水平定向钻井轨迹设计
定向井钻井轨迹设计与控制技术分析
21我国的油气资源在不断的勘探开发过程中，生产开采条件日益恶化，在这种情况下断层遮挡、复杂地层油田区块的勘探开发受到了高度重视，在针对上述油田区在进行开发的过程中定向井钻井技术得到了广泛应用，使得油田开采效率得到全面提升，钻井成本也得到有效控制。
一、定向井直井段轨迹控制技术分析在定向井钻井施工过程中井眼轨迹剖面设计是非常关键的一个环节，只有针对井眼轨迹进行不断完善优化才能充分保障井眼轨迹设计的科学性和合理性，从而实现定向井钻井施工目标。
具体针对定向井井眼轨迹剖面进行优化设计的时候必须要坚持以下一些原则。
优化设计要以实现定向井钻井地质目标为基本出发点，在定向井钻井施工过程中涉及到了穿越多个油层提升勘探效果、避开断层开采剩余油储层、实现在目的层中大范围延伸井眼轨迹增加油藏裸露面积等一些地质目标[1]，与此同时，在钻井施工过程中一旦发生安全事故会对油井正常开采产生严重影响，充分利用定向井钻井技术可以针对目的性进行侧钻来达到勘探开发目标，而如果在实际开发过程中由于地面存在障碍物而导致正常钻井施工无法正常进行，也可以充分利用定向井来实现勘探开采，为了能够最大程度节约钻井施工成本，可以充分利用丛式定向井钻井平台进行钻井施工，这样就能够最大程度减小平台占地面积；在进行造斜点设计的过程中要保证其尽量避开容易出现坍塌、缩径、漏失等事故的地层，而且要将井斜角严格的控制在15~45°之间，如果井斜角设置过大会进一步增加钻井施工难度，甚至会引发钻井安全事故，而如果井斜角设置过小，又会导致在实际断裂使用过程中钻井方位出现不稳定现象。
2.定向井钻井轨道设计在当前在油田钻井施工过程中定向井可以按照施工目的以及具体用途的不同进一步划分为常规定向井、丛式井以及大位移井等几种类型，通常情况下常规定向井水平位移不会超过1km，而且垂直深度处在3km以内；丛式井在实际应用过程中能够最大程度减小井场面积；大位移井通常情况下采取的都是悬链曲线轨道，井眼轨迹在设计过程中主要采取的是高稳斜看一下角和低造斜率。
02 定向井井眼轨迹设计解析
二、井眼曲率及其计算方法
O Δα A B αA
对方位不变的情况 垂直平面上某井段的曲率
R
Δl
KH
l
即只有井斜沿轴线的 变化。也叫井斜变化 率。
α
B
K H K
二、井眼曲率及其计算方法
1.定义
水平投影上的方位变化
Δl
N
O
(叫水平投影曲率） 不等于该段井眼的实际方位变化率， 因该段的水平投影长度一般不等于空 间实际长度。（K为空间实际井眼的 方位变化率）
KA
S
ΔS
KA
K sin
二、井眼曲率及其计算方法
2. 空间曲线法求井眼曲率
依据：
根据微分几何原理，一条空间曲 L dN dE
dH
线的曲率K有公式
d 2H 2 d 2N 2 d 2E 2 K ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) dl dl dl
二、井眼曲率及其计算方法
H
井眼能增加的井斜值
B C D O A
增斜率： 降斜率：
单位长度井眼增加的 井斜值 单位长度井眼降低的 井斜值
E
三、定向井井身剖面设计
（一）名词解释
造斜段（增斜段）： 降斜段： 稳斜段： 靶点：
增加井斜的井段
B C D O A
降低井斜的井段 控制井斜不变的井段 设计规定的，必须钻达的地
层位置，也称目标点
以 c ( c
1 2
2
)
代替，( 1、2)分别为上下测点井斜角
可得井眼曲率
K
2 sin c l l
2
2
二、井眼曲率及其计算方法
水平定向井轨迹设计元初版解析
煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计摘要：钻孔轨迹设计是指导定向钻孔关键因素。
本文根据定向钻孔的设计原则，如何利用仅有的地质资料，选取计算模型，设计合理钻孔参数，并在实钻过程中优化设计参数，使实钻轨迹精确控制至靶点。
关键词：钻孔主设计方位角；磁偏角；钻孔轨迹Design of Horizontal Directional Drilling Trajectory in Underground Coalmine/LI qiao-qiao，ZHANG jie,，ZHANG yu-bi(Xi’an Branch of china coal technology & Engineering Group Corp,XI’an shanxi ,710077,China)Abstract: Drilling trajectory design is the key factor in guiding directional drilling. According to the design principles of directional drilling, how to use the only geological data, select model, designed drilling parameters, and in the actual drilling process to optimize the design parameters, the actual drilling trajectory to the target for precise control.Key word: Azimuth of the main design of drilling；Magnetic declination；Borehole trajectory 为了满足煤矿接续安全生产需要，越来越多的大型煤矿重视施工近水平定向钻孔，实现对工作面瓦斯进行区域抽采。
