中浅层水平井井眼轨道优化设计与现场施工
超低渗透水平裂缝油藏水平井井眼轨迹优化技术
超低渗透水平裂缝油藏水平井井眼轨迹优化技术贾自力;石彬;周红燕;陈芳萍;孟选刚【摘要】七里村油田长6油藏为浅层超低渗透油藏,压裂后人工裂缝为水平缝,直井开采效果不理想.为改善开发效果,水平井的水平段设计为纵向穿越不同的流动单元,压裂后形成多条水平裂缝.基于此思路,设计了"一"字型、大斜度型和"弓"型3种形状的井眼轨迹.数值模拟计算了3种井眼轨迹的开发指标,"弓"型井眼轨迹生产效果最佳.在七平1井上开展现场试验,长622 油层实施6段压裂,分别在3个流动单元各造2组水平裂缝,水平井投产后开发效果明显改善,初期日产油、累计产油均达到同区直井的13.0倍以上.试验表明,采用"弓"型井眼轨迹可有效提高水平裂缝油藏储量动用程度,对国内同类油藏的开发具有借鉴意义.%Chang6 reservoir in Qilicun oil field is a shallow ultra-low permeability reservoir, in which artificial fractures are horizontal after fracturing and production efficiency is unsatisfactory with vertical wells.In order to improve development efficiency, the horizontal section of the horizontal well is designed so as to cross different flow units vertically and multiple horizontal fractures form after fracturing.Based on this idea, three well paths are designed including straight line shape, high deflection shape and arch shape.Development index are calculated for three well paths using numerical simulation, which shows best development efficiency in arch shape well path.Field tests were implemented on Well Qiping 1, in which 6-segment fracturing was implemented in Chang622 zone and two groups of horizontal fractures formed in three flow units.Development efficiency was apparently improved after the horizontal well was put on production, initial daily oilproduction and cumulative oil production reaching 13.0 times of that of vertical wells in the same area.Tests show that arch shape well path can effectively improve reserve depletion around horizontal fractures and provides basis for the development of similar reservoirs in China.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2017(024)003【总页数】5页(P150-154)【关键词】超低渗油藏;水平裂缝;水平井;"弓"型井眼轨迹;长6油藏【作者】贾自力;石彬;周红燕;陈芳萍;孟选刚【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;延长油田股份有限公司,陕西延安 716000【正文语种】中文【中图分类】TE243七里村油田为超低渗透油藏[1]，压裂后人工裂缝为水平裂缝[2-5]，一直采用直井开发，单井产量低，年采油速度仅为0.24%。
浅层水平井钻井技术探讨
浅层水平井钻井技术探讨浅层水平井钻井技术是一种常见的地层开采技术，它主要用于开采浅层地层中的油气资源。
本文将对浅层水平井钻井技术进行探讨，从井眼设计、钻头选型、钻井液体系、定向技术等多个方面进行分析。
一、井眼设计井眼设计是浅层水平井钻井技术的关键，它的合理设计能够保证井眼的完整性和垂直度，同时还能减少井眼的钻进时间和成本。
在井眼设计过程中，应该充分考虑原油的物性、地层的稳定性等因素，确定井身直径、井眼形状等参数，并采用合适的钻进方案和工艺措施，确保井眼成型质量良好。
二、钻头选型钻头选型是浅层水平井钻井技术的另一个重要环节。
通常情况下，浅层水平井使用的是PDC（聚晶金刚石复合钻头）、TCI（三叉齿钻头）等刀具，这些刀具具有耐磨性、抗压强度高等特点，能够满足井眼成型要求，提高钻进效率和效果。
