石西油田水平井轨迹控制技术

石西油田石炭系油藏油层埋藏深度大，地层压力系数高，水平井钻井施工难度大。本文着重论述了已钻３口水平井的井眼轨迹设计特点、井眼轨迹控制影响因素、下部钻具组合特性、井眼轨迹监测技术以及有待于进一步研究和发展的内容，希望对于今后推广应用深井水平井钻井技术起到积极的作用。     

底部钻具组合的参数设计及优化方法

为满足井眼轨道设计或实际钻井过程中对井眼轨迹控制的要求,从底部钻具组合设计角度实现了控制井眼轨迹。基于底部钻具组合力学参数分析方法及钻头与地层相互作用理论,模拟钻井过程,计算出井眼轨道的曲线,且将模拟计算的曲线与设计曲线(或者实际要求曲线)之间误差最小设为目标函数,以底部钻具组合设计参数及操作参数为决策变量,建立了底部钻具组合参数设计及优化方法。该方法综合考虑了钻头侧向力、转角、钻头各向异性、地层各向异性、井眼几何参数等对井眼轨迹的影响,克服了钻具组合设计过程中通常以单一参数作为设计依据的局限,并实现了从定量角度对井眼轨迹的模拟描述。计算和实例分析表明,该方法分析结果准确,可以有效地对钻具组合设计是否最优做出评价。     

传统底部钻具组合在S形定向井中的应用

东海平湖油气田某S形定向井 ,在直径 311mm及 2 16mm井眼钻进中多次使用了传统非导向旋转底部钻具组合 ,均获得较好的使用效果 ,以简单的底部钻具组合有效地控制了较复杂的井眼轨迹。文中分析了底部钻具组合结构、钻井参数、地层特性及井眼几何特性等因素对底部钻具组合使用效果的影响 ,其结果可供类似井作业借鉴。     

用钻后分析和数理统计方法进行井眼轨迹控制

文章通过分析吉眼底部钻具组合、钻井操作参数、已钻井井眼几何形状及地层特性等因素对吉眼轨迹的影响，根据已钻井的资料，用钻后分析和数理统计方法，建立了井眼轨迹预测模型，为定向钻吉井眼轨迹控制提供了一种实用方法，经数１０口井现场实践，效果良好。     

诸因素对钻头侧向力的影响

影响钻头侧向力的主要因素,可以分为下部钻具组合、钻井操作参数和井眼几何参数三大类。本文以下部钻具组合大、小挠度权余法分析为基础,分别讨论了这些因素对钻头侧向力的影响规律,并给出了一些重要结论。     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。     

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科学的井眼轨迹设计方法和精确的井眼轨迹预测与控制技术是确保定向井、丛式井、水平井、大位移井、老井重钻、复杂结构井等一系列特殊工艺井钻井成功，降低钻井成本的关键技术。科学的井眼轨迹预测不仅可以指导轨迹设计、预测实钻井眼轨迹参数，而且可以优化下部钻具组合、提高轨迹控制精度。文章对井眼轨迹预测理论及方法作了简要的分类，介绍了几种目前常用的井眼轨迹预测方法及其特点；提出了基于钻井系统动力学的井眼轨迹预测理论及方法，建立了新的预测模式，提出了井眼轨迹不仅与下部钻具组合和钻头与岩石互作用有关，而且与钻柱的振动和钻井液水力作用有关。     

弱胶结地层水平井钻井技术探讨

水平井井眼轨迹控制的核心问题在于如何把握相对合理的全角变化率，而地层胶结状况（或地层物性）是影响全角变化率的关键因素之一。弱胶结地层水平井钻井主要存在全角变化率偏低、MWD信号传输不及时、底部钻具组合及钻进参数选择矛盾突出等技术难点。因此，应根据弱胶结地层的分布层位和厚度制定有针对性的技术方案和应急预案，宜使用大角度单弯动力钻具定向造斜钻进，而且钻具组合中要使用无磁承压钻杆和加重钻杆，尽量少用或不用钻铤，以保证井下清洁，提高井眼轨迹控制精度。以胜利油田埕52-平2井和草128-平4井为例，从钻井工程设计、钻井参数优选、底部钻具组合优化等方面对弱胶结地层水平井钻井技术进行了探讨。     

定向井井眼轨迹预测与控制技术

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井眼轨迹控制原则,供现场钻井施工技术人员参考。     

浅层稠油丛式井井眼轨迹控制技术

介绍了克拉玛依油田九区浅层稠油丛式井井眼轨迹控制情况。分析了所选七种钻具组合的使用效果；探讨了地质因素、钻具组合、井眼曲率及钻井参数对井眼轨迹的影响。针对稠油油藏开发钻井的特点，建立了相应并眼轨迹控制模式，提出了浅层稠油丛式井井眼轨迹控制技术要点。     

导向钻具组合在江苏油田的应用

导向钻井技术是井眼轨迹控制的一项领先技术。江苏油田在定向井钻进中应用了导向钻井技术,取得了较好的经济效益。文中着重介绍了导向钻具组合的结构,钻头、钻井参数的优选,优化井身剖面设计,井身轨迹控制技术,导向钻具组合应用等,并总结出了适合江苏油田?2 15.9mm井眼的导向钻具组合系列。对其它采用导向钻井技术的井眼轨迹控制技术有着现实的指导意义。     