水平定向钻进导向轨迹设计算法讨论
4 $" , $9 ' 式中+ 为设计水平段深度 9 , 为该点的深度' 4为
该点倾角&
# $出土圆弧段+ $ # # , A 9 : B = 5 65!$ 7 4 $L !$ , $ 9 67 #69 ; : !)# 4$ 式中+ 5!为水平直线段终点 5 坐标' 9 为设计水平 段深度' 7 5 为与入土点 !为出土圆弧段曲率半径 '
q H 1 1
2 A 点 q 1
的水平距离' , 为该点的深度' 4 为该点倾角 & 入土直线段+ # $ (
' 5 $ :! , $ 9% $ : )C L = ) ) %+ % ' 5 $ :! , $ 9$ $ : )C L = ) ) $+ $ ' 5 $ :! , $ 9( $ : )C L = ) ) (+ ( ' 5 $ :! , $ 9) $ : )C L = ) ) )+ ) ' 5 $ :! , $ 9+ $ : )C L = ) ) ++ +
式中+ 5# 为入土直线段终点 5 坐标' ,# 为入土直线 段终点, 坐标' 7 5 为与 # 为入土圆弧段曲率半径 '
! " # % " + ! ! 收稿日期+ + # ! 作者简介 刘杰 中国地质大学# 武汉$ 工程地质硕士! 现工作于无锡市钻通工程机械有限公司! 从事非开挖水平 # & * ! .$ + ! 定向钻工作已有 ( 年! 具有丰富的现场经验和理论基础! 江苏省无锡市胡埭工业园区北区刘塘路 # 号! H I J # ( ! # & ( " * % % " + K @ 3 L B J # " % " & ( & * D 9 ; 3& " U U
定向井钻井轨迹设计与控制技术
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。
水平定向钻井轨迹设计
2. 以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。
本文选择以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计。
煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。
爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。
因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。
近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。
定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。
定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。
但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。
定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。
在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。
而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。
美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。
在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。
由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。
资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。
据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。
根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。
