定向井井身轨迹最优化方法研究
定向井钻井轨迹设计与控制技术分析
21我国的油气资源在不断的勘探开发过程中，生产开采条件日益恶化，在这种情况下断层遮挡、复杂地层油田区块的勘探开发受到了高度重视，在针对上述油田区在进行开发的过程中定向井钻井技术得到了广泛应用，使得油田开采效率得到全面提升，钻井成本也得到有效控制。
一、定向井直井段轨迹控制技术分析在定向井钻井施工过程中井眼轨迹剖面设计是非常关键的一个环节，只有针对井眼轨迹进行不断完善优化才能充分保障井眼轨迹设计的科学性和合理性，从而实现定向井钻井施工目标。
具体针对定向井井眼轨迹剖面进行优化设计的时候必须要坚持以下一些原则。
优化设计要以实现定向井钻井地质目标为基本出发点，在定向井钻井施工过程中涉及到了穿越多个油层提升勘探效果、避开断层开采剩余油储层、实现在目的层中大范围延伸井眼轨迹增加油藏裸露面积等一些地质目标[1]，与此同时，在钻井施工过程中一旦发生安全事故会对油井正常开采产生严重影响，充分利用定向井钻井技术可以针对目的性进行侧钻来达到勘探开发目标，而如果在实际开发过程中由于地面存在障碍物而导致正常钻井施工无法正常进行，也可以充分利用定向井来实现勘探开采，为了能够最大程度节约钻井施工成本，可以充分利用丛式定向井钻井平台进行钻井施工，这样就能够最大程度减小平台占地面积；在进行造斜点设计的过程中要保证其尽量避开容易出现坍塌、缩径、漏失等事故的地层，而且要将井斜角严格的控制在15~45°之间，如果井斜角设置过大会进一步增加钻井施工难度，甚至会引发钻井安全事故，而如果井斜角设置过小，又会导致在实际断裂使用过程中钻井方位出现不稳定现象。
2.定向井钻井轨道设计在当前在油田钻井施工过程中定向井可以按照施工目的以及具体用途的不同进一步划分为常规定向井、丛式井以及大位移井等几种类型，通常情况下常规定向井水平位移不会超过1km，而且垂直深度处在3km以内；丛式井在实际应用过程中能够最大程度减小井场面积；大位移井通常情况下采取的都是悬链曲线轨道，井眼轨迹在设计过程中主要采取的是高稳斜看一下角和低造斜率。
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。
定向井钻井工艺技术优化措施解析
定向井钻井工艺技术优化措施解析定向井钻井是石油开采中常用的一种技术手段，其通过特殊的钻井技术，可以在地下进行复杂的水平或垂直方向钻探，以获取更多的油气资源。
为了提高定向井钻井工艺的效率和安全性，需要对其进行优化措施的解析，以便更好地应用于实际生产中。
一、钻探井的设计和优化在进行定向井钻井时，首先要对钻井井筒进行合理设计和优化，以确保钻井过程的正常进行和安全性。
1. 井眼轨迹设计井眼轨迹是指井眼的钻进路径，其设计需要充分考虑地质条件、油层分布、钻井设备和施工条件等因素。
通过合理的井眼轨迹设计，可以减少钻井风险，提高钻进效率，降低钻井成本。
2. 钻头选型在定向井钻井中，选择合适的钻头对于提高钻进速度和降低成本都具有重要意义。
根据地质情况和井眼轨迹设计，选择适当的钻头类型和参数，可以有效提高钻井效率，并减少钻头寿命消耗。
3. 钻进液优化钻进液在定向井钻井中起着非常重要的作用，它不仅可以冷却和润滑钻头，还可以将岩屑从井底排出，减少井底阻力，保护油层。
在钻井过程中需要根据地层条件和钻井要求，选择合适的钻进液类型和性能参数，进行优化。
二、钻井工艺优化在定向井钻井中，钻井工艺的优化对于提高钻井效率和降低钻井成本非常重要。
定向井钻井中，钻井液系统的优化是一个重要的环节。
合理选择和配置钻井液设备和系统，能够保证钻井液的性能指标和稳定性，提高施工效率，并减少工艺事故的发生。
2. 钻井参数优化在定向井钻井中，钻井技术的优化是非常关键的一环。
包括改进井下工具的设计和使用，提高井口作业的效率，优化井下动力系统等。
通过钻井技术的优化，可以大大提高施工效率和安全性。
三、井眼轨迹控制技术优化井眼轨迹控制技术是定向井钻井中的核心技术之一，其优化可以大大提高钻井质量和效率。
1. 导向钻头优化导向钻头是定向井钻井中非常关键的装备，它通过改变钻头的方向，使得钻井过程中井眼轨迹得以控制。
对导向钻头的设计和应用进行优化，可以提高钻井稳定性和精度。
定向井钻井技术常见问题与对策分析
定向井钻井技术常见问题与对策分析作为国家发展的重要资源，石油与人们的衣、食、住、行有着密切联系，随着我国城市化建设的加快，石油的需求量不断增加。