三、钻井液体系钻井液体系也是浅层水平井钻井技术中需要重视的方面。
在钻井液选择和配方设计中，应该考虑到地层的物性、井眼的大小、钻头类型等因素，根据需要选择水基、油基、气基三种类型的钻井液体系，配合使用各种钻井助剂和化学品，以达到降低钻井成本和提高钻井效率的目的。
四、定向技术定向技术也是浅层水平井钻井技术上不可或缺的部分。
定向技术能够帮助井队选择钻进方向和控制钻头的倾斜角度，保持井眼的垂直度和完整性。
通过应用惯性导航系统、测斜仪等检测设备，对钻头进行实时监测和控制，以保证井眼的按照设计方向和角度被钻进。
总之，浅层水平井钻井技术是一种经过多年实践证明有效的地层开采方法，它不仅可以提高油气勘探开采效益，而且还有助于优化钻井成本和提高钻井效率。
针对不同的地质环境和油气藏特性，合理选择和应用井眼设计、钻头选型、钻井液体系、定向技术等一系列技术手段，方能达到最佳钻井效果和经济效益。
川西地区中浅层水平井高低井斜扭方位研究_吴建忠
起钻 / 下钻 / （ m·min － 1 ） 裸眼段 0． 40 0． 45 18． 0 /15． 0 18． 0 /20． 0
从表 2 可知， 两种不同扭方位轨迹摩阻 / 扭矩评 价具有如下特点： ①在相同地质条件下， 造斜段和水 平段各单项摩阻 2 号轨迹大于 1 号轨迹， 其各项值 大小与造斜段长度成正比； ② 在水平井施工确保管 柱下放到位前提下， 两种不同扭方位轨迹各自对应 的下钻摩阻相差不大， 其误差在 5% 以内。 2． 2 定向 / 测完井作业 A 靶点 对川西地区水平井而言， 部分井因井口、 及 B 靶点不在同一方位上， 井眼轨迹通常有低井斜 其主 扭方位和高井斜扭方位两种设计与控制方法 ， 要差异在着陆点之前何时将方位摆正 。鉴于工区完 钻直井具有小井斜变方位、 测井下套管顺利等工程 “单弯螺杆 + MWD” 实践， 结合当前水平井采用 存在 、 “电缆传送 + 测井仪器 ” 高井斜扭方位难度大 靠自 ， 重下放对狗腿度条件要求苛刻等特点 在开展正常 钻井轨迹摩阻 / 扭矩评价上， 得出了低井斜扭方位轨 迹设计与轨迹控制有利于指导水平井施工 。
二、 不同扭方位井眼轨迹评价
在水平井井眼轨迹设计中， 采用合理轨迹参数 （ 造斜点 / 造斜率等） 和剖面类型可有效评价不同工 况下钻具延伸能力， 利于指导现场施工， 能为钻机选 钻井液类型、 钻井方式以及下套管方式选择等提 型、
［6 － 12 ］ 。 供参考 1. 评价原则
在满足地质中靶要求下， 井眼轨迹需进行工程 因素评价： ①正常钻井： 首先要满足常规导向钻具组 合造斜率要求及管柱井眼轨迹相互适应性 ， 其次要 ， 求井眼轨迹光滑过渡和均匀的井眼曲率 再次要求
图2 不同扭方位井眼轨迹垂直和水平投影图
水平井优化设计
1、单增剖面：（直-增-稳） 、单增剖面：（直 增 稳 ：（ 就是从造斜点开始， 就是从造斜点开始，用一个固定 的造斜率， 的造斜率，将井斜角增至水平段设计 井斜角。该剖面的造斜点、 井斜角。该剖面的造斜点、造斜率是 一个相对固定的值， 一个相对固定的值，都取决于井口到 窗口的水平位移的长度。 窗口的水平位移的长度。
小井眼侧钻水平井井眼轨道设计 1、侧钻点的选择 必须通过多方面综合考虑，从中选择较合适的侧钻 点。 ①、侧钻点应避开混浆带，尽量选在固井质量好的井段。 ②、选择砂岩层侧钻，有利于提高实钻初始造斜率，使 钻头尽快离开老井眼。 ③、尽量避免形成扭方位过大的局面，给钻井施工和井 眼轨迹控制带来较大的难度。 ④、造斜点深度的选择应有利于实现地质目标，为进入 目标层形成优良的侧钻、造斜、探油层井段，为钻水平 井段提供优质的井眼剖面。 ⑤、如果有水层，初始定向造斜井段应尽量避开水层。
复杂剖面的使用：用于具有井口的限制， 防碰的限制，油藏特点的限制的水平钻 井中。 所表现的特点是：井眼控制难度大，施 工中容易出现复杂事故。
大位移水平井剖面设计原则 ①、选择中等造斜率进行剖面设计。由于浅层水 平井钻经地层胶结差，岩性松散，易随钻扩径， 因此，应选择现有工具的中等造斜率进行设计， 以免造成施工被动。 ②、为了减小井眼曲率的影响，对于高造斜率的 中半径水平井剖面，特别是靶窗纵向允许误差较 小时，应采用低造斜率入靶，以减小上部井段高 造斜率的曲率效应，有利于水平段的井斜控制。 ③、设计造斜率应保证较大尺寸的完井套管或筛 管能顺利下入。
由于造斜率的增大，一般弯接头和单 点定向仪器已经无法完成造斜和定向要 求，必须采用导向马达和无线随钻定向 仪器完成井眼的定向造斜。可钻出长度 为1000m左右的水平段。可以裸眼完井、 下割缝衬管完井、下衬管完井、下衬管 和套管外部封隔器完井，或用水泥固井 射孔完井。该井型能有效地获得增产。
钻井工程第五章井眼轨道设计
第一节 井眼轨迹的基本概念
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
一、轨迹的基本参数：
测量方法：非连续测量、间断测量。“测段”、“测 点”。
井深、井斜角和井斜方位角—轨迹的三个基本参数 （1）井深（或称为斜深、侧深）
井口（通D常m 以转盘面为基准）至测点的井眼长度。 以字母 表示 ，单位为米（m）。 井深增量（井段）：下测点井深Dm与上测点井深之
2
2
2 2 3!
5!
