吉林油田大情子油田水平井井眼轨迹控制技术研究
水平井钻井施工过程轨迹控制技术
40目前，我国大多数油气田均进入了开采后期，钻探过程十分复杂，而水平井技术可以提高油气井的开采效率，因此，水平井钻探逐渐成为最为流行的钻探技术。
但是在水平井钻探技术的应用过程中也暴露出众多的问题，其中轨迹控制困难最为突出。
在钻井过程中，对轨迹进行精确的控制，不但可以提高油气资源的开采效率，还可以防止发生各种油气开采事故，对于水平井钻探过程而言十分重要[1]。
1 水平井钻井概述水平井钻探过程所面对的对象不仅有直井段，也需要对地下的斜井段进行钻探，因此技术实施难度较大。
在水平井钻探过程中，对轨迹进行精确的控制，可以防止发生井眼倾斜，才能满足实际开采的需求。
在实际的水平井施工过程中，要达到轨迹控制的目的，也需要对钻具进行优选，在一定条件下，可以采用多种钻具相组合的措施，针对不同的地质条件和不同的井段，所采用的钻具组合方式各不相同[2]。
在另一方面，要做到轨迹控制，必须提高钻头的转速，这种情况下，若钻具选择不合理，可能会导致卡钻事故，从而影响钻探轨迹，一般情况下，针对直井段采用小直径的钻头效果更佳。
通过此分析发现，钻具的选择为轨迹控制带来了极大的难度。
2 水平井钻井轨迹控制特点水平井钻井过程中的轨迹控制包括导向靶进入井内到完井的各个过程，导向靶进入井内之后将直接和地层的缝隙系统相接触，导向靶的精确控制是轨迹控制的基础，因此，水平井钻井过程中的轨迹控制具有两大特点：（1）轨迹控制受主客观因素影响严重水平井钻井轨迹控制过程中的影响因素分为两个方面，分别是主观因素和客观因素。
主观因素主要包括地下地质状况、钻探井的结构、钻井轨迹、钻井所采用相关设备的参数以及现场的事故条件；客观因素主要包括油气储层的特征及井下摩阻。
轨迹控制虽然也受客观因素影响，但是实际的轨迹控制筹划都是根据主观因素来完成，从而保障钻井过程的顺利进行[3]。
（2）沿油气储层进行轨迹控制的质量十分重要本文中所提出的沿油气储层进行轨迹控制指的是根据油气走向和倾角变化进行轨迹控制，从而使整个井下轨迹保持平整，同时也可以使轨迹沿储层方向延伸。
吉林油田浅层丛式水平井井眼轨迹控制技术
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Ｚ 等 。 并利 用 该技 术 在扶 余 城 区 １ － － ２号 丛 式 水 平 井组 顺 利 实施 ３ ２口 井 （ 中水 平 井 ２ 其 ３口 ， 大位 移 定 向 井 ８口 ， 井 直
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 ， 层 丛 式 水 平 井 技 术 可 成 功 解 决 因井 场 征 地 困 ， 浅
摘 要 ： 浅层 丛 式 水 平 井 技 术 是 吉 林 油 田 扶 余 地 区 完善 井 网 、 效 开 采 的 有 效 手 段 ， 浅层 丛 式 水 平 井 的 井 眼 高 而 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 １ ２号 丛式 水 平 井 组 井 口 间 距 小、 浅 、 多 等技 术 井 井
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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 ， ，
（ ．中 国石 油 大 庆 钻 探 工 程 公 司 钻 井 四公 司 ， １ 吉林 松 原 １ ８ ０ ；．中 国 石 化石 油 工 程 技 术 研 究 院 ， 京 １ ０ ０ ） ３００２ 北 ０ １ １
水平井井眼轨迹控制关键技术探讨
水平井井眼轨迹控制关键技术探讨【摘要】分析水平井井眼轨迹控制技术，首先从其个性化特征入手，明确概念界定，才能有助于针对性研究的实现。
【关键字】水平井眼轨迹，控制关键技术一．前言从水平井井眼轨迹控制技术的基本界定入手，探讨水平井井眼轨迹控制技术的技术特征，分析技术难点所在，着重着眼于水平井相较干定向井和多目标经的区别，提出具有水平井诸如井深剖面、目的层靶区要求等个性化的相关新概念。
最后对井眼轨迹控制的关键技术组成，包括水平控制技术和着陆控制技术等进行逐一具体而细致的分析研究。
二．水平井井眼轨迹控制技术的特征分析1.了解控制井眼轨迹，无论应用于定向井或是水平井，其最后的意义作用都是在于按照设计要求中靶。
明确目标所在对技术的具体应用无疑具有引路灯式的方向性作用。
2.相较于定向井等的区别认识水平井个性化概念操作。
概括其特征包括如下三方面：（一）相对于一般定向井水平井对于中靶的要求更高。
