水平井井眼軌跡控制技術(shù)

1、.DOC格式論文，方便您的復(fù)制修改刪減水平井井眼軌跡控制技術(shù)（作者:_單位: _郵編: _） 無(wú)論是定向井，還是水平井，控制井眼軌跡的最終目的都是要按設(shè)計(jì)要求中靶。但因水平井的井身剖面特點(diǎn)、目的層靶區(qū)的要求等與普通定向井和多目標(biāo)井不同，在井眼軌跡控制方面具有許多與定向井、多目標(biāo)井不同的新概念，需要建立一套新的概念和理論體系來(lái)作為水平井井眼軌跡控制的理論依據(jù)和指導(dǎo)思想。 在長(zhǎng)、中半徑水平井的井眼軌跡控制模式的形成和驗(yàn)證過(guò)程中，針對(duì)不斷出現(xiàn)的軌跡控制問(wèn)題，建立了適應(yīng)于水平井軌跡控制特點(diǎn)的幾個(gè)新概念。 一、水平井的中靶概念 地質(zhì)給出的水平井靶區(qū)通常是一個(gè)在目的層內(nèi)以設(shè)計(jì)的水平井眼軌道為軸線的柱狀靶，

2、其橫截面多為矩形或圓?？梢园堰@個(gè)柱狀靶看成是由無(wú)數(shù)個(gè)相互平行的法面平面組成，因此，控制水平井井眼軌跡中靶，與普通定向井、多目標(biāo)井是個(gè)截然不同的新概念，主要體現(xiàn)是: 井眼軌跡中靶時(shí)進(jìn)入的平面是一個(gè)法平面（也稱目標(biāo)窗口），但中靶的靶區(qū)不是一個(gè)平面，而是一個(gè)柱狀體，因此，不僅要求實(shí)鉆軌跡點(diǎn)在窗口平面的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，而且要求點(diǎn)的矢量方向符合設(shè)計(jì)，使實(shí)鉆軌跡點(diǎn)在進(jìn)入目標(biāo)窗口平面后的每一個(gè)點(diǎn)都處于靶柱所限制的范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，控制水平井井眼軌跡中靶的要素是實(shí)鉆軌跡在靶柱內(nèi)的每一點(diǎn)的位置要到位（即入靶點(diǎn)的井斜角、方位角、垂深和位移在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)），也就是我們所講 的矢量中靶。 二、水平井增斜井段井眼軌跡控

3、制的特點(diǎn)及影響因素 對(duì)一口實(shí)鉆水平井，從造斜點(diǎn)到目的層入靶點(diǎn)的設(shè)計(jì)垂深增量和水平位移增量是一定的，如果實(shí)鉆軌跡點(diǎn)的位置和矢量方向偏離設(shè)計(jì)軌道，勢(shì)必改變待鉆井眼的垂深增量和位移增量的關(guān)系，也直接影響到待鉆井眼軌跡的中靶精度。 水平井鉆井工程設(shè)計(jì)中所給定的鉆具組合是在一定的理論計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的，隨著理性認(rèn)識(shí)的深化和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，設(shè)計(jì)的鉆具組合鉆出實(shí)際井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌道曲線的符合程度會(huì)不斷提高。但是，由于井下條件的復(fù)雜性和多變性，這個(gè)符合程度總是相對(duì)的。實(shí)鉆井眼軌跡點(diǎn)的位置相對(duì)于設(shè)計(jì)軌道曲線總是會(huì)提前、或適中、或滯后，點(diǎn)的井斜角大小也可能是超前、適中或滯后。 實(shí)鉆軌跡點(diǎn)的位置和點(diǎn)的井斜角

4、大小對(duì)待鉆井眼軌跡中靶的影響規(guī)律是： 實(shí)鉆軌跡點(diǎn)的位置超前，相當(dāng)于縮短了靶前位移。此時(shí)若井斜角偏大，會(huì)使穩(wěn)斜鉆至目的層所產(chǎn)生的位移接近甚至超過(guò)目標(biāo)窗口平面的位置，必將延遲入靶，且往往在窗口處脫靶。 軌跡點(diǎn)位置適中，若此時(shí)井斜角大小也適中，是實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌道符合的理想狀態(tài)。但若井斜角大小超前過(guò)多，往往需要加長(zhǎng)穩(wěn)斜段，可能造成延遲入靶，或在窗口處脫靶。 軌跡點(diǎn)的位置滯后，相當(dāng)于加長(zhǎng)靶前位移。此時(shí)若井斜角偏低，就需要提高造斜率以改變待鉆井眼垂深和位移增量之間的關(guān)系，往往要采用較高的造斜率而提前入靶。 實(shí)踐表明，控制軌跡點(diǎn)的位置接近或少量滯后于設(shè)計(jì)軌道，并保持合適的井斜角，有利于井眼軌跡的控制。點(diǎn)的

5、井斜角偏大可能導(dǎo)致脫靶或入靶前所需要的造斜率偏高。實(shí)際上，水平井造斜段井眼軌跡控制也是軌跡點(diǎn)的位置和矢量方向的綜合控制，這對(duì)于沒(méi)有設(shè)計(jì)穩(wěn)斜調(diào)整段的井身剖面更是如此。 在實(shí)際井眼軌跡控制過(guò)程中，我們根據(jù)造斜段井眼軌跡控制的新概念和實(shí)鉆軌跡點(diǎn)的位置、點(diǎn)的井斜角大小對(duì)待鉆井眼軌跡中靶的影響規(guī)律，將造斜井段井眼軌跡的控制程度限定在有利于入靶點(diǎn)矢量中靶的范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，在軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果表明有余地、并有后備工具條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮動(dòng)力鉆具的一次造斜能力，以提高工作效率，減少起下鉆次數(shù)。 三、井身剖面的特點(diǎn)及廣義調(diào)整井段的概念 根據(jù)長(zhǎng)、中半徑水平井常用井身剖面曲線的特點(diǎn)，剖面類(lèi)型大致可分為單圓弧增斜剖面