1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条，其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要，因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层，特别是韩城地区，构造复杂，经过大范围地层沉降，上覆地层压力较大，只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔，才有可能采用近平衡压力钻进储层。
非开挖水平定向钻导向轨迹设计
非开挖水平定向钻导向轨迹设计非开挖水平定向钻导向轨迹设计随着非开挖水平定向钻技术的应用越来越广，对于定向钻施工过程中遇到的难题越来越多。
目前市场上所用的小型钻机，其导向孔施工过程中大多是采用无线定位技术，本文就无线定位技术穿越施工时导向孔轨迹设计方法作一简单的介绍。
标签水平定向钻；导向；轨迹设计1 非开挖定向钻轨迹设计与原理非开挖铺管的关键技术在于导向钻孔轨迹的精确控制，确保避开原有地下管线及障碍物，按设计路线准确、顺利地铺管。
它的基本步骤是：采用先进的导向探测仪对地下钻头的前后倾角、深度、导向板面向角等进行测量，根据测量结果人为预定其导进方向，并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。
其中，“人为预定”是凭操作经验来进行的，依靠操作者判断和调整前进方向，这就使导向精度和速度降低。
一旦发现当前钻出的孔段轨迹与理想轨迹有差异时，退回重新校，由于在先期的钻进过程中，旧孔轨迹周围环境在高压泥浆液的强力冲刷下已变得松散，再想靠导向板的推进来改变方向校正出新轨迹孔就较为困难了，往往要退回很大的量才能校正过来，并且回程量也只有靠经验来控制。
因此，在导向钻进时总是希望能够预先知道按操作控制所能得到的地下轨迹，最好是在设计好钻进轨迹时就有一套操作控制程序。
对此，进行非开挖导向钻进轨迹的研究是非常必要的。
1.1 几何关系的建立在导向钻进过程中，钻头以回转钻进和只推进两种方式运动。
回转钻进时，其方向不发生变化，轨迹线为直线；推进时，其方向会按一定的规律变化，轨迹力地下空间曲线。
这样整个钻孔轨迹由若干段直线和弧线组成。
1.2 钻孔轨迹的控制设计导向钻进的轨迹设计一般要考虑三方面的要求。
1.2.1 铺设管线的深度和水平距离；1.2.2 避开的地下管线和石块等障碍物；1.2.3 钻进角度或出钻角度的弧度变化控制。
例如说，在横穿马路钻进施工中常见到这样的情况：钻机置于马路边缘一定距离外，钻机以一定的钻进角度开孔，向下偏导向钻进，希望经过一定长度的弧形轨迹，达到铺管设计深度时钻头的方向恰好调整到水平方向，再保持水平方向旋转钻进，保正钻孔准确地从地下原有两根管道之间的间隙中穿越。
02 定向井井眼轨迹设计
j
m
m 2arctg H0
H
2 0
2 R0 S 0
S02
2R0 S0
R0 R1 R2
L H0 He Hv R2 sine
f S0 St Se R2 (1 cose )
d h O2
e
So
Se
三、定向井井身剖面设计
讨论：
当
H
2 0
S02
2S0 R0
①多增降率剖面
②缓降稳剖面
解决大段稳斜稳不住而提出
③双增稳剖面
为了减少摩阻和解决大段稳
斜稳不住而提出
④ 悬线剖面
⑤ 抛物线剖面
三、定向井井身剖面设计
（3）三维定向井剖面
O 三维定向井剖面指在设计的
井身剖面上既有井斜角的变化又 有方位角的变化。
常用于在地面井口位置与设 计目标点之间的铅垂平面内，存 在井眼难以通过的障碍物（如： 已钻的井眼、盐丘等），设计井 需要绕过障碍钻达目标点。
水平位移、段长； （6）校核曲率,并作图(标注控制圆柱--误差范围)。
关键步骤为2与3、4步。
设计方法有：查图法、作图法、解析法。国内目前均用解 析法。
三、定向井井身剖面设计
2、五段制（S型）剖面设计推O 导
已知：
造斜点井深
总垂深、总水平位移 增斜率、降斜率
AA BB
降斜后稳斜段井斜角、水平位移增量和垂深增量。
K A S
ΔS
KA
K
sin
二、井眼曲率及其计算方法
L dN
dE
2. 空间曲线法求井眼曲率
依据： 根据微分几何原理，一条空间曲 dH 线的曲率K有公式
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2. 以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。
本文选择以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计。
煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。
爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。
因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。
近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。
