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。
定向井井眼轨迹设计，在选择造
斜率和井眼轨迹剖面类型时，首先要避免抽油杆和储层套管的磨损，使泵能够平
稳运行，这是不同设计专业需要考虑的综合问题。
1.2 类型选取
定向井有许多不同的剖面类型，但是，对结构最有利、摩擦力最小的剖面才
是我们最终的选择。
目前设计定向井轨迹剖面时，主要有三段制、四段制、五段
制的轨迹剖面。
这些成熟的轨道断面形式各有优势，如最简单的三段制、最强的
现场作业能力。
四段制需要多次调整才能实现，不利于井下安全，所以很少使用。
五段制虽然需要经历的条件多、类型复杂，但这种轨迹剖面类型在油层的层段设
计中为0°，对后期的采油作业非常有利。
总之，在选择轨迹剖面类型时，要考
虑不同的井、不同的钻井目的和不同的采油技术，选择最适合的井眼轨迹剖面类型。
2 定向井钻井轨迹控制技术
2.1 直井段井眼轨迹控制技术
在直井钻井过程中，由于施工、地质因素、井眼扩大等因素，往往会发生井
斜事故，遇到的地质问题往往难以预测。
因此，在定向井施工或扩孔作业时，应
严格控制垂直钻井轨迹，并采取精确的技术措施。
因此，研制符合垂直钻井实际
情况的摆式BHA和全孔钻具具有重要意义。
这种器具组合能自动补偿偏斜，能有
效纠正施工过程中遇到的井斜问题。
但是要注意保证WOB适当合理，因为WOB过
大必然会影响摆力，进而增大倾角，会造成倾角修正函数的精度误差，大大降低
倾角修正效果。
同样，在钻井施工中使用满眼钻具也能有效防止井斜。
施工时只
要扶正器尽量靠近井壁，就能达到纠偏效果。
2.2 造斜段井眼轨迹控制技术
在石油开发中，造斜段钻井在整个钻井过程中起着重要作用。
造斜是指以预
定的造斜度为施工起点，以井口铅垂线为基准，使钻头偏离铅垂线，加速斜向钻进，达到偏斜效果。
合理估计炮检距、倾角等因素，根据预定轨迹精确计算造斜率，为斜井施工提供了很好的指导。
此外，应通过增加钻铤反复调整组合钻进和
滑动钻进的比例。
经过这一系列程序，可以固定井眼轨迹，达到按原设计轨迹钻
进的目的，顺利完成造斜段的施工。
2.3 稳斜井段井眼轨迹控制技术
钻定向井时，先在造斜段钻进，然后在稳斜段钻进。
在稳斜段钻进过程中，
无线随钻测井仪可以随时跟踪钻头的工作状态，获得实时监测数据。
在工程实践中，通过监测钻头的方位偏差和实际偏差，可以及时发现施工中的问题，并快速
解决这些问题，从而保证钻头能够按照原计划准确完成施工。
钻井过程中，需要
使用BHA、定点测斜仪、多点测斜仪等仪器，确保井筒能够按照原设计轨迹施工，从而提高定向井的钻井质量。
2.4 水平井段的井眼轨迹控制技术
在水平井施工中，对中靶的要求比较高，施工难度大，施工中需要解决的问
题很多，尤其是依靠一些专用工具设备进行维护，这也是项目管理的重要内容。
井下管柱受力非常复杂，钻井过程中，钻井液密度的选择范围有限。
如果施工不
规范，容易导致井漏、塌井等问题，严重影响施工效率。
由于固井和完井施工难
度大，应采用科学的控制技术，确保其符合工程施工标准和要求。
2.5 跟踪控制到靶点
（1）确保中间目标的实现，提高渗透率。
在定向井轨迹质量评价中，有两
个指标：中靶和轨迹符合率。
在实践中，随时掌握钻机轨迹的变化，确保斜向钻
具或钻机的轨迹符合工程要求。
（2）尽量保证转盘的钻速轨道符合要求。
转盘
钻进速度直接关系到井底动力钻机。
钻井速度越高，事故率越低。
因此，造斜完
成后，要根据转盘找正，共同加大偏差。
如果需要及时稳定的倾斜，转盘扶正器
仍然可以使用。
只有在出现以下情况时才能控制搅拌工具：一是在坡度增大或坡
度下降的情况下，使用转盘的钻速难以满足工程需要，需要使用搅拌工具进行强
力作业。
二是由于转盘的钻速不能很好地控制各个方向，在钻进过程中容易产生
较大的位置偏差，极有可能漏掉目标，因此需要使用造斜工具进行适当的校正。
3 定向井轨迹控制应注意的问题
3.1 减小最大井斜角
在钻井过程中，定向井根据不同的倾角可以分为三类。
井下轨迹倾角为15 °到30°，称为小斜度定向井。
井下轨迹在30°到60°之间，称为中斜度定向井。
大斜度定向井则井下轨迹倾斜度大于60°。
三种定向井的钻井轨迹难以控制。
因此，在钻定向井时，应尽可能减小井下轨迹的倾角。
该方法不仅提高了钻井效率，而且有效控制了钻井轨迹。
此外，当地下轨道倾角较大时，油气井将严重不稳定。
因此，从这个角度来看，减小倾角对油气井的稳定性具有重要意义。
3.2 选择最合理的井眼曲率
通过对实际定向井的深入分析，发现在井深和启动点位置数据信息一致的情
况下，随着井眼曲率的减小，井下倾斜段长度变长，影响钻井作业和钻井深度。
钻井过程中，当井眼曲率减小，油井稳定性增加时，会增加钻井轨迹控制的难度。
因此，减小井眼曲率有其优点，需要保证井眼曲率在合理范围内。
减小定向井水
平段的曲率会引起井的起点和目标位置的位移，使定向井整体轨迹的倾角和深度
不会发生变化，定向井整个弯曲段的长度会有一个正数，给钻井作业和起下钻作
业带来一定的困难。
结束语
在定向井钻井过程中，井眼轨迹的设计和控制直接关系到定向井施工的成败。
因此，研究定向井轨迹设计与控制技术，使其安全、优质、高效具有实际意义。
参考文献
[1]常学平,张浩,马骁,高慧杰.石油钻井定向井轨迹控制关键技术分析[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(15):149-150.。
