定向井井眼轨迹与井壁稳定性关系研究
压力衰竭储层中定向井井壁稳定性分析
应 力 的变化 量与 孔 隙压力 变化 量之 间的关 系为 ＿ ： ２ ］
Ｈ — Ａａ 一 ｈ
上
二
——
△ＰＰ
式中 ， ａ Ａ 和 △ 分别 为水 平 最 大 主应 力 和水 平 最 小 主 应 力 的变 化 量 ， ａ Ｐ ＭＰ ；△ 为孔 隙压 力 变 化 量 ， ＭＰ ； 为地 层 岩石 的泊松 比 ； ａ ａ为有效 应力 系数 。 也 就是 说 ， 隙压 力 变化后 的地 应力 可 以表示 为 ： 孔
石 油 天 然 气 学 报 （ 汉 石 油 学 院 学 报 ） ２１ 年 ４ 江 ００ 月 第３ 卷 第 ２ ２ 期 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｌ ｎ ａ ｅｈ ｏｏ ｙ （ ． １ ｏ ｒ ａ ｏ ｄＧ ｓ ｃ ｎ ｌｇ Ｊ Ｊ ） Ａ ｒ２ １ Ｖ １ ２ Ｎ ． Ｏｉ ａ Ｔ Ｐ ｐ． ０ ０ ｏ ３ ｏ ２ ．
对 定 向井井 眼稳定性 进 行分 析 ，首先 需要 通过 坐标 变换 方 法求解 井 眼周 围 的应力 分 布 ，然 后依 据 破 坏准则 判 断井壁 是 否发 生破 坏 ，井壁 发生 破坏 时 的临 界钻井 液 密度 就是 钻井 安全 密度 窗 口的 上下 限 。这 种方 法在 很多 文献 中都 有论 述＿ ｊ ４ 。 定 向井井斜 角 、方 位角 对井 壁坍 塌压 力 和破裂 压 力 的影 响 与地层 中应力 状态 有关 。取 某 正断层 控 制
Ｉ 一 Ｐ ｆ 一 ＋１ △ ，
一
十
１一
△Ｐ
Ｌ
式中 ， 口 和 为原地 层 中水平 最大 、 最小 主应力 ， ａ ｎ和 为 压力 衰减后 的水 平最 大 、 小 主应 力 ， ＭＰ ； 最
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。
井眼尺寸对井壁稳定性影响研究
Ｕ Ｃ Ｓ ｆ 广 ＼ ５ Ｏ ／
：
ｎ
（ １ ）
式（ １ ） 中， Ｕ Ｃ Ｓ ∞为直 径 ５ ０ ｍ ｍ 岩 样 测 定 的单 轴 抗
压强度 ， ＭＰ ａ ； ｎ为正 的经验衍 生常 数 ， 一 般取 ０ ． １ ８ ；
Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ提 出一 个 经 验 尺 寸效 应 的模 型 ， 该 模 型被 广 泛 引用 。本 文 主 要 就 井 眼 尺 寸效 应 对 井 壁 稳 定 性 的影 响进 行研 究 ， 利用 Ｈ ｏ ｅ ｋ ． Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ方程 推 导 出坍 塌
有关学 者 通 过 点 载 荷 实 验 和拉 伸 实 验 对 尺 寸 效 应 进行 了探讨 ， 他们 也得 到类 似 的关 系 。
２ 尺寸效 应对坍塌压 力 、 破 裂压 力的影响
井 壁 围岩 应 力 受 地 应 力 、 地层孑 Ｌ 隙压力 、 井 内 液柱 压力 、 岩石 本 构 特征 等 因素综 合 影 响 。岩 石 处 于 弹性 阶段 ， 根 据 线 性 孔 隙 弹性 理 论 ， 井 周 应 力 理 论计 算模 型如 图 ２ ＿ ６ ＇ ｊ 。
通 过对数 据 拟合修 正得 出下列 关 系＿ ５ ：
