第一章井眼轨迹的基本概念
第一节、井眼轨迹的基本参数
井眼轨迹为空间曲线。为了进行井眼轨迹控制，就要了解这条空间曲线的形状，就要进行轨迹测量，也即“测斜”。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”。
轨迹基本参数：井深、井斜角、井斜方位角。
1、井深（L ）
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。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。
（1）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。
（2）井深的增量（L ?）总是下测点井深减去上测点井深。
2、井斜角（α）
在井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线向井眼前进方向延伸的方向为井眼方向线。井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
图1-2-1 井斜角与井斜方位角
3、井斜方位角（φ）
某测点处的井眼方向线投影到水平面上，称为井眼方位线，或井斜方位线。以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度，即井斜方位角，简称方位角。
（1）一个测段内的井斜角增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角。
（2）一个测段内的方位角增量总是下测点方位角减去上测点方位角。
如图1-2-1（a ）所示，A 点的井斜角为A α、方位角为A φ，B 点的井斜角为B α、方位角为B φ，AB 井段的井斜角增量α?、方位角增量φ?分别为：
A B ααα-=? A B φφφ-=?
第二节、井眼轨迹的计算参数
轨迹计算参数可用于描述轨迹的形状和位置，可用于轨迹绘图。计算参数包括：
1、垂直深度（D ）
简称垂深，是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离。垂深的增量（D ?）称为垂增。 如图1-2-1所示，A 、B 两点的垂深分别为A D 、B D ，AB 井段的垂增A B D D D -=?
2、N 坐标（N ）和E 坐标（E ）
N 坐标和E 坐标是指井眼轨迹上某点在以井口为原点的水平面坐标系里的坐标值。
（1）南北坐标轴，以正北方向为正方向；
（2）东西坐标轴，以正东方向为正方向。
如图1-2-2所示，A 、B 两点的坐标值分别为A N 、A E 和B N 、B E ，坐标增量以N ?、E ?表示。
3、水平长度（Lp ）
简称平长，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。水平长度的增量称为平增(p L ?)表示。平长和平增是指曲线长度。
图1-2-2 平移及平移方位角
4、水平位移（S ）
水平位移简称平移，指井眼轨迹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。此投影线称为平移方位线。
如图1-2-2所示。A 、B 两点的水平位移分别为A S 、B S 。在国外，将水平位移称作闭合距。而我国油田现场常特指完钻位置的水平位移为闭合距。
5、平移方位角（θ）
指平移方位线所在的方位角，即以正北方位为始边顺时针至平移线上所转过的角度。
如图1-2-2所示，A、B两点的平移方位角为θA、θB。在国外将平移方位角称作闭合方位角。而我国油田现场常特指完钻位置的平移方位角为闭合方位角。
6、视平移（V）
视平移也称投影位移，是水平位移在设计方位线上的投影长度。视平移用字母V表示。如图1-2-2所示，A、B两点的视平移分别为V A、V B。
7、井眼曲率（K）
是指井眼轨迹曲线的曲率。由于实钻井眼轨迹是任意的空间曲线，其曲率是不断变化的。井眼曲率也有人称作“狗腿严重度”，“全角变化率”。
对一个测段(或井段)来说，上、下二测点处的井眼方向线是不同的，两条方向线之间的夹角(注意是在空间的夹角)称为“狗腿角”，也有人称为“全角变化”。
第三节井眼轨迹的图示法
（1）一种是垂直投影图与水平投影图相配合，如图1-2-3(a)所示；
（2）一种是垂直剖面图与水平投影图相配合，如图1-2-3(b)所示。
H
H
图1-2-3（a）垂直投影图与水平投影图图1-2-3（b）垂直剖面图与水平投影图
1、水平投影图
水平投影图相当于机械制图中的俯视图，就是将井眼轨迹这条空间曲线投影到井口所在的水平面上。图中的坐标为N坐标和E坐标，以井口为坐标原点。
在水平投影图上，方位角是真实的。
2、垂直投影图
垂直投影图相当于机械制图中的侧视图，即将井眼轨迹这条空间曲线投影到设计方位线所在的那个铅垂平面上。图中的坐标为垂深D 和视平移V ，也是以井口为坐标原点。
优点：垂直投影图与设计的垂直投影图进行比较，可以看出实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹的差别，便于指导施工中轨迹控制。
3、垂直剖面图
垂直剖面图可以这样来理解：设想经过井眼轨迹上每一个点作一条铅垂线，所有这些铅垂线就构成了一个曲面。这种曲面在数学上称作柱面。当此柱面展平时就形成了垂直剖面图。垂直剖面图的两个坐标是垂深D 和水平长度Lp 。
在垂直剖面图上，井斜角是真实的。
4、测点的井眼方向
E N H e e e e ?+?+?=111111sin sin cos sin cos φαφαα （1-1）
第二章井眼轨迹在定向井钻井中的应用石油钻探开发时一项高投入、高风险、高回报，隐蔽性强的行业。它主要是以地质勘探资料为依据；以钻井为手段；以效益最大化开发油气资源并获得地址信息为目的的一项系统工程。
钻定向井是石油钻探开发中的重要手段之一，是一种设计目标（靶区）与井口不在一条铅垂线上的井。钻定向井主要有五大任务：井眼轨迹控制、保持井眼稳定、保护油气层、提高机械钻速和施工管理。
在这五大任务中，井眼轨迹是钻井施工中至关重要的环节，它关系到能否顺利实现钻井目的。下面将介绍井眼轨迹预测及控制方法。
钻井施工中影响井眼轨迹的主要因素有地质特性、钻具组合结构、井眼轨迹几何形状、钻井工艺参数。井眼轨迹是上述诸因素互相作用的结果。
为了提高中靶率，在施工中就必须对钻头的前进方向时时进行控制。而实际的井眼轨迹参数，在地面上是无法观测的，必须通过专用仪器监测才能得到。
第一节井眼延伸方向的预测
1、井眼轨迹预测的内涵
在钻井施工中，井眼轨迹预测的实质就是预测井眼的延伸方向
2、井眼轨迹预测依据
由力学可知，力是改变物体运动状态的原因。物体运动状态包括机械钻速、方向，钻井上主要是指井斜角和井斜方位角。
目前，无法准确预测、计算井眼延伸方向因此只能预测单项预测分析说明：
（1）测斜结果计算对比分析。实现时时监测，并通过对测斜结果进行计算，采用测斜结果绘图的方法，预测井眼延伸方向的趋势。
（2）待钻地层因素分析。考虑地质特性引起的井眼轨迹的自然飘逸作用，充分结合邻井资料和经验分析预测井眼延伸方向的趋势。
（3）近钻头钻具组合受力分析。对近钻头钻具组合结构进行受力变形分析。考虑其钻具组合结构类型、地层特性、井眼轨迹几何形状、工艺参数的相互影响。
现场通过钻井工程技术人员对以上各项预测结果进行分析综合评价，最终预测出井眼延伸的方向。
第二节井眼轨迹控制原则
