以三维靶体，将矩形窗口作为前端，使其呈成水平或者近水平的长方体。
因此，对三维中靶要求比较高，井眼轨迹除了水平投影进入到靶窗范围内，垂深也要控制在靶框范围内，就是通常说的着陆。
此外，在水平段钻进过程中，也要防止钻头穿出靶体而产生脱靶问题。
第二，在水平井井眼轨迹迹定向过程中，对摆放工具面，也存在一定难度。
主要是因为随着井斜不断增大，钻柱摩阻扭矩不断增加，会导致工具面角摆放难度加大并且工具面较难稳定。
第三，在对水平井井眼轨迹进行控制的过程中，因为地层的影响，螺杆造斜能力也具有一定的不确定性。
再加上测量仪器距离钻头位置还有一定的距离，会直接影响水平井着陆与水平井段控制质量[1]。
1.水平井着陆中存在的问题（以甘肃庆阳地区为例）在甘肃庆阳地区区域上属陕北斜坡西南段，局部构造位于庆阳鼻褶带，构造性形态为一个西倾单斜。
长8层顶构造对油气没有明显的控制作用，坡度平缓，地层倾角约0.5-0.7°。
水平井着陆井眼轨迹控制技术探讨
9
10
整理得到水平井着陆最佳夹角Δ α ：
2arctan(
2 L1 4 L12 d (4r d ) ) 4r d
11
此外，根据 K 和Δ α ，可计算出增斜井段长度Δ L：
水平井着陆井眼轨迹控制技术探讨
孙连坡
（中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营，257017）
【摘 要】 在复杂结构井钻井过程中，根据随钻测控仪器（MWD/LWD）测量参数调整井眼轨迹可以实现实钻井眼处于
目的层的有利层位。目前随钻测控仪器置于距离钻头 10m 以上的无磁钻具中，由于其探测范围局限和测量另长的存在， 若目的层实际位置与设计相差较大，可能造成实钻井眼轨迹不能及时进入目的层、水平着陆失败，甚至填井侧钻。随钻 测控仪器测量盲区长、仪器探测范围局限等因素一定程度上影响了井眼轨迹着陆的效果。本文结合现场实际，推导出了 水平井安全着陆最佳夹角的计算公式，进而根据仪器分辨率反算出 LWD 能够及时发现目的层界面所需的测量另长范 围，对水平井着陆精确控制和近随钻测控仪器性能改进提供了理论依据。
2 水平井着陆最佳夹角推导
若已知油层厚度为Δ d（假设最优轨道距顶界面Δ d/2），工具造斜率 K 为 20°/100m，可通过已知 公式和图 1 中的几何关系，推导计算水平井最佳着陆夹角Δ α 。首先根据曲率半径和造斜率关系式 得：
K
1 1 100m 5732.48m r k r K k 180Βιβλιοθήκη 图 1 某井 水平着陆伽马电阻率曲线
1.2 着陆阶段导向工具造斜能力和入靶井斜角 根据 compass 软件计算，垂深同为下行 2.09～ 2.23m ，造斜率分别是 10 °/100m 、 15°/100m、20°/100m、25°/100m，下探安全井斜分别为 85°、84°、83°、82°，钻 至目的层（假设井斜为 90°）需要的段长分别为 50m、40m、35m 和 32m（见表 1）。
DX1709小井眼侧钻水平井轨迹控制技术研究与实践