定向钻井技术是石油开采的关键核心，其在一定程度上影响着石油的开采效率和开采质量。
因此，对于定向钻井技术的提高与优化十分必要。
本文结合现阶段我国定向钻井技术存在的问题，针对相关问题提出对应的解决策略。
标签：定向井钻井技术;油田开采;常见问题石油属于矿产资源中的能源矿产，其储藏点处于地下，因此，想要实现石油开采便需要借助钻井技术。
定向钻井技术在石油开采过程中具有不可或缺的作用，但由于我国石油开采起步较晚，在钻井技术方面还不够成熟，常常会在勘探过程中受各种因素的影响，从而降低油田开采质量。
因此，应该针对各种影响因素进行研究，从而制定有效的解决策略。
一、定向井钻井技术（1）导向钻井技术我国定向钻井技术以导向钻井技术为主，该技术通过简捷的滑动导向钻井工具，在实际应用过程中具有安全及结构简单特点，滑动导向负荷技术在应用过程中，井眼轨迹调整简单、钻具更换更加快捷，实际使用中，滑动导向技术及旋转复合钻等在转速对比中，旋转复合转优势明显。
（2）PDC钻头技术PDC钻头与导向钻具有复合钻进特点，实际工作中，该技术转速具有可控性，钻具转速稳定性较差，钻头保持高速运转，滑动钻井及旋转结合效果理想，能找到井眼位置，在难度较大的井中应用效果良好，实际应用过程中具有一定的不足之处，因此钻头还存在一定问题，比如定向性不足，还需进行深入改造，从而提升工作的稳定性。
二、定向井钻井技术存在的问题（1）定向仪精度与故障数据测量的准确性对于钻井过程与油田开采具有十分重要的影响，定向精度与仪器故障都会影响测量数据的准确性。
例如，一些螺丝老化脱落的定向仪器会直接造成测量结果出现错误，不能够起到有效的施工指导作用。
不仅如此，数据测量的准确性还受仪器螺杆弯曲程度、地层倾角大小等因素的影响。
测量是钻井前期一项十分重要的准备工作，若测量结果与实际结果偏差较大，不仅会影响到整体钻井的质量，还会造成人力、财力以及时间的浪费，无法实现钻井目的。
定向井轨迹设计计算方法探析
1.井眼轨迹的基本概念1.1定向井的定义定向井是按预先设计的井斜角、方位角及井眼轴线形状进行钻进的井。
（井斜控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程）。
1.2井眼轨迹的基本参数所谓井眼轨迹，实指井眼轴线。
测斜：一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。
为了进行轨迹控制，就要了解这条空间曲线的形状，就要进行轨迹测量，这就是“测斜”。
测点与测段：目前常用的测斜方法并不是连续测斜，而是每隔一定长度的井段测一个点。
这些井段被称为“测段”，这些点被称为“测点”。
基本参数：测斜仪器在每个点上测得的参数有三个，即井深、井斜角和井斜方位角。
这三个参数就是轨迹的基本参数。
井深：指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度，也有人称之为斜深，国外称为测量井深(Measure Depth)。
井深是以钻柱或电缆的长度来量测。
井深既是测点的基本参数之一，又是表明测点位置的标志。
井深常以字母Ｌ表示，单位为米(m)。
井深的增量称为井段，以ΔＬ表示。
二测点之间的井段长度称为段长。
一个测段的两个测点中，井深小的称为上测点，井深大的称为下测点。
井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。
井斜角：井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。
过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。
井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
井斜角常以希腊字母α表示，单位为度(°)。
一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角，以Δα表示。
井斜方位角：井眼轴线上每一点，都有其井眼方位线；称为井眼方位线，或井斜方位线。
井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上，即为该点的井眼方位线（井斜方位线）以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线（井斜方位线）上所转过的角度，即井眼方位角。