井眼轨迹控制就是在钻井施工过程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。
通过运用控制理论对井眼轨迹控制分析可知，目前的井眼轨迹系统是一个开环的人工控制系统，其具体内容为：
控制对象----钻头；
被控制量----井斜角和井斜方位角；
给定量----井眼轨道参数和给定的地层特性；
操作量----BHA结构、钻压、转盘转速、排量和工具面角等；
扰动量----地层产状误差、井壁不规则性、岩石不均匀性、岩性分布变化、井底工况及其他因素（如井塌、断层等）
由此可以看出，井眼轨迹控制是一项多目标，多扰动的复杂动态控制过程。
1、既要保证中靶，又要提高转速
在实钻过程中，要随时准确地预测井眼轨迹的延伸方向，选择合适的造斜工具或钻具组合，使实钻轨迹偏离设计轨道“不要太远”。“不要太远”的意义在于，一方面如果“太远”就能造成脱靶，成为不合格井；另一方面如果始终要求实钻轨迹与设计轨道误差很小，势必要求非常频繁地测斜、更换造斜工具，造成多次钻进间断，增加成本，还有可能造成井下复杂情况，得不偿失。所以，何时用更换钻具的方法来控制井眼轨迹，就成了井眼轨迹控制的关键。
控制要点：在待钻井段内，如果因地层因素产生的自然漂移或通过调整工艺参数可使井眼轨迹恢复到设计轨道上，则可通过调整钻井工艺参数继续钻进，否则更换其他钻具组合进行控制。
2、尽可能多的使用转盘钻+近钻头钻具组合来进行轨迹控制
由于转盘钻的机械钻速比动力钻具要高，所以在造斜段结束之后，一般都要换用转盘钻继续增斜、稳斜或降斜。根据预测只有在出现下列情况之一时，才使用动力钻具进行控制：（1）使用转盘钻扶正器组合已难以完成增斜或降斜要求时；
（2）转盘钻扶正器组合不能控制方位，当井眼方位有较大偏差，有可能造成脱靶时。3、尽可能利用地层的自然造斜规律
地层特性导致钻头的不对称切削、侧向切削，或引起井斜变化，或引起方位漂移的规律，并根据预测结果尽可能的利用其特性，以减少更换工具进行控制的次数。
4、在条件允许的情况下尽可能使用导向钻具+MWD
使用导向钻具+MWD+准确地井眼方向预测，在完成一口井的施工时无须因井眼轨迹控
制问题而更换钻具组合。即造斜、增斜、降斜、扭方位施工时滑动钻进，稳斜施工时符合钻进。它不但减少了钻进工作间段次数，还避免了因起下钻而引起的井下复杂情况，从而可大大降低钻井成本。
第三章井眼轨迹在水平井钻井中的应用
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。
第一节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。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10～15°换转盘钻进，以利于待钻井段增斜和方位的稳定。
（3）根据设计增斜率选择合适的转盘增斜钻具组合增斜钻进，并根据实际增斜率及时调整钻井参数或更换钻具组合，必要时用动力钻具进行井斜角和方位角的修正，使之满足轨
迹点的位置和矢量方向的综合控制。
（4）在转盘钻钻具组合的钻进过程中，要经常短起下钻和交叉接力循环，以铲除岩屑床和修理井壁，长半径水平井更应如此。
（5）长半径水平井的水平段相对较短，可以转盘钻具组合为主要钻进方式，但必须进行摩阻计算，钻具组合设计为倒装钻具，并采用大排量来提高携岩能力。备用一套DTU导向钻具或者1°左右的单弯动力钻具，以弥补转盘钻钻具组合的意外失控。
用这种方式钻中半径水平井的水平段，由于摩阻和扭矩都比长半径水平井小，可以更为安全地钻出更长的水平段。
2、以转盘钻为主钻增斜井段的井眼轨迹控制工艺技术
以转盘钻为主进行增斜井段的井眼轨迹控制，其方法与普通定向井相似。对于长半径水平井而言，其造斜率是可以用常规定向井的工具和工艺来实现的，但井斜角大于70°井段的井眼轨迹控制是普通定向井尚未涉及的新领域。对于中半径水平井而言，研究以转盘钻具组合实现高造斜率的技术手段和途径是钻增斜井段的技术关键。
因此，以转盘钻为主钻增斜井段的井眼轨迹控制的主要技术难点是在大井斜或高造斜率条件下，如何通过调整钻具组合与钻井参数，在保证井下安全的情况下实现井眼轨迹的有效控制。
①长半径水平井使用常规定向井工具，用转盘钻方式进行增斜井段的井眼轨迹控制，通过精心设计钻具组合，合理调整钻井参数，可以实现有控制的强增斜、微增斜以及比较稳定的增斜率，调整钻井参数的核心是钻压。
②在Φ444．5mm井眼中，采用Φ228．6mm和Φ203．2mm钻铤组成的增斜钻具组合，能够获得 4．5°／30 m的比较稳定的增斜率。但若用柔性更强的组合来实现更高的增斜率，其增斜率很难控制稳定，最高增斜率曾达到11．3°／30m，而且因转盘扭矩过大，极易造成钻具事故。
③在Φ311 mm井眼中，用转盘钻具组合能得到6°／30m的最高稳定增斜率。因此，在Φ311mm井眼中以转盘钻的方式进行长半径水平井的轨迹控制是经济可行的，而用这种方式进行中半径水平井的轨迹控制是比较困难的。
水平井段采用何种钻井方式来进行有效的井眼轨迹控制，并能达到经济安全的目的，这对不同长度和不同靶区类型及精度要求的水平井段有不同的选择，也是水平井井眼轨迹控制的技术关键之一。
第二节以动力钻具为主的水平井井眼轨迹控制
实践证明，中半径水平井在钻进过程中的摩阻、扭矩远比长半径水平井小，更有利于安全钻井和钻成更长的水平井段。而且通过提高造斜率、缩短靶前位移、缩短斜井段长度，有利于进一步缩短水平井的钻井周期，降低钻井成本，提高经济效益。使用各种弯套的动力钻具组合可以实现高造斜率的稳定控制。以动力钻具组合钻进为主，以转盘钻具组合进行通井、调整造斜率为辅，既可以克服动力钻具循环排量小的不足，通过通井和大排量循环铲除岩屑床，调整动力钻具造斜率的偏差和调整井眼垂深，又可以加大钻压钻掉可钻性差的地层，是水平井安全钻井的有效措施。
这一钻井模式的主要内容是：
（1）直井段与转盘钻模式相同，充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术，严格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）对入靶前地层较稳定的水平井，造斜段的施工以弯壳体动力钻具为主要钻进方式，以转盘钻具组合通井铲除岩屑床和修整井眼，并完成稳斜段或造斜率较低的调整段，以二至三套钻具组合在二至三趟钻内钻完0～90°造斜段。
（3）对人靶前地层稳定性较差的水平井，造斜段的施工以弯套动力钻具与转盘钻具组合相结合的钻进方式，用动力钻具在易造斜井段按设计先打出高造斜率，再用转盘钻具组合钻掉可钻性差的井段（即后打出低造斜率）。对设计造斜率较低的疏松地层，在采用动力钻具或转盘钻具组合时，都应当使用比正常井段造斜率高一级的钻具组合来完成。
（4）对地质设计靶区垂深误差要求在5～10m、而平面误差大于5m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500m左右的水平井段。应备用一套DTU导向钻具或1°左右的单弯动力钻具，以弥补转盘钻钻具组合的意外失控。
（5）对地质设计靶区垂深误差要求在5m之内、而平面误差也小于5m的水平井，采用1°左右的单弯动力钻具或DTU导向钻具与转盘钻钻具组合相结合的方式钻水平段。
1、以动力钻具为主钻增斜井段的井眼轨迹控制工艺技术