由于水平井一般是三维靶体．前端为矩形窗口，并呈水平、近似水平的与之接近的几何体，比如柱体、棱台等，或者为长方体。
故而，水平井的井眼轨迹不仅要求进入窗口，更要求避免进入水平井段时由于钻头穿出靶体而导致的脱靶现象。
（二）摆放工具面角难度系数大。
水平井斜井段不断延伸，随之井眼摩阻不断增大，导致钻具在井眼中不易转动。
工具面角的摆放问题尤其表现出难度所在。
（三）控制难度系数大。
因工具造斜能力的模糊性以及地质的不确定性和测量信息缺乏时效性等各种客观因素的制约，致使水平井中的水平井段控制和着陆控制难度大大增加。
3.由于水平井的本身特征所影响，针对于水平井的个性化相关概念特别值得注意：（一）中靶井眼轨迹中靶时进入的平面是个法平面(也称目标窗口，但中靶的靶区不是一个平面，而是个柱状体，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，使实钻轨迹点在进人目标窗口飞平而后的每个点都处在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(即人靶点的井斜角、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。
水平井井眼轨迹控制技术
水平井井眼轨迹控制技术（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）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。
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。
水平井井眼轨迹控制技术探讨
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。
水平井井眼轨迹控制技术.doc
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。
吉林油田致密油薄油层水平井井眼轨迹控制技术
吉林油田致密油薄油层水平井井眼轨迹控制技术作者：刘强来源：《中国科技博览》2018年第09期[摘要]吉林油田致密油开发应用二开浅表套的井身结构，油层埋藏深，砂体变化快，层间差异大，通过优化钻具组合、优化设计剖面、修正待钻轨迹、井斜精确控制等措施，来达到提速、提效、提高钻遇率的目的，取得了良好的效果。
[关键词]水平井；轨迹控制；钻遇率；钻具组合中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0034-011 概况吉林油田待探明石油地质储量中主要以扶余油层致密油藏为主。
为了有效降低钻井成本、满足效益开发的需要，开展了乾安地区致密油水平井提速、提效、提高钻遇率技术攻关，乾安地区致密油层埋藏深、层间差异大，如何控制井眼轨迹准确着陆、配合地质提高钻遇率、水平段的有效延伸，是轨迹控制研究的主要内容。
2 技术难点（1）直井段长，井斜控制难度大。
二开浅表套井身结构，平均造斜点深度2000米左右，要求井斜角不大于2度，小钻压防斜制约钻井提速。
（2）目的层垂深变化大，地质入窗困难。
扶余油层致密油储层砂体变化快、层间差异大、横向发育不连续、地质认识难度大，入窗困难。
（3）储层薄，轨迹控制难度大。
夹层多，单砂层薄，最薄单层0.4米，平均2-3m，对轨迹垂深要求高，水平段轨迹调整多，影响钻遇率。
3 技术对策和措施3.1 由普通钻具组合优化为稳平钻具组合，减少直井段调整次数，提高直井段复合率，解放钻压，提高钻井速度。
针对直井段常规钻具组合为防斜控制钻压，严重制约钻速的问题，应用双扶正器+MWD 仪器的稳平钻具组合，成功解放钻压，提高了钻井速度。
复合率由以前的82%增加至99%，甚至100%，如乾F平9井，一次也没有调整。
通过控制显著提高了直井段速度，钻速由之前的13.7m/h，增加至22.95m/h，平均钻速提高了67.52%，提速效果显著。
3.2 应用“局部悬链法”设计狗腿度，由单稳剖面优化为双稳双探顶剖面。
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究
定向井大井眼轨迹控制技术与应用研究定向井是一种在石油工程中广泛应用的技术，它可以通过控制钻头的运动轨迹, 实现沿着特定角度和方向进行钻井。
定向井有助于提高石油勘探和开发的效率和经济性，因此在石油行业中得到了广泛的应用。
定向井的大井眼轨迹控制技术是一种用于控制井眼轨迹的技术，其主要目的是实现钻井过程中的高效率和精确性。
大井眼轨迹控制是定向井施工过程中的一个重要环节，它涉及到在地下目标层位的垂直方向上进行高精度的控制，以达到一定的角度和方向。