井斜方位角常以字母θ表示，单位为度(°)。
井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角，以Δθ表示。
浅析定向井井眼轨迹优化设计研究
浅析定向井井眼轨迹优化设计研究作者：王德军来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2015年第11期摘要：定向井技术是伴随着勘探开发而不断发展起来的钻井技术。
由于它采用特殊的工艺、测量设备、复杂工具来有效的控制井眼轨迹。
达到我们预先设计的油层段。
近年来由于井场受限，定向井在勘探开发上发挥的作用越来越明显。
关键词：辽河油田;定向井;控制;井眼轨迹;优化1 概述辽河油田新建产能区块受城区、自然保护区等限制，存在征地费用高、钻井实施难度大，必须实施定向井才能开发，定向井辽河油田开始规模应用，降低地面投资，方便生产管理。
定向井井眼轨迹一般由直井段、增斜段、稳斜段、降斜段组成。
我们在定向井钻井轨迹设计时，设计井身结构，方便钻井施工的角度考虑经验轨迹。
在满足钻井工程要求的前提下，应综合考虑后续机械采油设备合理运行及节能降耗等问题，优选井眼轨道剖面类型;优选不同垂深与不同水平位移定向井的造斜点、垂深以及水平位移的合理界限，指导定向井井眼轨道的设计;在三维轨迹条件下，研究作业管柱井下工具串在套管内直线与弯曲通过的临界条件，指导作业管柱工具串配置方案设计，确保作业管柱的施工安全。
2 定向井井眼轨道模拟的数学模型2.1 井身剖面类型对于任意一口定向井，组成井身的所有井段形状都包括;铅垂井段、增斜井段、稳斜井段和降斜井段。
定向井井身剖面类型较多，按目前地质情况，主要考虑四种井身剖面：三段式剖面、五段式剖面、悬链式剖面、抛物线剖面。
2.2 井身剖面曲线的数学模型分别建立了三段式剖面、五段式剖面、双增稳剖面的、悬链线剖面、抛物线剖面等五种井身剖面曲线的数学模型。
2.3 井眼轨道曲线的数值模拟井眼轨道曲线模拟是机械采油杆柱与井下作业管柱力学分析的基础。
一般常用斜深、井斜角、方位角三个基本参数描述井眼轨道曲线，并根据基本参数确定井眼轨道的其它参数。
基本参数：钻井工程上把井深、井斜角和方位角称为基本参数。
已知井眼轨道上某一点的井深、井斜角和方位角，就可以确定其它参数。
定向井井眼轨迹最优化设计方法研究
2- 1 ∗0
K 1max - 5 400/ ( r 1) ∗ 0
K 2max - 5 400/ ( r 2) ∗ 0
Dk max - D k ∗ 0
Dk - D k min ∗ 0
Dd max - Dd ∗ 0
( 4)
Dd - Dd min ∗ 0
Db max - Dk - r 1sin 1 ∗ 0
第 20 卷第 1 期
天然气工业
钻井工程
= 5) 向量 X 的非线性函数, gi ( x ) 可能是非线性函 数, 也可能是线性函数, 因此井眼轨迹优化设计属于
一种非线性约束下的非线性规划问题, 应当寻找一 种求解非线性约束下的非线性规划问题的解法进行
求解。
序列无约束极小化方法( SUM T 法) 即是一种有
双增型剖面井眼轨迹分段数据见表 1。表 1 中 同时给出了应用最优化设计方法和常规设计方法得 到的双增型剖面轨迹分段数据。
表 1 双增型剖面轨迹的分 段数据
最优化设计方法
常规设计方法
井深( m) 井斜角( .) 方位角(.) 井深( m) 井斜角(.) 方位角(.)
0. 00 428. 08 922. 13 3 534. 14 3 833. 09 4 170. 83
对目标函数 F ( x ) 极小化, 即: m inF ( x ) ; x + D R n
x
使满足 p 个不等式约束条件, 即:
gi ( x ) ∗ 0; i = 1, 2, ,, p
所以可以简写为:
min { F ( x )
x + D Rn
|
gi( x )
∗ 0;
i = 1, 2, ,, p }
( 5) 分析式( 4) , 不难得到对应的 F ( x ) 是一个 n ( n
定向井轨迹剖面优化及控制技术
定向井轨迹剖面优化及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。