采用动力钻具为主钻增斜井段能获得高造斜率，并采用有线随钻测斜仪或MWD无线随钻测斜仪严格监控井眼轨迹，通过调整和控制动力钻具的工具面，可以获得较稳定的井眼全角变化率，几乎不存在出现方位漂移的问题。因此，造斜井段井眼轨迹控制工艺技术研究的重点是在不同的井眼条件下，如何选择不同角度的弯动力钻具来获得需要的造斜率，并研究与之相关因素的影响规律。井眼轨迹控制的对象是控制稳定的井眼全角变化率，使之得到与设
计的井眼轨道相符合的连续的轨迹点位置和矢量方向。
从提高水平井钻井速度和效益的角度来讲，针对水平井的井眼轨道设计，合理选择动力钻具的角度及与之配合的钻头、测量工具以及合理的钻进参数和技术措施，使每套钻具组合达到设计的目的，是水平井井眼轨迹控制工艺技术所攻关和研究的方向之一。
2、以动力钻具为主钻水平井段的井眼轨迹控制工艺技术
以动力钻具为主钻水平井段的技术在国外应用较为广泛，比较典型的是采用小角度弯动力钻具组合或DTU异向双弯动力钻具组合组成的导向钻井系统。
但实践表明，作为一项工艺技术，采用动力钻具组合进行水平段井眼轨迹的精确控制有其重要的应用价值，根据目前国内的工具和装各情况，我们认为：在大多数水平井中采用以转盘钻为主钻水平井段的井眼轨迹控制模式和工艺技术更有利干提高钻井速度、降低钻井成本。
第四章井眼轨迹现状与发展
第一节国外发展状况
29世纪70年代以前的水平井钻井技术，由于工具仪器和钻井工艺技术不配套，从而导致井下复杂事故多、成本高。
在20世纪70年代后期，由于原油价格逐渐上涨，石油资源日益匮乏和油气田勘探开发难度逐年增大，在20世纪80年代水平井钻井技术进入了一个新的发展时期。利用长半径、中半径水平井钻井工艺技术，开采用常规钻井技术难以取得经济效益的低压低渗透、稠油、薄油油气藏油田，这一时期水平井钻井技术有了快速发展。
20世纪80年代世界上水平井主要以短半径水平井为主，数量维持在每年大约50口左右，长半径和中半径水平井处于攻关时期。随着MWD（随钻测斜仪）、PDC（聚晶复合片金刚石钻头）和高效能螺杆钻具的应用，水平井钻井工艺技术得到了发展，世界上每年钻成的水平井数量逐年成倍增加，1989年钻成中长半径水平井257口。由于中半径水平井较长半径水平井进入油气层前的无效井段较短、使用的工具仪器接近于常规井、钻具在井下扭矩及摩阻小、井眼轨迹可控性好等诸多技术优点，致使中半径水平井应用数量迅速增长，工艺技术趋于成熟，得到大量的推广与应用。
进入20世纪90年代以来水平井发展突飞猛进，已成为世界各大石油公司提高油气勘探开发综合效益的重要手段，1990年国外钻成水平井1290口；1995年钻成水平井2590口；1990-1995年6年期间共钻水平井12590口
第二节国内发展状况
我国在1965—1966年曾在四川地区钻成了巴—24和磨—3水平井，是继美国和前苏联之后第三个钻成水平井的国家。其中磨—3水平井完钻斜深1685m，垂深1368m，水平位移444m，水平段长160m，油气内井段长288m。经完井测试该井是邻直井产量的10倍，经济效益显著。
80年代末期90年代初期，我国相应引进了国外先进的工艺技术和配套的先进仪器工具，使得水平井钻井技术有了一定的进展。石油水平井钻井成套技术被列入国家“八五”重大科技攻关项目。经过攻关努力，在优化水平井设计、水平井井眼轨迹控制、水平井钻井液与完井液、水平井完井与固井，射孔、水平井电测与水平井取心技术等方面取得了突破性进展。长、中半径水平井技术居于世界先进行列。
三维多靶点深井轨迹控制技术 一、概况 QK18-2油田位于歧口区块，大大小小的断层很多，地层相当复杂。QK18-2油田分北块、南块、中块，主要钻探沙河街的油层，平台结构3X4，间距2.0X2.3m，结构北角358.9度，井身剖面全部为三维多靶点定向井，方位最大变化68度，井斜最大变化35.86度。平均井深3515.64米，最深井深3938.42米，靶区半径控制范围:50m。QK18-2平台分两次批钻方式，第一批钻5口井，第二批钻7口井。QK18-2平台全部钻三维定向井的第一个丛式井平台，是丛式井集束作业难度最大的一个平台之一。 二、井身设计 第一类定向井（P3、P4、P6）：平均井深在3247米左右，目的层为沙河街。 井身结构：17-1/2”井眼+12-1/4”井眼+8-1/2”井眼 第二类定向井（P1、P8）：平均井深在3919米左右，目的层为沙河街。 井身结构：26”井眼+17-1/2”井眼+12-1/4”井眼+8-1/2”井眼 四、平台槽口图和井位图
五、项目难点 1、深井作业安全问题。 2、克服摩阻，保证滑动钻进。 3、二次造斜，二次造斜点深，是否容易造斜，是否滑得动。 4、合理优化轨迹。 六、施工思路 大位移三维多靶点定向井最大的困难是如何克服摩阻，保证滑动钻进和井眼轨迹合理控制。在井眼轨迹需要调整时，能够及时的调整，如果各方面原因不能调整时，怎样合理的把困难有效的克服，顺利中靶，是我们工作的重点。 1、总结本地区各地层的漂移规律，合理利用地层的自然漂移规律，达到有效控制井眼轨迹的目的。 2、裸眼井段长，摩阻大，扶正器托压严重，不能滑动钻进时，在轨迹控制不失控的情况下，合理利用井身结构，把困难转移到下一个井段或改变钻具组合。 3、合理选择第二造斜点，合理选择造斜率。 4、从始至终，要准确的预测井眼轨迹。 5、合理选择马达弯角，使之能够满足井眼轨迹控制的需要。 6、优化井眼轨迹，降低作业难度。 七、井眼轨迹控制 下面以P8井为例介绍井眼轨迹控制技术，中间穿插其它井遇到特殊情况下的轨迹控制：1、26"井眼轨迹控制 26"井眼主要任务是防斜打直，做好防碰扫描。利用大钟摆钻具，轻压吊打，钻进至208米，投测多点起钻。钻井参数控制：钻压：0.5~2.5吨；排量：4200升/分；转速：80转/分；平均机械钻速：62.45米/小时。 2、17-1/2"井眼轨迹控制 钻具组合：17-1/2"PDC+9-5/8"AKO(1.5)+16-1/2"STB+8"F/V+8"NMDC1+8"MWD+8"NMDC1 +7-3/4"(F/J+JAR)+X/O+5"HWDP13 P8井17-1/2"井眼造斜，造斜点248米，按照设计轨迹开始造斜，平均机械钻速45米/小时，钻进至683米造斜结束。反扭角20~40度。17-1/2"井眼主要在平原组和明化段，可钻性好，钻进至1213米17-1/2"井眼结束。井眼轨迹控制较困难： 1）17-1/2"井眼的欠扶正器尺寸选择有限，只有16-5/8"和16-1/2"两种，几乎没有选择的余地。 2）降斜率0.5~1度/30米，漂移率0.4~1.5度/30米。 3）裸眼井段长，滑动困难。裸眼井段超过600米之后，摩阻大，钻具托压严重。 3、12-1/4"井眼轨迹控制 钻具组合： 12-1/4"PDC+9-5/8"AKO(1.15)+11-1/4"STB+8"F/V+8"NMDC1+8"MWD+8"NMDC+7-3/4"(F/J +JAR)+X/O+5"HWDP10 P8井三维多靶点定向井，12-1/4"井眼主要控制好井斜、方位，越靠近设计轨迹越好。轨迹控制原则是，12-1/4"井眼稳斜稳方位，把二次造斜点推迟到8-1/2"井眼，降低作业时间。轨迹控制原则从始而终贯穿12-1/4"井眼。12-1/4"井眼完钻原则是进入东营组50米下9-5/8"套管。明化镇地层的漂移规律：降斜率为0.2~0.5度/30米，漂移率-0.2~0.3度/30米；进入馆陶组，降斜率为0.1~0.3度/30米，馆陶底部井斜有微增斜趋势，增斜率0.1~0.5度/30米；方位较稳定。馆陶底部有微增斜趋势后，滑动钻进非常困难，这也是使用PDC钻头的缺点，采取划眼和降低钻压的方法控制井眼轨迹。12-1/4"井眼的困难是裸眼井段长，滑动困难，必