6、、具有穩(wěn)斜調(diào)整段的剖面和多段增斜剖面（或分段造斜剖面）幾種類(lèi)型，不同的剖面類(lèi)型在軌跡控制上有不同的特點(diǎn)，待鉆井眼軌跡的預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)方法也有所不同。 (一)水平井常用井身剖面曲線的特點(diǎn) 1、單圓弧增斜剖面 單圓弧增斜剖面是最簡(jiǎn)單的剖面，它從造斜點(diǎn)開(kāi)始，以不變的造斜率鉆達(dá)目標(biāo),勝利油田的樊 13- 平 1 井采用了這種剖面。這種剖面要求靶區(qū)范圍足夠?qū)?，以滿足鉆具造斜率偏差的要求，除非能夠準(zhǔn)確地控制鉆具的造斜性能，否則需要花較大的工作量隨時(shí)調(diào)整和控制造斜率，因而一般很少采用這種剖面。 2、具有切線調(diào)整段的剖面 具有切線調(diào)整段的剖面，它又可分為： （1） 單曲率切線剖面：具有造斜率相等的兩個(gè)造斜段，

7、中間以穩(wěn)斜段調(diào)整。 （2） 變曲率切線剖面：由兩個(gè)（或兩個(gè)以上）造斜率不相等的造斜段組成，中間用一個(gè)（或一個(gè)以上）穩(wěn)斜段來(lái)調(diào)整。如永35平 1 井、草 20平 1 井、草 20平 2 井等就屬于這種剖面。 這是最常用的剖面類(lèi)型，因?yàn)槎鄶?shù)造斜鉆具的造斜特性不可能保持非常穩(wěn)定，常常產(chǎn)生一定程度的偏差，這就需要在造斜井段之間增加一斜直井段來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)償這種偏差。單曲率切線剖面后一段的造斜率可以在鉆第一造斜段的過(guò)程中比較精確地預(yù)測(cè)出來(lái)，然后及時(shí)計(jì)算修改穩(wěn)斜段的長(zhǎng)度，以補(bǔ)償?shù)谝欢卧煨甭逝c設(shè)計(jì)的偏差，使井眼軌跡準(zhǔn)確地鉆達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的垂深。 3、多造斜率剖面 多造斜率剖面（或分段造斜剖面），造斜曲線由兩個(gè)以上不同造

8、斜率的造斜段組成，是一種比較復(fù)雜的井身剖面。 在水平 4 井攻關(guān)和試驗(yàn)過(guò)程中，我們根據(jù)勝利油田地質(zhì)地層特點(diǎn)，采用了三段增斜方法設(shè)計(jì)水平井井眼軌道，在實(shí)鉆過(guò)程中可以充分發(fā)揮動(dòng)力鉆具和轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具各自的優(yōu)勢(shì)，提高鉆井速度。將常規(guī)設(shè)計(jì)的穩(wěn)斜井段改為第二增斜段，通過(guò)調(diào)整該段的造斜率和段長(zhǎng)，同樣可以彌補(bǔ)鉆具造斜能力的偏差，而且還可以實(shí)現(xiàn)用一套鉆具組合完成第一造斜段的通井和第二造斜段的鉆進(jìn)，并減少了起下鉆次數(shù)。轉(zhuǎn)盤(pán)增斜鉆具組合與穩(wěn)斜的剛性鉆具組合比較，其剛性小，摩阻力小，不易出新井眼，有利于井下安全。采用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具鉆進(jìn)可以使用較大的鉆壓以提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期。 （二）廣義的調(diào)整井段概念 據(jù)國(guó)外水平井資料介

9、紹，在多數(shù)水平井設(shè)計(jì)中習(xí)慣采用具有穩(wěn)斜調(diào)整段的剖面，用穩(wěn)斜段作為軌跡控制的調(diào)整井段。通過(guò)實(shí)踐我們認(rèn)識(shí)到，水平井的調(diào)整井段還有更為廣泛的含義。 首先，我們知道，目的層入靶點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性和目的層厚度是影響水平井中靶的重要因素之一。如何利用穩(wěn)斜調(diào)整井段來(lái)提高中靶精度，對(duì)目的層是薄產(chǎn)層的水平井尤為重要。由于在井斜角較大時(shí)，增斜率的偏差主要影響水平位移，而對(duì)垂深的影響很小，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穩(wěn)斜調(diào)整段，既可調(diào)整垂深精度，又有助于及時(shí)辨別地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)層，以便及時(shí)準(zhǔn)確地確定目的層入靶點(diǎn)的相對(duì)位置。 其次，由于目前的硬件條件不十分完善，在鉆中半徑水平井的兩趟動(dòng)力鉆具組合井段之間選擇一調(diào)整井段，采用柔性的轉(zhuǎn)盤(pán)增斜鉆具組合來(lái)鉆進(jìn)，不僅可以鉆出較小的造斜率井段以緩解第一和第三段造斜率，滿足對(duì)井眼軌