定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。
定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。
但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。
定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。
在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。
而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。
美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。
在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。
由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。
资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。
据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。
根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。
1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条，其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要，因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层，特别是韩城地区，构造复杂，经过大范围地层沉降，上覆地层压力较大，只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔，才有可能采用近平衡压力钻进储层。
（1）多分支水平井煤层气多分支水平井开发技术是近几年国际煤层气领域应用的一种新技术、新工艺，可以大大提高煤层气(瓦斯)产收率，对治理煤矿瓦斯灾害，提高煤层气资源利用率作用突出。
它的优点主要表现在用一个主井眼上钻多个分支眼，使用比小的投入就可以获得较大的收获，缺点是先期完成的井眼容易被后面的施工产生的煤屑填(掩)埋，也不利于后期的井下施工。
（2）单支水平井单支水平井钻井技术在石油油气藏开采中是应用最广泛的一种形式，在开采煤层气方面也有着许多优点，泄气面积相对大，利于煤层气井的后期改造。
是前一段时间被许多国家广泛采用的开采技术。
（3）连通水平井这种井形主要适合含水煤层。
煤层中的水对煤层中气的运移十分不利，应该首先将煤层中的水抽排悼，才能将煤层中的气抽排出来，最好是一边抽水一边抽气，连通水平井就可以实现这个要求，其技术主要包括首先打1口直井然后再打1口水平井和其连通，在直井底部抽排水，待煤层中的水位底于水平井水平段后，水平井就可以抽排煤层气了。
连通式水平井还分为首部连通和尾部连通两种。
研究表明，煤层气水平分支井分支井眼主要存在以下3种轨迹类型（图1），其各自的特点如下：图1 煤层气水平分支井分支井眼轨迹类型图1）分支类型1：增斜+降斜+稳斜。
在煤层厚度一定的情况下，可在煤层中达到最大的延伸长度，但由于稳斜段的存在，使得造斜工具的弯角不能太大，工具造斜率受到限制。
2）分支类型2：增斜+降斜。
可采用较大弯角造斜率高的钻具实现，可设计出在横向和垂向上迅速偏离主井眼的分支，利于夹壁墙的迅速形成。
3）分支类型3：增斜+稳斜。
轨迹设计和控制最简单，一般在煤层中的延伸距离最短。
根据煤层气水平分支井的特点及设计要求，基于空间圆弧轨道理论建立图2所示的轨迹设计模型，其中A1为侧钻点，a为侧钻点切线向量，(a1，a2)为侧钻点位置在主井眼上的区间变化范围。
T为目标点，t为其切线向量，C为吻接点，M、N分别为增斜圆弧和降斜圆弧切线交点。
主水平井眼入靶点A和出靶点B的坐标以及分支靶点T的坐标、井斜和方位为已知条件，而工具造斜率K和分支爬升高度Hmax为已知的约束条件。
图2 煤层气水平分支井轨迹设计模型图注:坐标系中N表示北坐标、E表示东坐标、H表示垂深，单位均为m，下同。
一般情况下，相邻两分支侧钻点在主井眼上的间隔距离为20~80m，结合开发及地质要求，可确定合理的侧钻点区间(a1，a2)。
设︱a1A1︱=L1，︱A1M︱=︱MC︱=Lm ，︱CN︱=︱NB1︱=Ln，︱BT︱=L2，根据实际需要可令L1、L2为0及K1=K2。
由空间几何关系及矢量分析得:式中L为A1、B1两点之距，Ta0和Tt分别为A1B1在矢量a、t上的投影长度，θ为a、t之间的夹角。
