定向井钻井工艺技术探讨

定向井钻井技术已经是国内外各大油田应用的常规钻井技术之一,在定向井钻井工艺技术中,首先需要了解定向井的分类,然后对定向井轨道设计中的相关问题进行知晓,最后对定向井井眼轨迹控制中不同井段的控制原则进行探讨,这样才能保证定向井顺利钻达目标点,实现安全、快速与高效钻井。     

定向井随钻距离图的绘制和应用效果分析

在柱状靶区定向井施工中，运用随钻距离图有利于提高井眼轨迹的控制精度。文中主要介绍了随钻距离图的基本原理、绘制方法和应用结果。该方法也可以应用于直井、一般定向井和水平井钻井的井眼轨迹控制。     

基于地质导向的给定井眼方向待钻轨道设计

在地质导向钻进过程中，井眼方向及其变化规律是井眼轨道监测与控制的关键参数，给定目标点井眼方向待钻轨道设计是水平井轨迹控制的重要技术之一。分析认为给定井眼方向的待钻轨道剖面由“斜面圆弧段＋直线段＋斜面圆弧段”组成，是最简单且合理的剖面形式，为了避开求解非线性约束方程组，使得求解过程具有一致收敛性，并且所有计算公式在理论上都是精确解，因此提出了逐点寻优设计法待钻轨道设计方法，并对其进行了改进，形成了非常有效的改进型逐点寻优设计法；算例分析表明改进型逐点寻优设计法是可行的，其计算过程、普适性、精确性及稳定性均得到了保证，因此可广泛应用于定向井、水平井、大位移井、多目标井的待钻井眼轨道设计。     

孕育中的三维水平井修正轨道设计的二次函数法和弹性管柱插连法

在钻井过程中,实钻井眼轨迹与原设计井眼轨道都有一定的差值。当差值较大时,为了钻达靶区,必须及时地对待钻段井眼轨道进行修正设计。无论原始设计是二维的还是三维的,施工过程的修正井眼轨道设计都是三维的。给出了针对滑动送钻导向钻井系统提出的三维水平井修正井眼轨道设计的斜平面圆弧-直线-斜平面圆弧法的物理模型,提出了更适于旋转导向钻井系统的两种三维水平井修正井眼轨道设计方法——二次函数法和弹性管柱插连法的物理模型、数学模型,并对其潜在价值和待攻克的问题进行了分析。     

圆柱靶小半径三维绕障定向井钻井技术在萨中区块的应用

大庆油田萨中区块井网密集,为确保新钻调整井轨迹躲避老井,使定向井井眼轨迹精准命中目的层,要求钻小半径、圆柱靶区定向井。通过对剖面设计优化、钻具组合的优化、总结不同区块的地层对井眼轨迹的影响规律等一系列措施,建立起了一套较为完善的圆柱靶、小半径三维绕障定向井钻井技术,并取得了较好的钻井效果。     

导眼与扩眼组合钻进模式在定向井轨迹控制中的应用

定向井由于受诸多因素影响,其实钻轨迹有时并不沿着设计轨道钻进,给钻井施工带来很大挑战。不考虑地层特性、钻井参数、井眼轨迹等影响因素,采用简单实用且可满足工程要求的公式,计算和分析了单弯单稳螺杆钻具组合的理论几何造斜率。研究了井眼及钻具尺寸对造斜率的影响,发现相同条件下小井眼比大井眼更易获得高造斜率。由此提出在造斜率要求较高的井段,可先钻一个小尺寸导眼,再扩眼到设计尺寸的组合钻进模式。以X井为例,证实了在轨迹控制困难的定向井中,采用该组合模式后,满足工程要求且降低作业成本,缩短钻井周期。研究结果为井身结构设计和定向井轨迹控制提供了理论指导和借鉴。     

文188-14井三维井眼分叉处理技术

侧钻井在侧钻以后的施工过程中或在定向井扩划眼过程中，由于多种原因易出现新井眼，即井眼出现分叉，这使下钻、下套管、电测等后续作业难以进行。若重新填井侧钻则导致巨大的经济损失。中原油田在文188-14井井眼分叉处理过程中应用了三维井眼分叉处理技术．不但井眼分叉处理成功．而且成功地找到了原侧钻井眼，从而减少了经济损失，也为井眼分叉处理找到了一个新方法。     