标签：轨迹控制;轨迹预测;剖面设计;定向井定向井的井眼轨迹剖面优化和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。
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、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。
大位移定向井井身轨迹优化与实例分析
22一、大位移定向井施工技术难点井身结构优化是钻完井降本提效的主要措施之一。
（1）因为地层松软，地层承压能力弱，所以定向是无法保证滑动钻进对于狗腿严重度的要求，从而使井眼轨迹落后于设计，影响后期施工，甚至会填井。
（2）大位移井水平段长度大，在进行导向钻井时，地层摩擦阻力很大，井眼轨迹的控制精度很难控制 ；（3）靶心位置相对较浅，钻具自重教轻，难以克服上部地层摩阻 ；（4）施工过剩中频繁的起下钻操作，大井斜井段容易出现不规则井眼状况，井眼复杂；（5）由于岩屑床的原因，导致机械钻速较低，钻具扭矩增大，易发生井下事故，对于完井作业增加困难等因素。
二、工程设计概况1.井身结构设计A井设计水平位移是1515.49m，设计垂深是1536.00m。
一开前采用打桩方式打入660mm隔水管77.7m（入泥38.00m）。
表层钻进采用Φ444.5毫米钻头开钻，至井深701.00米完钻，下入Φ339.7毫米套管封固造斜段，为二开降低施工摩阻与扭矩提供必要的条件。
油层钻井采用Φ241.3毫米钻头开钻，至井深2243.00米完钻，下入Φ177.8毫米套管封固目的层。
2.井眼轨迹设计依据A井地质设计的水平位移和垂深，采用直—增—稳三段制井眼轨迹剖面形式，防止造斜率达不到设计要求采取最大造斜率12度/100米，井眼设计剖面如表一所示轨道参数三、井眼轨迹控制现场施工工艺1.增斜段井眼控制技术一开采用“3A445mm 钻头 +1.50°Ф244 mm 动力钻具 + 回压凡尔 +定向接头 +Φ203mm无磁钻铤 +配合接头+Ф127 mm 无磁承压钻杆 +Ф127 mm 加重钻杆 X15+Ф127 mm 钻杆”。
通过上部定向效果摸清该钻具组合的实际造斜率，然后仔细记录每个单根的施工情况，根据连续两测点的井斜变化率以及方位变化率，来准确预测井底的井斜方位。
钻至井深703.00m，井斜51.50°，方位331.10°一开完钻。
定向井钻井技术优快措施分析
水平井：井眼轴线与 地面垂直，但井眼轴 线与地层走向平行
斜井：井眼轴线与地 面垂直，但井眼轴线 与地层走向有一定夹 角
定向井：井眼轴线与地 面垂直，但井眼轴线与 地层走向有一定夹角， 且井眼轴线与地层走向 平行
水平定向井：井眼轴线 与地面垂直，但井眼轴 线与地层走向平行，且 井眼轴线与地层走向有 一定夹角
技术挑战：智能化与自动化钻井技术需要解决数据采集、数据处理、决策支持等问题
原理：利用高压水射流切割岩石，实现快速钻井 特点：速度快、效率高、成本低 应用领域：石油、天然气、地热等资源开发 发展趋势：智能化、自动化、环保化
钻井液性能：提高钻井液的润滑性、 抗高温、抗高压等性能
钻井液添加剂：研发新型钻井液添 加剂，提高钻井液的稳定性和抗污 染能力
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
01
02
03
04
05
06
定向井是一种钻井技术，用于在预定的井位上钻出预定的井眼轨迹 定向井技术可以应用于石油、天然气、地热等资源的勘探和开发 定向井技术可以提高钻井效率，降低钻井成本，提高资源利用率 定向井技术包括定向钻井、定向完井、定向测井等环节
定向井钻井技术优快措施应用实例的应用领域：石油、天然气等能源开采领域。
定向井钻井技术优快措施应用实例的应用效果：提高了钻井效率，降低了钻井成本，提高了钻井质量，保障了钻 井安全。
定向井钻井技术优快措施应用实例：采用定向井钻井技术，提高钻井效率
技术方案：采用定向井钻井技术，优化钻井参数，提高钻井效率
采用高效钻头，提 高钻井速度
优化钻井液性能， 降低钻井阻力
优选钻头：根据地层特性选择合适的钻头，如PDC钻头、牙轮钻头等
浅谈定向井轨迹影响因素及控制措施
３解决措施
３ ． １ 采用复合钻进解决 钻进 问题
