井眼轨迹控制技术
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。
水平井井眼轨迹控制技术探讨
1 井身轨迹控制常规的水平井都由直井段、增斜段和水平段3部分组成。
由直井段末端的造斜段（kop）到钻至靶窗的增斜井段，这一控制过程为着陆控制；在靶体内钻水平段这一控制过程称为水平控制。
水平井的垂直段与常规直井及定向井的直井段控制没有根本区别。
水平井井眼轨道控制的突出特点集中体现在着陆控制和水平控制，设计到一些新的概念指标和特殊的控制方法。
1.1 水平井井眼轨道控制技术的特点水平井钻井技术是定向井技术的延伸和发展。
水平井的井眼轨道控制技术与定向井相比有类似之处，但也有显著差异，体现了水平井轨道控制的突出技术特征。
1.1.1中靶要求高定向井的靶区为目的层上的一个圆形，通称靶圆，靶圆中心称为靶心。
靶心是井身设计轨道中靶的理论位置，而靶圆是考虑到因误差而造成的实钻轨道中靶的允差范围。
一般来说，定向井的目的层越深，其靶圆半径也越大。
例如一口井垂深为1800-2100m的定向井，其靶圆半径通为30-45m，如上所述，水平井的靶体是一个以矩形靶窗为前端面的呈水平或近似水平放置的长方体或与之接近的几何体（拟柱体，棱台等）。
靶窗的高度与油层状况有关，宽度一般是高度的5倍，水平井长度则和水平井的增斜段曲率半径类型有关。
例如，对厚油层，其靶窗高度可达20m，但对薄油层，该高度可小到4m甚至更小。
按我国对石油水平井的规定，水平段井斜角应在86°以上，长、中、短半径3类水平井的水平段长度一般分别不得小于500m，300m，60m 。
很显然，水平井的目标（靶体）比定向井的目标（靶圆）要求苛刻，前者是立体（三维），后者是平面（二维），因此中靶要求更高。
对于水平井来说，井眼轨道进入目标窗口（靶窗）还不够，还要防止在钻水平段的过程中钻头穿出靶体造成脱靶，而对定向井来说，只要保证钻入靶圆即为成功。
1.1.2控制难度大由于上述定向井和水平井的目标性质与要求对比可知，水平井轨道控制难度大于定向井。
而且，由于常规定向井的最大井斜角一般在60°以内，不存在因目的层的地质误差造成脱靶的问题。
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。
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。
第6讲 水平井井眼轨迹控制技术
2. 工具造斜能力误差
» 因受地层、工具面摆放不到位、送钻不均匀及理 论计算误差等影响，工具造斜能力不能准确预测；
3. 轨迹预测误差
» 由于MWD离钻头有一定的距离引起的。
6.2 水平井找油方案
1. 导眼法
» 先打一导眼WD，探知油顶位置和油层厚度， 然后回填至合适高度增斜中靶。
W C
D
A
B
6.2 水平井找油方案
避免、减少井下复杂情况并可在一定程度上加以解除。
» 具体考虑：
• • • 使用“倒装钻柱” ； 为了防止卡钻事故，一般在套管内的钻柱中装震击器； 校核钻机提升能力，并对钻柱强度进行详细校核。
6.4 水平井着陆控制
着陆控制是指从直井段的造斜点开始钻至 油层内的靶窗这一过程。其技术要点有：
1. 工具造斜率的选择“略高勿低”；
第6讲 水平井井眼轨迹控制技术
• 6.1 轨迹控制过程中的误差来源
• 6.2 水平井找油方案 • 6.3 水平井底部钻具组合及钻柱设计 • 6.4 水平井着陆控制 • 6.5 水平井水平段控制
6.1 轨迹控制过程中的误差来源
1. 地质误差
» 地质靶点垂深的误差对水平井着陆控制造成很大 困难，当这种误差较大或在薄油层中钻水平井时 问题更为突出；
2. 应变法
» 以一定的稳斜角探油顶，探知油顶后，直接增 斜中靶，通过稳斜段长短对靶点垂深的补偿作 用消除地质靶点的不确定性
可能油顶位置1 可能油顶位置2 可能油顶位置3
d
opt
t
6.3 水平井底部钻具组合及钻柱设计
1. 底部钻具组合设计
