水平井井眼轨迹控制技术

本文摘要：（由ai生成）

本文深入探讨了水平井井眼轨迹控制工艺技术的难点及动力钻具选择的影响因素。技术难点包括工具造斜能力的不确定性、油层薄且区块小带来的目的层垂深不确定性，以及测量系统信息滞后问题。为应对这些挑战，需提升工具造斜率的预测精度，精确确定油层顶层深度，并优化井眼轨迹预测。在动力钻具选择方面，综合考虑了钻具结构、地层特性及钻井操作对弯壳体动力钻具造斜能力的影响。通过几何分析方法，有效预测了工具的造斜能力，为实际钻井作业提供了关键参考。这些研究为提升水平井钻井效率和安全性提供了有力支持。

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。

(二）松散地层对工具造斜率的影响

据分析可知，下部钻具组合的造斜能力主要取决于钻头侧向力，而钻头侧向力来源于近钻头稳定器和其他支点的支承作用。一般来说，井壁对工具的支承作用增加，工具的造斜能力增加。在胶结松散的地层中钻进时，由于井壁的支承作用减弱，稳定器将会吃入地层，相当于减少了稳定器的外径或增大了井径，从而导致工具造斜能力下降。因此，软地层工具造斜率偏低。

（三）钻井操作时对工具造斜率的影响

1．滑动与转动对工具造斜率。

当井眼轨迹处于连续滑动，由于井眼曲率对工具造斜率的影响，井眼轨迹顺着自然方向前进，因而表现出工具造斜率变大，同理，当井眼轨迹处于连续转动后，滑动钻进，工具造斜率偏低。当井眼轨迹处于连续滑动后，转动钻进时井眼轨迹会顺着滑动趋势漂移一点。

2．因起钻、下钻（包括短起下钻）和循环时工具造斜率。

起钻、下钻、循环时对工具造斜率影响比较大，其主要原因是起钻、下钻、循环时井眼变大，导致工具造斜能力下降。如陈3平3井在1921.86m处循环短起下钻。短起下钻前工具造斜率为26°/100米，短起下钻后，工具造斜率为21°/100米，由于该井选择的单弯螺杆为不带稳定器工具造斜率基本上一定，下步造斜率要求不低于22°/100米，因此我们提前考虑短起下钻对工具造斜率的影响，从而保证了该井一只钻头一根螺杆钻完造斜井段。

二、工具造斜率的计算

由于动力钻具造斜率理论上精确地分析计算十分复杂，且影响弯壳体动力钻具的造斜能力的最主要因素是钻具结构因素，以简单的几何分析方法计算预测工具的造斜能力仍很有实用意义。几何分析计算单弯动力钻具造斜率方法是先求出单弯动力钻具弯点至其上本体与井壁的切点距离，然后根据三点共圆的原理，选择上切点、下稳定器和钻头三个点作为确定圆弧的三个点。同时考虑稳定器外径大小，从而计算出圆弧曲率。