定向钻井的计算机模式

定向钻井工程的重要问题是如何控制实际井眼轨迹,使其符合设计要求。井眼的任何不理想偏斜,都将增加纠斜次数,容易引起诸如键槽卡钻、套管磨损以及由于井下落物而必须侧钻等潜在问题,这就大大延长钻井周期,提高定向井生产成本。由于定向钻井工艺应用日趋广泛,如何控制井眼轨迹,就成为一个具有重要意义的研究课题。定向井的传统设计和操作方法都是建立在钻井工作者的经验之上。为此,本文在分析井眼控制各种因素的基础上,建立了定向井钻井的计算机模式,并介绍了摸式的基本原理,利用这个模式可以模拟定向钻井过程中井斜、方位沿井深的变化。为定量预测定向井井眼轨迹提供了较好的计算方法,使井眼轨迹控制由经验变得更加科学。模式的计算结果和现场实钻结果比较后可见,两者吻合程度令人满意。本文可供现场工作者进行决策时参考。     

三维定向井实钻井眼轨迹视投影长度的计算

三维井眼一般都绘制垂直剖面图，其难点就是怎样在设计井眼轨道的垂直剖面图上描绘实钻井眼轨迹的剖面线，由于三维井眼设计剖面图是用垂深与投影长度绘制，其实钻井眼轨迹剖面图应该是用垂深和视投影长度绘制。在给出视投影长度基本定义的基础上，推导了其计算公式。计算实例表明，在实际钻井过程中，利用视投影长度绘制三维井眼实钻轨迹的垂直剖面图可以直观地对比实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的吻合程度，从而起到较好的指导井眼轨迹预测和控制的作用。     

华北油田雁63断块丛式井快速钻井技术

随着定向井技术的不断完善,丛式井钻井技术现已在国内各大油田广泛应用。华北油田雁63断块根据地质构造特征采用了定向丛式井开发,井眼采用五段制井眼轨道设计剖面,该区块布井多,井网密,整拖距离5 m,上直段并行井段长,井间碰撞因素较多,钻井施工过程中绕障难度大,对井眼轨迹控制和监测技术要求高。针对华北油田雁63断块丛式井特点在实钻过程中采用了定向剖面优化设计,MWD无线随钻定向与监测,及时调整井眼轨迹,保证了井眼轨迹的规则,减少了后期采油杆管的偏磨效应,施工过程中通过优化钻井参数、简化钻具结构、严格控制轨迹、优化钻井液体系等技术措施实现了安全快速钻井。     

定向井水平井轨道设计和轨迹计算分析三维可视化技术

介绍外企在海上采用的丛式井钻井技术方法,主要概述了海上的丛式井设计软件、不同井段的钻井 工艺技术和对轨迹的施工要求。对比了目前国内定向井水平井技术发展和软件技术的现状,以及与国外同类软件 的一些差距。介绍了Navigator软件的设计思路和工程理念,阐述了软件在轨道设计方面应该解决哪些问题,迅速 获得优化的设计结果;实钻计算方面提供了现场工程师需要知道的所有与轨迹控制有关的轨道参数,分别给出了 侧钻井设计和施工过程中的锁定靶区的应用实例。     

考虑方位漂移时定向井待钻轨道设计方法

在方位漂移井中实钻轨迹更容易偏离设计轨道，经常需要进行待钻轨道设计。为了利用已钻井段的方位漂移规律更方便地控制后续井段的井眼轨迹，提出了一种考虑方位漂移的定向井待钻轨道设计方法。该方法构造了一种稳定性好、收敛快的迭代格式来确定一个特殊点，使以该点为目标设计的待钻轨道考虑方位漂移后正好穿过实际目标点。确定特殊点时，取实际目标点作为迭代初值，以其为目标设计的待钻轨道考虑方位漂移后必然与实际目标点所在水平面相交于一点，记下实际目标点相对于该交点的坐标增量，将其加到迭代初值上作为新的迭代初值，如此反复迭代，直至实际目标点相对于交点的坐标增量在一定误差范围内，则最后的迭代初值即为要找的特殊点。实例计算表明，该方法是可行的。由于该方法与不同单目标定向井轨道设计方法之间有很好的兼容性，可广泛应用于考虑方位漂移的单目标定向束轨道设计中。     