陷。岩石 大 小 不 同 ， 其 力学性质也存在差 异， 这 就 是 尺寸效 应 或 者 比例 尺 效 应 Ｊ 。岩 石 尺 寸 效 应 的 理论 研究 不够 充分 ， 很 多 学 者 通 过实 验 对 准 脆性 和
脆 性性质 的岩 石进 行 了 尺 寸效 应 的研 究 。Ｈ ｏ ｅ ｋ和
裂压力 的影响规律 的预测模型。将该模型应用于克拉玛依油 田呼 ２井的井壁稳定性预 测， 发现 ： ５ ｉ ｎ 、 ６ ｉ ｎ小井眼的坍塌压 力 分别 比常规 井眼 ８ １ ｉ ｎ坍塌压力降低 了３ ． ２ ％和 １ ． １ ％； 而破裂压力分别增加 了０ ． ２ ２ ％和０ ． １ ４ ％ 。井 眼尺 寸越 小 ， 其对 应的
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策随着油气勘探领域的不断发展，定向井技术在石油勘探开发中变得越来越重要，其中，井眼轨迹控制是定向井技术中不可或缺的组成部分。
与传统的直井不同，定向井的井眼轨迹非常曲折，因此在控制井眼轨迹时需要考虑多种因素，本文将对定向井井眼轨迹控制影响因素进行分析，并提出相应的对策。
影响因素一、岩性和地层结构岩性和地层结构是影响井眼轨迹控制的重要因素。
岩性不同会导致地层强度、脆性和可塑性等方面的不同，从而对井眼钻进过程造成影响。
钻进不同地层时，切削力、扭矩等也会随之不同，影响井眼轨迹的控制。
此外，地层结构复杂、地质条件不同也会影响井眼轨迹的控制。
例如地下脆性带、地下裂缝等结构存在，都会对井眼轨迹的控制产生较大的挑战。
对策：钻井钻具和测量工具的选择和适应能力十分关键，钻具要具有足够的刚度、渐进性和抗扭性，以保证在复杂地层中实现控制井眼轨迹的能力，同时钻具的选择也应根据地层情况来进行判断。
测量工具要具有高分辨率、精度高，同时可以适应不同地质条件的特点，以实现更加准确的井眼轨迹控制。
影响因素二、钻井液钻井液是定向井钻井过程中的重要媒介，它的性能会直接影响到钻头切削和井眼稳定性，进而影响井眼轨迹的控制。
例如，使用过高黏度的钻井液会增大钻具与井壁的摩擦力，从而导致钻具偏斜，影响井眼轨迹的控制。
选择适合的钻井液，钻井液不仅要具有良好的润滑性、冲刷性等基本性能，还需要考虑井眼稳定性因素，如控制泥浆密度、保证井壁稳定等措施，以保证井眼轨迹的控制。
钻具的磨损会导致其切削能力变差，同时也会影响井眼的稳定性和井眼轨迹的控制。
特别是遇到钴钼硬面钻头、普通三翼钻头等易磨损的钻进工具时，就更需要考虑钻具的磨损对井眼轨迹的影响。
应该对钻具进行定期检查和保养。
及时更换磨损的钻具部件，减少钻具的磨损对井眼轨迹的影响。
下钻钻头也是影响井眼轨迹控制的重要因素。
下钻钻头在遭受不同地层的影响时，尤其是遭遇砂石、软岩层等地层时，会导致其旋转状态不稳定，从而引起井眼偏斜或扭曲，影响井眼轨迹的控制。
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策
定向井井眼轨迹控制影响因素分析及对策定向井是石油钻井中的一种重要方式，它可以实现在垂直井的基础上对井眼轨迹进行控制，从而实现定向钻井。
而井眼轨迹控制是定向井施工中的一个重要环节，其受到诸多因素的影响。
本文将对定向井井眼轨迹控制的影响因素进行分析，并提出相应的对策。
一、地质条件地质条件是定向井井眼轨迹控制的第一影响因素。
地质条件的不同会对井眼轨迹控制产生影响。