水平井 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。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。 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。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。 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。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。 实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是：①实钻轨迹点的位置超前，?相当于缩短了靶前位移。此时若井斜角偏大，会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标窗口平面的位置，必将延迟入靶，且往往在窗口处脱靶。②轨迹点位置适中，?若此时井斜角大小也适中，是实钻轨迹与设计轨道符合的理想状态。但若井斜角大小超前过多，往往需要加长稳斜段，可能造成延迟入靶，或在窗口处脱靶。③轨迹点的位置滞后，?相当于加长靶前位移。此时若井斜角偏低，就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关系，往往要采用较高的造斜率而提前入靶。 实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控制。点的井斜角偏大可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。在实际井眼轨迹控制过程中，我们根据造斜段井眼轨迹控制的新概念和实钻轨迹点的位置、点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律，将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢量中靶的范围内。也就是说，在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高工作效率，减少起下钻次数。
水平井井眼轨迹控制 第一章水平井的分类及特点 (2) 第二章水平井设计 (4) 第三章水平井井眼轨迹控制基础 (8) 第四章水平井井眼轨迹控制要点 (13) 第五章水平井井眼轨迹施工步骤 (21)
第一章水平井的分类及特点 水平井的概念：是最大井斜角保持在90°左右（大于86°），并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井（通常大于油层厚度的6倍）。 一、水平井分类 二、各类水平井工艺特点及优缺点
三、水平井的优点和应用 1、开发薄油藏油田，提高单井产量。
2、开发低渗透油藏，提高采收率。 3、开发重油稠油油藏，有利于热线均匀推进。 4、开发以垂直裂缝为主的油藏，钻遇垂直裂缝多。 5、开发底水和气顶活跃油藏，减缓水锥、气锥推进速度。 6、利用老井侧钻采出残余油，节约费用。 7、用丛式井扩大控制面积。 8、用水平井注水注气有利于水线气线的均匀推进。 9、可钻穿多层陡峭的产层。 10、有利于更好的了解目的层性质。 11、有利于环境保护。 第二章水平井设计 一、设计思路和基本方法： 简而言之，就是“先地下后地面，自下而上，综合考虑，反复寻优”的过程。
二、水平井靶区参数设计 与定向井不同，水平井的靶区一般是一个包含水平段井眼轨道的长方体或拟柱体。靶区参数主要包括水平段的井径、方位、长度、水平段井斜角、水平段在油藏中的垂向位置、靶区形状和尺寸。 1、水平段长度设计 设计方法：根据油井产量要求，按照所期望的产量比值（即水平井日产量是临近直井日产量的几倍），来求解满足钻井工艺方面的约束条件的最佳水平段长度值。约束条件主要有钻柱摩阻、扭矩，钻机提升能力，井眼稳定周期，油层污染状况等。 2、水平段井斜角的确定 应综合考虑地层倾角、地层走向、油层厚度以及具体的勘探开发要求。 βα±?=90H ，β为地层真倾角 当地层倾角较大而水平段斜穿油层时，则应考虑地层视倾角的影响，[])cos(90H H d tg arctg Φ-Φ-?=βα， d Φ为地层下倾方位角，H Φ为 水平段设计方位角 3、水平段垂向位置确定 油藏性质决定了水平段的设计位置。对于无底水、无气顶的油藏，水平段宜置于油层中部；对于有底水或气顶的油藏，水平段应尽量远离油水或气水边界；对于既有底水又有气顶的油藏，
SY/T6332 –1997 水平井轨迹控制技术 Bit tyajectory control technology for horizontal well 1 范围 本标准规定了水平井井眼轨迹控制技术的准备、施工、相关安全措施及资料的要求. 本标准适用于长、中半径水平井的施工。其它类型的特殊定向井亦可参照使用。 2 应用标准 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 5272-91 常规钻进安全技术规程 SY/T 5416-1997 随钻测斜仪测量规程 SY/T 5435-92 两维常规定向井轨道设计与轨迹绘图方法 SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY 5547-92 井底动力钻具使用维修和管理 SY/T 5619-93 定向井下部钻具组合设计作法 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1 广义调整井段generalized adjusting section
用于调整井眼轨迹的井段。可以是稳斜井段，也可以是曲率较小的增斜井段。 3.2 倒装钻具组合invert BHA 在钻大斜度井段和水平段时，为了给钻头加压，将部分重量较轻的钻具放到钻具组合下部，把钻铤、加重钻杆等较重的钻具放到直井段或较小井斜段的钻具组合。 3.3 中靶预测target prediction 根据实钻井眼轨迹到达的位置及方位，对中靶前待钻井眼的长度、位移、造斜率及方位调整量进行预测。 3.4 有线测量方式wireline survey method 特指在水平井施工中，采用有线测量仪分段测取大斜度或水平段已钻井段的轨迹所需的井斜、方位数据的测量方式。 4 井眼轨迹控制要求 4.1 直井段控制符合井身质量要求。 4.2 实际井眼轨迹到达靶窗时，在规定的靶窗内，其井斜、方位值还要满足在现有轨迹控制能力范围内确保轨迹在靶体中延伸的要求。 4.3 水平段轨迹应在设计要求的靶区范围之内。 5 准备 5.1 工具 5.1.1根据不同类型的水平井分别按附录A(标准的附录)和附录B （标准的附录）的要求准备。 5.1.2井底动力钻具的准备除符合SY 5547 的相关规定外，还应检
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）。
中文摘要 井眼轨迹的三维显示 摘要 本文介绍了国内外井眼轨迹三维显示技术的研究现状，归纳了常规二维定向井轨道设计原则和几种轨道类型的计算方法，以及井眼轨迹测斜计算的相关规定、计算模型假设和轨迹计算方法。从井位、井下测量和计算三个方面对井眼轨迹误差进行了讨论并简要说明了不同的井眼轨迹控制。在此基础之上，利用VB和MATLAB软件编制了井眼轨迹的三维显示软件，并简要介绍了该软件的设计流程、主要功能和难点处理，指出了软件的不足之处，展示了井眼轨迹三维绘图的所有运行界面，并附上软件说明书。最后，对井眼轨迹三维显示开发的研究方向进行了展望。 关键字井眼轨迹三维显示 MATLAB Visual Basic 轨迹计算轨道设计误差分析
