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。
标签：轨迹控制;轨迹预测;剖面设计;定向井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。
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
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。
井眼轨迹设计与控制方法
水平位移增量Δ Sh (m):
f Δ Shab =R1(1-cos α 水平位移Sh(m):
m
)=206.03
R2
αe
h
αm o2
αe
Sho Sh
Shb = Δ Shab = 206.03 g e
t She 段长Δ l(m): Δ lab= R1α
m
/57.3=607.65
井深Dw(m) :
Dwb = Dwa + Δ lab =1007.65
o Dkop a R1 αm o1
井段：b—c 最大井斜角:40.51 ° 方位角: 30° 垂直井深增量Δ D(m): Δ Dbc=De - Dkop - Δ Dab - Δ Dcd =1156.76 垂直井深D(m): c Dc = Db+ Δ Dbc =2115.07 水平位移增量Δ Sh (m): f R2 αe Δ Shbc = Δ Dbc tgα m=988.32 水平位移Sh(m): Shc = Shb + Δ Shbc = 1194.35
第三章 井眼轨道设计与控制
井眼轨道
直井：设计井眼轴线为一铅垂线，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均 在限定范围。 定向井：沿着预先设计的井眼轨道，按既定方向偏离井口垂线一定距离，钻 达一定目标的井
普通定向井：一个井场内仅有1口最大井斜角小于60°的定向井。
斜直井：用斜直钻机或斜井架完成，自井口开始井眼轨道一直是一段斜井段的定向 井。
k
De
D Do j i
b αm
h
αm o2
αe
Sho Sh
g
e
t She
段长Δ l(m): Δ lbc= Δ Shbc /sin α
深水钻探轨迹控制技术论文
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。
3.定向井轨迹控制技术
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。
复杂结构井钻井技术
水平井钻井技术
3、水平井轨迹控制面临的主要问题
水平井目标区的设计复杂 并要求矢量中靶 井眼轨迹控制精度要求高、难度大 管柱受力复杂，磨阻扭矩大
泥浆密度窗口小，易出现井漏、井塌
携带岩屑困难，易卡钻
6
水平井钻井技术
(1）水平井目标区的设计复杂
水平井目标区的设计是水平井 是否有效益的关键技术， ①水平井合理井位的选择； ②水平井完井方法选择； ③水平井靶区参数设计： 水平段长设计；
14
水平井钻井技术
（1）直井段轨迹控制技术
直井段施工要点： 采用防斜打直技术，在直井段中尽量使井眼打直，为后续的
定向造斜井段提供条件。 在丛式井中，正钻井与其它井眼相距太近有磁干扰井段，应 使用陀螺测斜仪测斜，进行防碰设计。
15
水平井钻井技术
（2）定向段施工方法 ①定向钻具组合：
组合1: 钻头＋弯螺杆钻具＋定向直接头＋无磁钻铤 组合2：钻头＋直螺杆钻具＋定向弯接头＋无磁钻铤 原理：利用弯接头或弯马达使下部钻具产生一个弹性力矩， 迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削，使钻出的新井眼偏离 原井眼轴线，达到定向和扭方位目的。
3
水平井钻井技术
水平井垂直剖面图
水平井的靶区：圆柱型、矩形、梯形等
垂 深
圆柱型
造斜点
矩形
靶前位移
水平段
水 平 位 移
梯形4
水平井钻井技术
2、水平井的基本类型
根据剖面形状和从直井段至水平段 拐弯半径的大小，可分为： 长半径： K < 6°/30m 中半径：6°/30m 、 K<28°/30m 短半径： K < 1～5°/m 超短半径： R <0.5m
大位移井轨迹控制技术与优化对策探究
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
·169·
云南化工Yunnan Chemical TechnologyMar.2018
Vol.45，No.3
2018年3月
第45卷第3期
1 井眼轨迹控制技术
我们主要根据某一台井，其中5口定向井以及1口
水平井。1）对这6口井来说，其造斜点是比较高的，
而且地层比较软，在进行下钻的过程中，倾斜的地方就