DX1709小井眼侧钻水平井轨迹控制技术研究与实践发布时间：2022-05-06T02:27:26.292Z 来源：《科学与技术》2022年2期作者：李峰，树平，地力木拉提·热西提，那春雨，邹明[导读] DX1709井是为了提高滴西14二叠系梧桐沟组下气层产能和储量动用李峰，树平，地力木拉提·热西提，那春雨，邹明中国石油西部钻探井下作业公司摘要：DX1709井是为了提高滴西14二叠系梧桐沟组下气层产能和储量动用，而进行的一口侧钻水平井。
但由于地质条件复杂，井眼小，水平位移长，钻井难度较大，定向井钻井过程中存在机械钻速慢、钻压传递困难、井眼轨迹控制难度大等问题，限制了定向井在开发钻井中的效益。
通过研究分析该区域地质特征、钻井难点以及已钻邻井情况，制定了相应的技术对策，在该井的应用取得了较好的技术效果，为该区域侧钻水平井单井安全提速创效工作积累了经验，对于其它类似区域也具有很好的借鉴意义。
关键词：水平井；技术难点；轨迹控制；提速一、区域地质概况滴西地区梧桐沟组气藏位于准噶尔盆地陆梁隆起东南部的滴南凸起西部，该区二叠系梧桐沟组地层与上覆三叠系百口泉组地层整合接触，与下伏石炭系地层呈不整合接触，自下而上分为梧一段（P3wt1）和梧二段（P3wt2）两个亚组，其中气层分布在梧桐沟组一段（P3wt1），地层分布稳定，厚度在60m～80m左右（见附图5）。
DX1709井是滴西17石炭系气藏部署的一口开发井，位于滴西176岩体西北部。
2014年4月4日开钻，6月10日完钻，完钻井深3800m，完钻层位石炭系巴山组。
该井二叠系梧桐沟组和石炭系均见油气显示，其中二叠系梧桐沟组钻遇储层岩性主要为灰色细砂岩，电测解释气层2段6.6m，石炭系巴山组钻遇储层岩性主要为玄武岩，电测解释气层5段32.6m。
2014年7月~8月该井在石炭系巴山组、二叠系梧桐沟组试气，试气结论分别为“含气水层”和“气层”。
滴西14二叠系梧桐沟组气藏东部试气结果显示，DX1709井日产气仅1.856×104m3。
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。
侧钻水平井井眼轨迹控制技术
空 间 测量 、 算 机 软 件 和决 策论 等 诸 多 学科 ， 一 门 计 是
典 型 的多学 科综 合技 术 。 在 １ ９７ ｍ 套管 内开 窗侧 ３ ．ｍ 钻 中半 径水 平井 ， 由于井 眼 尺寸 小 、 具 刚度 低 ， 迹 钻 轨
２１１靶 区 设 计 原 则 ．．
钻 井 进 尺 ２ ８１ ４ ３ ｍ、 均 造 斜 率 （ ．。 １ ．。／ ４ ．— ３ ． 平 ２ ８ ～ ６２ ） ４
３ ｍ、 平 段长 ５ ．～ ４ ． 各 项 技 术 指标 全 部达 到 ０ 水 ２ １３３ ０ ｍ， 设计 要求 （ 主要 技术 指标 如表 １ 示１ 所 。经过 ６年 多 的 理 论研 究 与 现 场实 践 ． 噶 尔盆 地 砾 岩 油藏 、 准 裂缝 性 油 藏侧钻 水 平井 钻井 工艺 技术 已趋 成熟 ．侧 钻 工具 、 测 量仪器 与计 算软 件也 基本配 套 。 随着注 水老 油 田剩 余 油分 布研 究 的进一 步深 入及 侧钻 水平 井 钻井 、 井 完 与 采油技 术 的进 一步 发展 ， 侧钻 水 平井 将成 为 注水 老
