優化定向井剖面設計與施工技術
編寫：審核：二ooo年十二月三十日
提高定向井井身質量鑽井工藝技術
摘要：2023年，在定向井技術上我們鑽井一處取得了較大的技術進步，主要體現在以下方面：定向井剖面設計進一步優化；直井段防斜打直技術走向成熟；軌跡控制技術形成適應陝北地區地質特徵的成熟的配套工藝技術。
這些技術的推廣與應用，大幅度提高了定向井井身質量，加快了鑽井速度，實現了質量與速度的和諧與統一。進行了pdc鑽頭、導向鑽井的試驗，取得了階段性成果。新技術的試驗與研究，為今後的可持續發展儲備了技術、奠定了基礎。
主題詞：定向井井身質量防斜打直防碰繞障剖面設計與施工鑽井速度
2023年度與2023年度定向井技術指標同比情況：
從表中可以看出:
在平均井深增加136公尺的同時，2023年度與2023年度比較，鑽井口數增加12口，多打進尺41122公尺；鑽機月速度提高205.10公尺/臺月；平均機械鑽速提高2.63公尺/小時，其中216mm井眼機械鑽速達到21.
46公尺/小時，165mm井眼機械鑽速為13.50公尺/小時；鑽井週期縮短0.33天；剖面合格率100%，其中，直~增、直~增~穩剖面114口，優質剖面佔到57%；井身質量合格率100%，定向一次成功率提高5.
40%；建井週期延長0.26天。2023年定向井工藝技術取得了可喜的技術進步。
一、剖面設計的優化是提高井身質量的前提
1、位移垂深比在0.25內小斜井的剖面設計技術
我們根據幾年來的實鑽經驗，對位移垂深比在0.25內小斜井的設計進行了優化，依據其設計位移的大小及其井型的不同，由原來的「直—定向—增斜—穩斜」四段制剖面修改為「直—定向—穩斜」或「直—定向—緩降」的三段制剖面。如32795隊的盤57-27井，其設計位移156.
49公尺，中靶垂深1881公尺，為評價井（取芯）。依據四段制剖面設計如下表所示：
而依據三段制剖面設計情形為：
從表中可以看出：把造斜點由1350公尺提高到950公尺，其最大井斜由原來的21.37度降至9.
82度；四段制剖面改為三段制剖面。這樣，減小了全井的最大井斜角、軌跡的平滑效能好；軌跡控制工藝簡化，現場便於操作，減少了扭方位風險，減少了起下鑽次數。下表是四口井的不同施工方法的對比情況：
表中可以反應出：這樣的施工方法不影響全井的機械鑽速，相反在施工引數合理施加、軌跡控制得當的情形下可以提高機械鑽速。同時，這類施工方法為定向井取芯工作十分有利。
年度這類施工方法實際施工16口井（包括取芯斜井）。其推廣使用的施工原則為：位移垂深比≤0.
25。這樣，我們通過優化小位移井的剖面設計，縮小了全井段的最大井斜角，提高了定向一次成功率，降低了井斜不足所帶來的施工隱患，減小了扭方位風險；簡化了施工工藝，為全井段加快鑽井速度創造了條件，也為後續施工奠定了基礎。
2、中靶垂深為700~1300m淺井的剖面設計技術
中靶垂深為700~1300m的淺井，其軌跡控制段較短，便於直~增或直~增~穩剖面的實施。其剖面設計為直~增~穩剖面型別，實際施工可以為直~增或直~增~穩剖面。由於井淺控制斷短，井斜角的控制是施工關鍵。
因此定向時須取較大的井斜初始角。下表是不同位移情況下宜取的初始井斜角、方位超前角：
3、中靶垂深≥1300m的深井，以直~增~穩剖面設計，施工中可以施工為二種剖面型別：直~增~穩或直~增~穩~緩降。其井深控制段長，在定向施工時宜取較大的方位超前角。
下表是不同位移情況下宜取的初始井斜角、方位超前角
二、直井段的防斜打直技術
在直井段，塔式加鐘擺鑽具組合，其鑽具結構為：
a:鑽頭+178mmdc*2根+穩定器+ndc+其它
防碰井段使用常規鑽具結構：
b:鑽頭+165mmndc+165mmdc+穩定器+其它
a鑽具結構，由於非磁鑽鋌遠離鑽頭，測斜資料與所鑽井深存在滯後現象，因此使用在直井、井組第一口井、不須防碰的其它定向井中；b鑽具結構使用在有防碰需要的定向井中。塔式鑽具結構的推廣與使用，配合引數調整，有力地克服了直井段井斜超標問題；同時，也為叢式井的防碰工作提供了有利條件。下表是3口井塔式鑽具使用效果：
178mm鑽鋌的使用，增大了下部鑽具剛度，結構的鐘擺力增大，配合施加引數調整，有效地遏止了直井段井斜超標問題。
下表是99年度、2023年度直井段井斜超標情況統計表：
三、216mm井眼的定向井軌跡控制技術
