丛式三维水平井轨迹优化控制技术浅析

丛式水平井井眼轨道优化设计中期报告
一、研究背景
丛式水平井作为一种技术手段，在油气勘探和开发中得到了广泛应用。

但是现有的丛式水平井设计方法仍然存在一些问题，例如井眼轨道
不稳定、垂深不足、钻井成本高等。

因此，在此背景下，本研究旨在对
丛式水平井井眼轨道进行优化设计，提高其稳定性和经济效益。

二、研究目的和意义
本研究的目的是对丛式水平井井眼轨道进行优化设计，使其具有较
高的稳定性和经济效益。

通过对井眼轨道进行优化设计能够有效地降低
钻井成本，并提高油气勘探和开发的效率和成功率。

三、研究内容和方法
本研究将从以下几个方面进行探究：
1. 井眼轨道的优化设计原则与方法：探究最优井眼轨道的设计思路
和步骤，重点分析影响井眼轨道稳定和垂深的关键因素。

2. 井眼轨道的数值模拟：建立丛式水平井井眼轨道的数值模型，利
用有限元分析软件进行模拟计算，并分析井眼轨道的稳定性和垂深情况。

3. 井眼轨道的优化设计实践：通过案例分析，以现场的实际情况为
基础，探究井眼轨道优化设计的实际应用场景。

四、预期成果及意义
通过本研究，预期能够得出一套优化设计丛式水平井井眼轨道的原
则和方法，并制定相应的设计方案。

同时，通过数值模拟和实践应用，
验证井眼轨道的稳定性和经济效益，并提出进一步优化的方向和建议。

本研究成果将对油气勘探和开发领域的工程师和技术人员提供重要的参
考和帮助，推动丛式水平井技术的发展和应用。

委内瑞拉重油带丛式三维绕障井水平井钻井技术Morichal（莫里恰）区块的水平井均采取丛式三维井开发，钻井平台紧凑，对钻井施工要求高。

该区块由于地层较浅、成岩性较差、原油溶解气易析出，在钻井施工时经常出现钻具粘卡、压差卡钻、井眼垮塌、钻井液气侵等复杂情况，在以往施工中多次出现钻具和LWD设备被埋井下的情况。

在本文中，我们将通过总结该区块已钻井施工经验，充分分析地层特性，综合优化钻井设计等技术措施，大幅度提高钻井时效，降低成本，对该区块水平井施工具有重要的参考意义。

本文结合该区块已钻井施工经验，充分分析地层特性，综合分析钻井设计，大幅度提高钻井时效，降低成本，对该区块水平井施工具有重要的参考意义。

标签：委內瑞拉;重油带;Morichal区块;水平井;丛式三维井;轨迹控制;0 前言委内瑞拉75%的石油储量都集中在其东南部的奥里诺科重油带。

MORICHAL区块刚好位于此重油带的CARABOBO油区，该区块地层位于东委内瑞拉盆地南缘的北倾单斜上，油层主要为OFICINA，主要以水平井+电泵+稀释剂的油藏开采方式，以生产重油为主。

早期该区块同一平台的生产井分布井眼少、产量低。

后来，随着产油量增加及降低开采成本的需求，该区块逐渐开始采用同一平台多井眼布局，井眼采取三维丛式水平井的开采模式，这样同一平台的布井数量是原先的2-3倍，产油量也是翻倍增长。

本文主要从该区块地质情况和设计情况出发，详细了解该区块地层的复杂多变性。

并根据该区块的地层分布情况、泥浆性能维护情况、油藏保护以及甲方设计需求等诸多因素，讲述了实际的水平井钻井过程中，我们优化钻井设计和钻具组合、合理地使用钻井参数、认真分析实际钻井情况，采取得当的应对方法，最大限度地避免和处理了井下复杂工况，最终大幅度地减少了该地区的钻井周期。