重庆科技学院本科生毕业设计英文摘要 Abstract In this paper, at home and abroad well trajectory 3-D display technology of the status quo，Summarized the conventional two-dimensional directional well the track design principles and track several types of calculation method，And the well trajectory inclinometer terms of the relevant provisions, the model assumptions and trajectory calculation. From the wells, underground measurement and calculation of the three aspects of the well trajectory error was discussed and a brief description of the different well trajectory control. On this basis, using VB and MATLAB software produced a hole trajectory of the three-dimensional display software, and gave a briefing on the software design process, and difficulties in dealing with the main function, pointed out the inadequacy of the software, demonstrated the well trajectory 3-D graphics interface all the running, along with software manuals. Finally, the well trajectory 3-D display development direction of the prospect. Keyword:Well trajectory；3-D display；MATLAB ；Visual Basic；trajectory calculation ；trajectory design ；Error Analysis
小井眼钻井技术在桩西区块应用 桩海潜山169区块的部署开发是近年来胜利油田的一重大举措，该区块在古潜山八陡组和中生界顶部均钻遇良好油气显示，表明该块多层系含油，是油气较为富集的区域。总结桩169-斜1和桩169-斜2井小井眼施工经验，对出现的问题细致分析，并予以反馈，为该区块的后续施工提供一些借鉴。 标签：小井眼；钻井技术；流变性；抑制性；封堵性； 1 前言 一方面由于胜利油田开发逐年深化，另一方面由于国际低油价的影响，小井眼开发由于投资少、钻井液用量少、排放废弃物少等优势，在胜利油田开采老区剩余油方面带来了良好的经济效益和社会效益，小井眼钻井技术也受到越来越多的关注和重视。特别是将小井眼钻井技术应用到滩海大位移井井，是该技术的又一大进步。 2 施工难点分析 以桩169-斜2井为例，该井为四开井，四开井眼为149.2mm*（4786-5458.29）m，井斜30.7度，位移（1962-2306）m，施工过程中面临如下困难。 2.1 钻具安全 小井眼施工具有环空间隙小，压耗大，钻具强度低等难点，给井下安全带来极大隐患。 2.2 易形成岩屑床 一方面小眼井中，钻杆接头与钻头直径相差很小，接头外径与井壁相切后，在钻杆本体下侧形成较大井眼，容易沉积岩屑。另一方面由于“上弦月效应”，钻井液在井眼截面上形成流速分布上的差异化，加之重力作用使岩屑翻转沉向下井壁，同时该井小井眼井段处于井斜30度稳斜段，井斜对岩屑运移影响较大，增加了形成巖屑床的可能。 2.3 井壁失稳 地质资料显示在井段5245-5253m存在红色泥岩，由于火成岩、泥岩地层交接性差，容易出现大颗粒掉块，另一方面在斜井段，井眼的上侧井壁处于悬空状态，仅靠钻井液的液柱压力平衡地层应力和上井壁岩石的重力。当发生抽吸时，上井壁失去支撑，加剧了井眼的坍塌，一旦卡钻，则会造成难以处理的复杂局面。 2.4 降摩减阻难度大
井眼轨道参数的插值计算 由于实钻井眼轨道的测点与钻柱单元体的划分可能并不一致，因此钻柱单元体边界点对应的井眼轨道参数必须靠插值计算获得。插值结果的准确与否，对钻柱单元体的受力计算有着直接的影响。因此，提高插值计算的精度具有重要意义。 由于测点是离散的，无法知道各测段内井眼轨道的实际形态，所以测段内某点几何参数的计算方法都是建立在一定假设的基础上的。这些计算方法多数是将测段内的井眼轨道假设为直线、折线和曲线等，早期，由于计算机能力的限制，以平均角法和平衡正切法为代表直线或折线假设，因其计算简单快速，曾经被广泛应用，但随着钻井技术的发展，弯曲的井眼轨迹增多，如果仍采用直线或折线假设，则计算精度相对较低。由于计算技术的高速发展，直线或折线假设，目前几乎淘汰，取而代之的是以圆柱螺线和空间圆弧曲线等为代表的曲线假设，大行其道。 在进行插值计算时，各插值点的坐标增量可以采用不同的计算方法，但坐标值的累加形式是相同的，即（X 为东向位移，Y 为北向位移， Z 为垂直向位移，S 为水平位移） ?????????? ??+=?+=?+=?+=?+=?+=φ φφa a αS S S Z Z Z Y Y Y X X X 1212121212 12 所以，在以下的计算方法中将只给出坐标增量的计算式。 典型轨迹模型插值 1、正切法： 正切法又称下切点法，或下点切线法。此法假定两相邻测点之间的孔段为一条直线，长度等于测距，该直线的井斜角和井斜方位角等于下测点的井斜角和井斜方位角，整个钻孔轨迹是直线与直线相连接的空间折线。
正切法井身轨迹计算图 如图1所示，1、2 是孔身轨迹上相邻的两个测点，1′、2′是 1、2 两个测点的水平投影。该测段的井斜角和井斜方位角等于下测点 2 的井斜角和井斜方位角。 对于切线法，上下两个相邻测点间各参数的计算公式如下： 2 2222 2cos sin sin sin sin cos φαφαααL Y L X L S L Z ?=??=??=??=? 式中： Z ?——测段上下测点间垂直深度的分量（增量）（以下同）； L ?——测段上下测点间沿钻孔轴线的距离（以下同）； Y ??X ——分别为测段上下测点间水平位移在 X 轴（西东方向）的分量（增量）；水平位移在 Y 轴（南北方向）的分量（增量）（以下同）； 22 φα——分别为测段下测点的井斜角和井斜方位角。