» 水平井底部钻具组合设计的首要原则是造斜率原 则，保证设计组合的造斜率达到设计轨道要求并
涪陵页岩气田三维水平井井眼的轨迹控制技术
控制工作中，工作人员可以结合偏移距离变化和靶前位移变化，控制难度比较大。
1.3 三维眼井摩阻扭矩较大在三维水平井斜井段，需要适当的增斜和扭方位，在下钻和滑动钻钻进过程中，钻具很容易发生屈曲问题，钻具接触井壁之后会产生较大的摩阻扭矩，产生严重的托压问题，不利于向钻头传递钻压，降低了钻井速度，延长了定向钻的周期。
由于上孔的扭转方向增加了全角度变化率和摩擦扭矩，定向工具面无法放置在正确位置，在同一位置反复升降钻具，增加了定向钻进的难度，延长了定向钻进的钻进周期[1]。
2 涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术思路采用原有的井眼轨迹设计模式，不利于实现三维水平井优化和快速定向钻井。
其工作目标是使摩擦力矩最小。
在实际工作中，有必要对原始井眼轨迹类型进行优化，改进轨迹参数，优化三维井眼轨迹设计技术，以提高定向钻井速度。
因为三维井眼轨迹控制工作具有较大的难度，为了保障钻井的安全性，提高现场定向施工的便利性，需要利用精细控制措施，严格控制井段井眼轨迹，优化涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术，降低整体施工难度。
面临三维井眼摩阻扭矩较大的问题，工作人员可以利用降摩减扭工具，避免发生托压问题，利用三维井眼降摩减阻技术，高效控制三维井眼轨迹。
要想优化三维井眼轨道，工作人员需要合理选择三维井眼轨道，把握入窗时机，提高施工现场的操作性。
利用预目标位移，尽可能调整倾斜点，缩短稳定段长度，有效缩短钻进周期。
为了降低整体工作量，要在稳斜段改变方位。
结合降摩减扭的工作理念，优化轨道全角的变化率，控制稳斜段的井斜角[3]。
在实际应用中，将三维水平井轨迹分为六段。
在纠偏井段的井眼内设置二维增斜段，以保证增斜效果。
在稳斜边变方位井段，施工人员需要全力扭方位，有效减少工作量。
在边增斜边调整方位井段，应合理调整调整工具面，合理调整方位角。
在着陆段利用增斜入窗，合理调整参数。
3 涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制关键技术三维水平井偏移距比较大，同时也会增加变方位工作量，在大斜度井段调整方位难度较大，定向钻工作周期比较长，井眼轨迹缺乏圆滑性，将会影响到后续井下作业的安全性。
定向钻井轨迹控制一般方法
未来定向钻井技术的发展将更加注重智能化、自动化、高效化，进一 步提高钻井精度和效率，降低成本和风险。
02 定向钻井轨迹控制的重要 性
提高钻井效率
减少钻井时间和成本
通过精确控制钻头方向和深度，可以减少不必要的钻井时间和成 本，提高钻井效率。
避免钻井事故
准确的轨迹控制可以避免钻头偏离目标，减少卡钻、井斜等事故的 发生，提高钻井安全性。
05 结论
定向钻井轨迹控制技术的发展趋势
智能化
高精度
随着人工智能和机器学习技术的快速发展 ，定向钻井轨迹控制技术将更加智能化， 能够实现自动化决策和实时优化。
为了提高钻井效率和降低成本，定向钻井 轨迹控制技术将向高精度方向发展，实现 更精确的钻孔定位和轨迹控制。
多学科交叉
环保与安全
定向钻井轨迹控制技术将涉及多个学科领 域，如地质学、地球物理学、计算机科学 等，实现多学科交叉和融合。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
提高油气勘探开发效率
定向钻井技术的应用可以大幅度提高油气勘探开发的效率，缩短勘 探周期，降低开发成本。
降低钻井成本
01
02
03
优化钻井方案
通过精确的轨迹控制，可 以减少钻井过程中的复杂 情况，降低钻井难度和成 本。
提高钻井成功率
准确的轨迹控制可以保证 钻井成功率和一次成功率， 从而降低二次钻井和修井 的费用。
基于人工智能的轨迹控制方法
总结词