也为该地区安全钻井和提高钻井时效，积累了丰富的实战经验，对该区块后期的开发具有很好的指导意义。

1 平台及井眼设计概况该区域钻井平台的设计情况如下：每个平台约24口井，分2排平行排列，每排由单独的钻机进行连续施工作业，如图1为某平台的井眼分布模拟图。

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。

吉林油田浅层丛式水平井井眼轨迹控制技术吴宏均;令文学;初永涛【摘要】Shallow cluster horizontal wells drilling technology is an effective method to improve the well pattern and production rate,and the trajectory control is the key technique. On the basis of the field application summary and comprehensive analysis of the difficulties encountered in Fuyu 12th cluster horizontal wells,such as small well distance,shall depth,and large number of wells,a suite of well trajectory control technique was developed, such as well location optimization, well deviation prevention, kick-off point optimization,trajectory error conservative calculation,optimizing drilling trajectory,improving trajectory accuracy, effectively bypassing obstacles, and careful implementation. The technique was used in 32 wells (23 horizontal wells,8 extended reach wells,and one vertical well),several records were created. The field applications show that this technology can resolve issues caused by land restriction and difficulties and develop the confined reservoir in Jilin Oilfield. This technology has a bright future in application.%浅层丛式水平井技术是吉林油田扶余地区完善井网、高效开采的有效手段,而浅层丛式水平井的井眼轨迹控制是其成功实施的关键技术.通过对吉林油田扶余城区12号丛式水平井组井口间距小、井浅、井多等技术难点的系统分析研究及现场钻井试验总结,形成了一套完善的浅层丛式水平井井眼轨迹控制技术,即优化井口排布、直井段防斜打直、优选造斜点、轨迹误差保守计算、优化钻具组合、提高轨迹测量精度、有效防碰绕障和精细施工等.并利用该技术在扶余城区12号丛式水平井组顺利实施32口井(其中水平井23口,大位移定向井8口,直井1口),创下国内单个平台水平井数量最多的纪录.现场应用表明,浅层丛式水平井技术可成功解决因井场征地困难、地面受限等原因造成的储量难动用问题,为扶余油田受限油藏的集约、有效开发提供了一种新的途径和方法,具有广阔的应用前景.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2011(039)005【总页数】4页(P31-34)【关键词】丛式井;水平井;井眼轨迹;造斜;防碰【作者】吴宏均;令文学;初永涛【作者单位】中国石油大庆钻探工程公司钻井四公司,吉林松原138000;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京100101【正文语种】中文【中图分类】TE243吉林油田扶余地区油藏埋深仅300～470 m，有近1/3面积的地面被城区、江河、道路和工业园区等覆盖。

C6H水平井三维轨迹优选与控制技术
边杰;崔爱贞;和鹏飞;袁则名;齐斌
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》
【年(卷),期】2017(044)005
【摘要】渤海北部LD油田在井网加密、油田大规模综合布置新钻调整井时,存在新钻的25口井与老井井网交叉、井眼轨迹立体三维缠绕问题,其中C6 H水平井是此类问题的典型,同时C6 H井还需要在可钻性极差的馆陶组底砾岩地层定向造斜.针对上述问题,通过C6 H井3种轨迹方案对比、分析,优选出最为有利的方案,结合螺杆马达和旋转导向工具性能分析,最后采用螺杆马达+水力震荡器+微偏心稳定器等钻具组合新方式,顺利实施了C6 H井.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】边杰;崔爱贞;和鹏飞;袁则名;齐斌
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452;中海油服油田技术事业部塘沽作业公司,天津300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452;中海油服钻井事业部钻井研究院钻井工艺研究所,天津300452
【正文语种】中文
【中图分类】P634.7;TE243
【相关文献】
1.涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术 [J], 沈国兵;刘明国;晁文学;张金成
2.合水区块油井三维水平井三趟钻轨迹控制技术 [J], 田荣飞;吴农宣;张艺宝
3.元坝超深水平井井眼轨迹控制技术优选 [J], 张浩;罗朝东;罗恒荣;王旭东;王大勇
4.涪陵页岩气田三维水平井井眼的轨迹控制技术 [J], 胡春阳
5.涪陵页岩气田三维丛式水平井轨迹控制技术 [J], 谢虹桥
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我就水平井井眼轨迹控制技术说一点：1、水平井井身剖面的优化设计（1）、井身剖面设计原则：.1）满足地质要求，实现地质目的；2)保证钻进和起下钻摩阻扭矩尽可能小；3)其形状有利于地质导向工作和现场实际井眼轨迹控制；4)能克服油层深度预测和工具（含地层）造斜率的不确定问题等等。