的质量往往就是定 向井 的轨迹控制的质量来决定 的，特别是 我国作 为 个地形复杂多样 的国家 ，工程所在地的地址 情况往往会 随着地域条 件的不 同而存在着较大 的差异 ，这就对施工带来 了严 峻的挑 战，同时
文献标识码 ：Ａ
前 言
随着定向井工艺技术的发展，形成一系列成熟 的工艺 ，定向井也
直井 段是 防碰 的重点井段 ，直井段钻井过程中有井斜的问题。井 距方位调 整不及 时便会发生碰井 问题 。直井段的井斜控 制好坏直接影 响下一 步造斜及下一 口井施工 的安全 ，是下一步施工的基础 ，直井段 防斜打直是关键 ，必须重视 。 ２ ． ３ ＿ ３ 造斜段钻进 的问题 造斜钻进 时，有钻具组合 不合理 阻碍机械钻效 ，井身轨迹偏离的 问题。受地层的影响有 时增斜 ， 有 时微 降斜 ， 稳斜也是很难的。同时 ， 因地层倾向变化，以后 的井段是增方 位，还是降方位 ，井斜增降的情 况 ，方位的超前角应 根据这 一区块 地层情况来决定 ，以后扭方位 的不 稳定 ，会造成钻速下 降 ， 增加钻井 风险。 ２ ＿ ３ ． ４ 造斜段钻进 的问题 稳斜段常因预算 、 调整不及 时， 造 成井眼轨迹的变化失控 的现象 。 钻井参数 ，钻压 、转速 、泵压 ，以此来调 整井斜 、方位选择 、控制不 当，会降低钻进速度 。井深轨迹发生偏离 ， 得不到需要 的井身轨迹 。 一
定向时与复合钻进没有什 么区别 ， 施工 时效高 。 ④定 向轨迹控制的好 。 利用复合钻进 ，可更 好更方便 的控 制井深轨迹 ，随时调整 ，各项指标
定向井钻井轨迹控制优化策略
定向井钻井轨迹控制优化策略摘要：随着现代科学技术的快速发展，定向井钻井技术在油田钻井施工过程中也取得了巨大的进步。
而随着当今油田勘探开采中对钻井速度要求的不断提升，要想在定向井钻井施工过程中充分保证施工的安全性以及高效性，就必须要不断强化定向钻井轨迹控制。
鉴于此，要针对定向井钻井轨迹控制的各种影响因素进行全面分析，并不断创新和优化轨迹控制，这样才能有效提升钻井施工的技术水平。
关键词：定向井钻井技术；优化轨迹控制；钻井速度1强化定向井钻井轨迹控制的重要性在实际进行定向井钻井施工过程中，只有充分明确了钻井轨迹才能充分保证后续钻井作业的顺利进行。
而在实际钻井施工过程中经常会出现由于钻井轨迹不合理而导致钻井施工受到严重影响的情况，甚至会导致钻井施工效率以及钻井施工质量下降，钻进施工成本也会出现增加现象。
因此，在定向井钻井施工过程中必须针对钻井轨迹控制进行深入研究是非常有必要的。
而我国多数石油区块地理形貌以及地质条件都比较复杂，而且不同地域存在很大的差异性，这也给定向井钻井施工带来了巨大的挑战，因此对实际定向井钻井的经验轨迹控制要求更高。
由此可见，从多个层面来看，不断强化定向井钻井轨迹控制具有很重要的作用。
2影响定向井钻井轨迹精度的因素2.1设计因素进一步明确钻井轨迹在很大程度上能有效提升钻井施工质量。
而实际在进行钻井轨迹确定的过程中，多数情况下都是相关设计人员结合实际施工情况来开展有针对性的钻井轨迹设计，因此，就对相关设计人员的专业技术水平提出了很高的要求，设计人员必须要有丰富的现场作业经验以及成熟的专业技术能力。
目前在实际针对定向井轨迹设计的过程中三维设计技术已经得到了非常广泛的应用。
但是由于很多情况下井下地质情况比较复杂，要想完全规避地下障碍物具有一定的难度。
而且三维轨迹设计在很大程度上不能满足钻井施工的轨迹控制精度需求；井下绕开障碍方面存在不少问题，而且钻井轨迹关键点的确定也存在精度不足的问题，井眼曲率精确度的校核也存在一定的问题，校核精度不能满足实际施工需求，由此就会导致在实际进行定向井钻井施工过程中钻井轨迹的精度以及合理性都会受到很大的影响。
定向井井眼轨迹优化设计研究
定向井井眼轨迹优化设计研究作者：郭翔来源：《科学与财富》2019年第09期摘要：结合是，对定向井眼轨迹优化设计的要点进行了分析，首先对定向井剖面设计的内容进行分析，其次在分析定向井井眼轨迹的设计原则、要点进行研究，希望研究后能够给该领域的设计人员提供一点参考。
关键词：定向井;井眼轨迹;优化设计;研究一、定向井剖面设计定向井的剖面策划安排方面的工作，具体来施工的工人定向井的一系列相关数据，不仅如此还要给出具体的方位角以及水平位移。
不仅如此，还得经由资料，来搜索具体的查找地理位置以及详细的井自己本身的结构等内容。