取：
sin 3 2 2 48
sin 3 2 2 48
钻井工程第五章井眼轨道设计
概述
井眼轨道：一口井开钻之前，预先设计的井眼轴线形状。 直井轨道： 过井口的铅垂线 定向井轨道： 二维定向井：过井口和目标点的铅锤面上的曲线。 三维定向井：具有不同曲率的空间曲线。 轨道设计：定向井、水平井、侧钻井、大位移井等。
井眼轨迹：一口井实际钻成后的井眼轴线形状。 轨迹控制： • 直井防斜打直； • 特殊工艺井控制井斜和方位，使轨道和轨迹相一致。
3、计算方法的多样性： 要计算测段的四个坐标增量，就必须知道测段的几
何形状。而测斜只能测上下两点的参数，测段形状未 知，计算时只能假设测段形状，假设不同，计算方法 不同。
4、计算方法：
（1）平均角法：假设测段是一条直线；该直线的方向是 上下两测点处井眼方向的“和方向”（矢量和）。
测段计算公式：
D D m cos c L p D m sin c N D m sin c cos c E D m sin c sin c c ( i1 i ) / 2 c ( i1 i ) / 2
二、轨迹的计算参数
由基本参数计算得到的参数。 （1）垂直深度 D （垂深）：轨迹上某点至井口所在水 平面的距离。垂深增量称为垂增 （ D）。 （2）水平投影长度 Lp （水平长度、平长）：
吉林油田浅层丛式水平井井眼轨迹控制技术
ｓ ｕ ｍｍ ａ ｒ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｅ ｎ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｆ ｕ ｕ １ ２ ｔ ｈ ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｉ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ － ｙ ｐ ｙ ｙ ｐ ｐ ， ， ， ， ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｍ ａ ｌ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｈ ａ ｌ ｌ ｄ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒ ｏ ｆ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ａ ｓ ｕ ｉ ｔ ｅ ｏ ｆ ｗ ｅ ｌ ｌ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｐ ｇ ｊ ｙ ， ， ， ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｅ ｌ ｌ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｋ ｉ ｃ ｋ ｏ ｆ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ － ｑ ｐ ｐ ｐ ， ， ， ｏ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ｉ ｎ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ － ｐ ｐ ｊ ｙ ｐ ｇ ｇ ｊ ｙ ｐ ｇ ｊ ， ， ｔ ｏ ｒ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｏ ｂ ｓ ｔ ａ ｃ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｒ ｅ ｆ ｕ ｌ ｉ ｍ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ３ ２ ｙ ｙ ｙ ｐ ｇ ｐ ｑ ｙ ， ， ） ， ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ（ ２ ３ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ８ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｌ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｐ ｇ ｙ ｙ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｎ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｉ ｎ Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｏ ｉ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｈ ａ ｓ ａ ｂ ｒ ｉ ｈ ｔ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． ｐ ｇ ｙ ｇ ｐ ｐ ： ； ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｈ ｏ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｗ ｈ ｉ ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ ｉ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ － ｊ ｙ ｐ ｇ ｙ 有 ０ ０～４ ７ ０ ｍ， 吉林油田扶余地区油藏埋深仅 ３ ／ 、 、 近 １ ３ 面积的地面被城区 江河 道路和工业园区等 覆盖 。 其 中 ， 城区老井网基本为２ ０世纪７ ０年代或 更早时期钻的井 ， 经 多 年 使 用， 大 部 分 井 因 套 变、 套 损等原因报废 、 封 井， 导 致 井 网 极 其 不 完 善， 严重影 响了开发效果 。 为了完善开发井网 、 节约占地面积 、 方便后期集 中管理维护 、 节省铺 设 地 面 集 输 管 网 费 用 以 及 解 决 高效动用资源 ， 吉林油田在扶 城区井位难找等问题 ，
