浅析复杂地层钻井井眼轨迹控制技术

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。

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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。

定向井钻井井眼轨迹的设计与控制作者：刘峰来源：《智富时代》2018年第04期【摘要】随着油田钻井技术的不断发展进步，定向井已成为油田开发勘探的重要措施。

本文介绍了定向井井眼轨迹的设计技术，对井眼轨迹的控制措施进行了阐述。

只有全面掌握这些关键施工环节，才能施工定向井游刃有余，保障定向井施工顺利进行。

【关键词】定向井；施工；井眼轨迹；轨迹控制一、定向井剖面设计定向井的剖面设计工作，作业人员必须提供靶点水平位移和提供井口方位角与靶点的坐标位置，计算出方位角和水平位移。

还要通过资料查找地理位置和井身结构等情况。

设计人员应根据定向井不同的钻探情况对设计井的井身剖面类型、钻井液类型、完井方法等进行合理设计，以利于整洁、优质、快速钻井。

要根据不同的钻探目的对设计井的井身结构、剖面类型、完井方法等进行合理设计。

对靶点的层位要选择合理：井身结构、井控措施等应满足要求，尽可能选择简单的剖面类型，以减少井眼轨迹控制和施工难度，加快钻井速度，靶区半径要合乎操作要求。

二、定向井井眼轨迹的设计（一）定向井井眼轨迹设计的原则井眼轨迹就是指井眼轴线，是井身在地层中分布的一条具体空间曲线，井深、井斜角以及井斜方位角是井眼轨迹设计中最为重要的三个设计参数，也是钻井过程中对井眼轨迹进行有效控制的具体标准。

井眼轨迹的设计与计算主要应满足一下三个原则：一、可满足实际工程需要，二，能实现安全快速钻进，三、要有利于采油工艺措施。

（二）选择造斜点（1）地层比较稳定，要避免在破碎带、漏失层、流沙层、易坍塌等复杂地层造斜（2）可钻性比较均匀的地层，避免在硬夹层造斜。

垂深大位移小的定向井，应下压造斜点，以发挥直井段钻井优势；垂深小位移大的定向井，应提高造斜点，可减少定向施工的工作量。

（三）定向井井眼轨迹设计注意事项（1）地质施工条件的考虑。

地质施工条件是设计人员进行井眼轨迹设计的主要依据，地质资料即包括了地质部门经勘查后给出的施工区块的整体地形、地貌以及地层情况，还包括了钻井施工单位对定向井造斜点、井眼曲率等方面的具体施工要求。

深水钻探轨迹控制技术浅析【摘要】随着我国国民经济的持续快速发展，对石油天然气的需求不断增长，油气资源勘探开发向深海进军已成必然趋势，这也符合世界油气勘探开发潮流。

但我国深海油气开发起步较晚，缺乏自主的关键技术。

与陆地和浅海钻井相比，深海钻井环境更复杂，出现常规钻井难以克服的技术难题。

所以深水钻探井眼轨迹控制技术研究方面，更是迫在眉睫。

针对这一特点，在结合深水钻探的特点与关键技术，进行了深水钻探井眼轨迹控制技术研究。

1、深水钻探面临主要问题与技术难题分析（1）面临问题与浅水区域相比，深水钻井面临的主要问题有以下几个方面：（1）井壁稳定性；（2）钻井液用量大；（3）地层破裂压力窗口窄；（4）井眼清洗问题；（5）低温下钻井液的流变性；（6）浅层天然气与其所形成气体水合物。

这对钻井液技术也提出了更高的要求。

（2）技术难题先进的深水钻井设备的研制和投入使用，已使深水环境下的特殊工作方式得以顺利进行，人们不必再为那些不同于传统钻井方式的深水钻进而忧虑，但是，深水环境所带来的一系列技术挑战是我们必须面对和解决的。

（1）深水地质带来的钻井危害；（2）孔隙压力与破裂压力窗口窄小；（3）水合物问题.2、深水钻井配套关键技术分析（1）深水钻井设备；（2）深水定位系统；（3）喷射下导管；（4）动态压井钻井；（5）随钻环空压力监测；（6）随钻测井技术；（7）深水钻井液和固井工艺；（8）深水钻井隔水管及防喷器系统.3、深水钻探井眼轨迹导向控制技术分析深水水平井一般采用的井下造斜及控制工具是可变径稳定器+导向马达，其控制过程主要为滑动导向工具滑动导向+滑动导向工具复合旋转导向，亦即滑动导向工具连续导向控制过程。

