非常规水平井井眼轨迹控制技术研究

吉林油田大情子油田水平井井眼轨迹控制技术研究【摘要】本文主要对吉林油田大情子油田水平井的井眼轨迹控制的难点进行阐述。

通过井眼轨迹优化与钻具组合的优化选择解决了岩屑床堆积和托压等多方面问题，形成了适合该地区水平井施工一整套的技术措施。

【关键词】钻具组合井眼轨迹优化狗腿度控制井眼清洁1 概述该地区水平井井眼轨迹控制技术难点主要有：（1）直井段长，直井段井斜控制难度大；（2）靶前位移短，造斜率高，pdc钻头工具面稳定难度大，造斜率不稳定，造斜率难以保证；（3）由于地面的条件限制，需要靶前扭方位（10°-60°），现场施工难度大，井下风险高；（4）目的层有效厚度2m左右，水平段延伸长（700米）钻遇率要求高（90%），油气层的垂深不确定，构造变化大，井眼轨迹增斜降斜变化不规律，增加了水平段的控制难度；（5）在大斜度段和水平段井眼内摩阻和扭矩大，造成滑动钻进时加压困难；2 针对该地区定向施工中的技术难点采取的技术措施 2.1 钻具组合的优化设计该地区水平井一般设计在1320米左右造斜，井斜控制要求高（500米内<0.5°，至造斜点<1°）。

直井段采用防斜塔式钻具组合，采用高转速（120r/min），低钻压钻进（2t）。

坚持每钻进50米测斜一次，发现井斜超标或者增斜趋势明显及时采取小钻压吊打和提高转速的方法控制井斜，必要时下入动力钻具纠斜。

直径段钻具组合如下：φ228.6mmpdc钻头+φ172mm双母接头+托盘+φ178mm非磁×1+φ178mm钻铤×6+φ165 mm钻铤×8+φ127mm钻杆+133mm×133mm 方钻杆直井段进行通井作业，采取慢下方式休整井壁。

在造斜点以上50米下入mwd，根据实钻直井段的连斜数据在造斜点之前对井眼轨迹进行修正。

造斜段井斜角小于45°的井段采取以下钻具组合：φ215.9mm钻头+172mm马达（1.5°）+箭式浮阀+定向接头（172mm）+φ165mm非磁（mwd）+φ165mm钻铤×6+ 127mm加重钻杆×30+φ127mm钻杆+133mm×133mm方钻杆.该钻具组合增加了钻具的刚性，工具面稳定，造斜率波动变化小。

非常规油气水平井多级分段压裂完井技术胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月非常规油气水平井多级分段压裂完井技术编写：张全胜张峰左家强李玉宝王磊吕玮张燎源张建初审：李爱山郝金克审核：张全胜胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月一、国内外技术现状及油田发展形势1、国外非常规油气技术迅猛发展近年来，国外以美国页岩油气为代表的非常规油气勘探开发飞速发展，并逐步形成了非常规油气水平井勘探、钻井、完井、压裂、裂缝监测等系列配套技术，建立了较为完善的勘探开发理念。

在技术不断配套完善的同时，也形成了甜点勘探、优快钻井、压裂完井一体化、体积压裂、“井工厂”管理模式等成熟的勘探开发理念。

美国已钻页岩油气水平井数量达50000多口，水平井多级分段压裂完井技术已日趋成熟，2011年美国共完钻非常规油气水平井8500多口，水平井占非常规油气产量的90%以上，80%以上为“井工厂”模式。

页岩气产量为1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%。

国外非常规油气水平井多级分段压裂完井技术主要形成了水平井裸眼封隔器分段压裂完井和泵送桥塞射孔分段压裂联作两大主导技术，以两大主导技术的突破为核心，配套形成了优化设计、裂缝监测、设备配套等技术系列，提供了有力支撑。

创下分段最多90级，水平段段长最长4900m，单段最大加砂量450m3，单段最大液2550m3，80%以上的井为“井工厂”模式。

2、国内非常规油气勘探开发迈出实质性步伐近年来，国内中石油、中石化、中海油等石油公司在非常规油气勘探开发领域都已经迈出实质性步伐，技术以引进为主，同时开展了自主研究，正迅速追赶国际先进水平。