水平井井眼轨迹控制技术 水平井井眼轨迹控制工艺技术是水平井钻井中的关键，是将水平井钻井理论、钻井工具仪器和施工作业紧密结合在一起的综合技术，是水平井钻井技术中的难点，原因是影响井眼轨迹因素很多，水平井井眼轨迹的主要难点是： 1．工具造斜能力的不确定性，不同的区块、不同的地层，工具造斜能力相差较大 2．江苏油田为小断块油藏，油层薄，区块小，一方面对靶区要求高，另一方面增加了目的层垂深的不确定性。 3．测量系统信息滞后，井底预测困难。 根据以上技术难点，需要解决三个技术关键： 1、提高工具造斜率的预测精度。 2、必须准确探明油层顶层深度，为入窗和轨迹控制提供可靠依据。 3、做好已钻井眼和待钻井眼的预测，提高井眼轨迹预测精度。 动力钻具选择 一、影响弯壳体动力钻具造斜能力的主要因素 影响弯壳体动力钻具的造斜能力的主要因素有造斜能力钻具结构因素和地层因素及操作因素三大类。其中主要的是结构因素，其次是地层因素。 （一）动力钻具结构因素影响 1．弯壳体角度对工具造斜率的影响 单双弯体弯角是影响造斜工具造斜能力的主要因素。 在井径一定情况下，弯壳体的弯角对造斜率的影响很大，随着弯壳体角度的增大，造斜率呈非线性急剧增大。 2．弯壳体近钻头稳定器对工具造斜率的影响。 弯壳体近钻头稳定器的有无，对工具造斜率影响很大。如Φ165mm1°15′有近钻头稳定器平均造斜率达到30°/100米，无近钻头稳定器平均造斜率仅为20°/100米左右，相差近50%。 如陈3平3井使1°30′Φ172mm不带稳定器单弯螺杆平均造斜率为25°/100米，井身轨迹控制要求，复合钻进后，滑动钻进，造斜率仅为16-20°/100米。 3．改变近钻头稳定器到下弯肘点之距离对工具造斜率的影响 通过移动下稳定器位置可以改变近钻头稳定器至下肘点之距离。上移近钻头稳定器可大大提高工具的造斜能力，并且在井径扩大程度较大的情况下，造斜能力的上升幅度比井径扩大较小时要大。 (二）松散地层对工具造斜率的影响 据分析可知，下部钻具组合的造斜能力主要取决于钻头侧向力，而钻头侧向力来源于近
–1997 水平井轨迹控制技术 Bit tyajectory control technology for horizontal well 1 范围 本标准规定了水平井井眼轨迹控制技术的准备、施工、相关安全措施及资料的要求. 本标准适用于长、中半径水平井的施工。其它类型的特殊定向井亦可参照使用。 2 应用标准 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 5272-91 常规钻进安全技术规程 SY/T 5416-1997 随钻测斜仪测量规程 SY/T 5435-92 两维常规定向井轨道设计与轨迹绘图方法 SY 5472-92 电子陀螺测斜仪测量规程 SY 5547-92 井底动力钻具使用维修和管理 SY/T 5619-93 定向井下部钻具组合设计作法 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1 广义调整井段 generalized adjusting section 用于调整井眼轨迹的井段。可以是稳斜井段，也可以是曲率较小的增斜井段。 3.2 倒装钻具组合 invert BHA 在钻大斜度井段和水平段时，为了给钻头加压，将部分重量较轻的钻具放到钻具组合下部，把钻铤、加重钻杆等较重的钻具放到直井段或较小井斜段的钻具组合。 3.3 中靶预测 target prediction 根据实钻井眼轨迹到达的位置及方位，对中靶前待钻井眼的长度、位移、造斜率及方位调整量进行预测。 3.4 有线测量方式 wireline survey method
特指在水平井施工中，采用有线测量仪分段测取大斜度或水平段已钻井段的轨迹所需的井斜、方位数据的测量方式。 4 井眼轨迹控制要求 4.1 直井段控制符合井身质量要求。 4.2 实际井眼轨迹到达靶窗时，在规定的靶窗内，其井斜、方位值还要满足在现有轨迹控制能力范围内确保轨迹在靶体中延伸的要求。 4.3 水平段轨迹应在设计要求的靶区范围之内。 5 准备 5.1 工具 5.1.1根据不同类型的水平井分别按附录A(标准的附录)和附录B（标准的附录）的要求准备。 5.1.2井底动力钻具的准备除符合SY 5547 的相关规定外，还应检测弯外壳体井下马达的弯曲角度。 5.1.3除反向双弯外壳体井下马达外，其它弯外壳体井下马达的下稳定器推荐采用偏心稳定器。 5.2 测斜仪器 斜测仪器应符合SY/T 5416 和 SY 5472 相关的规定。 5.3 资料 5.3.1 水平井钻井设计。 5.3.2 收集同地区完钻井的有关资料。 6 施工 6.1 直井段 6.1.1 配钻井液开钻。 6.1.2 采用防斜钻具组合钻进。 6.1.3 不允许使用刮刀钻头。 6.1.4 钻进中用单点测斜仪监测井斜、方位，钻完后测量全井段的多点数据。 6.1.5 有磁干扰的井段应使用陀螺测斜仪进行测量。 6.1.6 丛式井直井段作水平局部放大图，及时采取防碰措施。 6.2 定向增斜段 6.2.1 要点 6.2.1.1 定向时，合理确定装置角。 6.2.1.2 参照同地区方位漂移规律合理确定方位提前量。 6.2.1.3 使用随钻测斜仪。在有磁干扰的情况下，采用陀螺测斜仪。6.2.1.4 施工中，根据测量数据及时作出实钻轨迹图，与设计轨道进行对比，指导井眼轨迹控制。
第十二章小井眼钻井工艺 第一节小井眼定义和用途 (2) 一．小井眼定义 (2) 二．小井眼的用途和前景 (2) 三．小井眼的局限性和难度 (2) 第二节小井眼钻井设备 (2) 一．套管程序 (3) 二．固井 (3) 三．钻井液 (4) 第三节钻头 (4) 一．钻头的种类 (4) 二．钻头类型的选择 (4) 第四节小井眼钻具 (5) 一．钻具的种类 (5) 二．小井眼钻具组合 (5) 三．小井眼对钻具的要求 (6) 第五节小井眼连续取心技术 (6) 一．小井眼连续取心的特点 (6) 二．小井眼连续取心用的工具 (7) 第六节小井眼井控 (7) 一．小井眼井控与常规井的差别 (7) 二．小井眼的溢流检测 (8) 三．小井眼压井方法 (8) 四．小井眼井控设备分类 (9) 第七节连续油管技术 (9) 一．连续油管的材质及其物理机械性质 (9) 三．连续油管的地面设备 (10) 四．连续油管的使用寿命 (12) 五．连续油管在小井眼钻井中的应用范围 (12) 六．连续油管钻井的优点和局限性 (13) 参考文献 (14)
第一节小井眼定义和用途 一．小井眼定义 到目前为止，还没有一个统一的小井眼定义。美国阿莫科（Amoco）公司认为，不少于90％以上的井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼，或70％以上的井段直径小于152.4毫米（6英寸）的井称小井眼。我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼： 1．一口井中90％井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼。 2．水平井水平段的井径小于200毫米（77／8英寸）的井眼。 3．在老井眼开窗侧钻、加深，井径小于177.8毫米（7英寸）的井眼。 4．井的最后一段井眼直径通常是从95.2～104.8毫米（33／4。～41／8英寸），从中可获得大量评价井的资料，可在该井眼内进行完井作业的井。 二．小井眼的用途和前景 经过石油工业几十年的共同努力，小井眼技术日臻完善，可在很多领域发挥效益。 1．钻早期勘探井和评价井：在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井，进行早期地质勘探和评价，可以减少资金的投入。 2．钻开发井：对井深较浅、单井产量低的边际油田，采用小井眼可以节约开发投资，提高经济效益。 3．提高老油田的产量：利用小井眼钻井技术，重返老井进行加深、侧钻、钻大斜度或水平井，进行二次开采，使老井产量提高。 4．借助国际经验、技术优势，建立我国海洋石油钻井作业的小井眼体系，使小井眼技术在我国海洋石油钻井作业中逐步成熟和发展。 三．小井眼的局限性和难度 尽管小井眼具有广泛的用途，但还存在一定的局限性，主要有以下几方面： 1．某些技术还不过关，小井眼钻井中使用的硬件和软件还未能完全满足需求。 2．钻探深度受到限制，加深钻探时的技术难度更大。 3．井控困难。 4．井下事故和复杂情况不易处理。 第二节小井眼钻井设备 目前，我国海上现有钻井设备都能满足钻小井眼的要求。当前国际上适用于小井眼的钻机有石油钻机、矿业连续取心钻机、混合钻机和连续油管作业钻机等。这些钻机的共同特点