但无论什么样式的钻进方式，钻具组合的选取、精密测量仪器的综合利用，对深水钻探井眼轨迹导向控制是至关重要的。

（1）常用下部钻具组合1）刚性底部钻具组合：Φ311mm井段采用Φ241mm可调弯外壳导向马达，选用Φ241mm 大直径钻铤配合Φ305mm可遥控变径稳定器；在Φ216mm井段，采用Φ172mm导向马达，加Φ165mm钻铤及可遥控变径稳定器，采用微增斜钻具组合结构，克服实钻地层的自然降斜趋势，保证大斜度稳斜钻进，减少滑动钻进，控制井眼曲率，保持井眼平滑。

定向井轨迹控制技术钻井四公司一、直井段防斜打直定向井直井段控制原则是防斜打直。

直井段不直，不仅影响定向造斜的顺利完成，还会因上部井段造成的位移影响下步轨迹控制。

负位移会造成实际施工中比设计更大的造斜率和更大的最大井斜，正位移情况相反。

位移向设计方向两侧偏离，就将两维定向井变成三维定向井，造成下步轨迹控制困难。

如果丛式井直井段发生井斜，还会造成两口定向井直井段井眼相碰的施工事故。

1、防斜原理造成井斜的原因为地质因素和钻具弯曲。

控制井斜实质就是控制钻头造斜力，地层造斜力是不可改变的，唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数，通过改变下部组合和调节钻井参数可抵抗地层造斜力，使井斜控制在一定范围内。

常用组合：钟摆组合、刚性满眼组合、塔式组合、柔性钟摆组合、偏轴接头、双驱复合钻、垂直导向工具（power-V等）2、不同井眼钻具组合及钻进参数选择普通定向井直井段施工中，应采用本地区最不易斜的钻具组合。

A：常规组合12-l／4″井眼一般采用塔式钻具组合：12-1／4″钻头＋9″钻铤＊3根＋8″钻铤＊6根＋6-1／4″钻铤＊9根＋5″钻杆。

8-1／2″井眼通常采用钟摆钻具组合：8-l／2″钻头＋7″钻铤＊2根＋214mm稳定器＋6-l／4″钻铤＊6根＋5″加重钻杆15根+5″钻杆。

钻进参数：钻水泥塞采用轻压吊打方式，12-1／4″井眼，正常钻进钻压常采用180－200KN，吊打时常采用50－80KN；8-1／2″井眼正常钻进钻压常采用120－140KN，吊打时常采用30－50KN。

B：双驱组合12-1/4″井眼φ311.1mmPDC钻头+φ244.5mm直螺杆+φ228.6mm钻铤*2根+φ203.2mm无磁钻铤*1根+φ203.2mm钻铤*6根+φ177.8mm钻铤*9根+φ127 mm钻杆注:如果使用钻具扶正器,应接在φ228.6mm和φ203.2mm钻铤之间8-1/2″井眼φ215.9mmPDC钻头+φ172mm直螺杆+φ158.8mm钻铤*1根+φ214mm扶正器+φ158.8mm钻铤*6根+φ127mm加重钻杆*15根+φ127mm 钻杆钻压：20-80KN 转盘转速：45-60rpm 排量：40-45l/s 泵压：15-18MPaC：直井段长度影响1）造斜点深度小于500米，采用塔式或钟摆钻具，严格控制钻压、保证井斜角不大于lº。

大位移井钻井井眼轨迹控制对策探析大位移井是指井底水平偏移量大于60度的井，通常在海底大自然气田开发和勘探中使用。

井眼轨迹的控制是一个重要的任务，这是因为井眼轨迹的不合理设计和控制会导致许多问题，如井眼可能远离目标分层、沉积物填充井眼等。

为了确保钻探安全和钻探单位成本的降低，大位移井的井眼轨迹控制是极为必要的。

以下是一些控制策略的探索：1.钻头方向控制在钻探大位移井时，一个最基本的控制策略是保持钻头的方向。

这可以通过使用跟踪技术来实现，例如全站仪或者无线电磁测量技术。

这些工具可以用来定位钻头位置和姿态，并将钻头保持在目标井眼轨迹上。

2.弹性导向弹性导向是另一种井眼轨迹控制的方法。

这种方法使用了弹性材料来控制钻头的方向。

当受到环境和井眼结构的影响时，弹性导向系统可以使钻头保持稳定，并保持相对于目标井眼轨迹的方向。

3.动态调整钻井时，需要不断调整钻头的位置和方向以完成预定的井眼轨迹。

通过使用数据采集技术可以获得井底的实时信息，这可以用来为钻探过程提供重要的参考。

通过分析这些数据，可以针对不同的钻井状况对方向和深度进行调整。

4.模拟技术仿真技术能够模拟钻井时的各种场景和环境变化，以预测钻井的结果以及各种钻井方案的效益和难度。

通过使用这些模拟技术，可以在钻井前进行预测，从而最大程度地确保钻井计划的成功。

总结来看，大位移井钻井井眼轨迹控制关键是保持钻头的方向，使用跟踪技术，弹性导向或数据采集技术来确保井眼轨迹的准确控制。

同时，模拟技术也可以用来预测各种场景下的钻井结果，以便进行最优的钻井计划。

大位移井轨迹控制技术与优化对策探究作者：丁子民来源：《科学与财富》2019年第14期摘要：丛式井钻井的钻具组合都为井下动力钻具，采用MWD 随钻测量配合动力钻具的导向钻井系统，使用滑动导向复合钻井技术，一套钻具组合可以完成上直、定向、增斜、稳斜、降斜等多种工序。