（2）、井身剖面类型的选择水平井井身剖面根据地质目标、油层情况、地质要求、靶前位移，选择不同的剖面类型。

油田施工的水平井，从曲率半径来分，选择长曲率半径水平井和中曲率半径水平井。

剖面选用了具有两个稳斜井段的直－增－稳－增－稳（探油顶）－增（着陆段）－水平段三增剖面、直－增－稳（探油顶）－增（着陆段）－水平段双增剖面、直－增－水平段单增剖面。

设计造斜率选为2～10o/30m。

（3）水平井防碰绕障技术受地面条件限制，油田多为丛式定向井，防碰绕障问题突出，水平井又需要一定的靶前位移，许多井往往从一个平台打到另一个平台下面，即要考虑本平台邻井的防碰，又要考虑下部斜井段和水平段的防碰，通过现场水平井钻井实践，形成了油田特有的水平井防碰绕障技术：1）、井身剖面的优化设计。

在设计时，充分考虑邻井情况，通过剖面类型、造斜点、造斜率等的优化设计，尽量避开老井，必要时进行绕障设计。

2）、利用软件进行防碰扫描和防碰距离计算。

3）、现场井眼轨迹的监控和防碰绕障施工。

4）、地质导向技术在防碰绕障中的应用。

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。

具有相同地质意义。

而且现场对这四种模型形态有进行了精细化剖析，找出每种模型与岩性组合的对应关系，如陡升型对应的岩性组合为泥岩+细砂岩组合、台阶型对应岩性组合为泥岩+粉砂岩+细砂岩组合、缓升型对应的岩性组合为泥岩+泥质粉砂岩+粉砂岩+细砂岩组合及夹层对应的岩性组合为泥岩+粉砂岩(夹层)+泥岩+细砂岩组合。

图1 水平井着陆目的层精细划分及认识模型图(2)在渤海首次提出建立现场快速精细对比方法及预测技术。

以现场岩性识别为手段及优势，快速建立目的层岩性组合，然后与邻井目的层岩性组合及模型形态进行精细对比(图2)，提高储层预测精度，该方法与传统标志层对比相比，距目的层更接近，预测控制精度高。

同时丰富了现场地层对比手段及方法。

图2 现场快速精细对比及预测1 水平井着陆过程中存在的问题渤海地区断层发育，深切生油岩的大断层是油气运移至中浅层通道，在形成圈闭时，断层与储层的耦合关系决定着油气聚集成藏，故油藏油气水系统复杂。

目的层中浅层明化镇组沉积相上属于极浅水三角洲沉积，储盖组合条件好，泥岩较发育，砂体厚度一般为5～15m，呈“泥包砂”特征。

基于储层特点，海上高效开发此类油气藏，必须以水平井为主，相比于定向井，水平井能有效扩大泄油面积，降低生产压差，提高单井产量和最终采收率，真正做到少井高产。

(1)水平井着陆目的层预测精度有限。

首先，中浅层明化镇组储层特征上看，受河控作用影响强，分流河道分叉，改道频繁，横向和垂向上变化快，储层夹层泥岩发育，储层厚度薄等特点，这使得传统标志对比与预测效果差。

其次，基于该类油藏成藏规律，断层发育，使得原有断续分布储层变得更加复杂，对比预测及地震跟踪难度大。

最后，目前该类油气藏储层地质信息预测，主要技术手段为地震反演解释，但受其自身技术局限，分辨率达不到精细油藏描述对单砂体的要求，故预测精度有限，对现场控制水平井成功着陆带来极大困难和隐患。

(2)着陆时带随钻测井曲线在井底处存在盲区。

受随钻测井仪器工艺决定，井底大约15m井段存在盲区，无法依据测井对其含油性及物性进行判别，故对于薄层油层水平井着陆影响较大。

水平井井轨迹精准控制技术研究摘要：在开展水平钻井施工作业时，其工施工难度相对较大，风险比较高，为了能够保证水平井施工质量，需要加强井眼轨迹控制工作。

这是水平井钻井施工过程中的关键环节。

在对水平井井轨迹精准控制技术进行深入分析的过程中，需要掌握水平井井轨迹精准控制的主要意义，同时探讨在水平井井轨迹精准控制过程中的关键技术。

这样才能够从具体的施工技术要求出发，对水平井井眼轨迹控制技术进行全面掌握，提高水平井钻井施工质量。

关键词：水平井施工；井轨迹控制；精准策略前言水平井井轨精准控制是水平井钻井施工过程中的关键环节，在实际施工过程中必须以水平井井眼轨迹精准控制的主要特点为基础，准确掌握水平井着重中存在的各种问题。