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
水平井井眼轨道设计
一、总体原则
1. 应能实现钻水平井的目的； 2. 应有利于安全、优质、快速钻井； 3. 满足采油工艺的要求。
5.1 水平井轨道设计的原则
二、具体设计原则
1. 选择合适的井眼形状
• 复杂的井眼形状，势必带来施工难度的增加，因此井眼 形状的选择，力求越简单越好；
• 应尽可能不采用降斜井段的轨道设计
5.1 水平井轨道设计的原则
第5讲 水平井井眼轨道设计
• 5.1 水平井轨道设计的原则 • 5.2 水平井轨道设计方法
5.1 水平井轨道设计的原则
一口水平井的实施，首先要有一个轨道设计， 才能以此设计为依据进行具体的钻井施工。对于相同 的勘探、开发目的和相同的设计限制条件，可以设计 出不同的轨道，要保证设计轨道合理，就需要按轨道 设计原则进行设计。
二、具体设计原则
2. 选择合适的造斜点位置
• 造斜点的选择应充分考虑地层稳定性、可钻性的限制。 尽可能把造斜点选择在比较稳定、均匀的硬地层，避开 软硬夹层、岩石破碎带、漏失地层、流沙层、易膨胀或 易坍塌的地段，以免出现井下复杂情况，影响定向施工；
• 造斜点的深度应根据设计井的垂深、水平位移和选用的 轨道类型来决定，并要考虑满足采油工艺的需求 ；
5.1 水平井轨道设计的原则
二、具体设计原则
4. 选择合适的稳斜段井斜角
• 稳斜段井斜角不宜太小，太小时方位不好控制； • 稳斜段井斜角也不宜太大，太大时施工难度增加； • 稳斜段稳斜角还应避开不利于携岩的稳斜角范围。
一般来讲，井斜角的大小与轨迹控制的难度有下面的关系：
➢ 井斜角小于15°时，方位难以控制； ➢ 井斜角在15°~40°时，既能有效地调整井斜角和方位，也能顺利
井眼轨道设计方法
井眼轨道设计方法
井眼轨道设计是指在石油钻井过程中，通过合理设计井眼路径，使得井眼在地面和沉
积层中的轨迹符合钻探需求和地质要求的一系列方法和技术。
下面是关于井眼轨道设计方
法的十条详细描述：
1. 确定井眼目标：在井眼轨道设计之前，首先需要明确井眼的目标和要求，包括井深、井径、油气层位置等。
2. 分析地质条件：根据钻探区域的地质特征，对井眼轨道设计做出合理的分析。
考
虑地质构造、地层性质和水文地质等因素，预测可能存在的问题和难点。
3. 综合考虑井眼轨迹：根据地质条件和工程要求，综合考虑井眼的轨迹，包括垂直、水平和倾斜段的比例和长度等。
4. 设计控制点：设计控制点是确定井眼轨道的关键，需要根据钻探目标和地质要求，在合适的位置放置控制点。
5. 使用地层信息：利用地层资料和勘探数据，对地质构造和地层变化进行分析，为
井眼轨道设计提供依据。
6. 选择合适的测井工具：根据井眼轨道设计的需求，选择合适的测井工具，如测斜仪、地磁测井仪等，以获取井眼轨迹的相关数据。
7. 进行仿真和优化：利用计算机仿真软件，对井眼轨道设计进行模拟和优化，根据
不同的方案进行比较选择最佳设计。
8. 考虑钻井工程因素：在井眼轨道设计中，需要考虑钻井工程的可行性和经济性，
包括钻具选择、井眼施工的技术要求等。
9. 进行风险评估和管理：在井眼轨道设计过程中，需要评估可能存在的风险，并制
定相应的风险管理措施，以确保钻井过程的安全和顺利进行。
10. 监控和调整：在钻井过程中，对井眼轨迹进行实时监控，并随时根据地质和工程
情况进行调整和优化设计，以保证井眼轨迹的准确性和合理性。
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发布时间：2021-03-12T07:18:45.083Z 来源：《中国科技人才》2021年第4期作者：秦天宝石磊赵海建邱小华李兆亭[导读] 随着石油勘探开发的深入及水平井钻井技术的不断发展，水平井施工难度也在增大。
本文针对浅层水平井在钻井过程中的轨迹控制问题，结合目前我国浅层水平井的应用现状，首先对轨迹控制过程中的难点问题进行系统分析，然后从多个角度分别提出多项有效措施，为浅层水平井在钻井过程中轨迹控制技术的发展奠定基础。
秦天宝石磊赵海建邱小华李兆亭中海石油（中国）有限公司天津分公司天津市 300452摘要：随着石油勘探开发的深入及水平井钻井技术的不断发展，水平井施工难度也在增大。
本文针对浅层水平井在钻井过程中的轨迹控制问题，结合目前我国浅层水平井的应用现状，首先对轨迹控制过程中的难点问题进行系统分析，然后从多个角度分别提出多项有效措施，为浅层水平井在钻井过程中轨迹控制技术的发展奠定基础。
研究表明：由于水平井的直井段长度相对较短，且浅层地层较为松软，所以在轨迹控制过程中会出现各种问题，因此，石油单位应从钻具优化组合、造斜率合理选择、提高着陆控制技术以及加强轨迹监控预测四方面入手，分别采取多项措施，提高浅层水平井钻井过程中的轨迹控制水平。
关键词：浅层水平井；轨迹控制；难点；措施；工艺1、水平井钻探概述所谓的水平井，具体指的就是井眼沿水平的方向不断延伸，在延伸特定距离的情况下，即可对薄差储层油流进行开采的井筒，只要满足以上要求都属于水平井。
需要注意的是，水平井属于定向井的一种特殊形式，其井眼斜度超过80度，所以直接增加了石油钻井施工作业的难度[1]。
其中，半径不同的水平井，在钻探施工设计方面也存在明顯的差异，综合考虑水平井的钻探效果，合理化地选择最佳技术措施，即可确保井眼轨迹与水平井的标准相适应，进一步优化薄差油层的开发质量与效果。
科学合理地运用水平井钻井工艺技术，能够针对水平平行井段实施钻探施工，而且曲率的半径很小。
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。
浅析大庆油田水平井井眼轨迹优化设计方法
102大庆油田具有砂层多、厚度薄、地层倾角大且含油性差等特点，给水平井的方案设计带来了一定困难。
为了更好地利用水平井技术挖潜剩余油，提出了利用井震结合技术对断层区构造特征、油层发育情况进行预测的方法，借助于计算机仿真软件，建立三维地质模型，并在模型中设计出断层区水平井井眼轨迹的空间位置、水平段程度等。
1 断层边部储层构造地质特征充分利用密井网条件下现有资料，运用储层精细解剖、小层对比、沉积相带划分等技术，实现单砂体识别，从而确定目标砂体的发育状况及区域内微幅度构造特征，再结合地震成果进行约束，从而实现井震结合精细描述储层构造地质特征。
在井震结合构造及储层特征研究基础上，利用三维地质建模技术，建立断层区三维空间模型，为断层区水平井轨迹的优化设计提供依据。
断层区水平井轨迹设计中，确定平面上部署在剩余油富集，且砂体发育稳定、无断失区域作为主要布井区域；纵向上部署在构造变化清楚，砂体顶面深度明确的层位。
