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摘 要：本文作者有着常年的施工实践的基础，通过理论联系实践的方法对定向井轨道设计及其轨迹控制技术进行了可行性分析，旨在为相关钻井施工人员在定向井施工过程中提供正确操作方法，对整个定向井的施工具有指导意义。
关键词：定向井 轨道设计 轨迹控制 非线性规划
对于石油天然气的开采来说，钻井是其开采的重要手段。然而在庞大的钻井技术体系中，定向钻井技术在钻井技术体系中占有十分重要的地位。由于定向钻井技术可以在复杂的地形的环境条件下进行，因而这一特性决定了定向钻井技术在实际的操作中在保持井眼的稳定，井眼的轨迹控制等方面要做到十分的精确。可以说定向钻井技术的成败在于如何在施工中井眼轨道的设计以及井眼轨迹的控制。
一、定向井井眼轨迹控制的技术难题
上文提到了，在定向井技术中井眼轨迹控制技术是定向井技术施工过程中最为关键的一环。它是一项使实钻井眼沿着预先设计的轴线钻达目标靶区的综合性技术。总的来说井眼轨迹控制技术主要由优化钻具结构；优选钻井参数；井眼轨迹的检测及预测等几部分组成。该技术的机理组要是通过利用地层对井眼轨迹的影响来进行施工。
一些钻井地区由于复杂的地形条件，所以存在横向和纵向裂缝，裂缝发展，裂缝通道等等现象，这种情况具有不一致性，由于地质条件的限制，一些存油的地层孔隙压力较低，因此，施工受力面积的变化会导致地层承载力变低，这使得由于施工而发生井漏现象。
此外，由于一些生产区域有大量的泥岩，泥岩吸水后会有膨胀发生，这种情况很容易让定向井发生垮塌，导致井壁有不稳定的因素存在。部分采油地区也存在黄土层和板层接面，使得定向井容易发生倾斜现象，由施工单位常用吊打防斜，这使得项目的总持续时间延迟，延迟钻井的速度。容易漂移也是一个问题在定向井施工的过程中存在的问题。一些采油区增斜率低和方位漂移大，很难掌握规律，定位成功率很低。施工效率低。偏转和扭转方位主要依靠个人技术，区块分散且差异较大，偏转施工效率很低。
二、定向井轨迹控制技术的应用分析
1.对定向井井身剖面设计的优化
A≤200m的情况下的小位移：
压低造斜点，提高造斜率和初始井斜角，减少增斜段和稳斜段长度，延长直井段长度，提高钻井速度，在造斜段完成以后，继续采用复合钻进技术，直至完钻。
400m≥A≥200m的情况下的中位移
在这种情况下，应将造斜点上移至900～1200m处，按照位移大小适当调整造斜点，常规定向井在造斜段和增斜段一般使用用Φ215.9mm钻头复合钻进，将复合钻进井段控制在400～500m，控制最大井斜25度左右，采用多稳定器完成下部稳斜段
A≥400m的情况下的大位移
当A≥400m时应将造斜点上调至距离地层厚度为600m处。二开用Φ215.9mm钻头复合钻进，至造斜点按设计方位造出2-3度左右井斜，采用相对高的钻压。这种做法的主要目的在于在上部地层延长正向位移，通过上部井段将位移缩短100m以内，然后通过二次滑动完成井斜、方位调整。在这一过程中要充分考虑洛河地层强降方位的地层特性，一般超前角取10～20度，其实质在于：通过二开后的小幅度调整，利用800～1300m的小斜井段增加正向位移，将位移较大的井变成位移较小的井进行施工。降低施工难度，提高钻井速度。这一方案稳斜段设计井斜角18～20度。后续井段采用双稳定器或多稳定器。
2.PDC钻头在直井段防斜打直以及快速钻进方面的巨大作用
PDC钻头英文：Polycrystalline Diamond Compact bit聚晶金刚石复合片钻头的简称。是地质钻探行业常用的一种钻井工具。在油气开采行业中主要是应用在油气田的钻采用钻头。目前来说，油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高，要求最高的。可以说是复合片钻头里面的贵族了。
在笔者多年的实践过程中，通过使用PDC钻头总结其有以下几个优点：
首先，使用钻头钻速明显提高。在钻井施工工作中速度是其他两倍多。
其次，利用转盘，较小钻压（60 - 100 KN）可以取得高于牙轮钻头大钻压下（160 - 220 KN）机械钻速，有利于连续的垂直部分倾向于不弯打直。
再次，使用牙轮钻头的泵压力下（5 - 6 Mpa），速度（第二档）
可以获得更高的钻速、泵设备负载很小。
3.对钻井的各项技术措施进行完善，防止因不当开采导致的两井相撞事故的发生。
3.1优化工程设计，根据障碍的调查数据，预设防碰绕障井的测斜数据 ，通过一系列的定向井软件项目设计合理确定合理倾斜点位置，并提出了一个安全区域钻井工程设计同时提供给井队。