同时需要对现场快速对比和预测技术、测检盲区导向技术和科学平滑轨迹控制技术等进行综合探讨，从而提高水平井井轨精准控制水平。

1.水平井井轨迹精准控制的特点与常规定向井相比，水平井的井眼轨迹控制具有一定的特殊性，主要表现在以下方面：第一，中靶要求相对较高。

水平井的靶体一般是以三维靶体，将矩形窗口作为前端，使其呈成水平或者近水平的长方体。

因此，对三维中靶要求比较高，井眼轨迹除了水平投影进入到靶窗范围内，垂深也要控制在靶框范围内，就是通常说的着陆。

此外，在水平段钻进过程中，也要防止钻头穿出靶体而产生脱靶问题。

第二，在水平井井眼轨迹迹定向过程中，对摆放工具面，也存在一定难度。

主要是因为随着井斜不断增大，钻柱摩阻扭矩不断增加，会导致工具面角摆放难度加大并且工具面较难稳定。

第三，在对水平井井眼轨迹进行控制的过程中，因为地层的影响，螺杆造斜能力也具有一定的不确定性。

再加上测量仪器距离钻头位置还有一定的距离，会直接影响水平井着陆与水平井段控制质量[1]。

1.水平井着陆中存在的问题（以甘肃庆阳地区为例）在甘肃庆阳地区区域上属陕北斜坡西南段，局部构造位于庆阳鼻褶带，构造性形态为一个西倾单斜。

长8层顶构造对油气没有明显的控制作用，坡度平缓，地层倾角约0.5-0.7°。

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。

三维绕障水平井轨迹控制技术在韦5平1井中的应用摘要：韦5平1井位于高邮凹陷赤岸构造韦5断块，是一口较短靶前位移的中曲率半径水平井。

由于受地面条件等原因限制，该井也是一口三维绕障水平井。

本井采用LWD无线随钻测斜仪，经过精心设计与施工，成功实现了与韦5-10井、韦5-11井的防碰绕障，并准确进入油层，顺利完成全井轨迹控制，安全、优质、高效的完成了本井施工。

本井水平段长313m，累计钻遇油层327.2m，圆满完成地质任务要求。

关键词：三维绕障水平井轨迹；控制技术1 井身结构及井眼轨道设计1.1 井身结构设计表1：井身结构数据表1.2 井身剖面设计在剖面的优化时，坚持以剖面轨迹最光滑，曲线最短，变方位、井斜的钻井工作量相对最小，以达到降低成本、有利后续施工为原则，建立以满足地质要求、几何条件、管柱与轨迹的摩阻扭矩相对较小为条件的约束函数。

初始井身剖面设计数据见表2.表2：轨道设计表2 施工技术难点及对策2.1 钻井技术难点2.1.1 靶窗小，中靶要求高，本井设计靶窗高度仅为1m（±0.5m），宽度10m（±5m）。

2.1.2 测斜数据滞后，LWD测斜仪器内探管到钻头距离为19.91m，加上测斜时需要上提一米钻具，实测数据距井底距离为20.91m。

在钻进过程中需要根据钻进参数对这段距离进行预测，尤其是在进靶及靶区控制等关键阶段，预测结果的准确度，直接影响到轨迹控制情况，所以给轨迹控制增加了难度。

2.1.3 防碰绕障要求高，虽然本井设计与韦5-10井最近距离仅为14米、韦5-11井最近距离仅15.7米，但是系统、人员、环境等因素误差综合到一块防碰距离有可能更近，要求在施工过程中做好防碰监控，采取措施，防止相碰。

2.1.4 由于韦5平1井受地面和地下条件限制因素较多，造成设计扭方位井段长、造斜率较大，虽然设计最大狗腿度仅为26°/100m，但是中途没有稳斜调整段，实际施工过程中狗腿度很有可能要达到30°/100m以上，导致轨迹控制难度大。