在方位上，断层边部水平井轨迹方位要与断层走向一致，防止钻穿断层，断失目的层，发生套变。
2 水平井形式的优化在水平井的设计中，只有首先确定水平井的主要形式，才能为后期井轨迹的优化设计提供方向。
水平井形式的选择和确定通常用以下几种方式：第一种是以油田油层数作标准，确定水平井的形式。
通过进行油田井组的实际调查，如果井组区域以单油层为主，其他油层存在含有性差、出油不稳定等问题，则需要采用对应的单层水平井进行开发；反之，如果井组区域以稳定油层为主，单油层发育较差，则采用双阶梯水平井进行开发。
第二种是以油田整体构造作标准，确定水平井的形式。
油田构造倾角是确定水平井形式中的一个重要参数。
以大庆油田为例，标准构造倾角为4°，如果实际测量的倾角值大于4°，则优先考虑单层水平井；反之，如果实际测量所得数值小于4°，则宜使用双阶梯水平井。
第三，以油田泥岩隔层厚度作标准，确定水平井的形式。
泥岩隔层厚度决定了相邻油层之间的井轨迹设计方案，如果油层厚度较大，则考虑选择单层水平井；如果油层厚度偏小，则考虑选择双阶梯水平井。
一种二维浅层水平井井眼轨道设计方法[发明专利]
![一种二维浅层水平井井眼轨道设计方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2591fdc5aaea998fcd220e31.png)
专利名称：一种二维浅层水平井井眼轨道设计方法
专利类型：发明专利
发明人：杨全枝,于小龙,张晓斌,王涛,侯云翌,雍清涛,刘艳丽申请号：CN201710741241.5
申请日：20170825
公开号：CN107420040A
公开日：
20171201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及钻井工程技术领域，特别是关于一种二维浅层水平井的变幅摆线井眼轨道设计方法。
一种二维浅层水平井井眼轨道设计方法，包括如下步骤：（1）确定井眼轨道基本设计参数；（2）以步骤（1）中收集到的井眼轨道基本设计参数判断井眼轨道形式，假设采用单圆弧井眼轨道，求得造斜点的垂深H以及造斜段的井眼造斜率Z，依次判断造斜点的垂深H所在深度为稳定地层且造斜段的井眼造斜率Z满足造斜工具的最大造斜能力，即采用单圆弧井眼轨道设计；（3）反之则采用变幅摆线轨道设计，则采用圆弧‑摆线轨道设计，即直井段—预斜段—变幅摆线段—水平段轨道设计。
本发明仅需根据地质设计的基本参数，计算过程简单方便。
申请人：陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院
地址：710000 陕西省西安市科技二路75号
国籍：CN
代理机构：西安亿诺专利代理有限公司
代理人：贺珊
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丛式水平井井眼轨道优化设计中期报告
丛式水平井井眼轨道优化设计中期报告
一、研究背景
丛式水平井作为一种技术手段，在油气勘探和开发中得到了广泛应用。
但是现有的丛式水平井设计方法仍然存在一些问题，例如井眼轨道
不稳定、垂深不足、钻井成本高等。
因此，在此背景下，本研究旨在对
丛式水平井井眼轨道进行优化设计，提高其稳定性和经济效益。
二、研究目的和意义
本研究的目的是对丛式水平井井眼轨道进行优化设计，使其具有较
高的稳定性和经济效益。
通过对井眼轨道进行优化设计能够有效地降低
钻井成本，并提高油气勘探和开发的效率和成功率。
三、研究内容和方法
本研究将从以下几个方面进行探究：
1. 井眼轨道的优化设计原则与方法：探究最优井眼轨道的设计思路
和步骤，重点分析影响井眼轨道稳定和垂深的关键因素。
2. 井眼轨道的数值模拟：建立丛式水平井井眼轨道的数值模型，利
用有限元分析软件进行模拟计算，并分析井眼轨道的稳定性和垂深情况。
3. 井眼轨道的优化设计实践：通过案例分析，以现场的实际情况为
基础，探究井眼轨道优化设计的实际应用场景。
四、预期成果及意义
通过本研究，预期能够得出一套优化设计丛式水平井井眼轨道的原
则和方法，并制定相应的设计方案。
同时，通过数值模拟和实践应用，
验证井眼轨道的稳定性和经济效益，并提出进一步优化的方向和建议。
本研究成果将对油气勘探和开发领域的工程师和技术人员提供重要的参
考和帮助，推动丛式水平井技术的发展和应用。
考虑方位漂移的水平井井眼轨道设计
考虑方位漂移的水平井井眼轨道设计王世栋;张志刚;耿雪樵;于彦江;陈奇【摘要】目前,深层页岩气水平井在钻井过程中经常出现方位漂移的问题,方位漂移严重影响了水平井的井眼轨迹控制,进而影响水平井的准确中靶.在现场施工中,通常根据施工区以前的钻井经验,在进行定向造斜时,先估计出一个"方位超前角",这种现场的做法有着很大的不确定性,并且可能出现较大误差.本文提出了考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计的方法,解决了仅凭现场经验给出的"超前角"不准确的问题.考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计按照井段划分,将地层因素与井身剖面结合起来求取井段的平均方位漂移率.根据该方法研制开发了考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计软件,并通过举例进行了验证,证明了方法是可行的.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2018(045)007【总页数】6页(P14-18,24)【关键词】页岩气;水平井;方位角;漂移;轨道设计【作者】王世栋;张志刚;耿雪樵;于彦江;陈奇【作者单位】广州海洋地质调查局,广东广州 510760;广州海洋地质调查局,广东广州 510760;广州海洋地质调查局,广东广州 510760;广州海洋地质调查局,广东广州 510760;广州海洋地质调查局,广东广州 510760【正文语种】中文【中图分类】P634在深层页岩气水平井钻井过程中，无论钻柱下部是稳斜组合、增斜组合、还是降斜组合，都有可能发生井斜方位漂移。
这种方位漂移有可能是向“右漂”的，也有可能出现“左漂”趋势。
这种方位漂移严重影响了水平井的井眼轨迹控制，进而影响水平井的准确中靶，在很多情况下，通常需要采用井下动力钻具“扭方位”，需要间断定向钻进修正井眼轨迹，造成了平均机械钻速降低、钻井周期加长、成本增大。
