井眼轨迹设计与控制方法
井眼轨迹设计与控制方法
井眼轨迹设计与控制方法
1.地层条件：在设计井眼轨迹时需要考虑地层的性质、构造、压力等因素，以确定适合的钻井方法和工具。
2.钻井目标：包括井筒垂直深度、水平延伸距离、井眼倾斜角度等，根据具体的钻井目标确定井眼轨迹设计方案。
3.施工能力：包括钻机能力、钻具能力等，确保能够实施设计的井眼轨迹。
静态方法是指在井眼轨迹设计之前，先进行地质勘探和数据分析，结合已有的地层数据、水力地质条件等，通过计算机辅助工具进行模拟和优化设计，得到最优的井眼轨迹。
动态方法是指在钻井过程中，根据实时的地质、钻井工程和测井数据进行调整和优化井眼轨迹。
常用的方法有测井导向、地磁地力导航、地震导向、连续测定和微地震测定。
井眼轨迹的控制方法主要包括两个方面：一是井眼测定和测量，二是实时调整和控制。
井眼测定和测量是指通过各种测量工具，如测深、倾斜度、方位角、动力学参数等，对井眼轨迹进行测量和测定，从而获得井眼的实际情况。
实时调整和控制是指根据井眼测量和测定的结果，通过相应的调整控制方法，按照设计要求对井眼轨迹进行调整和控制。
常用的控制方法有钻头定向工具、定向套管、钻井液调整、堵漏、裸眼控制等。
总的来说，井眼轨迹设计与控制方法是一个复杂且关键的过程，需要综合考虑地层条件、钻井目标和施工能力等因素，并结合静态和动态的设
计方法，以及井眼测定和测量、实时调整和控制方法，确保钻井工程的安全和顺利进行。
定向井钻井井眼轨迹的设计与控制
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。
5钻井工程理论与技术_第5章井眼轨道设计与轨迹控制
4．校正平均角法
校正平均角法假设测段形状为一条圆柱螺线。 如图5—11所示，圆柱螺线在水平投影图上是圆
弧。圆柱螺线在圆柱面展平平面上也是圆弧， 即垂直剖面图是圆弧。根据这个假设推导的计 算方法，称为“圆柱螺线法”。这是我国著名 学者郑基英教授首先提出的。这种方法与美国 人提出的“曲率半径法”的公式表达不同，但 计算结果是完全相同的。
(7)在一个测段内，井斜方位角的变化的绝 对值不得超过180 °。在具体计算时，还
要特别注意平均井斜方位角Φc的计算方 法。
三、轨迹计算的方法
1．轨迹计算的顺序 轨迹计算的最终要求是算出每个测点的坐标值。
D1＝Do+∆D1 Lp1＝Lpo+∆Lp1 N1＝No+∆N1 E1＝Eo+∆E1 第0测点已知，即：Do＝Dmo，Lpo＝0，No＝0， Eo＝0。
（三）随钻随测
二、对测斜计算数据的规定
我国钻井行业标准对测斜计算数据有以下规定。
(1)测点编号：测斜时虽然是自下而上进行的，测点编
号却是规定自上而下进行，第一个井斜角不等于零的测 点作为第一测点，向下类推编号。每个测点的参数皆以 该点编号作为下标符号。
(2)测段编号：也是自上而下编号。且规定第i一1点与
多点测斜仪：即一次下井可记录井眼轨迹上多个井深处的井斜参 数：井斜角和井斜方位角。多点测斜仪的下入，在裸眼井中用 电缆送入到井底，然后在上提过程中每隔一定长度进行静止测 量，并将数据用照相的办法记录在胶片上，提出后进行冲洗阅 读。多点测斜仪也可在起钻前从钻柱内投入到靠近钻头处，然 后在起钻过程中利用每起一个立柱静止卸扣的时间进行测量和 记录。