. 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。 方位线位置真方位角与象限角关系 真方位角＝象限角第一象限 真方位角＝180°第二象限－象限角 真方位角＝180°＋象限角第三象限 －象限角360°真方位角＝第四象限 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．?3 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．？实际资料中如果超过了怎么办？180 为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过答： 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7．点计算有什么关系？答：坐标增量和井眼曲率；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、视平移）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、E坐标、N 和两个极坐标（水平位移、平移方位角）。. .
水平井井眼轨道控制 班级：采油60901 学号：200962276 序号：4 姓名：蒋凯 指导老师：卢林祝
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。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。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中或滞后。 实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是： ①实钻轨迹点的位置超前，相当于缩短了靶前位移。此时若井斜角偏大，会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标窗口平面的位置，必将延迟入靶，且往往在窗口处脱靶。 ②轨迹点位置适中，若此时井斜角大小也适中，是实钻轨迹与设计轨道符合的理想状态。但若井斜角大小超前过多，往往需要加长稳斜段，可能造成延迟入靶，或在窗口处脱靶。 ③轨迹点的位置滞后，相当于加长靶前位移。此时若井斜角偏低，就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关系，往往要采用较高的造斜率而提前入靶。 实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控制。点的井斜角偏大可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。 在实际井眼轨迹控制过程中，我们根据造斜段井眼轨迹控制的新
云南化工Yunnan Chemical Technology Mar.2018 Vol.45，No.3 2018年3月第45卷第3期 1 井眼轨迹控制技术 我们主要根据某一台井，其中5口定向井以及1口水平井。1）对这6口井来说，其造斜点是比较高的，而且地层比较软，在进行下钻的过程中，倾斜的地方就会非常容易出现由于发生阻碍二采区划眼手段，这样就容易形成新的井眼；2）对于底层的深度大于1000m的井而言，其成岩的性质是比较差的，这时候需要注意防止坍塌现象的出现，并且避免粘附性卡钻；当钻进等操作遇到不是非常平整的面的时候，这时候必须要注意防止倾斜以及防止泄露；3）对于下部地层来说，其地质情况是相对比较复杂的，而且可钻性是非常差的，这样就会容易出现坍塌以及泄露的情况。4）对于目的层而言，其中靶的半径大概是30m，因此对中靶的质量要求还是比较高的，这时候应该对井眼的轨迹进行严格的控制，如果有必要可以对作业的方位进行调整，如果井是比较深的，就必然会将施工难度增加。 2 对钻具组合进行设计 对于从式井钻井的钻具来说，通常采取的就是井下动力钻具，并且根据MWD将钻测量以及动力钻具组合起来提供导向。 对于钻井系统，通常采取的技术就是滑动导向复合钻井技术，不仅可以非常轻松的实现定向以及增斜的目的，还可以轻松的实现稳斜以及降斜的目的。在对井眼轨迹的实际情况进行参考之后可以对轨迹进行必要的调整，这样不仅可以将井的倾斜角降低，将定向速度提升上去，还可以将扭方位的次数降低下去。 3 井眼轨迹控制技术 3.1 直井段 对于定向井以及水平井直井来说，在对井身的轨迹进行控制的主要原则就是防止斜打直。当直井段并不是非常直得时候，钻井过程中钻到造斜点时，在这个地方会存在一定的井斜角，这对定向造斜是不是可以顺利的完成具有直接影响，而且位于上面部分的井斜所产生的位移也会对下一步井身轨迹控制造成一定的影响。如果在造斜点的位移小于零，为了能够满足实际的设计需求，在进行实际的施工过程中应该进行更大的造斜率以及更大的井斜角度；但是如果位移大于零，需要操作的与上述情况相反。如果在造斜点的位移是朝着所设计的方向两侧有所偏移，就会由原来的二维定向井变成三位定向井，而且在接下来的井身轨迹过程中也会产生一定的困难。对于丛式井而言，如果在直井段发生一定的井斜，会非常容易产生由于从式井里面的两口定向井的直井段的井眼发生相互碰撞而产生一定的安全事故，不仅会让新的井眼报废，也会让原来的井眼破坏。如果在直井段防斜打直已经与钻好的井发生相互碰撞时，为了在这种情况也可以顺利进行，通常采取的措施就是通过利用井下动力钻具，MWD随着钻侧斜仪与动力钻具的导向钻井技术相互配合。 3.2 造斜段 对于造斜段而言，其主要的特点就是造斜点比较高，而且地层也是比较软的，在向下钻进的过程中在造斜段会非常容易发生由于遭遇阻碍而采取划眼手段，这时候就会非常容易出现重新钻出来的井眼。因此在进行下钻或者是通井的过程中，如果遭遇阻碍，应该马上采取划眼的方式从而避免出现新的井眼。在进行造斜的过程中通常会采取滑动钻进同旋转钻进相互结合的方式并且缓慢的进行增斜，并且在已经规定好的造斜率进行造斜。为了确保井眼的轨迹是非常平滑的，对造斜率而言所遵循的方式应该是先低后高，对井眼的轨迹进行严格的控制，这样可以减少过大的不平衡情况。 4 结语 当从式井组的井槽位置已经确定以后，相关工作人员可以将位移大的井放在外围，位移小的井放置于内部。对于定向井而言，通常可采用井下动力钻具完成多种滑动导向符合钻井工序，通过上提造斜点、降低井斜角以及提升定向速度等措施延长稳斜段、缩短降斜断。 参考文献： [1] 蒋维.石油钻井工艺技术优化[J].云南化工,2017,44(12):77-78. [2] 党文辉,张文波,刘颖彪,等.金龙2井区复杂地层水平井井眼方 位优化探讨[J].钻采工艺,2015(5):99-101. [3] 何秋延.塔里木油田钻井过程中的安全管理措施[J].云南化 工,2017,44(12):84+86. 收稿日期：2018-1-22 作者简介：边跃龙，中石化中原石油工程有限公司技术公司。 doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.03.131 浅析复杂地层钻井井眼轨迹控制技术 边跃龙 （中石化中原石油工程有限公司技术公司，河南 郑州 450000） 摘 要：主要针对钻井过程中遇到的一些比较复杂的地层特点以及轨迹控制的难点进行了介绍，对不同井段轨迹数据以及轨迹控制的难点进行了分析、对不同井眼轨迹控制技术进行了研究，还对各项钻井参数进行优化、对井深的轨迹进行了合理的控制，这样可以很好的达到施工标准。因为选择了比较好合适的井眼轨迹控制技术，所以可以很好的将轨迹的控制能力提升上去。 关键词：大位移钻井；底部钻具组合；轨迹控制 中图分类号：TE242 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）03-169-01 ·169·