从事这方面策划安排这方面的工作人员需要依照定向井具体的钻探情况，给出不同的设计策划方案，使得钻井工作方便、快捷、高效率的展开完成。
须得按照具体的钻探目的，再针对设计井的井自身的结构、剖面种类、完井的具体方式等来规划安排。
与此同时，针对靶点的层位的安排以及布局一定要认真定夺：井自身的结构、井控措施等都应该使得各方面的条件都完美契合，所以尽量安排相对来讲比较容易操作的剖面种类，这样的话也能在一定程度上削弱井眼轨迹控制以及工作实施的困难程度，工作的困难程度降低了，工作效率自然而然也就提上去了，靶区半径须得满足具体的实施准则。
二、定向井井眼轨迹的设计（一）定向井井眼轨迹设计的准则在规划安排井眼轨迹时，井自身的深度、井的倾斜角度的大小以及其具体的方位角，这三个数据是非常关键的，相对于井眼轨迹设计的整体过程而言，与此同时也是在实际进行钻井作业的过程中，便于对井眼轨迹来合理掌握的相关准则。
井眼轨迹的安排规划大致须得契合这三个方面：一、达到实际工程的具体诉求，二，可以保证具体的实施工作高效便捷的完成，三、针对采油工艺的措施要有一定的便利。
（二）安排规划造斜点（1）地层的状态需要稳定坚固，要避开在破碎带、漏失层、流沙层、易坍塌等容易发生不测事件以及不可预料的情况的地层来进行造斜（2）可钻性相对来说比较均匀的地层，一定要避在硬夹层。
解悉定向井井眼轨迹最优化设计方法
解悉定向井井眼轨迹最优化设计方法现如今我国的定向井已经越来越发达，井眼轨迹的变化也非常的多，定向井侧钻井挖的越来越深，对于我们方便了许多，为祖国做出了非常大的贡献，但其中的过程是非常复杂的，艰难的，还需要做出许多的改变，使定向井变得越来越完美，能更好的利用在我们的生活中，我们需要克服更多的困难，提高定向井的效率，使它变得越来越方便。
标签：优化方法;定向井轨迹;定向井研究定向井是近百年来最常用的一种方法。
我们的油田开采大多都需要定向井钻井技术，使用定向井解决的困难也越来越多，定向井是一种非常有技术含量的钻井方法，它完成了许多普通钻井技术不能完成的工作。
定向井需要测量与科学技术的协调来完成开采工作，并不简单，但随着我国不断发展，人才越来越多，对于定向井的钻井技术投入的也越来越多，因此定向井更有效的帮助了我们对于地下的开采与探索。
定向井技术对于我们来说非常的重要，所以需要不断地改造以及提升。
一：定向井的轨迹和研究1.1井眼轨迹定向井是开采地下的工具，而这个工具需要测量仪器的辅助，在地下开采过程的演变中，定向井的钻井技术有了很大的提高，方便了许多，而井眼的轨迹有许多种，有水平位移的，有可以绕开地面障碍的，有各种开采方式的轨道。
有了定向井后地下开采就方便了许多，以前不能开采的路线通过定向井又可以重新开始开采。
定向井井眼轨迹在地下行动起来，可以减少地面的井场占地面积，节省了部分资金，可以说是方便了许多，还适用于地下的条件，节省了许多开采的時间，更方便于开采到更多的矿物质资源，实用技术高超。
1.2 定向井的作用现如今，定向井的钻井技术适用于我国的多数地下矿物以及油田开采，要开发地下的油田和地下矿物资源，唯一的办法就是在开发地下附近打定向井。
我国对定向井钻井技术有了更多的投入，对于定向井的优化也很努力，所以定向井钻井技术发展得越来越快，世界上的定向井最大水平位移超过了5000米，水平井最大水平位移超过了10000米。
塔里木长裸眼定向优快钻井技术研究及应用
塔里木长裸眼定向优快钻井技术研究及应用发布时间：2021-08-16T10:19:28.381Z 来源：《科技新时代》2021年5期作者：范荣贵张宏信方洋马俊海[导读] 造成长裸眼定向钻进有效钻进时间少，平均机械钻速。
以上因素都给塔里木长裸眼定向提速带来了挑战。
（川庆钻探工程有限公司新疆分公司新疆库尔勒市 841000）摘要：塔里木油田钻井施工中二开定向井裸眼井段段长大都超过3000米，定向钻进受裸眼段长、托压严重及易发生粘卡等多种因素制约，机械钻速低。
本文通过系统分析长裸眼定向施工缓慢主要制约因素：直井段井眼轨迹质量、定向钻头的稳定性和攻击性、定向钻具组合及钻井液性能等，创造性提出应用刚性粒子钻井液防托压方法、混合钻头优选技术、钻柱扭摆工艺、水力震荡器等方式对塔里木钻井施工中的长裸眼定向钻井提出优快方案。
开展现场试验，试验井数8口，试验井平均裸眼段长平均4518米，平均机械钻速2.88米/小时，该工艺技术为塔里木定向长裸眼钻井提速提供技术支撑。