胡71多目标定向井钻井技术

中原油田胡63断块由于受长垣断层的影响,断面较陡,油层薄,一口直井难以兼顾所有的油层,为此钻了一口多目标定向井。胡71多目标定向井,完钻井深3543.54m,最大井斜角42°,最大水平位移1059.72m,是目前国内完成的目标最多的定向井。本文详细介绍了胡71井的井身轨迹控制技术,并对施工方案的设计、钻具受力分析、携岩清砂及防塌防卡等技术问题进行了初步探讨。     

地面遥控可调弯接头的设计

钻进过程中,为实现定向控制目标,发明了地面遥控可调弯接头,它通过改变钻井液排量来使上、下花键轴在花键筒内上下滑动,由于各花键齿端部形状的特点,这一滑动会导致上、下花键筒之间发生转动,又由于上、下花键筒的转动轴线与它们的外表面不平行,就会使它们之间出现需要的各种弯角,从而在地面就能改变井下弯接头的结构弯角,满足定向控制技术的需要。整个调节过程花费时间很少,因此可节约钻井成本。     

裂缝性油田合理开发井网的数值模拟研究

采用黑油模型，对于存在微裂缝的低渗透油田进行合理井网形式的数值模拟研究，探讨了方向渗透率比值与合理的井排距比值之间的定量关系，对不同的方向渗透率比值，给出了最优的井网形式，在优选井网的基础上，考虑了整体压裂措施中最佳裂缝半长的选取。     

定向井井眼轨迹的连续控制

目前,大多数定向井采用常规的钻井工艺技术进行井眼轨迹的控制(即非连续控制),一口井要改变钻具结构多次,而每次改变钻具结构需起下钻方能实现。导向钻井系统可实现井眼轨迹的连续控制,靠一套多功能下部钻具组合一次下井,配合长寿命的优质钻头和随钻测斜仪导向,在井下长时间运转,不用起下钻就能准确、连续、迅速、经济地完成定向井多种井段的作业。该技术的推广应用,将会取得很大的经济效益。     

双靶点定向井轨道优化设计方法

研究了双靶点定向井轨道优化设计方法 ,着重对三维双靶点定向井剖面设计方法进行了研究。提出了两种双靶点定向井轨道设计方法 (极限曲率法和极限切点法 ) ,不仅推导出全部计算公式 ,而且给出计算实例 ,对于现场设计施工具有一定的指导意义。     

定向斜井井眼轨迹对钻采工艺和油井产量的影响

定向斜井井眼轨迹种类很多,但基本上可分为二次抛物线型和双扭曲线型两种。二次抛物线型开眼轨迹的优点是:开眼轨迹光滑,可加钻压大,机械钻速高,建井周期接近在井;进入油层的井外角为30°~60°,产量大约为直井的1.20~1.65倍;采油时抽油杆摩阻小,防止断脱,抽油机载荷小;井斜角增量可大部分集中到产层部位,有利于提高泵效和加深泵挂。双扭曲线型井眼轨迹的两个曲率中心分别在井眼轴线的两侧,出现两个拐点,所以无论从钻井工艺、采油工艺,还是油井产量考察,都没有二次抛物线类井眼轨迹优越。     

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正如飞机降落需要有合理的着陆点、着陆倾角和导航方位一样，石油钻井中的井眼轨道设计与控制往往对靶点、入靶井斜角和入靶方位角也有 明确的要求。为了满足这种要求，文章提出了井眼轨道软着陆设计的概念、数学模型、求解方法及设计实例。该方法适用于多目标井的靶区设计、三维水平井设计以及各种情况下的修正轨道设计。与传统的设计方法相比，该设计方法可以满足更为苛刻的井眼轨道设计条件，实现理想的软着陆设计目标，减少井眼轨道控制的工作量，从而可以提高机械传速、降低钻井成本。     

二维绕障定向井设计方法

二雏绕障定向井具有容易施工和钻井成本低等特点.文中提出了确定绕障位置的约束方程及其求解方法,建立了设计平面内障碍物的边界方程,并结合典型的障碍物模型,给出了方程的建立过程和具体表达形式.所提出的设计原理和分析方法,适用于各种定向井剖面和空间障碍物模型,并给出了设计实例.