基于人工智能的轨迹控制方法是利用人工智能和机器学习技术，对大量历史钻井数据进行学习，自动识别地下地 质特征，预测钻头前方地层走向，并自动调整钻头方向和钻井轨迹。
详细描述
这种方法需要大量的历史钻井数据作为训练样本，通过机器学习和深度学习技术，训练出能够自动识别地质特征 和预测钻头前方地层走向的模型。基于人工智能的轨迹控制方法具有较高的自动化程度和预测精度，是未来定向 钻井技术发展的重要方向。
钻井工程：第五章 井眼轨道设计与轨迹控制
第五章井眼轨道设计与轨迹控制1．井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？08答：井眼轨迹基本参数包括:井深、井斜角、井斜方位角。
这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为基本参数。
2．方位与方向的区别何在?请举例说明。
井斜方位角有哪两种表示方法？二者之间如何换算？答：方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内(当然也可能在水平面上）。
方位角表示方法：真方位角、象限角。
3．水平投影长度与水平位移有何区别?视平移与水平位移有何区别?答：水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。
水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离,或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影.在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。
视平移是水平位移在设计方位上的投影长度.4．狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角（注意是在空间的夹角）.狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。
5．垂直投影图与垂直剖面图有何区别？答:垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图,即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图.6．为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过180 ？实际资料中如果超过了怎么办？答：7．测斜计算,对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要计算哪些参数？测段计算与测点计算有什么关系？答：测斜时，对一个测段来说,需要计算的参数有五个：垂增、平增、N坐标增量、E坐标增量和井眼曲率;对一个测点来说,需要计算的参数有七个:五个直角坐标值（垂深、水平长度、N坐标、E坐标、视平移）和两个极坐标（水平位移、平移方位角）.轨迹计算时，必须首先算出每个测段的坐标增量,然后才能求得测点的坐标值。
井眼轨迹设计与控制方法
井眼轨迹设计与控制方法井眼轨迹设计与控制方法是指在石油工程领域中，为了实现最佳的钻井效果，需要设计合适的井眼轨迹，并通过控制方法来实施钻进操作。
井眼轨迹设计和控制方法的目的是确保井眼能够贯穿目标层，并达到钻井目标。
以下是井眼轨迹设计和控制方法的一般步骤和原则。
1.收集地质和地下信息：了解地质和地下条件对井眼轨迹设计的影响，包括地层构造、断层、岩性、陷落带等信息。
通过地质勘探技术，如地震勘探、测井等方法获得地下信息。
2.考虑钻进目标：确定钻井目标并制定井眼轨迹设计的目标，包括垂直井、平曲井、S型井、水平井等。
3.选择合适的钻头和井壁稳定措施：根据地层岩性和井眼设计目标，选择适当的钻头和井壁稳定措施，以减少钻井风险。
4.采用合适的井眼轨迹设计软件：使用井眼轨迹设计软件，根据地质和目标要求，进行井眼轨迹设计。
软件可以根据用户的输入参数，提供最佳的井眼轨迹设计方案。