小井眼钻井技术毕业论文
摘要 小井眼钻井在石油工业中应用始于50年代，80到90年代小井眼钻井技术取得了突破性进展，成为继水平井之后油气勘探开发中又一门热门技术。数年来国内外对小井眼钻井技术进行了大量的研究，也取得了很多成果，展现了良好的应用与发展前景。在国内，中原油田在小井眼侧钻技术方面形成了一套新的研究方法和技术，在此研究基础上开发了配套的高效钻井工具，得到初步应用，取得了良好的效果。本文通过对国内外小井眼钻井技术的基本理论及在国内的一些实际应用的叙述使大家对小井眼钻井有个更清晰的认识。 关键词：小井眼；钻井工艺；侧钻工艺
目录 前言 (1) 第1章小井眼的基本概念 (2) 1.1小井眼钻井技术发展概况 (2) 1.2小井眼技术发展的原因 (4) 1.2.1 经济因素 (4) 1.2.2 技术进步 (4) 1.2.3勘探开发的需要 (4) 1.2.4环境保护的压力小 (5) 第2章小井眼钻井系统、装备及工具 (8) 2.1小井眼钻井系统 (8) 2.1.1转盘钻进系统 (8) 2.1.2连续取芯钻进系统 (8) 2.1.3井下动力钻具钻进系统 (8) 2.1.4小井眼水平钻井系统 (8) 2.2 国外小井眼钻井设备的发展现状 (9) 2.3 国内小井眼钻井设备现状 (12) 2.4 对我国研制小井眼钻井设备的几点建议 (12) 2.4.1 钻机 (13) 2.4.2 钻井井下工具 (13) 第3章小井眼技术的难点及对策 (15) 3.1小井眼井控与常规井控的差别 (15) 3.1.1环空间隙（小井眼环空体积小） (15) 3.1.2 系统的压力损失大 (16) 3.2小井眼井涌检测技术 (17) 3.2.1 Amoco公司井涌检测法（出入口流量法） (17) 3.2.2 Anadrill公司的井涌检测方法 (17) 3.2.3 BP公司研制了一种小井眼井涌早期检测系统 (17) 3.3小井眼压井方法---动态压井法 (18)
Mine Engineering 矿山工程, 2016, 4(4), 144-148 Published Online October 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/4f13225845.html,/journal/me https://www.doczj.com/doc/4f13225845.html,/10.12677/me.2016.44022 文章引用: 张瑞平, 高飞, 许倩, 郑红军, 蒋天涯, 苗青. 水平井井眼轨迹控制误差分析[J]. 矿山工程, 2016, 4(4): Error Analysis of Horizontal Well Path Control Ruiping Zhang 1, Fei Gao 2, Qian Xu 1, Hongjun Zheng 1, Tianya Jiang 1, Qing Miao 1 1CNPC Xibu Drilling Directional Drilling Technology Services Company, Urumqi Xinjiang 2 Xinjiang Oil Field Co. Development Corporation, Karamay Xinjiang Received: Sep. 30th , 2016; accepted: Oct. 14th , 2016; published: Oct. 19th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/4f13225845.html,/licenses/by/4.0/ Abstract With many new directional wells and horizontal wells (such as Multilateral wells, Cluster wells, ERW, SAGD, Fire Flooding wells) application, the geological environment is becoming more com-plex. The accuracy requirement of monitoring and controlling the trajectory of horizontal well in drilling is higher and higher, especially in the old wells and ultra dense marginal reservoirs wells. Due to the environment, the precision of the instrument, the change of the magnetic field, and so on, the influence of the factors on the measuring instrument in the measuring process is measured. So there is deviation between the real drilling trajectory and design trajectory. By recognizing the importance of measuring instrument error on trajectory control, this error can be reduced in slim hole trajectory control, and it also can improve the control precision of the well trajectory. It can reduce the risk of well drilling and improve the accuracy of the target. It has great realistic signi-ficance to field operation. Keywords Trajectory Control, Horizontal Well, Measurement Error, SAGD 水平井井眼轨迹控制误差分析 张瑞平1，高 飞2，许 倩1，郑红军1，蒋天涯1，苗 青1 1中国石油西部钻探定向井技术服务公司，新疆 乌鲁木齐 2 新疆油田公司开发公司，新疆 克拉玛依 Open Access