水平井井眼轨迹控制技术

1、DOC格式论文，方便您的复制修改删减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

2、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

3、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。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线

4、总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中或滞后。实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶 的影响规律是： 实钻轨迹点的位置超前，相当于缩短了靶前位移。此时 若井斜角偏大，会使稳斜钻至目的层所产生的位移接近甚至超过目标 窗口平面的位置，必将延迟入靶，且往往在窗口处脱靶。 轨迹点位置适中，若此时井斜角大小也适中，是实钻轨 迹与设计轨道符合的理想状态。 但若井斜角大小超前过多， 往往需要 加长稳斜段，可能造成延迟入靶，或在窗口处脱靶。 轨迹点的位置滞后，相当于加长靶前位移。此时若井斜 角偏低，就需要提高造斜率以改变待钻井眼垂深和位移增量之间的关 系，往往要采用较高的造斜

5、率而提前入靶。实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道， 并保持合适的井斜角， 有利于井眼轨迹的控制。 点的井斜角偏大可能 导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。 实际上，水平井造斜段井眼 轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制， 这对于没有设计 稳斜调整段的井身剖面更是如此。在实际井眼轨迹控制过程中， 我们根据造斜段井眼轨迹控制 的新概念和实钻轨迹点的位置、 点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶 的影响规律，将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢 量中靶的范围内。 也就是说， 在轨迹预测计算结果表明有余地、 并有 后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高

6、DOC格式论文，方便您的复制修改删减工作效率，减少起下钻次数。三、井身剖面的特点及广义调整井段的概念根据长、中半径水平井常用井身剖面曲线的特点，剖面类 型大致可分为单圆弧增斜剖面、具有稳斜调整段的剖面和多段增斜剖 面（或分段造斜剖面）几种类型.不同的剖面类型在轨迹控制上有不 同的特点，待钻井眼轨迹的预测和现场设计方法也有所不同。（一）水平井常用井身剖面曲线的特点1、单圆弧增斜剖面单圆弧增斜剖面是最简单的剖面，它从造斜点开始，以不 变的造斜率钻达目标，胜利油田的樊13-平1井采用了这种剖面。 这种剖面要求靶区范围足够宽，以满足钻具造斜率偏差的要求，除非 能够准确地控制钻具的造斜性能，否则需要花较

7、大的工作量随时调整 和控制造斜率，因而一般很少采用这种剖面。2、具有切线调整段的剖面具有切线调整段的剖面，它又可分为：（1）单曲率一切线剖面：具有造斜率相等的两个造斜段, 中间以稳斜段调整。（2）变曲率一切线剖面：由两个（或两个以上）造斜率 不相等的造斜段组成，中间用一个（或一个以上）稳斜段来调整。如 永35平1井、草20平1井、草20平2井等就属于这种剖 面。这是最常用的剖面类型，因为多数造斜钻具的造斜特性不 可能保持非常稳定，常常产生一定程度的偏差，这就需要在造斜井段 之间增加一斜直井段来调节补偿这种偏差。单曲率一切线剖面后一段 的造斜率可以在钻第一造斜段的过程中比较精确地预测出来，然后及

8、 时计算修改稳斜段的长度，以补偿第一段造斜率与设计的偏差，使井 眼轨迹准确地钻达目标点的垂深。3、多造斜率剖面多造斜率剖面（或分段造斜剖面），造斜曲线由两个以上 不同造斜率的造斜段组成，是一种比较复杂的井身剖面。在水平4井攻关和试验过程中，我们根据胜利油田地 质地层特点，采用了三段增斜方法设计水平井井眼轨道，在实钻过程 中可以充分发挥动力钻具和转盘钻具各自的优势，提高钻井速度。将 常规设计的稳斜井段改为第二增斜段，通过调整该段的造斜率和段 长，同样可以弥补钻具造斜能力的偏差，而且还可以实现用一套钻具 组合完成第一造斜段的通井和第二造斜段的钻进，并减少了起下钻次 数。转盘增斜钻具组合与稳斜的刚性

9、钻具组合比较，其刚性小，摩阻 力小，不易出新井眼，有利于井下安全。采用转盘钻具钻进可以使用 较大的钻压以提高机械钻速，缩短钻井周期。（二）广义的调整井段概念据国外水平井资料介绍，在多数水平井设计中习惯采用具 有稳斜调整段的剖面，用稳斜段作为轨迹控制的调整井段。通过实践 我们认识到，水平井的调整井段还有更为广泛的含义。DOC格式论文，方便您的复制修改删减首先，我们知道，目的层入靶点位置的准确性和目的层厚度 是影响水平井中靶的重要因素之一。 如何利用稳斜调整井段来提高中 靶精度，对目的层是薄产层的水平井尤为重要。 由于在井斜角较大时， 增斜率的偏差主要影响水平位移， 而对垂深的影响很小， 可以在大井 斜角度下提高垂深的精度。 因此，在入靶前的大井斜角井段增加一稳 斜调整段， 既可调整垂深精度， 又有助于及时辨别地质标准层， 以便 及时准确地确定目的层入靶点的相对位置。其次，由于目前的硬件条件不十分完善， 在钻中半径水平井 的两趟动力钻具组合井段之间选择一调整井段， 采用柔性的转盘增斜 钻具组合来钻进，不仅可以钻出较小的造斜率井段以缓解第一和第三 段造斜率，满足对井