5.优化井眼轨迹设计：根据设计的井眼轨迹，进行优化，以满足目标要求、降低钻井风险和成本。
6.完善设计：进行设计审查并完善井眼轨迹设计。
井眼轨迹控制方法的原则如下：1.根据地质情况进行实时调整：在钻井过程中，根据地质情况和实时测井数据，适时调整井眼轨迹设计。
控制方法可以包括调整钻头类型、调整钻井液密度等。
2.使用工具进行测量和记录：使用相关测量工具，如测井仪器、鱼雷测井等，对井眼轨迹进行实时测量和记录。
这些测量数据可用于分析地层情况和优化井眼轨迹设计。
3.采用适当的工具和技术：选择合适的工具和技术，如导航仪器和测量工具，帮助实施井眼轨迹控制。
这些工具可以提供准确的测量数据和实时导航。
4.数据分析和反馈：通过分析测量数据和井斜数据，对当前井眼轨迹进行评估和反馈。
根据评估结果，进行必要的调整和控制。
5.培训和提高技能：培训钻井工程师和工人，提高其井眼轨迹设计和控制的技能水平。
这样可以确保钻井操作的安全和高效。
总之，井眼轨迹设计和控制方法是确保钻井工程顺利进行的重要环节。
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。
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
井眼轨迹控制技术讲义
井眼轨迹控制技术 (1)三、海洋定向井直井防斜技术 (12)四、海洋定向井预斜技术 (14)上图为某平台表层预斜轨迹与内排井直井段轨迹对比图 (15)五、造斜段、稳斜段、降斜段轨迹控制 (15)井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制指：按照设计要求（地质设计、钻井工程设计、定向井设计等），利用定向井工艺、技术，完成定向井、水平井、水平分枝井等轨迹控制的过程。
井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程，可分为直井段、预斜段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术。
目前海洋定向井轨迹控制使用的是导向钻具，而在陆地油田有的还是用常规钻具组合（增斜、降斜、稳斜、降斜）实现井眼轨迹的控制。
定向井井眼轨迹控制考虑的因素及工作内容包括：1.造斜点的选择(1).选择地层均一，可钻性好的地层(2).KOP在前一层套管鞋以下50米，套以免损坏套管鞋(3).初始造斜的准确性非常重要(4).大于25度的定向井方位易控制2.造斜率选择(1).大斜度大位移定向井：2～3度/30米(2).一般丛式井3 ～5度/30米(3).造斜率要均匀3.降斜率(1).对于“S”井眼，通常降斜率1～2度/30米(2).如降斜后仍然要钻长的井段，降斜率还要小，以免键槽卡钻4.预测井眼轨迹要考虑的方面(1).底部钻具组合的受力分析(2).地层的因素：岩性、均匀性、走向、倾向、倾角(3).钻头结构、形状(4).侧向切削模型和轴向切削模型，确定侧向力5.钻具组合影响轨迹：底部钻具组合表现不同的效果，是由于不同的钻具有各自的力学特性，产生钻头侧向力的方向和大小不同。
(1).1#STB和2#STB的距离(2).（刚度）钻铤内外径、材料(3).扶正器尺寸(4).钻头类型和冠部形状6.井眼方向控制内容：(1).井斜角的控制：增斜、降斜、稳斜；(2).井斜方位角控制：增方位、降方位、稳方位；7.定向井轨迹控制的主要做法1)第一阶段：打好垂直井段(1).垂直井段打不好，将给造斜带来很大的困难。
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
页岩气长水平段水平井井眼轨迹控制技术
81涪陵焦石坝构造页岩气完井200余口，平均水平段1500m左右，完钻水平段最长的焦页2-5HF水平段长为3065m；长宁页岩气田YS108井区和宁201井区平均水平段长度为1429m，昭通YS113H1-7井水平段长达到2512m。