眼轨 迹 设 计 、 具 组 合 设 计 与 井 眼轨 迹控 制施 工 工 艺 ， 钻 包括 初 始 造 斜 侧 钻 、 井眼 轨 迹 测 量 、 眼 轨迹 控 制 软 件 及 造 斜 段 、 平段 轨 迹 井 水
控制方案。
关键 词
侧 钻 水 平 井 轨 迹 设 计 轨 迹 控 制 钻 具 组 合 螺 杆 钻 具
影 响 ， 入 水波 及 不 到造 成一 些 死 油 区 ， 些剩 余 油 注 这
浅谈水平井井眼轨迹控制技术
１以转 盘钻 为主 的水平 井 井 眼轨迹 控 轨迹的有效控制 。
段。
一
该井段 。 二 是定 向造斜 段 的施 工用 常规 动力 钻
具、 弯接头 或弯套动力 钻具 的方 式进行 。应 选择合 适的弯接头 或弯壳体度 数 ， 使实 际造 斜率尽 可能地 接近设 计造 斜率。 井斜 角应 达 到１ ０ － ． １ ５ ￣ ￣ 转盘钻进 ， 以利 于待钻井段增 斜
一
制
三是对 地质 设计 靶区垂 深误 差要 求在 ５ － ｌ Ｏ ｍ、而平 面误 差大于 ５ ｍ的水 平探 井和 水平开发井 ， 以转 盘钻钻具组 合为 主要 钻进 方式 ， 可采 用大排 量来 提高携 岩能 力 ， 以两 套 转盘钻钻具组 合用二至 三趟钻钻完 ５ ０ ０ ｍ 左 右的水平井段 。 四是对地 质设 计靶 区垂 深误 差要求 在 ５ ｍ之 内 、而平面误差也小 于 ５ ｍ的水平井 ， 采用 １ 。 左右 的单 弯动力钻具 或 Ｄ Ｔ Ｕ导 向钻 具与 转盘钻 钻具 组合 相结合 的方 式钻水 平
是长 半径水 平井 使用 常规 定 向井工 １ ． １以转盘钻为 主的水平井井 眼轨迹 控 具 ， 用 转盘钻方式进 行增斜井 段 的井 眼轨迹 制 主要 思路 控制， 通过精 心设 计钻 具组合 ， 合理 调整 钻 在 以转盘 钻为 主 的水 平井 井 眼轨迹 控 井 参数 ， 可 以实现 有控 制地 强增斜 、 微增 斜 制中， 采 用两层 技术 套管 的井 身结构 ， 对 于 以及 比较稳定 的增斜 率 ， 调整 钻井参数 的核 井下 的安全有 了充 分的保 障 ， 但是 在经济 上 心是钻压 。 却处 到劣势 。通过 总结实践经 验 ， 逐渐认 识 二 是在 ￣ ５ ４ ４ ４ ． ５ ｍ ｍ 井 眼 中 ， 采 用 到： 采用 这种井眼轨迹 控制模 式应 当简化 井 ｄ ￣ ２ ２ ８ ． ６ ｍ ｍ和 ￣ ２ ０ ３ ． ２ ｍ ｍ钻铤组成 的增斜钻 身结 构 ， 整个增 斜井段 采用单 一的 中３ １ １ ａ ｒ ｍ 具 组合 ，能够 获得 ４ ． ５ ￣０ ｍ的 比较稳 定 的 井 眼尺寸。在此基础上 ， 将 这种模式定型为 ： 增 斜率。 但若用柔性更 强的组 合来实现更高 是充分 利用 成功 的高压 打直 技术 ， 严格 的将造 斜点前 的直井段井 眼 斜 率 曾达到 １ １ ． ３ ￣ ／ ３ ０ ｍ，而 且 因转盘 扭矩 过 轨迹 控制在允许范 围之 内 ， 快速 优质地钻 完 大 ， 极易造成钻具事 故。