在软岩层或者易塌陷地层中，井眼稳定性较差，容易造成井眼偏离预定轨迹。
而在钙质硬岩地层中，地质层中的钙质岩石非常坚硬，钻头容易磨损，施工难度增大。
对策：在软岩地层中，可采用增加泥浆密度、使用防塌剂等措施加强井眼的稳定性；在钙质硬岩地层中，可采用高硬度的钻头和强力的钻井液，同时加强对钻头的冷却和减少摩擦，从而降低钻头磨损，提高施工效率。
二、井眼轨迹设计井眼轨迹设计是定向井施工的基础。
井眼轨迹设计的合理与否直接影响到井眼轨迹的控制效果。
井眼轨迹设计不合理，很可能导致井眼偏离预定轨迹，甚至无法按设计要求完成。
对策：在井眼轨迹设计时，首先需要充分了解地质情况，选择合适的斜度和方向，同时要考虑到地层的变化情况，进行合理的设计。
同时还可以通过模拟软件进行仿真计算，进一步优化设计方案。
这样可以确保井眼轨迹的合理性和施工的可行性。
三、钻井液性能钻井液在定向井中起到润滑、扶正、冷却、防止井壁塌方等多种作用。
钻井液的性能对井眼轨迹控制有着重要的影响。
如果钻井液的密度不合适，那么井眼稳定性会受到影响，容易导致井眼的偏离。
对策：在选择钻井液时，首先要充分了解地质条件，选择合适的钻井液类型和密度，根据地层特点进行调整。
也要注重钻井液的循环和质量管理，确保钻井液的性能稳定。
四、钻具及工艺参数钻具及工艺参数也是影响井眼轨迹控制的重要因素。
如果选择的钻头强度不够，或者使用的扶正工艺参数错误，都会影响到井眼轨迹的控制效果。
对策：在选择钻头时，应充分考虑地层特点和井眼轨迹设计要求，选择合适的钻头型号和强度。
华池地区定向井轨迹控制
华池地区定向井轨迹控制随着石油工业的发展，定向井钻探技术在石油勘探开发中扮演着越来越重要的角色。
华池地区作为中国石油资源主要分布区域之一，定向井的钻探技术在该地区尤为重要。
定向井轨迹控制是定向井钻探中的重要环节，它直接关系到井眼的轨迹设计、井壁稳定性和最终开采效果。
本文将围绕着华池地区定向井轨迹控制展开讨论，从技术要求、现状分析和技术发展趋势等方面进行探讨。
一、技术要求1. 钻井轨迹控制的目标钻井轨迹控制的最终目标是保持井眼在目标层面内部，在经济合理的范围内，保持井眼曲率和方向的控制，并满足井斜、方向和井眼轨迹的设计要求。
（1）高精度控制。
在华池地区的定向井钻探中，需具备高精度的钻井轨迹控制技术，确保井眼能够准确地穿越复杂的地质构造，以及完成规定的轨迹设计。
（2）实时监测和调整。
钻井轨迹控制需要具备实时的监测和调整能力，及时发现井眼轨迹偏差，并及时调整钻井参数，使井眼轨迹保持在合理的范围内。
（3）多维度控制。
定向井钻探需要满足多维度的控制要求，包括井斜角、方向和井眼轨迹等多个方面的控制。
二、现状分析1. 技术手段目前，华池地区的定向井轨迹控制主要依靠导向工具和测斜测井技术来实现。
导向工具包括电感应导向钻头、磁力导向钻头和电波导向钻头等。
而测斜测井技术则主要用于实时监测井眼的轨迹情况，为钻井工程提供及时的反馈。
2. 技术瓶颈目前，华池地区定向井轨迹控制存在一些技术瓶颈。
第一是导向工具的稳定性和精度有待提高，尤其是在复杂地质条件下，导向工具的稳定性和精度往往受到挑战。
第二是实时监测和调整的能力有限，监测仪器的灵敏度和实时性需要进一步提高。
第三是多维度控制的技术手段有限，目前对于井斜角、方向和井眼轨迹的综合控制还有待提高。