所以，对考虑方位漂移的轨道设计进行研究，具有重要意义。
图1为方位自然漂移值α的地层图示。
1 深层页岩气水平井钻井现状近年来，页岩气勘探开发主要采用水平井[1]，页岩气水平井，特别是深层页岩气水平井要求严格准确地控制井眼方位。
【精品完整版】水平井井眼轨迹确定方法
摘要随着钻井技术的发展，水平井的应用也越来越广泛，同普通竖井相比，水平井有着诸多优点。
通过查阅资料以及相关知识的学习，做出了比较浅显的水平井井眼轨迹的设计。
水平井钻井施工常受到地下复杂地质条件、井下仪器安全要求、工具造斜率能力，入靶条件等因素的限制.在水平井实际施工过程中，往往需要对原轨道设计进行优化，使之能够更加符合现场实际施工要求.又好又快的完成施工。
优化设计技术在油田实际水平井施工中，得到了广泛的运用，取得了很好的效果。
大大提高了水平井施工的成功率。
合理的井眼轨道设计是成功控制井眼轨道的关键。
准确、快速、合理地设计多约条件下的三维井眼轨道是人们期待解决的问题。
文中建立了给定目标点位置和井眼方向的三维轨道设计的一般数学模型，利用矢量分析理论得到了约束变量间的解析表达式和井眼轨道计算式。
这种方法避免了求解多维非线性方程组，设计计算简单、精确。
应用该模型成功地解决了复杂的多约束条件下的三维井眼轨道设计这一难题，具有普遍适用性，可广泛用于设计各种类型水平井、定向井和多目标井，为井眼轨道控制提供了更为准确的理论依据。
关键词：水平井；三维井眼轨道；设计；数学模型；精确解AbstractThe horizontal well drilling often complicated by the underground geological conditions，mine safety requirements for equipment，tools，ability to create the slope，into the target conditions and other factors.Horizontal well in the actual construction process，often need to optimize the design of the original track，to enable more in line with the actual construction site requirements.Fast completion of construction .Optimal design of horizontal wells in Oil Field actual construction ，has been widely used and achieved very good results. Greatly improved the success rate of construction of horizontal wells .Abstract ：the reasonable success of well trajectory design is the key to control the well trajectory.Accurate，fast，rational design of more than about three-dimensional hole under the track is to be expected to solve the problem .The paper established the position of a given target point and the direction three-dimensional borehole general mathematical modal of track design，vector analysis theory has been constrained variables and the analytical expression of well trajectory formula. This method avoids the solution of multidimensional equations，design solve complex multi-dimensional constraint conditions of the well trajectory design problem has general applicability，can be widely used in the design of various types of horizontal wells，directional wells and multi-target well，the borehole Orbit control provides a more accurate theoretical basis.Key words：horizontal wells；three well trajectory；design；mathematical model；exact solution目录第1章概述 (1)1.1课题研究的背景、目的及意义 (1)1.2 国外水平井井眼轨迹设计发展状况 (1)1.3 研究的主要内容 (4)第2章水平井的基本概念及井眼轨迹的基本参数 (6)2.1 水平井的基本概念 (6)2.2水平井井眼轨迹的基本参数 (6)第3章水平井井眼轨迹设计的影响因素及原则 (10)3.1水平井井眼轨迹设计的影响因素 (10)3.2 水平井井眼轨迹设计的原则 (11)第4章井眼延伸方向预测及轨迹控制原则 (13)4.1井眼轨迹预测依据 (13)4.2 井眼轨迹控制原则 (14)第5章水平井井眼轨迹描述方法 (17)5.1井眼轨迹图示法 (17)5.2 井眼轨迹计算方法 (19)5.3 井眼轨迹描述与地层关系 (22)第6章二维轨道设计模型及其精确解 (24)6.1 问题的提出 (24)6.2 设计模型 (25)6.3模型求解 (26)6.4 应用 (27)6.5 关于二维条件下水平井井眼轨迹设计的优点 (28)第7章三维轨道设计 (29)7.1 问题的提出 (29)7.2 数学模型建立 (30)7.3 井眼轨道计算 (32)7.4 计算模型的应用 (33)7.5 关于三维条件下水平井经验轨迹设计的优点 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (36)第1章概述1.1课题研究的背景、目的及意义水平井钻井涉及许多关键技术，轨道设计是其中之一，它直接影响水平井的经济效益及成败。