3.2以防止接触准确绘制，保证施工的安全。在建设的过程中，如果有一个倾向于发生冲突时，应及时调整螺杆，调整井眼轨迹，根据一般情况来看，两个距离应不小于4米，井眼的距离和距离成正比的过程两个井，然而，由于个人读数误差等等因素，不仅只关注图的距离。应该是全面的情况下，坚决杜绝不及时调整井眼轨迹，等待水泥样品的捞取，井下有异常声音，打开旧井进行观察井等等。
3.3在施工过程中，及时对定向井进行巡逻是必不可少的，根据需要及时建立一系列的诸如防碰岗位责任制的制度措施和单井施工防碰技术措施，从根本上树立施工人员的防碰意识。
3.4坚持表层测斜，确保一开钻进开眼要直，严格控制表层井斜，表层钻进要求汇报测斜数据并及时上井巡查，对表层不按规定测斜或固完表层补测的井队，给技术人员予以重罚。
3.5加强仪器效验，角单元每使用3口井技术公司校验一次，效验合格的发放使用，不合格的及时送修，确保了仪器精度。
3.6丛式井组防碰直井段最近安全距离为4米，斜井段为8米，在防碰绕障施工过程中，干部大班和技术人员坚守岗位，有专人定时捞取砂样分析，出现蹩跳等异常情况立即停钻停泵，分析原因，确认不是相碰造成蹩跳的在恢复钻井。
3.7由于使用旧螺杆测斜数据误差较大，要求在绕障施工中必须使用新螺杆进行施工作业；
4.稳斜段钻井在作业中应注意的问题
从实钻效果看，目前还没有一种较为理想的由单扶正器组成的稳斜钻具，现场往往是在增斜段将井斜控制在设计轴线上限，然后再通过微降斜钻井代替稳斜段的钻井。由于“三段制”剖面的稳斜段大都在延安层，其岩性较稳定，增、降斜均可，而方位右漂移量不大，这为后续井眼轨迹控制提供地质基础。笔者认为，为了打出符合设计剖面的井眼轨迹，应在实验的基础上推荐使用双扶正器的稳斜钻具，双扶正器的稳斜钻具稳斜、稳方位能力均比单扶正器的稳斜钻具较强。
三、总结
本文通过介绍定向井轨迹控制中所涉及的技术方面的难题，笔者在长期的实践过程中总结了大量的相关经验，并且结合西方先进的科学理念以及先进的技对
定向井轨道设计及其轨迹控制技术进行了可行性分析，旨在为相关钻井施工人员在定向井施工过程中提供正确操作方法，对整个定向井的施工具有指导意义。
参考文献
[l]刘乃震定向井井眼轨道的最优化设计方法田石油钻探技术，2010，29（4）：24一26
[2]王清江，毛建华，曾明昌，等定向井井眼轨迹预测与控制技术田钻采工艺，2010，32（4）：150一152
关键词：定向井 轨道设计 轨迹控制 非线性规划
对于石油天然气的开采来说，钻井是其开采的重要手段。然而在庞大的钻井技术体系中，定向钻井技术在钻井技术体系中占有十分重要的地位。由于定向钻井技术可以在复杂的地形的环境条件下进行，因而这一特性决定了定向钻井技术在实际的操作中在保持井眼的稳定，井眼的轨迹控制等方面要做到十分的精确。可以说定向钻井技术的成败在于如何在施工中井眼轨道的设计以及井眼轨迹的控制。
一、定向井井眼轨迹控制的技术难题
上文提到了，在定向井技术中井眼轨迹控制技术是定向井技术施工过程中最为关键的一环。它是一项使实钻井眼沿着预先设计的轴线钻达目标靶区的综合性技术。总的来说井眼轨迹控制技术主要由优化钻具结构；优选钻井参数；井眼轨迹的检测及预测等几部分组成。该技术的机理组要是通过利用地层对井眼轨迹的影响来进行施工。
一些钻井地区由于复杂的地形条件，所以存在横向和纵向裂缝，裂缝发展，裂缝通道等等现象，这种情况具有不一致性，由于地质条件的限制，一些存油的地层孔隙压力较低，因此，施工受力面积的变化会导致地层承载力变低，这使得由于施工而发生井漏现象。
此外，由于一些生产区域有大量的泥岩，泥岩吸水后会有膨胀发生，这种情况很容易让定向井发生垮塌，导致井壁有不稳定的因素存在。部分采油地区也存在黄土层和板层接面，使得定向井容易发生倾斜现象，由施工单位常用吊打防斜，这使得项目的总持续时间延迟，延迟钻井的速度。容易漂移也是一个问题在定向井施工的过程中存在的问题。一些采油区增斜率低和方位漂移大，很难掌握规律，定位成功率很低。施工效率低。偏转和扭转方位主要依靠个人技术，区块分散且差异较大，偏转施工效率很低。
二、定向井轨迹控制技术的应用分析
1.对定向井井身剖面设计的优化
A≤200m的情况下的小位移：
压低造斜点，提高造斜率和初始井斜角，减少增斜段和稳斜段长度，延长直井段长度，提高钻井速度，在造斜段完成以后，继续采用复合钻进技术，直至完钻。
400m≥A≥200m的情况下的中位移