关键词：长裸眼定向混合钻头优快钻井技术塔里木油田台盆区长裸眼定向，裸眼段长度大多超过3000米，二开长裸眼段钻进需要穿越多套层序、不同压力系数的地层，容易发生井壁失稳、井眼垮塌、粘附卡钻等技术难题，保证泥饼润滑性困难。
上部长裸眼井段井眼轨迹差，易造成定向滑动钻进过程中发生粘卡，使用牙轮钻头定向，平均机械钻速低，且牙轮使用时间有限，往往需要多趟钻才能实现工程、地质目的，使用PDC钻头定向，由于扭矩大，造成频繁蹩钻，需要频繁上提活动钻具摆方位，损耗时间多，有效纯钻时间少，不利于安全、快速钻进，造成长裸眼定向钻进有效钻进时间少，平均机械钻速。
以上因素都给塔里木长裸眼定向提速带来了挑战。
一、提速制约因素目前塔里木长裸眼井普遍采用三开井身结构：一开406. 4 mm井眼钻至井深 1200m（或1500m），封固上部疏松地层，穿越层位古近系;二开241.3mm井眼钻至奥陶系良里塔格组，进入良里塔格组10m左右中完，穿越层位古近系、白垩系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系（可能缺失）、志留系和奥陶系良里塔格组，定向点井深5800米左右; 三开171.45mm（或152.4mm）井眼目的层定向钻进。
定向井井身轨迹最优化方法分析
定向井井身轨迹最优化方法分析作者：王庆峰来源：《中国科技博览》2014年第22期[摘要]本文对定向井井身轨迹优化方法的现状进行了简单的探讨，提出了最优井身的设计理念，并对井身轨迹的优化方法进行了详细的分析。
[关键词]定向井、井身轨迹研究、施工技术中图分类号：T0 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0345-01不论是在石油钻井还是煤矿钻井，目前，最为常用的井形就是定向井。
而在定向井钻井的施工技术，一直是一个比较难的施工技术，一般的施工单位很难能够对定向井的施工进行有效的掌握，尤其是在对于井身轨迹走向进行决定的时候，由于受到了种种因素的影响，一直以来都很难进行施工设计。
虽然近几年来，定向井的施工技术取得了不小的突破，但是在对于井身轨迹的施工方面，还是没有能够找到一个合理的解决办法，所以，目前对于定向井井身轨迹的施工，只能通过一系列的优化手段使其变得更加的合理，更加的完善。
一、最优井身的设计理念定向井井身轨迹设计的优劣，不仅对于定向井本身的施工建设有着最直接的影响，同时，对于整个钻井工程的井下作业的施工安全也存在着很大程度的影响，所以，在对于井身轨迹进行设计的时候，一定要保证井身轨迹的优化性。
只有保证了井身轨迹的优化性，才能够有效的缩短钻井工作的施工周期，降低钻井工程的施工成本，并且能够使后期的如完井、测试、修井和采注等施工作业进行的更加的顺利，除此之外，还能够大大的降低因为井身问题而带来的井下作业安全事故发生的可能性，保证工作的安全施工。
总的来说，定向井井身轨迹的优化，对于整个钻井工程的施工，具有很重要的发展意义[1]。
而如果才能够保证定向井井身轨迹的最优化呢？首先要做的，就是要有一个最优化的设计理念，就目前而言，最优的设计理念，就是在设计的时候，建立完善的井身坐标系，然后根据井身坐标系统来对井身的轨迹进行最合理的计算和设计，以保证井身轨迹的最优性。
工程建设的设计离不开数学只是理论的应用，同样，定向井井身的设计也是一样，其井身的最优轨迹，就可以通过数学函数关系来表示，如（图1）所示：基于井身轨迹这种特殊的数学函数关系，所以，为了能够更好的对井身轨迹进行设计，在设计的时候，就需要建立完善的井身坐标系，用于对井身轨迹空间形态的基础进行描述，常采用，一般都是整体坐标系和井眼坐标系。
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定向井井身轨迹最优化方法研究
作者：李超
来源：《中国科技博览》2015年第12期
[摘要]定向井技术常应用于石油钻井、煤层气钻井、煤矿定向透巷等领域，是当今世界最先进的钻井技术之一。
定向井井身轨迹的优劣直接影响着钻井施工的安全程度、施工效率以及成本。
本文主要简单探讨了定向井井身轨迹优化方法的现状、在定量数学模型的基础上提出了井身轨迹最优化的设计思路，详细分析了影响井身轨迹的因素以及井身轨迹的优化方法。
[关键词]定向井井身轨迹优化设计
中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0041-01