三、技术发展趋势1. 借助先进的导向技术未来，华池地区的定向井轨迹控制将借助先进的导向技术来提高轨迹控制的稳定性和精度。
借助惯性导向技术和全井段导向技术，提高导向工具在复杂地质条件下的稳定性和精度，从而更好地实现高精度的井眼轨迹控制。
定向井井眼轨迹预测与控制技术研究
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。
定向井钻井技术常见问题与对策分析
定向井钻井技术常见问题与对策分析定向井钻井技术是石油勘探和开发中一种重要的钻探技术，它可以实现在地表上投放钻杆，然后通过控制钻杆的方向和角度，在地下沿某种特定的轨迹进行钻探。
但该技术也存在一些常见问题和对策。
问题一：定向控制不精准由于钻井环境的限制，如地质条件、远距离传输效果等，定向井钻井时往往存在方向控制不精准的情况。
为解决这一问题，可以采取以下措施：1、根据地层结构和钻井场地情况，选择较精确的定向工具；2、及时更新井位及偏差量信息，保证实时调整，及时纠正方向偏差。
问题二：井眼不稳定在定向井钻井时，井眼稳定性是一个非常重要的因素。
如果井眼不稳定，会导致井壁塌落，钻杆断裂等问题。
为避免这些问题，可以采取如下措施：1、超前钻进，通过保持钻进速度稳定，减轻井眼塌陷的风险；2、在尽量防止井眼塌陷的前提下，根据实际情况适当增大泥浆密度，增加井眼支撑能力。
问题三：井深不足或过深在定向井钻井时，如果钻进深度不足或者过深，都会导致钻井效率低下。
为避免这些问题，可以采取如下措施：1、在钻孔前进行足够的勘探，了解地下地质情况、井筒支撑情况等信息，从而更准确地判断井底深度；2、在钻孔中及时监测井深，及时调整钻头和钻速，确保达到预定钻井深度。
问题四：井筒质量不好在钻井过程中，如发现井壁不光滑、井眼偏大等问题，一定要及时处理，否则会导致井筒的质量不好，影响钻井质量。
对此，可以采取如下措施：1、及时调整泥浆密度和流量，保持井眼支撑调整；2、根据不同地质环境，采用不同的井壁强化剂或结构加强措施。
总之，定向井钻井技术具有很高的技术难度和复杂性，需要钻井工程师有着丰富的实践经验和技术水平。
针对上述问题，工程师需要有创新思维和实际经验，结合实际情况，采取不同的解决方案，保障钻井工程的顺利开展。
米桑油田盐岩层定向钻井的井壁稳定性研究
米桑油田盐岩层定向钻井的井壁稳定性研究吴怡;卢运虎;刘书杰;王名春;洪国滨;吴晓冬【摘要】定向井穿越复合盐膏层,易遭遇溢流、井漏、井塌、阻卡等钻井复杂情况.联系伊拉克米桑油田盐膏层地质实际,在盐岩层定向钻井的井壁稳定性问题研究中引入瞬时弹性分析法和有限元分析法,推导建立了瞬时弹性坍塌压力、破裂压力及控制井眼盐岩蠕变收缩的钻井液密度计算模型.通过对米桑油田X井盐岩岩心进行三轴蠕变实验测试,利用模型计算分析了X井盐岩层的坍塌压力、破裂压力及安全钻井液密度.结果表明,盐膏层水平与垂直方向力学性质差别明显,各向异性突出,弹性模量低,水平方向泊松比高,盐膏层的安全钻井液密度窗口为2.31～2.50 g/cm3.研究成果应用于米桑油田盐岩层钻井方案设计,有效解决了井壁稳定问题.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(021)001【总页数】5页(P63-67)【关键词】盐岩层;定向井;井壁稳定性;钻井液密度;计算模型【作者】吴怡;卢运虎;刘书杰;王名春;洪国滨;吴晓冬【作者单位】中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249【正文语种】中文【中图分类】TE283伊拉克米桑油田钻遇地层层系众多，其定向井造斜点都位于复杂盐膏层处，曾有多个定向井段钻遇盐岩、膏岩及泥岩复杂互层。