北美Haynesville页岩气开发井，2012年之前水平段长1263m，2014—2015年水平段长2408m，增长94.6%，水平段每米成本降低73%，如图1所示。
利用长水平段水平井提高单井产量是页岩气开发的发展趋势，涪陵页岩气田开发调整阶段将超长水平井作为增产提效的主要措施之一[1-4]。
图1 1Haynesville区块水平井技术发展趋势随着水平段长度的增加，页岩气水平井井眼轨迹控制所面临的技术挑战进一步加剧，如长裸眼水平段延伸极限预测难度大、井筒净化困难、摩阻扭矩大。
为此，本文从极限延伸能力模型预测、井眼轨道优化设计、钻具组合优配、降摩减阻和井眼净化等方面开展了技术攻关，以期为我国页岩气长水平段水平井高效成井提供技术支撑[5-6]。
1 技术难点1.1 水平井延伸极限能力不明确精确预测长水平段水平井的延伸极限能力，对提高页岩气开发的经济效益和规避钻井风险具有重要意义。
但由于影响水平井延伸极限的因素众多，模型计算精度受限，主控因素不明确，目前未针对涪陵页岩气田长水平段水平井开展系统的评价分析。
1.2 井眼轨道剖面优化及轨迹控制难度大[5]常规的“直-增-稳-增-平”轨道剖面，井眼曲率高，难以满足长水平段水平井低造斜率的轨道剖面要求，轨迹控制难度高。
目前针对长水平段水平井三开造斜+水平段的技术方案为全程使用国外进口旋转导向，钻井成本昂贵，仪器供应保障难；而采用常规导向钻井轨迹控制难度大，钻具组合配置方案需进一步优化。
1.3 井筒净化困难、摩阻扭矩大井筒净化困难，易形成岩屑床，造成复杂。
如涪陵工区某井，水平段长1835m时，因岩屑造成卡钻，处理时间达17d。
随着水平段增加，摩阻扭矩呈类指数增加。
井眼轨迹设计与控制技术
·sin( /2)·sinc]/( ·)
轨迹测量与计算
注意：Δα，Δφ单位为弧度。
轨迹测量与计算
（二）轨迹计算方法
（4）校正平均角法
圆柱螺线法计算公式的分母上有Δα、Δφ，一 旦有一个增量为零就无法计算。 郑基英教授在“圆柱螺线法”基础上，经过数学 处理提出了“校正平均角法”。
15°～30°，小倾角定向井； 30°～60°，中倾角定向井； 大于60°，大倾角定向井。 最大井斜角不得小于15°，否则井斜方位不易稳定。 • 选择合适的造斜点位置； 地层：硬度适中，无坍塌、缩径、高压、易漏。 深度：根据垂深、水平位移、剖面类型等确定。垂深大、位移小，造斜点应深一些，
变向器 射流钻头
扶正器组合
固定扶正器组合 可调扶正器组合
目录
01 井眼轨迹的基本概念 02 轨迹测量与计算 03 直井防斜技术 04 定向井井眼轨道设计 05 造斜工具及轨迹控制
轨迹测量与计算
（一）测斜方法及测斜仪简介
目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。
1.测量内容
井深Dm、井斜角α 、方位角φ 2.测斜仪分类
按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、无线） 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘）、陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒定）。
井眼轨迹的基本概念
（二）轨迹的计算参数
（1）垂直深度（垂深） 轨迹上某点至井口所在水平面的距离（D)。垂深增量称为垂增（ΔＤ）。
（2）水平投影长度（水平长度、平长） 轨迹上某点至井口的长度（井深）在水平面上的投影（LP)，水平长度的增量称
为平增（ΔLP）。
（3）水平位移（平移） 轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（S）。 或轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线又称为平移方位线。 国外将水平位移称作闭合距。我国将完钻时的水平位移称为闭合距。
井眼轨迹控制技术教案