现有的井身轨迹计算方法很多但其共有的缺点是设计出的轨迹只能满足施工的基本要求却不能从定量的角度肯定是否为一条可行的最优轨迹。
在施工定向井时，井身轨迹走向决定着是否按设计到达目标点。
因此，确定井身轨迹在地下空间的准确位置尤其重要。
对于井身轨迹最优化的研究也十分有必要。
一、井身轨迹最优化设计思路
最优轨迹主要包括以下几点：⑴必须满足现场施工条件的限制；⑵设计出来的轨迹具有最小的井斜变化率和方位变化率、最短的井身长度即满足各种要求下的最短轨迹；⑶必须具有最小的扭矩和摩阻力等。
可见，实现定向井井身轨迹最优化不仅可以缩短钻井周期、降低钻井成本，而且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，大幅度提高油气产量、保护自然环境，创造显著的经济效益和社会效益，并且能大大减少可能的井下事故，对于整个钻井工程的施工，具有很重要的意义。
二、影响井身轨迹的因素及其优化方法
1、定向井井深轨迹最优化的计算
在定向井井身轨迹的数学模型基础之上，我们需要优化各种计算方法，采用种相对误差较小的方法进行计算，并根据计算的结果，设计出最为合理的井身轨迹和施工方案。
目前，受到技术条件的限制，我们还没有找到可以直接测得井眼内任一点对井口的相对位置的方法，只能根据单点、多点、陀螺、MWD等仪器测出的数据，间接求得井眼内某一点相对于井口的垂直深度、水平位移、南北坐标、东西坐标、水平位移，从而绘出水平投影以及垂直剖面井身轨迹[3]。
目前普遍采用“两点法”来计算相邻两点间的小段井眼中心的垂直深度、水平位移、南北坐标、东西坐标、水平位移。
小段井眼是进行计算的基本单元。
当前，主要采用直线法和曲线法来计算井深轨迹，曲线法要比直线法更合理些，用计算机编程机计算时常采用此法。
2、钻柱起下钻摩擦阻力
钻柱起下摩擦阻力是影响定向井井身轨迹的主要因素之一，它是由钻柱与井壁接触摩擦产生的，可以阻碍钻柱的运动。
起钻时它使钩负荷增大，令起钻困难并易导致钻具事故；下钻时它减少钻柱重力，使钻柱不易入井。
钻柱起下摩擦阻力越小，最优井身轨迹的目标泛函π值就越小，根据我们建立的数学模型可知，π值越小，就越接近最优井身轨迹，所以我们在具体的施工过程中要尽量保证钻柱起下摩擦阻力越小越好。
3、造斜点的选择
造斜点的选取对于定向井的建造有十分重要的意义，是井身轨迹优化的重要方面。
为了钻井施工的方便高效，选择的造斜点一般越浅越好，因为浅层造斜比深层造斜容易些（因为深层地层往往胶结良好）。
应该尽量在大段砂层中造斜，因为砂层的井径稳定，而页岩段教易受到冲蚀。
但是在实际的施工建设中，由于很多现实环境的影响，需要改变一些造斜点的位置，例如在一些比较容易掉块或者是坍塌的地层，造斜点就适宜适当向下移动或者将井径扩大，降低地层对施工的影响。
4、井斜角大小
定向井造斜后的井斜角一般在20°～60°，井斜较小时（5°～20°），井斜和方位都不好控制，井斜大于60°将使钻具摩擦阻力大大增加，从而影响定向井井身轨迹的最优化。
5、地层走势的选择
地城走势对井斜和方位漂移都有很大的影响。
选择最优井位，利用地层的自然漂移趋势，是非常必要的。
在地面条件允许的情况下，应尽量利用地层走势，最大限度地减小井眼漂移。
6、保证测量工作
首先，要用仪器测量井深、井斜角、井斜方位等原始数据来计算定向井井身轨迹，所以要保证测量仪器的精确度。
再次，在测量井深轨迹时，我们往往只知道相邻两个测量点之间的长度而不清楚测段形状，严重影响了井身轨迹的优化。
因此测量人员应该结合设计阶段的坐标系及施工过程具体细节和数据的采集对井身轨迹进行精确测量。
三、结束语
定向井是当今世界石油和煤炭开发领域最常用的井型，实现定向井井身轨迹的最优化，不仅要建立正确的数学模型，更需要在施工过程中根据实际情况不断地改进、调整和完善。
虽然受到很多现实复杂环境的限制但是随着科技的进步以及我们的共同努力，对于定向井井身轨迹的最优化方法将会不断完善，定向井井身轨迹最优化也必将会对经济和社会效益产生更大的影响。
参考文献
[1] 刘绘新.孟英峰.定向井最优井身轨迹研究[J].天然气工业，2004，（02）.
[2] 王庆峰.定向井井身轨迹最优化方法分析[J].科技博览，2014，345.
[3] 杨涛.定向井井身轨迹的计算方法[J].中国煤炭地质，2009，（74-75）.。