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。
第6讲 水平井井眼轨迹控制技术
2. 工具造斜能力误差
» 因受地层、工具面摆放不到位、送钻不均匀及理 论计算误差等影响，工具造斜能力不能准确预测；
3. 轨迹预测误差
» 由于MWD离钻头有一定的距离引起的。
6.2 水平井找油方案
1. 导眼法
» 先打一导眼WD，探知油顶位置和油层厚度， 然后回填至合适高度增斜中靶。
W C
D
A
B
6.2 水平井找油方案
避免、减少井下复杂情况并可在一定程度上加以解除。
» 具体考虑：
• • • 使用“倒装钻柱” ； 为了防止卡钻事故，一般在套管内的钻柱中装震击器； 校核钻机提升能力，并对钻柱强度进行详细校核。
6.4 水平井着陆控制
着陆控制是指从直井段的造斜点开始钻至 油层内的靶窗这一过程。其技术要点有：
1. 工具造斜率的选择“略高勿低”；
第6讲 水平井井眼轨迹控制技术
• 6.1 轨迹控制过程中的误差来源
• 6.2 水平井找油方案 • 6.3 水平井底部钻具组合及钻柱设计 • 6.4 水平井着陆控制 • 6.5 水平井水平段控制
6.1 轨迹控制过程中的误差来源
1. 地质误差
» 地质靶点垂深的误差对水平井着陆控制造成很大 困难，当这种误差较大或在薄油层中钻水平井时 问题更为突出；
2. 应变法
» 以一定的稳斜角探油顶，探知油顶后，直接增 斜中靶，通过稳斜段长短对靶点垂深的补偿作 用消除地质靶点的不确定性
可能油顶位置1 可能油顶位置2 可能油顶位置3
d
opt
t
6.3 水平井底部钻具组合及钻柱设计
1. 底部钻具组合设计
» 水平井底部钻具组合设计的首要原则是造斜率原 则，保证设计组合的造斜率达到设计轨道要求并
钻井工程：第五章 井眼轨道设计与轨迹控制
第五章井眼轨道设计与轨迹控制1．井眼轨迹的基本参数有哪些？为什么将它们称为基本参数？08答：井眼轨迹基本参数包括:井深、井斜角、井斜方位角。
这三个参数足够表明井眼中一个测点的具体位置，所以将他们称为基本参数。
2．方位与方向的区别何在?请举例说明。
井斜方位角有哪两种表示方法？二者之间如何换算？答：方位都在某个水平面上，而方向则是在三维空间内(当然也可能在水平面上）。
方位角表示方法：真方位角、象限角。
3．水平投影长度与水平位移有何区别?视平移与水平位移有何区别?答：水平投影长度是指井眼轨迹上某点至井口的长度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影长度。
水平位移是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离,或指轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影.在实钻井眼轨迹上，二者有明显区别，水平长度一般为曲线段，而水平位移为直线段。
视平移是水平位移在设计方位上的投影长度.4．狗腿角、狗腿度、狗腿严重度三者的概念有何不同？答：狗腿角是指测段上、下二测点处的井眼方向线之间的夹角（注意是在空间的夹角）.狗腿严重度是指井眼曲率，是井眼轨迹曲线的曲率。