浅谈水平井井眼轨迹控制技术作者：侯辉来源：《中国新技术新产品》2013年第04期摘要：随着全球能源的紧张，石油能源已成为各国争抢的目标，水平井在油田被誉为提高单井产量的“金钥匙”，水平井具有在油层内穿行的距离长、泄油面积增大、单井产量高等一系列优点，其投入产出比在多种井型中占有明显的优势。

水平井的技术复杂度高，实施的难度较大，但其较高的日出产量，中国石油将水平井作为转变发展方式，提升勘探开发质量的突破口和切入点，力求在在水平井钻井过程，精确地控制水平井轨迹，保证其技术水平的充分发挥，本文对以转盘钻为主的和以动力钻具为主的水平井井眼轨迹控制进行了分析和研究。

关键词：水平井；井眼轨迹；控制技术中图分类号：TE357.6+2 文献标识码：A1 以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制1.1 以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制主要思路在以转盘钻为主的水平井井眼轨迹控制中，采用两层技术套管的井身结构，对于井下的安全有了充分的保障，但是在经济上却处到劣势。

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：一是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。

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10～15°换转盘钻进，以利于待钻井段增斜和方位的稳定。

三是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。

四是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。

五是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。

三维水平井钻井技术浅析发表时间：2020-11-02T00:16:22.793Z 来源：《防护工程》2020年19期作者：李德涛[导读] 三维水平井目前已经被广泛应用于钻井工程中，对单井产量的提高、降本提效有很大的促进作用。

胜利石油工程公司黄河钻井总公司山东东营 257000摘要：三维水平井目前已经被广泛应用于钻井工程中，对单井产量的提高、降本提效有很大的促进作用。

本文通过分析三维水平井轨迹控制特点，改变只在斜井段进行轨迹控制的传统模式，在直井段使用适当的钻具结构进行三维轨迹控制，降低水平井施工风险，为三维水平井施工提供建议。

关键词：钻井工程；三维；水平井；钻具结构；轨迹控制1概述合理的轨道设计是三维水平井快速钻进的重要前提，以往三维水平井的轨道设计，是在增斜段同时集中进行井斜和方位的调整，这就使增斜段狗腿度严重，制约定向效率，也对后期作业产生影响。

目前对全井眼轨道进行精细化分析，在井斜增大到一定程度时，随着偏移距的消除，进行方位的改变，减少每一段的狗腿度，达到更好的井身质量，使得水平井井眼轨迹更加平滑。

2三维水平井施工难点三维水平井不仅具有井身轨迹难控制的特点，比如滑动钻进比较难，达到目的层前调整频繁，地层造斜率不确定等，同时还具有以下施工难点：造斜段增斜困难、水平段稳斜困难；PDC钻头钻进时滑动井段多、钻时慢，严重影响施工速度；地层岩性变化大。

钻头选型对施工效率有很大的影响，如牙轮钻头虽然定向和复合都比较容易，但是钻时较慢，且使用寿命过短。

PDC复合钻进钻时快，但是滑动钻时比牙轮钻头慢，工具面受钻压影响比较大，有些钻头滑动托压现象严重，不易稳定工具面。

螺杆的选择同样影响施工的效率，不同弯度的螺杆造斜率不同，造斜能力越好，滑动钻进的进尺越小，钻井施工效率越高，但滑动井段的狗腿度也越大。

钻井液性能不易调整，既要保持合适的粘切力，提高钻进过程的携砂能力，净化井眼，同时还要做好井眼的润滑性能，使得水平钻进过程中不易托压，减少钻进摩阻。

一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法摘要：传统的水平井轨迹设计方法往往依赖于人工经验，并且效率较低，容易出现轨迹优化方面的局限性。