盐岩层大斜度定向钻井作业难度大，容易遭遇溢流、井漏、井塌、阻卡等钻井复杂情况，导致原井眼报废。
针对米桑油田出现的盐岩蠕变缩径、软泥岩流动、泥页岩及石膏地层坍塌等现象，课题组以米桑油田盐岩层地质资料为基础，运用瞬时弹性分析法和有限元分析法，对盐岩层定向钻井的井壁稳定性问题进行了研究。
关于定向井钻井轨迹控制技术的探讨
造斜段完成后，需要进行稳斜段的钻井施工，在稳斜段的钻进中，要选用无线随钻测井仪器对钻头的工作进程进行动态跟踪，实时监测钻头的实际井斜角、方位角偏离情况并与设计值进行对比，确保钻头中靶。在没有无线随钻测井仪器的情况下，需要通过稳斜钻具组合进行钻井，并应用单、多点测斜仪进行定点测斜，从而保证井眼中靶，提高钻井质量。
二、三段制定向井轨迹剖面钻井控制技术
基于三种不同类型轨迹剖面的优缺点，在现实中多应用三段制和五段制井眼轨迹剖面进行定向井钻井设计，而三段制井眼轨迹剖面最为常用，下面就对三段制定向井井眼轨迹钻井控制技术进行研究。
1、直井段的井眼轨迹控制技术
直井段的井眼轨迹控制技术主要是防斜打直，这是定向井轨迹控制的基础，因为地质、工程因素和井眼扩大等原因，直井段钻井中会发生井斜，地质因素无法控制，可通过在施工和井眼扩大两方面采取技术措施进行直井段钻井的轨迹控制，关键要选择满眼钻具和钟摆钻具组合进行直井段钻井，前者可以在钻井中防止倾斜，将扶正器与井壁尽量靠近，就可以有效防止井斜问题出现；钟摆钻具的工作原理是超过一定角度后会产生回复力，具有纠正井斜问题的作用，但要保证钻压适量，因为钻压过大会使钟摆力减小而增斜力增大，妨碍纠斜效果。
2、造斜段的井眼轨迹控制技术
在定向井钻井中，造斜段钻井是关键部位，造斜就是从设计好的造斜点开始，使钻头偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程，关键是要让钻头偏离铅垂线开始造斜钻进。要根据设计好的井眼轨迹，综合井斜角、方位偏差来计算造斜率，以此指导造斜钻井施工，通过增加钻铤等措施，调整滑动钻进和复合钻进的比例，从而使钻头按照设计的井眼轨迹进行钻进，指导造斜段完成。
2、定向井钻井的轨道设计
根据定钻井的目的和用途不同，可以将定向井分为常规定向井、丛式井、大位移井等几种类型进行设计，常规定向井一般水平位移不超过1km、垂直深度不超过3km，丛式井可减小井场面积，大位移定向井的轨道一般采用悬链曲线轨道，在井眼轨迹上采用高稳斜角和低造斜率。我国定向井井眼剖面轨迹主要有“直―增―稳”三段制剖面、“直―增―稳―降”四段制剖面和“直―增―稳―降―直”五段制剖面三种类型，在具体设计时根据所在地层地质特征不同进行优化设计。三种井眼轨迹各有优缺点：三段制井眼轨迹造斜段短，设计和施工操作比较方便，在没有其他特殊要求时可以采用三段制轨迹剖面；四段制井眼轨迹剖面起钻操作时容易捋出键槽加大下钻的摩擦力，容易造成卡钻事故，且容易形成岩屑床，一般不会采用，只在特殊情况下使用；五段制井眼轨迹剖面在目的油气储层中处于垂直状态，有利于采油泵安全下摘要：对于石油天然气的开采来说，钻井是其开采的重要手段。然而在庞大的钻井技术体系中，定向钻井技术在钻井技术体系中占有十分重要的地位。由于定向钻井技术可以在复杂的地形的环境条件下进行，因而这一特性决定了定向钻井技术在实际的操作中在保持井眼的稳定，井眼的轨迹控制等方面要做到十分的精确。可以说定向钻井技术的成败在于如何在施工中井眼轨道的设计以及井眼轨迹的控制。本文就定向井钻井轨迹控制技术进行论述。