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利用下部钻具力学分析和钻头与地层相互作用模型来预测和控制井眼轨道对于大多数钻井作业来说仍是一个难题。文章分析了沿钻头的瞬时钻进方向向前差分存在的问题；在分析井眼轨道形状的基础上，提出了井眼轨道预测的4点新认识，建立了侧向钻速等于零的预测和控制准则；分别建立了井眼轨道预测方程、井眼轨道控制方程、钻具导向能力预测方程，并应用于国家重点科技攻关项目和“863”项目中。预测数据与实测结果误差较小。以井眼轨迹光滑为目标，将下部钻具组合三维力学分析与三维钻速方程相结合建立的井眼轨迹预测方程较其它轨迹预测方法具有明显的理论上的先进性和实际应用上的可靠性与准确性。     

地层自然造斜参数计算模型及其应用

为了解决吐哈盆地台北凹陷温吉桑构造带和丘陵构造止直井容易打斜和定向井的井眼轨迹不易控制的问题，建立了地层自然造斜参数计算模型，包括井眼轨迹预测模型，结合该地区测井和地质资料，应用模型计算了有关地层造斜参数，提出了合理的钻具组合，并对下部井眼轨迹做出了合理的预测。     

定向井井眼轨迹综合影响因素分析

随着油田勘探开发的不断深入,定向井数逐年递增,如何掌握定向井的漂移规律,为生产服务就显得极为重要。在江汉油田多年钻井实践基础上,重点剖析了井身剖面设计和评选、钻具组合、钻井参数、井眼几何形状、地层等因素对井眼轨迹的影响,探索出井斜和方位的变化规律,较好地指导了定向井的设计与施工。     

井眼轨迹预测控制技术

通过对底部钻具组合受力变形分析，地层力的计算及井壁有影响分析，提出了钻具结构柔度的概念和计算方法，在分析影响井眼轨迹主要因素的基础上，用数理统计的方法，建立了蝇眼轨迹预测模式，完善了井眼轨迹预测控制技术，经现场应用，收效显著。     

井眼轨迹预测控制技术

通过对底部钻具组合受力变形分析、地层力的计算及井壁变形影响分析，提出了钻具结构集度的概念和计算方法；在分析影响井眼轨迹主要因素的基础上，用数理统计的方法，建立了井眼轨迹预测模式，完善了井眼轨迹预测控制技术。经现场应用，收效显著。     

关于钻头轨迹形成的理论探讨

指出了现行钻头轨迹形成理论的差异之处，论述了下部钻具组合的弯曲形状对钻头钻进方向的影响，研究了下部钻具组合的弯曲形状、钻头侧向力、钻头转角等力学因素对钻头轨迹形成的影响，推导了钻头在三维各向异性地层中钻进轨迹的曲率增量表达式，模拟了平衡曲率钻进过程的基本特征。实例分析表明，用平衡曲率法预测下部钻具组合的造（降）斜特性较为准确。用本文提出的方法还模拟计算了实钻井眼轨迹，计算结果和实测吻合较好。     

下部钻具组合上切点的位置确定方法

下部钻具组合的上切点始终处于井眼底边这一假设条件,并不适用于下部钻具组合静力学分析的所有情况。基于建立的适用于下部钻具组合静力学分析的三维坐标系及其变换关系,提出了描述井壁上上切点位置的方法;根据最小势能原理,提出了一种确定上切点位置的迭代计算方法;以光钻铤钻具组合为例,讨论了井眼几何参数与钻井参数对上切点位置及钻头侧向力的影响规律。结果表明:在二维问题的力学分析中,当钻头处井斜角很小、井眼的井斜变化率很大时,下部钻具组合的上切点将有可能处于井眼的高边;与对上切段长度的影响相比,井斜方位变化率对上切点井壁方位角的影响更大;与对钻头井斜力的影响相比,井斜方位变化率对钻头方位力的影响更大;钻压和钻头扭矩对上切点位置及钻头侧向力的影响都很小。      

大牛地气田长水平段井眼轨迹控制方法

准确掌握钻具组合与地层相互作用表现出来的造斜率是控制水平井井眼轨迹的关键。为了实现对鄂尔多斯盆地大牛地气田长水平段水平井井眼轨迹的高效控制,利用大牛地气田长水平段实钻资料进行了统计分析,获得了使用特定钻具组合在复合钻进条件下地层可钻性级值与井眼全角变化率的对应关系。以此为基础,结合螺杆钻具的实际造斜能力,提出了以地层可钻性级值作为设计依据,构建适应地层可钻性的底部钻具组合设计指导原则,并结合现场应用情况形成了考虑岩石性能变化的井眼轨迹控制方法。该方法提高了底部钻具组合及钻进参数优选的针对性和可操作性,进而可达到提高复合钻进进尺比例和长水平段井眼轨迹控制效率的目的。还从井眼轨迹控制技术的角度出发,提出了一种用于钻具组合及钻进参数优选的地层分级方法,并在实际钻井过程中得到了应用和验证。     

基于ABAQUS的底部钻具组合下垂误差校正分析

井眼轨迹姿态计算精确度受井斜角、方位角以及测深三个关键参数影响,其中底部钻具组合下垂误差是影响井眼轨迹计算精度的主要误差源,对底部钻具组合下垂误差的精确校正能够使井眼轨迹更接近真实值.参照实钻井眼钻具组合,借用ABAQUS仿真软件构建重力场下底部钻具组合受力变形分析模型,求解钻柱轴线各点下垂误差值并获取测点位置下垂误差...