井眼轨迹控制技术教案课程时长：2学时适用对象：石油工程学、石油工程技术专业的大学本科生教学目标：1.通过本课程的学习，学生将了解到井眼轨迹控制技术的基本原理和应用；2.学生将掌握井眼轨迹控制的方法、技巧和常见问题的解决方法；3.培养学生的团队合作能力和问题解决能力。
教学内容：1.井眼轨迹控制技术的基本原理和意义；2.井眼轨迹控制的方法和技巧；3.井眼轨迹控制中常见问题的解决方法。
教学过程：第一节课（1学时）一、引入（10分钟）1.引导学生思考井眼轨迹控制在石油工程中的重要性和应用情况；2.提出本节课的教学目标和内容。
二、讲解井眼轨迹控制技术的基本原理和意义（20分钟）1.介绍井眼轨迹控制技术的定义和基本原理；2.分析井眼轨迹控制的意义和应用。
三、讲解井眼轨迹控制的方法和技巧（20分钟）1.介绍井眼轨迹控制的常用方法和技巧；2.分析每种方法和技巧的适用条件和优缺点。
四、讲解井眼轨迹控制中常见问题的解决方法（20分钟）1.分析井眼轨迹控制中常见的问题和难点；2.介绍解决这些问题的方法和技巧。
五、小结（10分钟）对本节课的重点内容进行小结，并预告下一节课的内容。
第二节课（1学时）一、复习上节课内容（10分钟）复习上节课讲解的井眼轨迹控制技术的基本原理、意义、方法和技巧。
二、案例分析（30分钟）提供一个井眼轨迹控制的实际案例，让学生通过分析和讨论，深入理解井眼轨迹控制技术的应用方法和技巧。
三、小组讨论和展示（30分钟）1.将学生分成小组，让每个小组选择一个实际问题进行讨论；2.每个小组展示他们的讨论结果，并对其他小组的提问进行回答。
四、总结和提问（10分钟）1.对本节课的内容进行总结；2.提问学生对井眼轨迹控制技术的疑问和深入思考的问题。
评价方法：1.学生的参与度和讨论的质量；2.学生对井眼轨迹控制技术的理解程度；3.学生对案例分析的掌握程度；4.学生总结和提问的水平。
教学用具：1.课件和投影仪；2.实际井眼轨迹控制案例；3.小组讨论题目。
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。
井眼轨迹
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
B) 造斜点提前。外排井特别是大斜度外排井，尽可能的使造斜 点深度提前，以降低整个平台稳斜井段的稳斜角，降低整个平台 的作业难度。 C) 必要时采用陀螺定向。利用KEEPER速率陀螺，使外排井在有 磁干扰的井段按设计或提前造斜点定向。 D) 对于降斜比较严重的井如：QHD32-6平台。因此，初始井眼轨 迹走设计上线：对于井斜大于50度的井，造斜终了位移比设计位 移超前 30米以上；井斜在40~50度的井，造斜终了位移比设计位 移超前25米以上；井斜在20~40度的井，造斜终了位移位移超前 15米以上。
井眼轨迹控制技术
基本概念
定向钻井：沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层的层位 的钻井方法，称为定向钻井。
井斜角：井眼轴线的切线与铅直线之间的夹角。（α） 方位角：井眼轴线的切线在水平面投影与正北方向之间
的夹角。（Ф） 井深：从井口到测点的实际长度。 井底水平位移（闭合距）：表示井底在水平面上偏离原
井口的大小，它是完钻井底与井口在水平面上投影 之间的直线距离。
（六）有效的定向工艺措施
滑动井段：750－755m (20R-20L) 765-755m (20L-10R) 880-888m (20L-15R) 936-952m (0-30L) 1021-1030m (25L-26R) 1134-1150m (10L-20R) 1246-1250m (5R-30L) 1332-1345m(22R-10L) 1474-1476m(10R-0) 1480-1491m(10R-15L)
闭合方位的基本公式计算:
井眼轨迹控制技术
Plan: Plan #1 (B26/OH Original hole)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