截至2011年底，中国石油共在低渗透油气藏完成水平井分段压裂1133口井4722段，相当于少打直井3000口，减少占地超万亩。

当年完钻1000口水平井，500口井实现了2200段有效压裂，提高原油产量37×104t，天然气35×108m3。

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。

非常规水平井钻井优快钻井技术探讨目前全球的石油资源都十分的缺乏，想要有效地缓解我国的油气资源紧张的局面，非常规油气作业是一种重要的手段，是保障我国石油资源安全可持续发展的重要措施。

本文主要阐述了国内外的非常规油气水平井钻井技术，分析和研究了其中主要的技术难点，借鉴国外的先进技术和经验，找到符合我国国情的非常规水平井钻井提速增效的措施，改进和完善钻井工程相关技术，保证我国的非常规油气井顺利开采。

标签：非常规水平井；钻井提速增效美国是世界上第一家实现非常规页岩气资源开采的国家，目前非常规油气的勘探和开发已经被越来越多的国家关注，非常规储层具有开采量大、成本低等特点，产生的原因主要是因为裂缝网络的增加和储层之间的接触体积改造的新理念，我国在非常规油气的开采技术还处于初级阶段，具有很大的开发潜力，能够取得很好的效果，非常规油气储层具有孔隙较小、渗透率较低的特征，开采難度比较大，一般情况不能实现自然产能，需要我们采取特殊的工艺和手段进行开采。

1. 非常规水平井钻井提速增效措施由于储层体积改造是非常规开发的核心问题，因此以往的工程优化思路，显然不能满足非常规储层下高效开发的需要，因此要建立以体积改造为首要目标的新工作流程。

必须以体积改造为主，再优化钻井及完井方式，使其成为新的有机结合体。

长水平段水平井是非常规油气开发的主导技术，已经具备实施长水平段水平井3000m 以上的技术能力，借鉴国外经验，结合自身特点，初步形成了适合非常规油气藏的钻井工程设计技术、优快钻井技术、钻井液技术等3方面的核心技术。

1.1钻井工程设计（1）井身结构设计。

非常规油气藏由于其特殊性，井身结构设计不仅要考虑钻井施工安全，还要充分考虑后期压裂改造的需要。

页岩油气储层钻井过程中一个突出的问题就是井眼垮塌问题，而井眼垮塌问题往往是由页岩不稳定性造成的，因此，页岩油气井井身结构设计主要原则：进入页岩储层下技术套管保证上部井眼的稳定性。

致密砂岩油气藏井身结构设计主要原则：进入致密砂岩水平段下技术套管保证小井眼水平段的延伸能力，同时为后期压裂改造创造条件。

非常规油气井工程技术研究进展1非常规油气井工程技术研究内容1.1“一趟钻”作业关键技术对非常规油气进行开采的井工厂一般使用丛式水平井，是目前主流的一种工程模式。

在建立大规模“井工厂”过程中，对大位移水平井施工技术提出了新要求。

除需要对环保作业的开展形成约束外，还要促进水平井作业能力的提升，保障水平钻井在作业过程中的安全性和高效性。

在不断提高大变形水平井扩展极限预报精度的同时，还要保证其安全控制技术的不断完善，从而促进“一趟钻”等关键技术的创新与进步。

在“一趟钻”工艺中，主要包括一个钻头、一个钻井流体系统和一组导向钻具。

一次入井，就可以在同样大小井口中，连续钻完所有进尺。

该项技术在应用时能够获得理想的施工效果。

1.2页岩气井工程大型化设计研究井工厂作业模式的应用，既满足了安全、环保、降本、增效等需求，也节省了土地资源。

当前，在做好页岩气井工厂大型化设计作业基础上，为适当增加单个井场布井总体数量，需将该项内容作为推进我国页岩气井革命发展的迫切需求。

在促使页岩气丛式水平井朝着大型化发展方向转型时，可以在同一个钻井平台上，随着页岩气储层开发控制作业的开展，适当增加实际的开发控制半径，在上述基础条件作用下，能够有效解决重大科技问题。