在这种情况下，应将造斜点上移至900～1200m处，按照位移大小适当调整造斜点，常规定向井在造斜段和增斜段一般使用用Φ215.9mm钻头复合钻进，将复合钻进井段控制在400～500m，控制最大井斜25度左右，采用多稳定器完成下部稳斜段
A≥400m的情况下的大位移
当A≥400m时应将造斜点上调至距离地层厚度为600m处。二开用Φ215.9mm钻头复合钻进，至造斜点按设计方位造出2-3度左右井斜，采用相对高的钻压。这种做法的主要目的在于在上部地层延长正向位移，通过上部井段将位移缩短100m以内，然后通过二次滑动完成井斜、方位调整。在这一过程中要充分考虑洛河地层强降方位的地层特性，一般超前角取10～20度，其实质在于：通过二开后的小幅度调整，利用800～1300m的小斜井段增加正向位移，将位移较大的井变成位移较小的井进行施工。降低施工难度，提高钻井速度。这一方案稳斜段设计井斜角18～20度。后续井段采用双稳定器或多稳定器。
2.PDC钻头在直井段防斜打直以及快速钻进方面的巨大作用
PDC钻头英文：Polycrystalline Diamond Compact bit聚晶金刚石复合片钻头的简称。是地质钻探行业常用的一种钻井工具。在油气开采行业中主要是应用在油气田的钻采用钻头。目前来说，油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高，要求最高的。可以说是复合片钻头里面的贵族了。
在笔者多年的实践过程中，通过使用PDC钻头总结其有以下几个优点：
首先，使用钻头钻速明显提高。在钻井施工工作中速度是其他两倍多。
其次，利用转盘，较小钻压（60 - 100 KN）可以取得高于牙轮钻头大钻压下（160 - 220 KN）机械钻速，有利于连续的垂直部分倾向于不弯打直。
再次，使用牙轮钻头的泵压力下（5 - 6 Mpa），速度（第二档）
可以获得更高的钻速、泵设备负载很小。
3.对钻井的各项技术措施进行完善，防止因不当开采导致的两井相撞事故的发生。
3.1优化工程设计，根据障碍的调查数据，预设防碰绕障井的测斜数据 ，通过一系列的定向井软件项目设计合理确定合理倾斜点位置，并提出了一个安全区域钻井工程设计同时提供给井队。
3.2以防止接触准确绘制，保证施工的安全。在建设的过程中，如果有一个倾向于发生冲突时，应及时调整螺杆，调整井眼轨迹，根据一般情况来看，两个距离应不小于4米，井眼的距离和距离成正比的过程两个井，然而，由于个人读数误差等等因素，不仅只关注图的距离。应该是全面的情况下，坚决杜绝不及时调整井眼轨迹，等待水泥样品的捞取，井下有异常声音，打开旧井进行观察井等等。
3.3在施工过程中，及时对定向井进行巡逻是必不可少的，根据需要及时建立一系列的诸如防碰岗位责任制的制度措施和单井施工防碰技术措施，从根本上树立施工人员的防碰意识。
3.4坚持表层测斜，确保一开钻进开眼要直，严格控制表层井斜，表层钻进要求汇报测斜数据并及时上井巡查，对表层不按规定测斜或固完表层补测的井队，给技术人员予以重罚。
3.5加强仪器效验，角单元每使用3口井技术公司校验一次，效验合格的发放使用，不合格的及时送修，确保了仪器精度。
3.6丛式井组防碰直井段最近安全距离为4米，斜井段为8米，在防碰绕障施工过程中，干部大班和技术人员坚守岗位，有专人定时捞取砂样分析，出现蹩跳等异常情况立即停钻停泵，分析原因，确认不是相碰造成蹩跳的在恢复钻井。
3.7由于使用旧螺杆测斜数据误差较大，要求在绕障施工中必须使用新螺杆进行施工作业；
4.稳斜段钻井在作业中应注意的问题
从实钻效果看，目前还没有一种较为理想的由单扶正器组成的稳斜钻具，现场往往是在增斜段将井斜控制在设计轴线上限，然后再通过微降斜钻井代替稳斜段的钻井。由于“三段制”剖面的稳斜段大都在延安层，其岩性较稳定，增、降斜均可，而方位右漂移量不大，这为后续井眼轨迹控制提供地质基础。笔者认为，为了打出符合设计剖面的井眼轨迹，应在实验的基础上推荐使用双扶正器的稳斜钻具，双扶正器的稳斜钻具稳斜、稳方位能力均比单扶正器的稳斜钻具较强。
三、总结
本文通过介绍定向井轨迹控制中所涉及的技术方面的难题，笔者在长期的实践过程中总结了大量的相关经验，并且结合西方先进的科学理念以及先进的技对
定向井轨道设计及其轨迹控制技术进行了可行性分析，旨在为相关钻井施工人员在定向井施工过程中提供正确操作方法，对整个定向井的施工具有指导意义。
参考文献
[l]刘乃震定向井井眼轨道的最优化设计方法田石油钻探技术，2010，29（4）：24一26
[2]王清江，毛建华，曾明昌，等定向井井眼轨迹预测与控制技术田钻采工艺，2010，32（4）：150一152