【正文】 盡可能利用地層的自然造斜規(guī)律 鉆井工程技術(shù)人員應(yīng)熟知：地層特性導(dǎo)致鉆頭的不對稱切削、側(cè)向切削，或引起井斜變化，或引起方位漂移的規(guī)律，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果盡可能的利用其特性，以減少更換工具進(jìn)行控制的次數(shù)。 盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤鉆 +近鉆頭鉆具組合來進(jìn)行軌跡控制 由于轉(zhuǎn)盤鉆的機(jī)械鉆速比動力鉆具鉆要高，所以在造斜段結(jié)束之后，一般都要換用轉(zhuǎn)盤鉆繼續(xù)增斜、穩(wěn)斜或降斜。 推薦預(yù)測判據(jù) 2： 現(xiàn)用鉆具組合鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的總漂移量： )( 11 ?? ??? iipp LLK? 方位偏差： ezz ??? ??? 當(dāng) p?? ≈ z??2 時，可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則需扭方位。/30m） 預(yù)測繼續(xù)待鉆井眼所需的造斜率： K=2323 )s in(s in1719????? ?iiii DD ?? （ 176。 控制要點(diǎn)：在待鉆井段內(nèi)，如果因地層因素產(chǎn)生的自然漂移或通過調(diào)整工藝參數(shù)可使井眼軌跡恢復(fù)到設(shè)計(jì)軌道上，則可通過調(diào)整鉆井工藝參數(shù)繼續(xù)鉆進(jìn)，否則更換其他鉆具組合進(jìn)行控制。不要太遠(yuǎn)的意義在于，一方面如果太遠(yuǎn)就可能造成脫靶，成為不合格井；另一方面如果始終要求實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌道誤差很小 ，勢必要求非常頻繁地測斜、更換造斜工具，造成多次鉆進(jìn)間斷，增加成本，還有可能造成井下復(fù)雜情況，得不償失。隨著鉆井工藝及檢測技術(shù)的發(fā)展，通過研究控制理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)出一套井眼軌跡控制系統(tǒng)的控制原則。 由此可以看出，井眼軌跡控制是一項(xiàng)多目標(biāo)，多擾動的復(fù)雜動態(tài)控制過程。 井眼軌跡控制就是在鉆井施工過程中通過一定的手段使實(shí)鉆井眼軌跡盡量能符合設(shè)計(jì)的井眼軌道最終保證中靶的過程?，F(xiàn)場通過鉆井工程技術(shù)人員對以上各項(xiàng)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比分析綜合評價，最終預(yù)測出井眼延伸的方向 [9]。實(shí)鉆外推預(yù)測是更換新鉆具組合下至井底后用規(guī)定的鉆實(shí)時 監(jiān)測 單項(xiàng)預(yù)測分析： 1. 測斜結(jié)果計(jì)算對比分析 2. 待鉆地層因素分析 3. 近鉆頭鉆具組合受力分析 4. 實(shí)鉆外推預(yù)測 綜合 評價 井眼 延伸 方向 決策 1. 施工工藝措施 2. 施工工藝參數(shù) 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 井 工 藝 參 數(shù) 鉆 進(jìn) 1030m ， 通 過 測 斜 計(jì) 算 出 該 段 的 實(shí) 際 造 斜 率dii iiiiz LLLk 11 1212 ?? ???? ????? ????，在依據(jù) MWD 的方向傳感器（ i+1）點(diǎn)距鉆頭距離dii iiii LLL 11 1212 ?? ???? ???? ????，用外推法預(yù)測出鉆頭處（ i+2）點(diǎn)的方向參數(shù)。考慮其鉆具組合結(jié)構(gòu)類型（造斜、增斜、降斜、穩(wěn)斜鉆具組合）、地層特性、井眼軌跡幾何形狀、工藝參數(shù)的相互影響?？紤]地質(zhì)特性引起的井眼軌跡的自然飄逸作用，充分結(jié)合鄰井資料和經(jīng)驗(yàn)分析預(yù)測井眼延伸方向的趨勢 ； （ 3）近鉆頭鉆具組合受力分析（軟件預(yù)測）。井眼軌跡延伸方向的實(shí)用程序： 圖 41 井眼延伸方向?qū)嵱贸绦驁D （ 1）測斜結(jié)果計(jì)算對比分析。鉆頭受力狀態(tài)又是由近鉆頭鉆具組合結(jié)構(gòu)受力變形、鉆井工藝參數(shù)、井眼軌跡的幾何形狀和地層決定的 [8]。物體運(yùn)動狀態(tài)包括速度（就鉆井而言主要指機(jī)械鉆速的大?。?