（2）、着陆前的井眼轨迹控制技术
①上直段打直防碰工作。
上直段打斜而产生的上直段位移过大，需要对造斜段的造斜率及方位进行调整，给轨迹控制增加难度。
G104-5P10井上直段位移15m，方位与设计方位一致，由于设计造斜率较大（7°/30 m），设计第一稳斜段11.4 m，调整余地小，施工中在造斜段摸清工具在滑动钻进的造斜率和转动钻进的效果后，逐步调整，最后在A点前21 m 进入油层。
水平井防碰一般上直段与临井的斜井段防碰，斜井段和水平段要绕过临井的下直段，防碰问题突出，G104-5P4井设计上直段530处与临井G215-4井斜井段距离仅1.7m，施工中采取加密测斜，必要时进行绕障，防止了井眼相撞事故发生。
②造斜段根据直井段实钻轨迹对待钻井眼轨迹进行修正，及时消化上直段产生的位移，将井眼轨迹调整
到设计线，以利于下部井眼轨迹控制。
③采用MWD+导向钻具和合理的钻进参数进行井眼轨迹控制。
优选导向钻具，保证实钻造斜率略高于设计造斜率，在造斜段开始，及时分析工具在不同井斜及滑动钻进和转动钻
进的造斜能力，制定合理的滑动钻进和转动钻进工作方式，达到井眼轨迹开展施工方案预定效果。
④做好井眼轨迹的监测、预测与控制，调整控制好垂深、井斜和位移，为下步的水平井着陆创造条件。
⑤加强与邻井地层对比分析工作，及时吸收由于地质预测误差对井眼轨迹的影响，为下步根据地质需要
进行井眼轨迹调整，准确钻入油气层创造了条件。
⑥在满足井眼轨迹控制所需造斜率的要求下，尽量采用转动钻进工作方式，有效地提高了井眼轨迹的圆滑度，破坏了岩屑床，提高了井眼的清洁。
（3）、水平井着陆的井眼轨迹控制
①采用LWD+导向钻具进行井眼轨迹控制，利用LWD的伽玛和电阻率测量及时了解地的变化，为及时准确的识别出油层和进行井眼轨迹调整，提供了可靠的依据。
根据油层伽玛和电阻率特性，结合岩屑、气测和荧光定量分析录井，判断钻头已进入油层，从而做到了精确探油顶和入靶。
②对于油层为上倾方向，水平段设计井斜大于90°的，应控制井眼轨迹在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。
避免位移提前过多，进入油层时位置偏下，而井斜角较小，找到油层后上不去或偏离油顶下1.5m范围，不能达到地质要求。
③对于油层为下倾方向，水平段井斜角小于90°，靶前位移可适当多提前，探油顶井斜角可略小，可控制井眼轨迹在A点前40~50m，垂深达到设计油顶位置，井斜达到82°~84°，进入油层后地层下倾，井眼轨迹能在A点前追上地层，达到在距油顶1.5m范围内的地质要求。
④提前下入LWD（设计要求井斜80°时下入），根据伽玛和电阻率曲线，结合岩屑、气测和荧光定量分析录井资料，及时对比地层，发现地层变化，及时对井眼轨迹进行调整，越早判断地层变化，即减少了轨迹控制的难度，又有利于地质目的的顺利实现，减少水平段损失。
G63-P1井施工中，提前打开伽玛和电阻率曲线，通过地层对比，发现地层下移5m，及时对井眼轨迹进行了调整，在井斜79°左右稳斜，使垂深下移后，增斜探油顶，实钻油层位置下移5m，实际进入油层位置在A点前13.19 m，圆满实现了地质目的。
水平井定向造斜井段井身轨迹控制技术优缺点：
优点：钻具结构简单，可以通过更换不同弯曲角度定向弯接头来改变钻具的造斜率，以达到设计要求。
缺点：造斜率较弯壳体螺杆动力钻具低，钻头偏离位移大，下钻困难等。
1、定向造斜的钻具组合及方法
1）、目前钻井现场常用的定向造斜钻具组合
①、定向弯接头造斜钻具组合
A、钻具结构：钻头+螺杆动力钻具+定向弯接头+无磁钻挺+钻杆
8-1/2〃井眼常用组合：
8-1/2钻头+6-1/2〃或6-3/4〃螺杆动力钻具+6-1/4〃1°~3°定向弯接头+6-1/4″无磁钻挺*9~18米（根据实际情况选择）+5″钻挺
B、钻进参数：钻压30~50KN
排量根据选用螺杆动力钻具参数确定
C、适用范围：造斜率要求不高的定向井（造斜率在5°~10°/100米）。