5．垂直投影图与垂直剖面图有何区别？答:垂直投影图相当于机械制造图中的侧视图,即将井眼轨迹投影到铅垂平面上；垂直剖面图是经过井眼轨迹上的每一点做铅垂线所组成的曲面，将此曲面展开就是垂直剖面图.6．为什么要规定一个测段内方位角变化的绝对值不得超过180 ？实际资料中如果超过了怎么办？答：7．测斜计算,对一个测段来说，要计算那些参数？对一个测点来说，需要计算哪些参数？测段计算与测点计算有什么关系？答：测斜时，对一个测段来说,需要计算的参数有五个：垂增、平增、N坐标增量、E坐标增量和井眼曲率;对一个测点来说,需要计算的参数有七个:五个直角坐标值（垂深、水平长度、N坐标、E坐标、视平移）和两个极坐标（水平位移、平移方位角）.轨迹计算时，必须首先算出每个测段的坐标增量,然后才能求得测点的坐标值。
定向钻井井眼轨迹控制
z z e
对于偏差角△φZ，如果按照 井斜方位均匀漂移（即漂移
率不变），那么从当前井底
e钻达目标点T，需要的方位 漂移量为2△φZ。
二、方位扭转角的计算
6. 选择控制井斜方位的方法
选择方法的依据是将△φP与2△φZ进行对比。
若2△φZ ≈ △φP ，使用当前钻具组合的自然漂移率即可 准确钻至目标点（既不用更换钻具组合）。
有算示意图
计算井斜方位漂移率时，利用井身的水平投影图，图4-4； 先挑出用井下动力钻具钻出的井段（图中的oa段）； 再将转盘钻钻出的井段，根据井斜方位变化的趋势，分成几 段，如图4-4中的ab，bc，cd，de段； 最后根据井身测斜计算的数据，分别求出各段的井斜方位变 化率。
第二节 井眼轨迹预测与控制
三、井眼轨迹控制原则（决策）
控制理论中控制的定义：被控制对象中某一（某些）被 控制量，克服干扰影响达到预先要求状 态的手段或操作。 井眼轨迹控制：钻井施工中通过一定的手段使实钻井眼 轨迹尽量能符合设计的井眼轨道最终保 证中靶的过程。 运用控制理论对井眼轨迹控制分析可知，目前的井眼轨 迹控制系统是一个开环的人工控制系统。
二、井眼轨迹控制
轨迹控制的主要内容有以下几方面：
（1）适时进行轨迹监测和轨迹计算 选择合适的监测仪器、监测密度和测点密度。根据轨迹计 算结果，提出下步轨迹控制要求。 （2）精心选择造斜工具和下部钻具组合 造斜工具和钻具组合结构的选择是轨迹控制的关键。 （3）做好造斜工具的装置方位计算 装置角、装置方位角、井下动力钻具反扭角、定向方位角 的计算必须准确无误。 （4）造斜工具的井下定向工艺和钻进 正确选择定向方法，严格执行定向工艺措施；严格执行钻 进过程中制定的工艺措施和技术参数标准。
水平井井眼轨迹
⽔平井井眼轨迹⽔平井井眼轨迹控制技术⽔平井井眼轨迹控制⼯艺技术是⽔平井钻井中的关键，是将⽔平井钻井理论、钻井⼯具仪器和施⼯作业紧密结合在⼀起的综合技术，是⽔平井钻井技术中的难点，原因是影响井眼轨迹因素很多，⽔平井井眼轨迹的主要难点是：1．⼯具造斜能⼒的不确定性，不同的区块、不同的地层，⼯具造斜能⼒相差较⼤2．江苏油⽥为⼩断块油藏，油层薄，区块⼩，⼀⽅⾯对靶区要求⾼，另⼀⽅⾯增加了⽬的层垂深的不确定性。
3．测量系统信息滞后，井底预测困难。
根据以上技术难点，需要解决三个技术关键：1、提⾼⼯具造斜率的预测精度。
2、必须准确探明油层顶层深度，为⼊窗和轨迹控制提供可靠依据。
3、做好已钻井眼和待钻井眼的预测，提⾼井眼轨迹预测精度。
动⼒钻具选择⼀、影响弯壳体动⼒钻具造斜能⼒的主要因素影响弯壳体动⼒钻具的造斜能⼒的主要因素有造斜能⼒钻具结构因素和地层因素及操作因素三⼤类。