作为推进我国页岩气井革命的关键，除需运用大型丛式水平井工程模式外，还需建立完善的技术支撑体系。

在该类创新突破作用下，进一步提出地质与工程一体化设计控制理念。

在创建大型“井工厂”时，需要将大位移钻井技术作为核心。

为有效减少对大位移钻井的约束影响，项目拟研究山地页岩气丛式水平井布井方式，构建定向性钻探扩展极限模型，定量表征丛式水平井规模化程度。

考虑水平井压裂效果，并进行加密，建立合适的防碰绕障轨道，使整体设计模型得到优化和完善。

1.3煤层气田高效钻采技术储藏于煤层中的非传统气体统称为煤层气，亦称“煤矿瓦斯”。

我国煤层气资源丰富，如能实现高效开采，将有助于提高我国天然气自给率，减少煤层瓦斯灾害，保护大气环境。

定向井井眼轨迹预测与控制技术研究发布时间：2022-09-18T07:18:52.323Z 来源：《科学与技术》2022年10期作者：姚瑶[导读] 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、钻井工艺参数等姚瑶大庆钻探工程公司定向井技术服务项目经理部吉林作业部吉林松原 138000摘要：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、钻井工艺参数等。

在钻井过程中，预测是控制的基础，如果没有精确的井眼轨迹参数预测，就不可能实现准确的井眼轨迹控制。

通过实践经验和研究归纳总结出了一套井眼延伸方向预测的实用程序及并眼轨迹控制原则，供现场钻井施工技术人员参考。

关键词：钻井轨迹；井眼延伸方向预测；井眼轨迹控制0前言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，井眼轨迹控制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。

钻井施工中影响井眼轨迹的主要因素有地质特性(地层可钻性、各向异性、地层的自然倾斜、岩石类型与强度等)、钻具组合结构(钻头类型、稳定器的位置、数量、尺寸、钻具的刚性、倾斜和弯曲等)、井眼轨迹几何形状(井斜角、井斜方位角、井眼直径等)、钻井工艺参数(钻压、转速、泵压等)。

井眼轨迹是上述诸因素互相作用的结果。

1井眼轨迹控制原则1.1既要保证中靶，又要提高钻速在实钻过程中，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”就可能造成脱靶，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。

DX1709小井眼侧钻水平井轨迹控制技术研究与实践发布时间：2022-05-06T02:27:26.292Z 来源：《科学与技术》2022年2期作者：李峰，树平，地力木拉提·热西提，那春雨，邹明[导读] DX1709井是为了提高滴西14二叠系梧桐沟组下气层产能和储量动用李峰，树平，地力木拉提·热西提，那春雨，邹明中国石油西部钻探井下作业公司摘要：DX1709井是为了提高滴西14二叠系梧桐沟组下气层产能和储量动用，而进行的一口侧钻水平井。

但由于地质条件复杂，井眼小，水平位移长，钻井难度较大，定向井钻井过程中存在机械钻速慢、钻压传递困难、井眼轨迹控制难度大等问题，限制了定向井在开发钻井中的效益。

通过研究分析该区域地质特征、钻井难点以及已钻邻井情况，制定了相应的技术对策，在该井的应用取得了较好的技术效果，为该区域侧钻水平井单井安全提速创效工作积累了经验，对于其它类似区域也具有很好的借鉴意义。

关键词：水平井；技术难点；轨迹控制；提速一、区域地质概况滴西地区梧桐沟组气藏位于准噶尔盆地陆梁隆起东南部的滴南凸起西部，该区二叠系梧桐沟组地层与上覆三叠系百口泉组地层整合接触，与下伏石炭系地层呈不整合接触，自下而上分为梧一段（P3wt1）和梧二段（P3wt2）两个亚组，其中气层分布在梧桐沟组一段（P3wt1），地层分布稳定，厚度在60m～80m左右（见附图5）。

DX1709井是滴西17石炭系气藏部署的一口开发井，位于滴西176岩体西北部。

2014年4月4日开钻，6月10日完钻，完钻井深3800m，完钻层位石炭系巴山组。

该井二叠系梧桐沟组和石炭系均见油气显示，其中二叠系梧桐沟组钻遇储层岩性主要为灰色细砂岩，电测解释气层2段6.6m，石炭系巴山组钻遇储层岩性主要为玄武岩，电测解释气层5段32.6m。

2014年7月~8月该井在石炭系巴山组、二叠系梧桐沟组试气，试气结论分别为“含气水层”和“气层”。

滴西14二叠系梧桐沟组气藏东部试气结果显示，DX1709井日产气仅1.856×104m3。