、方向，鉆井上主要是指井斜角和井斜方位角（或者井斜變化率和井斜方位變化率）。） /30m 之間。井眼曲率過大，轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)困難，井下復(fù)雜情況較多；而井眼曲率過小則會增加螺桿鉆具造斜進(jìn)尺，從而增加了井眼軌跡控制工作量，影響鉆井進(jìn)度。因 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 此，側(cè)鉆水平井靶區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合 考慮儲層地質(zhì)條件、技術(shù)水平與經(jīng)濟(jì)成本等因素，在滿足地質(zhì)要求的前提下，盡量加大允許偏差，以便于井眼軌跡控制，降低鉆井成本。允許偏差主要受兩方面因素的影響：一方面為了將水平段有效地控制在剩余油富集區(qū)內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)格控制允許偏差；另一方面出于技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的考慮，又要適當(dāng)放寬允許偏差。單增剖面要求對儲層位置與工具造斜率 掌握較難，側(cè)鉆點(diǎn)也比較固定，但側(cè)鉆井尺較短，有利于減少鉆井工作量，縮短施工周期；而雙增型剖面對工具造斜能力、開窗位置和地層自然造斜規(guī)律適應(yīng)性好，有調(diào)節(jié)余地，施工風(fēng)險較小 [7]。 井身剖面類型 側(cè)鉆水平井由于完成井身剖面的進(jìn)尺有限及要求在盡可能小的垂增內(nèi)達(dá)到水平，所選擇的剖面類型一般都比較簡單。定位井或鄰井測井信息、錄井取心測試結(jié)果、區(qū)域地質(zhì)地震資料、實(shí)驗(yàn)或數(shù)值模擬方法等等有助于綜合解釋 [5]。垂直井的測井解釋經(jīng)驗(yàn)會產(chǎn)生慣性，但現(xiàn)實(shí)是往往 二者間表象相同但產(chǎn)生的機(jī)理不同，方法在水平面會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果，而在垂直方向又會產(chǎn)生哪些差異，這些需要經(jīng)常進(jìn)行分析和比較。這些影響因素有些可借助實(shí)驗(yàn)或數(shù)值模擬方法進(jìn)行校正，有些則是需要通過所積累的解釋經(jīng)驗(yàn)來加以排除。大斜度和水平井主要針對的是儲層，但在鉆井過程中，由于技術(shù)因素鉆頭因素對鉆頭經(jīng)常是進(jìn)入儲層但不久又鉆 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 入非目的層。 水平井測井解釋的常見問題 通過水平井測井解釋能夠更好的進(jìn)行水平井井眼軌跡的設(shè)計(jì)，水平井測井解釋與垂直井測井解釋大致相同，但測井條件和地層環(huán)境的特殊性導(dǎo)致在曲線顯示、數(shù)據(jù)處理以及綜合解釋等方面又有所不同，靈活運(yùn)用垂直井的測井解釋經(jīng)驗(yàn)對大斜度和水平井的綜合解釋很重要。但是在實(shí)際施工過程中一旦進(jìn)入油層，這個造斜率往往無法實(shí)現(xiàn)，很容易打沉。 工具造斜能力及入靶條件 原軌道設(shè)計(jì)造斜率基本是上下穩(wěn)定的數(shù)值。一般來說，現(xiàn)有的 MWD 測量儀器能滿足中曲率半徑水平井的測量要求： FEWD 儀器要求最大造斜率小于等于 25176。很難控制井斜和方位變化率，施工 時盡量采取復(fù)合鉆進(jìn)方式。不同的地層造斜率也不盡相同。 視平移也可以定義為水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影。 視平移： 有 人稱為投影位移，英文稱 Vertical Section，是水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影長度。 閉合距與閉合方位： 國外將水平位移稱作 閉合距 (Closure Distance)，將平移方位角稱作閉合方位角 (Closure Azimuth)。水平位移常以字母 S 表示。 圖 24 水平投影長度示意圖 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 水平位移： 簡稱平移，指軌跡上某點(diǎn)至井口所在鉛垂線的距離，或指軌跡上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。平長以字母 P 表示，平增以 ΔP 表示。 