5待钻井眼轨道设计
5待钻井眼轨道设计钻井眼轨道设计在石油钻井工程中起着重要作用，它决定了井眼形状、方向和位置，直接影响到钻井作业的效率和安全。
因此，合理设计井眼轨道对于钻井项目的成功非常关键。
下面将介绍五种待钻井眼轨道设计。
1.直井设计直井是最简单和最常见的钻井眼轨道设计。
直井轨道没有弧线，井眼从开始到结束一直处于直线上。
直井设计适用于垂直方向上位移不大且孔底不深的情况。
直井设计操作简单、井深容易估算，但可能无法满足一些特殊要求，如遇到地质障碍物和沉积岩层。
2.曲线井设计曲线井设计通过在垂直孔段中加入一定的水平或倾斜部分来改变井眼轨道，从而满足特定地质和工程要求。
曲线井设计适用于需要穿越复杂地质结构或达到特定区域的情况。
通过合理设计曲率和转角，可以在维持垂直孔段的条件下实现水平或倾斜井段。
3.S形井设计S形井设计是一种复杂的钻井眼轨道设计，它通过在曲线井段中引入双向曲线，使得井眼轨道呈现“S”形。
S形井设计适用于需要避开地质障碍物或平衡岩层应力的情况。
它可以通过反方向曲线段来缓冲岩石的压力分布，减少钻井过程中的钻杆受力，提高钻井效率和安全性。
4.水平井设计水平井设计是一种重点在于井眼轨道的水平段设计的钻井眼轨道。
水平井设计适用于需要在底层油气层中扩大井底面积、增加油气产量的情况。
通过合理设计预定的井眼倾角和弯曲半径，可以实现水平孔段的准确扩展。
5.竖向井设计竖向井设计是针对特殊地质地形需要垂直下行的井眼轨道设计，尤其适用于海底钻井或需钻深一定井深但需要快速进入井底的情况。
竖向井设计要考虑井眼的坚固性和稳定性，以及实现垂直下行的钻井作业技术。
总之，不同的钻井项目有不同的要求，根据具体地质情况、工程要求和经济效益等因素，选择合适的钻井眼轨道设计是确保钻井作业安全和高效的关键。
以上介绍的五种待钻井眼轨道设计是在实际工程中常见的设计方案，通过合理选择和优化设计，可以提高钻井作业的成功率和效率。
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探 矿 工程 （ 岩 土钻掘 工程 ）
４ ３
中浅层水 平井井眼轨道优化设计与现场施工
李增 乐
（ 大庆钻 探工程公 司钻 井工程技 术研 究院 ， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ４ １ ３ ）
摘 要 ： 针对大庆油 田中长 、 长水平段水平井 钻井 施工和下套管过程 中摩 阻、 扭矩大 ， 导致钻井 速度慢 ， 而井 眼浸 泡
探矿工程 （ 岩土钻掘工程 ）
表１ 三 种 井 眼轨 道 的摩 阻预 测 计 算 数 据 择合理 的 井 眼 曲率 是 减少 接 触 力 的重 要 措 施 。而 井 眼 曲率 的 大小 直 接 受 制 于靶 前距 的 大小 ， 如果靶前 距 过小 ， 则 造 斜段 短 ， 井 眼 曲率 大 ， 钻 具 的
近年来 ， 随着水 平 井在 大庆 油 田的推 广应 用 ， 中
短、 短水平 段 水平 井钻 井技 术 已经相 当成 熟 ， 而对 于
变 曲率 法 ２种 。恒 曲率法 指 造 斜 率 为 常 量 ， 变 曲率 法 指造 斜率 为 变量 。变 曲率 法 又 可 分 为 悬链 线 、 准 悬 链 线等方 法 Ｊ ， ３种 方 法 的优 缺 点 在 很 多 文献 中 均 有 明确 的说 明 ， 在此 不再 赘述 。 假 设水 平位 移 ３ ０ ０ ０ ｍ， 套 管 内摩 阻 系数 ０ ． ２ ０ ，
ｄ ｌ ｅ — ｌ ｏ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｎ ｇ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｉ ｎ Ｄａ ｑ ｕ ｉ ｎ ｇ ｏ ｉ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ ｗ ａ ｌ ｌ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｐ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｄ ｂ ｙ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｒ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ
ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｗ ｅ ｄ ｄ ｏ ｗ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｔ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｌ ｌ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ
ｔ ｏ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｌ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ， ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ — ｕ ｐ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｔ ｏ ｈ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｕｎ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ — ｌ ｏ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｎ ｇ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ．
性， 优选 出井 眼轨 道剖面 设计采 用 “ 直 井段 一造斜 段
作者简介 ： 李增乐 （ １ ９ ８ ２一） ， 男（ 汉族 ） ， 山东青州人 ， 大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院设计 中心， 化学工程与工 艺专业 ， 主要从 事钻井 工程设计及相关科研工作 ， 黑龙江省大庆市红 岗区八百垧 ， ｌ ｉ ｚ ｅ ｎ ｇ ｌ ｅ ＠ｃ ｎ ｐ ｃ ． ｃ ｏ ｎ． ｃ ｎ 。