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２７ ６ ２７ ７ 以及 其 他 井 深 下 的 多 个 数 据 变 ９ 、 ９ ｍ
一。 。 一。 ～ 一
焉
破・ Ｌ’ （ ｍ － ｇ一 ）
１ ３ ． ０ ５
化趋 势也 是 如此 ， 于篇 幅 ， 处略 。 限 此
表 １ ２ ７ ５ 井 深 下 的 坍 塌 压 力 当量 泥浆 密 度 一 ｌ ９ ｍ 驹 ＾
▲ ●， ●， ● ●● ● ●
地 应 力 关 系 为 ：＇ Ｏ ＞ －， 是 将 式 （ ） 用 于 式 Ｏ ＞ － ０ｌ 于 ｖ ｆ ２ ３应
（ ） ， 以得 到 定 向井 的坍 塌 压 力计 算 模 型 （ ２中 可 此
图 １ 层 理 面 法 向与 夹 角 示 意 图
处略） 。
第 １ ３卷 第 ６期
重庆 科技 学 院学报 （ 自然科学 版 ）
２１年 ｌ ０１ ２月
定 向井井眼轨迹 与井壁稳定性关 系研 究
徐 一 龙 黄 凯 文 梁 继 文 鹿 传 世 吴 江
（ 中海石 油 （ 中国） 限公 司湛 江分公 司，湛 江 ５ ４ ５ ） 有 ２ ０ ７
摘
要 ： 力 学 角 度 分 析 南 海西 部 海域 涠洲 Ｘ 油 田 的地 层 岩 石 特 征 ， 出适 合 该 油 田的 井 壁稳 定 分 析 方 法 。 于适 从 Ｘ 提 基
中 图分 类 号 ： Ｅ ４ Ｔ ２３ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ １ ８ （ ０ １ ０ — ０ １ ０ １７ — ９ ０ ２ １ ）６ ０５ －４
南海 西 部海 域 涠洲 Ｘ Ｘ油 田蕴 藏 丰富 的油 气 资 源 ， 地 质 条件 非常 复 杂 ， 造应 力 大 ， 但 构 断层 裂 缝 发 育 ， 层水 敏 性 强 ， 全钻 井 液密 度 窗 Ｅ 窄 ， 井 过 地 安 １ 钻 程 中塌 、 、 等钻 井 事故 频 发 ， 别 是钻 遇 涠 洲 组 漏 卡 特 流 沙港组 地 层时 ， 井壁 失稳 问题 非 常严重 。 改善 泥浆 性 能和 限制起 下 钻速度 是研 究得 较 多 的做法 。 善泥 浆性 能可 以在 一定程 度 上保 护井 壁 ， 改 但储 层 污染 较大 ， 只适 合上 部井 段 的非 目的层 ， 而限 制起 下 钻 对 稳定 井 壁 的效 果 不甚 明显 。因此 ， 究 研
层 理 性地 层 具有 显 著 的各 向 异性 ， 以往 井 壁 稳
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ３ ２ １ － ５ ０
作 者 简 介 ： 一 龙 （９ １ ）男 ， 士 ， 徐 １８ 一 ， 硕 工程 师 ， 究 方 向 为海 洋钻 井 工 艺 。 研
・
５１・
徐 一 龙 ， 凯 文 ， 继 文 ， 传 世 ， 江 ： 向 井 井 眼 轨 迹 与 井 壁 稳 定 性 关 系研 究 黄 梁 鹿 吴 定