大井眼轨迹控制技术主要包括以下几个方面：1. 方位工具的选择和配置：方位工具是确定井眼方向的关键设备，包括钻头、测量仪器和导向工具等。
在大井眼轨迹控制中，需要选取合适的方位工具，根据目标地层情况和施工要求进行配置，以实现精确的井眼控制。
2. 钻井参数的调整和优化：钻井参数是影响井眼轨迹的关键因素，包括转速、进给速度、钻头撤出速度等。
在大井眼轨迹控制中，需要根据地层条件和施工要求，调整和优化钻井参数，以实现精确的定向效果。
3. 地震测井技术的应用：地震测井技术是一种利用地震波和地层反射特性来进行测量和识别的技术，可以用于确定地层的厚度、性质和构造。
在大井眼轨迹控制中，地震测井技术可以用来提供更准确的地层信息，辅助确定井眼的位置和方向。
4. 数据采集和处理技术的应用：在大井眼轨迹控制过程中，需要进行大量的数据采集和处理工作，包括井斜、方位、地层位移、井眼径向位置等数据。
采用先进的数据采集和处理技术，可以提高数据的准确性和可靠性，保证井眼轨迹的控制效果。
大井眼轨迹控制技术在石油工程中有着广泛的应用。
它可以有效地提高钻井作业的效率和准确性，降低施工成本和风险。
它对于石油勘探和开发具有重要的意义，可以帮助提高石油资源的开采率和利用效率，推动石油工程技术的发展和进步。
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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。
在大斜度段到水平段既要保证足够的造斜率又要保证减少底部
摩阻，采取倒装钻具组合：
φ215.9m m p d c+φ172m m马达（1.5°）+浮阀+φ172mmlwd+φ165mm非磁×1+φ127mm加重钻杆×6+φ127mm钻杆×78+φ127mm 加重钻杆×24+φ127mm钻杆+133mm×φ133mm方钻杆
在水平井施工中存在大斜度段及水平段的返岩屑困难，易形成岩屑床，采取以下方法：
（1）在定向施工过程中，要求送钻均匀，钻压恒定，使工具面
在较小的范围内摆动，选用较大度数的马达（1.5°或者1.75°）减少滑动钻进长度，增加复合钻进长度；
（2）每钻进完一个单根采取多次滑眼方式休整井壁和提高泥浆返出岩屑的数量；
（3）在设计有扭方位的井中，提前下入马达和mwd，提前扭方位，减少靶前扭方位的难度；
（4）在大斜度段，每钻进150米采取短起的方法破坏岩屑床，确保井眼干净通畅；
（5）对已形成岩屑床的井段，采取通井，分段循环的方法将井眼中的岩屑带出井眼；
2.2 井眼轨迹控制
2.2.1？着陆控制技术
根据电子多点测得的直径段的数据，对轨道进行设计，确定实钻所需造斜率，使实钻方位线与设计方位线贴合。
在造斜段遵从“略高务低”的原则，使实钻轨道略高于设计轨道。
为造斜率的改变和
地层垂深提前做好准备。
着陆控制的任务是通过地质录井、lwd等提供的资料综合确定目的层位置，控制井眼轨迹按地质要求准确进入靶窗，为井眼轨迹在油层中穿行奠定基础。
采取的技术措施主要有：
（1）根据油层厚度，油层倾角，现有工具造斜率、lwd信息滞后距离等综合确定稳斜探顶角角度大小和入窗增斜最佳时机。
该地区油层厚度大约2m，lwd定向数据滞后18m左右，伽马曲线滞后10m左右，电阻率曲线滞后14m左右，1.5°单弯螺杆造斜率为9°/30m，由于该地区的的目的层的准确位置不确定，在该地区施工中采用提前探顶，小角度探顶的方法确保地质要求钻遇油层的要求，通常确定稳斜探顶角比水平段最大井斜角小4—6°，这样既不会浪费较多的水平段，又能在lwd准确测得油顶位置时立即增斜2-3个单根使井眼轨迹刚好在油层中下部着陆。
（2）控制机械钻速，充分利用录井资料，结合lwd地质参数，准确判断钻头位置。
当钻头由较硬的致密泥岩盖层进入疏松油层砂岩时，机械钻速会明显加快，如果不加以控制，钻头很快钻过油层，lwd录取的伽马、
电阻率参数数据密度较低，且因钻速快会有很大的滞后和深度偏移，同时气测录井和岩屑也会有相应的迟到和延后，因此不能及时准确反映地层情况，必需对机械钻速进行严格控制，录井资料比lwd 资料提前5—6米反映出地层信息，而且录井砂岩资料更加直观可靠，因此在着陆前需要获得准确的录井资料，必要时停止钻进，充分循环，获得详实的录井资料后再恢复正常钻进，以免盲目钻进，导致不能准确着陆。
（3）准确掌握bha造斜率，准确控制工具面，准确入窗。
当获得准确地质资料后，需要立即增斜入窗时，准确掌握bha造斜能力和需要增斜钻进的井段长度是轨迹控制考虑的重点。
通常，由探顶复合钻进转变为定向增斜钻进时，由于井眼轨迹连续增斜的趋势中断，bha造斜率会有所降低，根据经验统计，降低幅度为20%左右。