１ ６ ３ ４ １ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｌ ｏ ｗ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｍｉ ｄ —
１ ． １ 优 化井 眼轨 道 剖面 目前水 平井 井 眼轨 道设计 主 要采 用恒 曲率 法 和
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５—１ ０
双弧 剖 面 、 三 弧 剖 面 。结 合 大庆 油 田 中浅 层水 平井 实 际情 况 ， 综 合考 虑 工 具 的 造斜 能 力 和 地 层 不确 定
裸 眼 内摩 阻 系数 ０ ． ３ ０ ， 进行悬链线、 准悬 链 线 和 圆
中长 、 长水 平 段水 平 井 的 钻 完井 技 术 还 需 要 不 断 地 完 善 。 目前 中长 、 长 水平 段水 平 井 在 钻 完 井 过 程 中 的关 键技 术主 要体 现 在 降摩 减 扭 技 术 、 定 向控 制 技 术、 井 眼清洁 技术 等方 面 ， 而解决 这 些 问题 的前提 是 合 理 的井 眼轨 道设 计 。 因此 本文 主要 针对 中浅层 长 水 平 段水 平井 井 眼轨 道 的优 化 进 行 模 拟 分 析 ， 从 而 进 行 合理 的井 眼 轨道 设 计 ， 尽 可能 地 降低 在 钻 井 过 程 中钻具 的摩 阻／ 扭 矩 和下套 管 时摩 阻 ， 从 而避免 钻
弯曲应力会直接作用在井壁上， 从而增大摩擦阻力 ；
若靶前 距过 大 ， 将 增加 造斜 段长度 ， 导致 接触 面积增
一
稳斜段 一造斜 段 一 微 增 探 油顶 着 陆段 一 水平段”
加， 从 而 同样 会增 大摩擦 阻 力 ， 并且 过 多的无 效进 尺 会 降低 钻井 效率 。因此 ， 对 于 不 同水平 段 长 的水平 井， 应 对靶 前距 与井 眼 曲率 大小进 行优 化 ， 在 条件 允 许 的情况 下 ， 尽 量选择 合适 的靶前 距 和造斜 率 ， 从 而 在 降低钻 柱 （ 或 套管 ） 摩 阻／ 扭 矩 的 同 时尽 可 能缩 短 设计 井深 ， 减少 无 效 进 尺 ， 提高 钻 井 时效 ， 降低 钻 井
圆弧剖 面应 用最 多 ， 最 有代 表性 的为 单弧 剖面 、
目的及 后期 作业 需 求 ； 其 次 应 考 虑 定 向钻 具 造斜 能 力 及完 井管 柱 、 采 油管 柱 和采 油 设 备 顺 利 下 人所 需
求的最小曲率半径 ； 再次要求设计斜深相对较短 ， 管 柱 的摩 阻／ 扭 矩 相对 较小 。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｈ ｏ ｉ ｒ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ； ｗ ｅ ｌ ｌ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｙ； ｒ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ； ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｈ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ
造 斜 率 的误 差进 行调 整 ， 同 时又 能 实 现 在油 层 顶 界
深度存在误差 （ 地层提前或滞后 ） 时实现对井眼轨
迹 的有 效控 制 。 １ ． ２ 优化井 眼轨 道靶前 距 和井 眼 曲率
影 响水 平段 钻进 长度 的最 大 因素 为摩 阻 、 扭矩 ，
平段 长为 例进 行 了不 同靶 前 距 、 不 同井 眼 曲率 下 的 钻 具摩 扭 矩和屈 曲情 况 的模 拟计 算 （ 见表 ２ ） ， 以 探 索最优 的靶 前距 和 井 眼 曲率 ， 为不 同水 平 段 长 的 水 平井轨 道设 计提 供参考 。
到０ ． ５ ８ 。 ／ ３ ０ ｍ左 右 。 同时 结 合 不 同 井 眼 轨道 数 据
进 行 摩 扭 矩 模 拟计 算 ， 分 别 从起 钻 摩 阻 、 下 钻摩 阻 以及平 均 摩 阻 ３方 面进 行 对 比（ 见表 １ ） ， 其 中圆 弧 剖 面平 均摩 阻 最小 ， 所 以综 合 考 虑 井 眼 曲率 和平 均摩 阻大小 ， 优选 圆弧 剖 面为最 优设计 剖 面 。
弧 剖 面 的井 眼轨 道设计 和摩 扭矩 计算 ， 其 中 圆弧 剖 面井 眼轨 道 相对 圆滑 ， 井 眼 曲率 最 大 为 ５ ． ０ ０ 。 ／ ３ ０ ｉ ｎ ， 设计 最 大井 斜角 为 ８ ９ ． ６ ６ 。 ， 水 平段 井 眼 曲率 最 大
不超 过 ０ ． ５ ０ 。 ／ ３ ０ ｎ； ｉ 而悬链 线剖 面和 准悬 链 线 剖 面
进托压和钻具 的疲劳破坏 ， 降低下套管风险 ， 从而实 现安 全高 效钻 井 。
１ 井眼轨 道优 化设 计 井 眼轨 道 设 计 的前 提 ： 首 先 必 须 满 足勘 探 开 发
井 眼 曲率 最 大 ， 分别 为达到 ６ ． ６ ６ 。 ／ ３ ０ ｎ、 ｉ ７ ． ８ ０ 。 ／ ３ ０ ｎ， ｉ 设 计最 大井 斜 角 均 超 过 ９ ０ 。 ， 水 平 段 井 眼 曲率 达
成本 。因此笔 者 以 １ ０ ０ ０ 、 １ ５ ０ ０ 、 ２ ０ ０ ０ 、 ３ ０ ０ ０ ｍ 四种 水
二 维六段 制 三增 圆弧剖 面 ， 优 化 第一 稳 斜 段 长度 １ ０
—
１ ５ ｍ， 探 油顶 段 长 度 ３ ０—５ ０ ｍ， 探 油 顶 井 眼 曲 率
３ ￣ ／ ３ ０ ｍ， 该 轨道设 计法 有利 于在 实钻过 程 中对 工 具
关键 词 １ 水平井 ； 井 眼轨道 ； 摩阻； 扭矩 ； 靶前距
中图分类号 ： Ｐ ６ ３ ４ ． ５ ； Ｔ Ｅ ２ ４ ３ 文献标识码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ２— ７ ４ ２ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ ０ ４ ３— ０ ３