一
（ ） 井 斜 方 位 角 固 定 为 ６ ． ， 别取 井 斜 角 ４将 ７５ 分 。
应 的破 裂 压力 ； 破裂 压 力 。
６ ．。 斜 角对应 的破裂 压 力 ； ７５井 一 ９ 。 ０ 井斜 角对应 的
压 力 当 量 泥 浆 密 度／ ・ （ ｍＬ ） ｇ
图 ５ 井 斜 方 位 ２ ．。 井斜 角 对 应 的 压 力 ２５ 时
深人 研究 。
２ 层 理 弱 面 对 地 层 强 度 的影 响
完 整性 地 层 的剪 切破 坏 一 般采 用 莫尔 一 仑准 库 则 进行 描述 ， 用 。 主应力 表示 ： 、 ｆ ＝ ｒ ｏ ４ 。ｑ２＋ Ｃ ｏ（５ ＿ ／） ， ｏ ｃｔ（ －￣ ）２ ｃｔ 。ｇ２ ５ ／ ４ ｏ （） １
合 该 油 田定 向 井 的井 壁稳 定 计 算 模 型 ， 析 井 眼 轨迹 与 井 壁 稳 定 的 关 系 ， 总结 其 规律 。合 理 设 计 定 向井 井 眼 轨 迹 分 并 是 预 防 洞 洲 Ｘ 油 田井 壁 失 稳 的 有效 措 施 之 一 。 Ｘ 关 键 词 ： 向井 ； 眼轨 迹 ；井 壁 稳 定 ； 斜 角 ； 斜 方 位 定 井 井 井
其中：
（） ２
ｔ 、ｔ ‘＋ ａ 一／ａ ｌ ｎ ｎ
ｒ＝ Ｂｌ ｏ２ａ ／ （。 ≤ ｏＡ１ ［ ｓ （－ ） ０ ≤ ） － ｅ ３
丁； －２ｃｓ＠— （ ≤ ≤９ 。 ０４ 一 ［ｏ２ ］ 仅 ２Ｂ ０）
裂 隙 较 为发 育 ， 经历 历 次 地 质构 造 运 动后 更 易 沿 在
一
４ 。 斜 角 对 应 的 坍 塌 压 力 ； 一 ６ ．。 斜 角 ５井 ７５ 井 ０井 斜 角 对 应 的破 裂 压 力 ； ２ ．。 斜 角 对 。 一 ２ 井 ５
４ 。 斜角 对 应 的破 裂压 力 ； ５井
对应 的坍 塌压 力 ； 一 ９ 。 斜 角对 应 的坍 塌 压力 ； ０井
人 员 打算 从 其他 角 度来 分 析 该 油 田 的井 壁稳 定 性 ，
定 向井 井 眼轨迹 与井 壁稳 定 的关 系分 析就是 在 这一
基 础 上 提 出 的
式 中 ： ． 岩 石基 体所受 的最 大有 效主应 力 ； ｏ一 ｒ
一
１ 地 层 岩 石 力学 特 征 分 析
涠西 南 凹 陷流沙 港组 泥 页岩地 层 属 中深 湖 相沉 积 ． 较稳 定沉 积环 境 ， 属 泥页 岩 中发育 的层 理性 是沉
为 ０ 、２ 。４ 。６ ．。９ 。 进行 坍 塌压 力和 破裂 压 。２ ． 、５ 、７ 、０ ， ５ ５
力计算 ， 可得 到一组 剖 面 图（ ７。 图 ） （ ） 井 斜 方位 角 固定 为 ９ 。分 别 取 井斜 角 为 ５将 Ｏ，
压力当量泥浆密度／ ・ （ ｍＬ ） ｇ
图 ８ 井斜 方 位 ９ 。 井斜 角对 应 的 压 力 Ｏ时
系 以井 轴 为 轴 ， Ｙ轴 均垂 直 于 ｚ轴 ｌ。这样 就 能 、 ７ ｌ 得到 斜坐标 系下 的地 应力 表达式 ：
压 力 当 量泥 浆 密 度／ ・ 。 （ ｍＬ。 ｇ ）
＾＝ ＾ｏ ＋ 艟ｉ ｉ ｓ￣ ｒｉ ｌ （ １ ｓ ｓ ￣Ｉ ２＋ ，ｎ ｃ － ｃ ｏ ｃｓ ｏ ，
定性 分析 中常忽略 了各 向异性 的影 响 ，这 必将 引起 较 大 的误 差 ｌ 这里考 虑 了地 层力 学性 质各 向异性 ３ ｌ 的影响 ， 钻井 过程 中 ， 理面 会先 于地层 岩石 本体破 层 坏。 造成 复杂 事故 。 因此 。 无论 是在 直井 还是 定 向井 的钻井 中 ，都 需要 对层 理性 地层 的井壁 稳定性 进行