圖 23 垂直深度示意圖 水平投影長度： 簡稱水平長度或平長，是指井眼軌跡上某點(diǎn)至井口的長度在水平面上的投影，即井深在水平面上的投影長度。垂深的增量稱為垂增。 K= √△α/△ L +(△φ/△L)2sin2 (α1+ α2)/2。） /25m、（ 176。又稱狗腿嚴(yán)重度或井眼曲率。或在單位井段內(nèi)井眼前進(jìn)的方向在三維空間內(nèi)的角度變化。） /30m。常用單位為（ 176。 方位變化率： 單位井段內(nèi)方位角的變化值稱為方位變化率。） /25m、（ 176。通常以兩測點(diǎn)間井斜角的變化量與兩測點(diǎn)間井段長度的比值表示。）。又稱狗腿角或全變化角。 全角變化量： 過井眼軸線相鄰兩測點(diǎn)所作的向井眼前進(jìn)方向延伸的切線之間的夾角稱為全角變化量。井斜方位角的值可以在 0～ 360176。)。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。以正北方位線為始邊，順時針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過的角度， 即井眼方位角。一個測段內(nèi)井斜角的增量總是下測點(diǎn)井斜角減去上測點(diǎn)井斜角，以 Δ? 表示。 井斜角常以希臘字母 α 表示，單位為度 (176。顯然，井眼方向線與重力線都是有向線段。 井斜角（ Inc）： 過井眼軸線上某測點(diǎn)作井眼軸線的切線，該切線向井眼前進(jìn)方向延伸的部分稱為井眼方向線。 磁偏角： 在某一地區(qū)，磁北極方向線與地理北極方向線之間的夾角，稱該地區(qū)的磁偏角。 反扭角： 定向或扭方位時，井下動力鉆具啟動前的工具面與啟動后加壓鉆進(jìn)時的工具面之間的夾角。正為增，負(fù)為降。其值等于該造斜工具所鉆出的井段的井眼曲率。以該點(diǎn)井深表示。 視平移： 水平位移在設(shè)計(jì)方位線上的投影長度。 滯后距： 指測點(diǎn)至鉆頭的距離。測深既是測點(diǎn)的基本參數(shù)之一，又是表明測點(diǎn)位置的標(biāo)志。國外稱為測 量井深。這些井段被稱 為 “測段 ”，這 些點(diǎn)被稱 為 “測點(diǎn) ”。為了進(jìn)行軌跡控制，要了解這條空間曲線的形狀進(jìn)行的軌跡測量。 /30m） 井眼曲率半徑 /(m) 水平井長度 /(m) 長半徑水平井 26 860280 3001700 中半徑水平井 620 28085 2001000 中短半徑水平井 2080 8520 200500 短半徑水平井 30150 6010 100300 超短半徑水平井 需特殊轉(zhuǎn)向器 3060 按水平段特性和功能可分為：階梯水平井 、 分支水平井 、 魚骨狀水平井 、 多底水平井 、 雙水平井 、 長水平段水平井等。 水平井按照井眼曲率大小可分為以下幾類。 “向上翹 ”。井眼在油層中水平延伸相當(dāng)長一段長度。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 水平井的基本概念及井眼軌跡的基本 參數(shù) 水平井的基本概念 水平井就是 井斜角 達(dá)到或接近 90176。這種方法避免了求解多維非線性方程組，設(shè)計(jì)計(jì)算簡單、精確。 研究的主要內(nèi)容 通過本文的研究，了解水平井井眼軌跡確定的基本知識，包括描述井眼軌跡的基本參數(shù)，隨后從介紹水平井的基本知識入手，介紹了水平井的基本概念以及確定描述井眼軌跡的基本參數(shù)，有了理論基礎(chǔ)后，研究了井眼軌跡設(shè)計(jì)的影響因素及原則、以及井眼軌跡的描述方法。通過 多年的技術(shù)攻關(guān)和實(shí)際推廣運(yùn)用，一些油田擁有了多項(xiàng)鉆井配套新技術(shù)，并且以水平井為代表，這為鉆井技術(shù)的近一步發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) ； ④ 將來必須進(jìn)一步加大創(chuàng)新力度。在油氣資源勘探開發(fā)的過程中，往往會出現(xiàn)勘探區(qū) 域不斷擴(kuò)大，開發(fā)難度不斷增加的情況，這無疑對鉆井技術(shù)提出了更高的要求。實(shí)際運(yùn)用表明，該技術(shù)能夠使產(chǎn)液量明顯增多，將單井蒸汽吞吐變成了連續(xù)開發(fā)生產(chǎn)，不僅提高了油氣的生產(chǎn)能力，還使得油氣采 收率大大得到了提高，因此，該技術(shù)必將得到廣泛的運(yùn)用 ： ① 重點(diǎn)發(fā)展水平井鉆井技術(shù)。