浅层阶梯水平井井眼轨迹控制技术
深 １８ ． ５ 垂深 ６７８ ｍ， ５０４ ｍ， ９． ９ 造斜点为 ４３ ２ｍ。本井 ２ ．１ 有 两个 目的层 Ｆ ５和 Ｆ７ Ｆ５顶 的垂 深 为 ６ ３ 实 际 Ｉ Ｉ， Ｉ ５ｍ， 有效 厚 度 为 ２ Ｆ ７顶 的 垂 深 为 ６ ４ ５ 有 效 厚 度 为 ｍ， Ｉ ８． ｍ， ２ 两个层之间的垂深差接近 ３ｍ。所以它可以算是 ｍ， ０
困难 。 ２ ２ 优化 过 程 ．
划 眼力 度 ， 个 单 根 打 完 后 划 眼 两 次 ， 井 身 质 量 达 每 使
为 了顺 利施 工这 口大 位移 浅层 阶梯水 平井 ， 在实 钻 过程 经研究 后对 以下几个 方 面做 了优化 。 ２２ １ 井 身剖 面 的优化 ．．
从设计不难看出有些数据 相对于现场施工是不合 理的， 为了优化井眼轨迹和顺利下套管对本井做出一些 调整 。由于 Ｂ Ｃ Ｃ 、 ２以及 Ｄ靶 点 的设 计 靶 窗高 、 、 １Ｃ ５ 所 以利 用这 一优势 进 行调整 。 ｍ， （） 着陆后 走 油层 上 部 ， １在 在钻 到 Ｂ靶 点 时走 靶 窗 的下 部 ， 样 就可 以提 前 降 斜 力 争 在 出 Ｂ靶 点 时 井 斜 这 降到 ８ 。 右 ， 必须确 保第 一水 平段 的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 遇率 。 ５左 但 （） ２在从 Ｂ到 Ｃ时先降斜 以 ８ 。 ２的角度稳斜 １～８。
＊ 收 稿 日期 ：０００ －２ ２ １－８２
第一 作者简 介： 宋程 （ ９３） 男（ １８ 一 ， 汉族） 黑龙江大庆人 ， ， 助理 工程师 ， 现从事水平井技术服务工作 。
５ ２
西 部探矿 工程
２１ ０ １年第 ７期
备 老化 ， 砂量 较高 ， 以给定 向施 工 带 来 了 相 当大 的 含 所
金31_平2阶梯式水平井井眼轨迹控制技术
技术难点 （ 1 ） 轨迹 控 制 难 度 大。 该 区 块 已 钻 水 平 井 不
对地层造斜率情况不是很了解， 不确定入靶前地 多， 层有无造斜率失常。尤其在 LWD 接近 20 m 测斜零 使得井底预测更加困难， 一旦地层造斜 长的情况下， 井底井斜、 方位预测出现较大偏差， 将 率发生异常， 会使井眼轨迹控制陷入被动， 轻则牺牲几十米水平 段， 重则填井侧钻。 （ 2 ） 中 靶 难 度 大。 普 通 水 平 井 的 矩 形 靶 为 2 个， 该井 4 个， 且均要求靶半高上下 0. 5 m， 靶半宽 左右 5 m； 而且在现有 LWD 技术保障下， 要求水平 井地质中靶而不是数据中靶， 即在实钻过程中并不 而是结合地质人员 严格按设计靶点垂深控制轨迹， （ 在分析随钻测井数据 电阻率伽玛曲线 ） 及砂样的 前提下， 实时调整靶点垂深， 确保井身轨迹准确进入 油层并在油层穿行。 （ 3 ） 大段裸眼井段。 水平段又存在 2 个阶梯， 将造成的钻具摩阻和扭矩急剧增大， 使得水平段滑 动钻进时钻压的传递困难， 工具面难以控制， 对井下 安全提出了更高的要求。
水平井工程设计及轨迹控制.