３ 定 向井 井壁 稳定 的分 析 方 法
为 了分 析方 便 ， 定 向井 的轨迹 曲线 中取 一个 在
压力 （ 裂压力 的分析 方法 已经很 成熟 ． 破 这里 未写 出
其计 算模 型 ） 。为 了计 算方便 ， 里将地 层视 为一 个 这 中心 对称 的平 面 （ ３ ， 图 ） 并取 不 同的井斜 角 与井斜 方
：
积 环境 的振荡 变 化 （ 的周期 性 变 化 ） 造成 沉 积 的 短 ，
物 源周 期 性 变化 ， 黏土 矿 物组 成 相 应 也产 生 周 期 性
差 异 ． 始 沉 积 的水 平 层 理 经 波 浪 、 流 和 后 期 地 原 水
质 构 造运 动 的改造 ， 成 了现 在 泥 页岩 地层 的层 理 形 结 构 …。 层 理 结 构地 层 的 特 点 ： 一是 力 学 上 具 有显 著 的 各 向异 性 ： 二是层 理 面也 是弱 势 面 ， 构薄 弱微 孑 隙 结 Ｌ
（ ＾ ｏ２ｉａ ｉ ３０ １ ＇ｓ ｓ ／ － ｈ ｎ ｎｃ ）
＝
＝ ＾ ｏ２＋ －ｓ 一 ｓ ａ ｏｏ ｌ ｓ￣ｏ ｉ ） ｎ ｃｓ ｅ ／ 地ｎ ｉ ￣ （） ３ 由于该油 田地层 倾 角较小 ，且室 内试 验表 明井 壁 的失 稳 主要 原 因 是渗 吸破 坏 ， 因此 ， 究 人 员 认 研 为该 油 田的井 壁失 稳 只表 现 为基体 破 坏 。 油 田的 该
计算 。 可得 到一 组剖 面 图 （ ６ 。 图 ）
取 ２７ ５ 井 深 处 的一 个 点 的 计 算 数 据 来 进 行 分 ９ ｍ
析 。 以得 到 表 １和表 ２ 可 。表 中： 一 ０ 井 斜 角对 应 。
的坍 塌 压力 ； 一 ２ ．。 斜 角 对 应 的 坍 塌 压 力 ； ２５ 井
岩石 基体 所受 的最 小有效 主应 力 ；
Ｃ 岩 石基体 的粘 聚力 ： 一 ‘ 岩 石基体 的 内摩擦 角 。 Ｄ 一
当地 层 中存 在 弱 面时 ． ｌｍ ｒ 人认 为岩 体 Ｍｃ ｏｅ等 ａ
破 坏 可以用 黏 聚力 和内摩擦 角连 续变 化 的弱 面准则 来 分析 …． ： 即
・
Байду номын сангаас
图 ４ 井斜 方 位 Ｏ 时各 井 斜 角 对 应 的压 力 。
５ ・ ２
徐 一龙 ， 凯文 ， 黄 梁继文 ， 鹿传 世 ， 江 ： 向 井井 眼轨 迹 与 井壁稳 定性 关 系研 究 吴 定
（ ） 井 斜 方 位 角 固定 为 ２ ． ， 别取 井 斜 角 ２将 ２５ 分 。 为 Ｏ 、２５ 、５ 、７５ 、０ ， 。２ ．。４ 。６ ．。９ 。 进行 坍 塌 压力 和 破 裂压 力 计算 ， 可得 到 一组 剖 面图 （ ５ 。 图 ） （ ） 井 斜 方位 角 固定 为 ４ 。 分别 取 井 斜 角为 ３将 ５， ０ 、２５ 、５ 、７５ 、０ ，进 行坍 塌压 力 和破 裂压 力 。２ ．。４ 。６ ．。９ 。
定 的常数 ； 为弱面法 向与 ｏ。 ｒ的夹角 ， 图 １所示 。 如
Ｏ ２ ｌｎ ３ｏ２ ｓ３ ＇ｔ ＾ ｉ／ －ｃ ２ ｈ＝ ｓ ２＋ ＾ ｏ ／
Ｏ （ ０ ＋ ｓ ２） ｎ ￣ｏ， ｓ ｌ ＂＝０ ｓ 地ｉ／ ｓ ２＋ ＇ｏ２ ｖ ｒ ｎ３ ｉ ｏ ， ｏ ｃ