叢式定向井施工，是依據特殊的鑽具組合所形成的結構特點，克服地質因素而向預設的軌跡方向發展，且形成相應的剖面型別。為了滿足甲方的鑽井質量要求，我們在總結分析的基礎上，鑽具組合由多元化、井隊各自為政向模式化、系列化發展。
1、 增斜段鑽具組合
在原來增斜的多種鑽具結構中，優選雙穩定器鑽具結構進行增斜段作業。其鑽具結構為：
鑽頭+雙母穩定器（或配合接頭+公母穩定器）+ndc+dc*1根+公母穩定器+其它
其增斜能力、抑制方位能力與近鑽頭穩定器的外徑尺寸有關係。
遠鑽頭公母穩定器的外徑尺寸應大於210mm。
下表是雙穩定器結構與其它結構的使用對比情況：
該種鑽具結構同其它結構相比較，具有較強的增斜能力且增斜能力比較穩定，其抑制方位能力更具有吸引力，能有效確保軌跡的平滑性,確保增斜段的增斜率，避免動力鑽具強增斜、強扭方位和軌跡失控質量事故；其抑制地質因素作用力強，使各區塊間的地質差異縮小到無足輕重。因此，該鑽具結構在各區塊都得到大面積推廣與應用。
年度增斜段增斜鑽具結構使用情況統計
單公母穩定器、雙母穩定器、變徑穩定器增斜鑽具結構有其獨特的作用：在定向方位超前角取值較大時，可下入單公母穩定器結構調整方位；雙母穩定器、變徑穩定器其增斜率最高，在上部井斜欠缺的情況下能夠迅速增斜，恢復正常生產。
2、 穩斜段鑽具結構
在原來使用單穩定器鑽具結構時所採用的穩斜結構為：
鑽頭+短鑽鋌（1.30~2.00公尺）+穩定器+其它
該鑽具結構由於結構特點決定了其克服地質作用能力較差，易引起井斜角、方位角偏離設計範圍而扭方位；同時，承受上部井段軌跡現狀所形成的作用力能力差，因而易引起井斜、方位的反常變化發生扭方位施工。以往的扭方位作業大部分是在此間形成的。雙穩定器結構有效地克服了這些缺陷而得到現場的青睞。
雙穩定器穩斜鑽具結構為：
鑽頭+雙母穩定器（或配合接頭+公母穩定器）+ndc+公母穩定器+其它
下表是雙穩定器穩斜鑽具結構的穩斜穩方位情況：
該鑽具結構在使用過程中應注意近鑽頭穩定器外徑≥212mm為宜，遠鑽頭穩定器外徑≥210mm為宜；雙穩定器穩斜鑽具結構往往要出現降斜，降斜率在-1~-4間，其降斜率與近鑽頭穩定器的外徑、施加的鑽井引數有關係。因此，在使用時應依據軌跡控制需要留有相應的井斜富裕量、施加合理的鑽井引數，亦可作為緩降鑽具結構使用（年度使用8口井）。
雙穩定器穩斜鑽具結構具有較強的控制井斜及方位能力，減少了軌跡的突變現象，大大減少了扭方位機率和提高剖面優質率；同增斜段一樣，縮小了區塊間的差異，得到大面積的推廣應用。
下表是年度穩斜段鑽具結構統計情況：
3、 緩降段的鑽具結構
降斜率在–2~–5（0/100m）範圍的井段我們稱其為緩降井段，該範
圍內所使用的鑽具結構稱其為緩降鑽具結構。我們常使用的鑽具結構為：
短鑽鋌+公母穩定器+其它
其降斜率與短鑽鋌的長度、公母穩定器的尺寸關係較大。常使用的短鑽鋌長度範圍在2.50~4.
00m,其穩定器尺寸為≥212mm，降斜率為–2~–5（0/100m）範圍內。雙穩定器穩斜鑽具結構近鑽頭穩定器外徑在212~209mm的情形下，引數控制得當，其緩降效果比單公母穩定器結構更好。年度共使用8口井，明年有待於進一步推廣。
水平井的軌跡控制
無論是定向井，還是水平井，控制井眼軌跡的最終目的都是要按設計要求中靶。但因水平井的井身剖面特點 目的層靶區的要求等與普通定向井和多目標井不同，在井眼軌跡控制方面具有許多與定向井不同的方面。針對px11 1hf井不斷出現的軌跡控制問題，我們採取了相應的軌跡控制技術措施。對本口水平井，從造斜點到目的層入...
參考材料 軌跡方程問題
軌跡方程問題 軌跡方程，常見的有下面的五種形式 由幾何量，確定軌跡方程 根據圓錐曲線的定義，求軌跡方程 給出某些條件 平面幾何 三角函式 解析幾何 向量表示式等 求軌跡方程 直接法 代點法 求軌跡方程 交軌法 求軌跡方程 引數法 1 由幾何量確定軌跡方程 引數法 例1 08 山東文22 已知曲線 所...
石工定向井軌跡測量及方位控制
一 實驗目的 1.直觀認識井眼軌跡引數 井斜角，井斜方位角 及造斜工具姿態引數 重力工具面角，磁工具角 2.了解常用電磁測斜儀的基本結構和測量原理，直觀認識磁千擾現象。3.定向及扭方位操作演示 或井眼軌跡測量操作演示 二 實驗儀器 1 電子單多點測斜儀 探管 1套 yss 32電子單多點測斜儀 2 ...