水平井钻井工程设计及轨迹控制一、水平井的概述：八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。
“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。
“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。
到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。
仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。
到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。
更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。
自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。
除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八²五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。
水平井技术原理与应用研究
摘要本文主要研究井眼轨迹及投影图、井身立体空间轨迹图、水平段轨迹与邻井对比图、井眼轨迹与油藏关系图。
研究内容有水平井基本原理、水平井层界面识别方法研究、水平井测井资料在分段压裂中的工程应用研究，利用各向异性数据分析结果分别对宋深103H、达深CP302和徐深CP11水平井工程压裂进行评价。
根据徐家围子地区营城组水平井和直井的不同测井响应特征，总结出不同火成岩岩性和含气性对测井曲线的影响规律。
针对常规测井和随钻测井得到的地层界面解释方法，能对砂泥岩储层和火山岩储层作出较好的地层界面解释。
并针对不同的测井系列影响因素进行校正，校正后的曲线能更加真实反应地层测井值，提高了解释精度。
通过这些研究，最终要形成一套适用于松辽盆地北部徐家围子断陷深层火山岩储层的水平井测井校正方法和水平井解释方法和软件，能够满足当前深层勘探开发阶段的需求。
利用水平井水平段和邻井对比的数据能很好的分析储层各向异性特征，应用到地质工程中时，能指导钻井设计和轨迹调整以及地层压裂。
关键词：水平井钻井；常规测井；随钻测井；邻井测井目录第1章前言 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1研究意义 ................................................................................. 错误！未定义书签。
1.2主要研究内容及完成情况 ..................................................... 错误！未定义书签。
第2章国内外发展状况 (2)2.1国内外同类技术研究现状及发展趋势 (2)2.2技术路线与实施方案 (5)第3章水平井井眼轨迹设计 (7)3.1水平井钻井原理 (7)3.2水平井技术设计的方法及应用 (17)第4章水平井应用 (28)4.1邻井测井资料分析各向异性 (28)4.2水平井数据在钻井设计及轨迹调整中的应用 (29)4.3水平井数据在压裂工程中的应用 (31)第5章结论 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
浅层水平井钻井轨迹控制技术
浅层水平井钻井轨迹控制技术浅层水平井钻井轨迹控制技术是指通过对井眼轨迹进行控制，实现在浅层地层中精确开展水平井钻井工作的一种技术手段。
随着浅层地层资源的逐渐开发，浅层水平井钻井轨迹控制技术逐渐成为油田开发中的重要技术之一。
本文将从浅层水平井钻井轨迹控制的基本原理、技术方法和应用前景等方面展开阐述。
一、浅层水平井钻井轨迹控制的基本原理浅层水平井钻井轨迹控制的基本原理是通过综合运用地质、测井、钻井等多学科知识，采用合适的控制方法和技术手段，确保井眼在地层中按照设计要求进行钻井，以保证最终井眼的水平段具有一定的水平度和走向控制，并能够满足地层流体的有效开采。
在实际操作中，主要依靠测井技术、导向钻井技术和钻井工程技术等手段对井眼轨迹进行控制，使得井眼能够沿着预定的路径稳定地开展水平和垂直的钻井作业，从而达到预期的开发效果。
二、浅层水平井钻井轨迹控制的技术方法1. 钻井测井技术：通过进行井下测井和井下地质解释，对地层进行详细的分析和判断，提供钻井地质信息，为精确控制井眼轨迹提供基础数据。
2. 导向钻井技术：利用导向钻井工具，如MWD（Measurement While Drilling）技术、LWD（Logging While Drilling）技术等，实时测量井下钻井参数，掌握井眼方位和倾角等数据，并能够根据实时信息对井眼进行及时的调整，以确保井眼在目标地层中按照设计要求进行轨迹控制。
3. 钻井工程技术：采用钻头选型、钻井液设计、钻井工艺等手段，结合地层情况和钻井地质要求，对钻井参数进行调整和优化，保证井眼在地层中的钻进方向和轨迹控制，以达到钻井的预期要求。
三、浅层水平井钻井轨迹控制技术的应用前景浅层水平井钻井轨迹控制技术在浅层地层开发中具有重要的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 提高油气开采效率：通过精确控制井眼轨迹，可以实现对浅层地层中油气资源的有效开采，提高开采效率和采收率。
2. 降低钻井成本：通过精确控制井眼轨迹，可以减少钻井过程中的钻井次数和井眼修复次数，降低钻井成本，提高经济效益。