要想推廣水平井技術(shù)，必須在耐高溫、耐高壓、測量處理技術(shù)等方面取得重要進(jìn)展，并且形成配套技術(shù)的情況下才能推廣和運(yùn)用，并且測量控制技術(shù)是將來發(fā)展的重點(diǎn)方向 ； （ 5）分支水平井技術(shù)將有的新的進(jìn)展，該技術(shù)既能夠提高單井產(chǎn)量 ，又能夠提高鉆井的綜合效益，它在現(xiàn)場試驗(yàn)和運(yùn)用的基礎(chǔ)上，必將取得新的發(fā)展，并形成配套技術(shù)，該技術(shù)未來重點(diǎn)的攻關(guān)方向是進(jìn)一步提高完井級別 ； （ 6） 開窗水平井將得到更普遍應(yīng)用。該技術(shù)是位移井的核心技術(shù)，也是當(dāng)今世界先進(jìn)的鉆井技 術(shù)，隨著技術(shù)的公關(guān)和突破，該技術(shù)將逐漸被運(yùn)用到勘探開采實(shí)際工作中 ， 并將形成配套技術(shù)，海油陸采、海上平臺鉆井是該技術(shù)的主要運(yùn)用領(lǐng)域 ； 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 （ 4） 深層水平井鉆井技術(shù)將得到新的發(fā)展。該技術(shù)主要適用于海岸油田的開發(fā)，在這些地區(qū)進(jìn)行油氣資源開發(fā)，由于水深比較淺，海上鉆井平臺不能適用，運(yùn)用灘涂人工島的投資太大，并且存在著巨大的風(fēng)險。 油田水平井鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢通過分析油山泉平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀，并結(jié)合當(dāng)前水平井技術(shù)研究的實(shí)際情況，可以預(yù)知該技術(shù)將來的發(fā)展趨勢 [2]： （ 1） FEWD、 LWD 的應(yīng)用將更廣泛。除了上述技術(shù)之外，油田水平井鉆井技術(shù)還包括： “小井眼水平井鉆井技術(shù)：復(fù)合大井眼水平井井鉆井技術(shù)、階梯式水平井鉆井技術(shù)、井間剩余油開發(fā)技術(shù)、雙井連通水平井鉆井技術(shù)、短半徑、超短半徑水平井技術(shù)。該技術(shù)能夠大幅度提高鉆井效益和勘探開發(fā)效益。經(jīng)過對相關(guān)技術(shù)改造之后，形成了配套鉆井技術(shù)，取得了良 好的開發(fā)效果 ； （ 4）分支井鉆井技術(shù)。該技術(shù)主要運(yùn)用于 “海油陸采 ”鉆井，在井身軌道設(shè)計(jì)和軌跡控制上采用了懸鏈線剖面，保證了施工的順利進(jìn)行，取得了良好的效果 ； （ 3）欠平衡水平井鉆井技術(shù)。 油田水平井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀分析經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)與推廣運(yùn)用，油田水平井 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鉆井技 術(shù)取得了發(fā)展和進(jìn)步，具體表現(xiàn)在以下幾個方面 [1]： （ 1）超薄油層水平井鉆井技術(shù)。但薄油層、低壓滲透油層采用常規(guī)方法開采所帶來的高投入和低產(chǎn)出已成為不可忽視的問題。處于開發(fā)中后期的東部老油田含水上升問題非常突出，嚴(yán)重影響油氣產(chǎn)量。近日，由我國第二大油田勝利油田鉆井工程技術(shù)公司所屬單位完成的分支水平井TK908DH 井順利完鉆，并創(chuàng)出了我國分支水平 井 米的最深新記錄，標(biāo)志著我國分鉆井技術(shù)跨人世界先進(jìn)行列。水平井鉆井技術(shù)是上世紀(jì) 80 年代國際石油界迅速 發(fā)展，并日益完善的一項(xiàng)綜合技術(shù)，它包括水平井油藏工程和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、水平井井眼軌道控制技術(shù)、水平井鉆井液與油層保護(hù)技術(shù)、水平井測井和水平井完井技術(shù)等一系列重要技術(shù)，它綜合了多種學(xué)科的一些先進(jìn)技術(shù)成果。 在以前的油氣勘探開發(fā)過程中，定向井技術(shù)的運(yùn)用比較廣泛，并發(fā)揮著重要作用，隨著技術(shù)研究的突破，水平井鉆井技術(shù)取得了較快的發(fā)展并逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。在19901995 年的 6 年中，世界上共鉆成水平井 12590 口，是 19841989 的 6 年中所鉆水平井總數(shù)的近 15 倍。 進(jìn)入 2