由式(1)~(6)求得:本文相关参考文献给出的Ai 、Bi、Ci的计算方法，由式(7)、(8)求得煤层气水平分支井轨迹设计的约束方程为：Lm1=Lm2，其有解的判别式为Δ=Bi2-4AiCi≥0(i=1，2)。
因此，可精确求出造斜率K0，通过改变L1和L2可使K逼近于工具造斜率K，从而设计出满足约束条件的三维设计轨迹。
2 定向羽状井轨迹设计实例：（1）工程地质条件简介阳泉矿区寿阳区位于沁水块坳北端，北部为阳曲-盂县东西向隆起带。
总体为一走向东西，倾向南的单斜构造。
沁水煤田阳泉矿区韩庄区块位于寿阳区的中部，基本构造形态为走向近东西，向南倾斜的单斜，倾角4°～21°，一般小于10°。
主要含煤地层为山西组和太原组，地层总厚179.75m，含煤16层，总厚13.81m，可采煤层厚11.73m，本设计主要研究3#煤层的煤层气勘测。
韩庄煤层气定向羽状水平井设计针对山西组3#煤层进行。
3#煤层厚度为4.00～4.45m，总体趋势东厚西薄，煤层横向分布非常稳定，煤层结构相对简单，无明显分岔，较适合煤层气利用定向羽状水平井开采。
（2）定向羽状井轨迹设计轨迹设计的井身剖面类型目前一般常用圆弧型，抛物线型，悬链线型。
由于定向羽状水平井本身的空间三维复杂性特性，因而，只能按照煤层地质的要求设计出靶区轨迹，再根据靶区的情况选择分支井筒回接主井眼轨迹剖面，虽然分支井设计是三维的，但是可以把分支井的各个分支拆分成为各自独立的待钻轨迹和主井筒轨迹来进行设计计算，拆分后的井眼轨迹还可能是三维的，但考虑到二维轨迹设计计算方法比较成熟且对三维的又不失真，故把三维轨迹转化为二维轨迹来进行设计和计算。
因而，主井的剖面类型选择为“直—增—稳”类型，在羽状分支的设计上同样采用这种方式，水平井剖面形式为“直—增—稳”型。
该井的设计中主要应用的是二维井筒轨迹设计。
（3）韩庄区煤层气韩平0-1井轨迹设计1）洞穴井设计根据定向羽状井的设计原理，结合韩平0-1井的实际情况。
在钻孔轨迹设计之前建立一个三维坐标系，这样可以使设计简化和各种数据表示更加清晰，如图3。
以韩平0-1井的开孔点为坐标原点，竖直向下为Z 轴正方向，水平主井筒延伸方向为X 正方向。
由于钻孔总体孔深为722.30m ，选择综合造斜强度为i θ=0.5°m ，用公式R 1=57.3i θ可求得曲率半径R 1为114.6m 。
进而推出羽状水平井的主井筒的造斜点垂深为607.70m 。
图3 坐标建立 图4 水平井主井筒计算图洞穴井为垂直井，井身轨迹结构较为简单，开孔点于A （120、0、0）处，在点B （120、0、722.30）处于水平井相交汇，终孔C(120、0、794.05)，GC 段为钻孔口袋。
各参数计算值见表1。
表1 韩平1洞穴直井轴线坐标计算表2）水平井设计选取水平井剖面类型为直—弯—直型，在三维坐标空间中处于Y=0的平面上，建立XZ坐标平面如图4。
OD 段为垂直井段，DE段为造斜段，EF段为水平井段，长度为1216.4，OJ确定为722.30m，弧DE长为0.5πR=0.5×3.14×114.6=180m。
可求得各参数值见表2。
表 2 韩平 0 井水平主井筒轴线坐标计算表3）羽状分支设计羽状分支井的设计，主要根据当地的设计先例进行，见图5，图6，选择造斜强度为iθ=0.5°/m。
用公式R1=57.3iθ，可求得曲率半径R为114.6m。
羽状分支孔水平间距300m，交错布置。
羽状分支井直井段长从1#～8#井分别为800，700，…，200，100m。
羽状分支井直井段与水平主井筒的连接为弯曲造斜井段弯强iθ=0.5°/m，羽状分支井直井段与主水平井筒的夹角为45°，以分支井1为例，其余分支解法相似。
分支井1与主水平井筒的结合点为G（130、0、722.30）开始造斜，造斜强度为iθ=0.5°/m，则R=114.6m，θ=45°，弧GH与直线LH 和X轴相切。
其计算公式如下：图5 水平分支孔平面图图6 分支井1设计计算图4）井身结构设计（1）由于煤层比较脆，技术套管不能下入煤层中，以防固井时将煤层压裂，导致后续钻进过程中的井壁坍塌；（2）从抽排采气的角度考虑，套管必须将煤层上部大量出水的层位封堵；（3）为了在洞穴井井底造洞穴，井底必须留有合理容量的口袋。
口袋深度以不揭开下部含水层为基本原则，应优先考虑增大口袋深度；（4）如果多分支水平井为多羽状，水平井的技术套管应下到造斜点以上部分，便于后续的裸眼侧钻。
结合阳泉矿区韩庄矿的煤层气层及地层结构特点以及该地区的煤层气井设计的先例。
其井身结构设计如图7。
图7 韩平0-1定向羽状水平井井身结构设计示意图4）结论①韩平0-1煤层气羽状水平井井身轴线轨迹剖面形式选择“直—增—稳”类型，在羽状分支的设计上同样采用这种方式，水平井剖面形式为直—弯—直型。
②韩平0-1煤层气羽状水平井主井筒的造斜点在垂深607.70m处，稳定点在722.30m处，终孔点在722.30m处，造斜强度为iθ=0.5°/m。
③水平井距洞穴井地面水平距离为120m，水平井主支穿过煤层段约1200m；水平井段左右2侧各打4个分支井眼，分支长80～100m，间距300m。