其中主要的是结构因素，其次是地层因素。
（⼀）动⼒钻具结构因素影响1．弯壳体⾓度对⼯具造斜率的影响单双弯体弯⾓是影响造斜⼯具造斜能⼒的主要因素。
在井径⼀定情况下，弯壳体的弯⾓对造斜率的影响很⼤，随着弯壳体⾓度的增⼤，造斜率呈⾮线性急剧增⼤。
2．弯壳体近钻头稳定器对⼯具造斜率的影响。
弯壳体近钻头稳定器的有⽆，对⼯具造斜率影响很⼤。
如Φ165mm1°15′有近钻头稳定器平均造斜率达到30°/100⽶，⽆近钻头稳定器平均造斜率仅为20°/100⽶左右，相差近50%。
如陈3平3井使1°30′Φ172mm不带稳定器单弯螺杆平均造斜率为25°/100⽶，井⾝轨迹控制要求，复合钻进后，滑动钻进，造斜率仅为16-20°/100⽶。
3．改变近钻头稳定器到下弯肘点之距离对⼯具造斜率的影响通过移动下稳定器位置可以改变近钻头稳定器⾄下肘点之距离。
上移近钻头稳定器可⼤⼤提⾼⼯具的造斜能⼒，并且在井径扩⼤程度较⼤的情况下，造斜能⼒的上升幅度⽐井径扩⼤较⼩时要⼤。
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井眼轨迹设计与控制方法
井眼轨迹设计与控制方法是指在石油工程领域中，为了实现最佳的钻
井效果，需要设计合适的井眼轨迹，并通过控制方法来实施钻进操作。
井
眼轨迹设计和控制方法的目的是确保井眼能够贯穿目标层，并达到钻井目标。
以下是井眼轨迹设计和控制方法的一般步骤和原则。
1.收集地质和地下信息：了解地质和地下条件对井眼轨迹设计的影响，包括地层构造、断层、岩性、陷落带等信息。
通过地质勘探技术，如地震
勘探、测井等方法获得地下信息。
2.考虑钻进目标：确定钻井目标并制定井眼轨迹设计的目标，包括垂
直井、平曲井、S型井、水平井等。
3.选择合适的钻头和井壁稳定措施：根据地层岩性和井眼设计目标，
选择适当的钻头和井壁稳定措施，以减少钻井风险。
4.采用合适的井眼轨迹设计软件：使用井眼轨迹设计软件，根据地质
和目标要求，进行井眼轨迹设计。
软件可以根据用户的输入参数，提供最
佳的井眼轨迹设计方案。
5.优化井眼轨迹设计：根据设计的井眼轨迹，进行优化，以满足目标
要求、降低钻井风险和成本。
6.完善设计：进行设计审查并完善井眼轨迹设计。
井眼轨迹控制方法的原则如下：
1.根据地质情况进行实时调整：在钻井过程中，根据地质情况和实时
测井数据，适时调整井眼轨迹设计。
控制方法可以包括调整钻头类型、调
整钻井液密度等。
2.使用工具进行测量和记录：使用相关测量工具，如测井仪器、鱼雷
测井等，对井眼轨迹进行实时测量和记录。
这些测量数据可用于分析地层
情况和优化井眼轨迹设计。
3.采用适当的工具和技术：选择合适的工具和技术，如导航仪器和测
量工具，帮助实施井眼轨迹控制。
这些工具可以提供准确的测量数据和实
时导航。
4.数据分析和反馈：通过分析测量数据和井斜数据，对当前井眼轨迹
进行评估和反馈。
根据评估结果，进行必要的调整和控制。
5.培训和提高技能：培训钻井工程师和工人，提高其井眼轨迹设计和
控制的技能水平。
这样可以确保钻井操作的安全和高效。
总之，井眼轨迹设计和控制方法是确保钻井工程顺利进行的重要环节。
通过合理的设计和控制，可以提高钻井效率，减少工程风险，降低成本。
因此，钻井工程师应该根据地质情况和目标要求，合理设计井眼轨迹，并
采用合适的控制方法来实施钻井操作。