针对钻遇复杂地层的特点和钻井轨迹控制难点，分析井眼各井段轨迹数据及轨迹控制难点，阐述各段井眼轨迹控制技术措施，优化钻井参数，合理控制井身轨迹，成功钻达目的层并顺利完成各井的施工，优选井眼轨迹控制技术，为今后的调整井及二期开发施工，提高轨迹控制能力，提高施工工程质量，从而提高整体效益。

关键词：造斜段；井眼轨迹控制；控制难点；优化参数1 井眼轨迹控制技术以某井台为例，其所在油田开发方案共布6口井，其中定向井5口及水平井1口，（1）六口井的造斜点高，地层软，造斜段在450m井段，在通井或下钻过程中，在造斜段容易发生遇阻后采取划眼手段而钻出新井眼。

（2）1000m以上地层成岩性差，注意防塌、防黏附性卡钻；钻遇不整合面时，应注意防斜防漏。

丛式井组按工程设计井位排序进行施工，防碰绕障难度大。

（3）下部地层复杂，可钻性差，存在着易斜、易漏、易塌。

（4）312m井段不仅深度较深而且裸眼段较长（超过2000m），摩阻大、扭矩和泵压高，井眼清洁和快速钻进困难。

轨迹控制段长、方位漂移变化相对较大等因素造成扭方位频繁。

（5）长稳斜段轨迹控制困难，对于水平井，还需在下部井段进行增斜扭方位施工；在钻井过程中钻具和电测仪器可能会发生疲劳刺漏断落、阻卡等复杂情况。

（6）目的层，中靶半径30 m，中靶质量要求高。

因此，要控制好井眼轨迹，必然要进行增、降斜或调整方位作业，而在井比较深的情况下，增加了施工的难度。

2 钻具组合设计丛式井钻井的钻具组合都为井下动力钻具，采用MWD 随钻测量配合动力钻具的导向钻井系统，使用滑动导向复合钻井技术，一套钻具组合可以完成上直、定向、增斜、稳斜、降斜等多种工序。

丛式三维水平井轨迹优化控制技术浅析X翟文涛,赵林军,彭学光,李　业(胜利油田钻井技术公司定向井公司,山东东营　257064) 摘　要:通过分析丛式三维水平井的特点,得出了丛式三维水平井轨迹控制的难点,并针对这些轨迹控制的难点提出了相应的技术措施。

特别对丛式三维水平井的防碰问题,扭方位井段轨迹控制等问题进行了分析。

同时通过实例分析,总结给出了丛式水平井轨迹优化控制的要点,得出了丛式三维水平井轨迹控制的有关结论,提出了相关的建议。

关键词:丛式井;三维水平井;轨迹控制 中图分类号:T E243+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0118—03 随着胜利油田开发的深入,目前在胜利油田布置的水平井受到井位的限制,多设计为丛式三维水平井井组,三维水平井井组的水平井轨道设计通常在井斜角较大之后扭几十度方位,同时受到靶前位移的限制,水平井的造斜率已经较高,这使得后期的狗腿度偏大,给水平井轨迹的控制带来了很大困难,并导致井下安全的风险。

同时由于井组井间距较小,或设计及施工顺序的问题造成防碰形势严峻。

本文通过对丛式三维水平井井组施工的分析,给出了该类型水平井井组轨迹优化控制的技术措施,对该类型水平井井组的优质施工具有重要指导意义。

1　丛式三维水平井井组的设计特点丛式三维水平井井组是指井组井口大于等于两口,且至少有一口井身轨迹为三维设计的水平井的丛式井。

表1为一丛式三维水平井井组中其中一口井的轨道设计数据:表1三维水平井设计数据井深m 井斜°方位°垂深m 水平位移m 南北m 东西m 狗腿度°/100m 工具面°靶点0.000.000.000.000.000.000.000.000.00621.850.00315.00621.850.000.000.000.000.00706.4617.75315.00705.1112.999.19-9.1920.970.001023.0984.1621.37893.63230.56224.11-54.1735.1353.181053.1490.4621.37895.00255.75252.07-43.2220.970.00A 1300.1390.4621.37893.00484.33482.0746.780.000.00B该井组各井有关数据如表2所示:由表1,表2可以看出丛式三维水平井设计时狗腿度较大,表所列狗腿度最大达到了35°,从表2可以看出三维水平井的方位角的变化较大。