会非常容易出现由于发生阻碍二采区划眼手段，这样就
容易形成新的井眼；2）对于底层的深度大于1000m的
井而言，其成岩的性质是比较差的，这时候需要注意防
止坍塌现象的出现，并且避免粘附性卡钻；当钻进等操
作遇到不是非常平整的面的时候，这时候必须要注意防
止倾斜以及防止泄露；3）对于下部地层来说，其地质
情况是相对比较复杂的，而且可钻性是非常差的，这样
就会容易出现坍塌以及泄露的情况。4）对于目的层而言，
其中靶的半径大概是30m，因此对中靶的质量要求还是
比较高的，这时候应该对井眼的轨迹进行严格的控制，
如果有必要可以对作业的方位进行调整，如果井是比较
深的，就必然会将施工难度增加。
2 对钻具组合进行设计
对于从式井钻井的钻具来说，通常采取的就是井下
动力钻具，并且根据MWD将钻测量以及动力钻具组合
起来提供导向。
对于钻井系统，通常采取的技术就是滑动导向复合
钻井技术，不仅可以非常轻松的实现定向以及增斜的目
的，还可以轻松的实现稳斜以及降斜的目的。在对井眼
轨迹的实际情况进行参考之后可以对轨迹进行必要的调
整，这样不仅可以将井的倾斜角降低，将定向速度提升
上去，还可以将扭方位的次数降低下去。
3 井眼轨迹控制技术
3.1 直井段
对于定向井以及水平井直井来说，在对井身的轨迹
进行控制的主要原则就是防止斜打直。当直井段并不是
非常直得时候，钻井过程中钻到造斜点时，在这个地方
会存在一定的井斜角，这对定向造斜是不是可以顺利的
完成具有直接影响，而且位于上面部分的井斜所产生的
位移也会对下一步井身轨迹控制造成一定的影响。如果
在造斜点的位移小于零，为了能够满足实际的设计需求，
在进行实际的施工过程中应该进行更大的造斜率以及更
大的井斜角度；但是如果位移大于零，需要操作的与上
述情况相反。如果在造斜点的位移是朝着所设计的方向
两侧有所偏移，就会由原来的二维定向井变成三位定向
井，而且在接下来的井身轨迹过程中也会产生一定的困
难。对于丛式井而言，如果在直井段发生一定的井斜，
会非常容易产生由于从式井里面的两口定向井的直井段
的井眼发生相互碰撞而产生一定的安全事故，不仅会让
新的井眼报废，也会让原来的井眼破坏。如果在直井段
防斜打直已经与钻好的井发生相互碰撞时，为了在这种
情况也可以顺利进行，通常采取的措施就是通过利用井
下动力钻具，MWD随着钻侧斜仪与动力钻具的导向钻
井技术相互配合。
3.2 造斜段
对于造斜段而言，其主要的特点就是造斜点比较高，
而且地层也是比较软的，在向下钻进的过程中在造斜段
会非常容易发生由于遭遇阻碍而采取划眼手段，这时候
就会非常容易出现重新钻出来的井眼。因此在进行下钻
或者是通井的过程中，如果遭遇阻碍，应该马上采取划
眼的方式从而避免出现新的井眼。在进行造斜的过程中
通常会采取滑动钻进同旋转钻进相互结合的方式并且缓
慢的进行增斜，并且在已经规定好的造斜率进行造斜。
为了确保井眼的轨迹是非常平滑的，对造斜率而言所遵
循的方式应该是先低后高，对井眼的轨迹进行严格的控
制，这样可以减少过大的不平衡情况。
4 结语
当从式井组的井槽位置已经确定以后，相关工作人
员可以将位移大的井放在外围，位移小的井放置于内部。
对于定向井而言，通常可采用井下动力钻具完成多种滑
动导向符合钻井工序，通过上提造斜点、降低井斜角以
及提升定向速度等措施延长稳斜段、缩短降斜断。
参考文献：
[1] 蒋维.石油钻井工艺技术优化[J].云南化工,2017,44(12):77-78.
[2] 党文辉,张文波,刘颖彪,等.金龙2井区复杂地层水平井井眼方
位优化探讨[J].钻采工艺,2015(5):99-101.
[3] 何秋延.塔里木油田钻井过程中的安全管理措施[J].云南化
工,2017,44(12):84+86.
收稿日期：2018-1-22
作者简介：边跃龙，中石化中原石油工程有限公司技术公司。
doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.03.131
浅析复杂地层钻井井眼轨迹控制技术
边跃龙
（中石化中原石油工程有限公司技术公司，河南 郑州 450000）
摘 要：主要针对钻井过程中遇到的一些比较复杂的地层特点以及轨迹控制的难点进行了介绍，对不同井段
轨迹数据以及轨迹控制的难点进行了分析、对不同井眼轨迹控制技术进行了研究，还对各项钻井参数进行优化、
对井深的轨迹进行了合理的控制，这样可以很好的达到施工标准。因为选择了比较好合适的井眼轨迹控制技术，
所以可以很好的将轨迹的控制能力提升上去。
关键词：大位移钻井；底部钻具组合；轨迹控制
中图分类号：TE242 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）03-169-01