为此，提出了一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法。

该方法首先利用地质模型对工区地质结构进行建模，然后选取优化设计目标，以最大化储层反射面积与垂直方向上的深度为目标函数，利用遗传算法对井底位置和轨迹方向进行优化。

结果表明：该方法能够有效地提高水平井轨迹设计的效率和精度，具有较好的通用性和应用价值。

关键词：水平井；轨迹优化；地质模型；遗传算法1. 引言2.1 数据获取需要获取工区地质结构的三维地质模型，该模型可以通过地震勘探、测井数据和地质资料进行构建。

在地质模型构建的过程中，应该考虑到各种地质因素的影响，如地层厚度、结构变形、断层走向等。

2.2 优化设计目标在地质模型建立之后，需要选择合适的优化设计目标。

由于水平井主要的作用是在储层内部进行长距离的油气采集，因此优化设计目标应该以储层反射面积和垂直方向上的深度为主要考虑因素。

储层反射面积是指井段与储层接触面积的大小，其大小与油气采集的效率密切相关；垂直方向上的深度则反映了井段的穿透深度和储层的空间位置，是确定井段竖向位置的主要因素。

2.3 遗传算法优化根据确定的优化设计目标，可以采用遗传算法进行井底位置和轨迹方向的优化设计。

遗传算法是一种基于自然选择和自然遗传规律的优化算法，具有全局寻优和较好的收敛性。

在水平井轨迹优化设计中，可以将井底位置和轨迹方向分别作为个体的基因编码，然后通过遗传算法生成新的优化设计方案，并不断迭代以达到最优化设计结果。

3. 结果分析通过实际案例的对比分析可以发现，在采用基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法之后，能够得到较为准确和高效的优化设计结果。

该方法不仅可以明确反映油气开发的实际需求，而且能够在轨迹优化方面具备较强的通用性和应用价值。

该方法可以为油气开采工作提供有效的技术支持和指导。

2021年4月第37卷第4期石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustryApr.2021Vol.37No.4涪陵页岩气田三维丛式水平井轨迹控制技术谢虹桥1,21.中国石化石油工程技术研究院（北京100101）2.页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室（北京100101）摘要涪陵页岩气田多采用“井工厂”模式开发，井型为长半径三维丛式水平井。

该类井型具有偏移距、靶前距大，稳斜段、水平段长的特点，钻井施工中存在摩阻扭矩大、地质预测偏差大、轨迹调整频繁、中靶难度高和轨迹控制难度高等技术难题。

针对涪陵页岩气田三维丛式井井眼轨迹控制难度大的问题，开展了三维井眼轨迹剖面优化设计、降摩减阻技术研究、轨迹预测及精准着陆技术研究，形成了涪陵页岩气田三维丛式水平井轨迹控制技术。

现场应用效果表明，该技术可实现三维丛式水平井定向井段安全优化钻进，钻进周期大幅缩短，为涪陵页岩气勘探开发提供了有力的技术支撑。

关键词页岩气；水平井；降摩减阻；轨迹控制；造斜率预测Trajectory Control Technology of3D Cluster Horizontal Wells in Fuling Shale Gas FieldXie Hongqiao1,21.Petroleum Engineering Technology Research Institute,Sinopec(Beijing100101,China)2.State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development(Beijing100101,China) Abstract Fuling shale gas field mostly adopts"well factory"development mode,and the well type is long radius three-dimensional cluster horizontal well.This kind of well type has the characteristics of large offset,large frontal distance from target point,long inclina⁃tion stability section and long horizontal section.There are some technical problems in drilling operation,such as large friction torque, large deviation in geological prediction,frequent trajectory adjustment,high difficulty in hitting target point and high difficulty in trajec⁃tory control.In order to solve the difficult problem of3D cluster well trajectory control in Fuling shale gas field,the optimization design of3D cluster well trajectory profile,frictional resistance reduction technique,trajectory prediction and precise landing technique are studied,and the integrated3D cluster horizontal well trajectory control technology for Fuling shale gas field is formed.The field applica⁃tion results show that the technology can realize the safe and optimized drilling of directional section of3D cluster horizontal well,great⁃ly shorten the drilling cycle,and provide strong technical support for the exploration and development of Fuling shale gas.Key words shale gas;horizontal well;friction reduction and drag reduction;trajectory control;deflection rate prediction谢虹桥.涪陵页岩气田三维丛式水平井轨迹控制技术[J].石油工业技术监督,2021,37(4):45-49.Xie Hongqiao.Trajectory control technology of3D cluster horizontal wells in Fuling shale gas field[J].Technology Supervision in Pe⁃troleum Industry,2021,37(4):45-49.中国石化涪陵页岩气田是国内首个商业开发的大型页岩气田。