于钦龙
中国石化东北油气分公司生产运行管理部 吉林 长春 130062
摘要：水平井轨迹控制技术是水平井钻井的关键环节。对水平井轨道控制要求具有一定
的控制精度，具有较强的应变能力，具有较高的预测准确度，对井眼轨迹连续控制，达到较稳、较快的施工水平。基于此，本文就水平井井眼轨迹的关键控制技术进行了详细阐述。
关键词：水平井钻井；井眼轨迹控制；关键技术
1.直井段控制技术
目前，对于众多的油藏老区块来说，水平井多为薄油层水平井，靶前位移较小，一旦直井段井斜大，产生正位移偏大的现象，势必造成实际造斜点下移，造斜率提高，严重影响轨迹控制和旋工速度。为此，在直井段施工时，严格控制直井段井底位移，确保井身质量。
(1)加强直井段的防斜打直技术措旌，应用电子单点测斜进行测量，数据更为
准确、可靠。发现井斜偏大，及时吊打纠斜。
(2)一旦发现正位移偏大，应适时采用螺杆钻具进行纠斜。
2.造斜井段控制技术
根据直井段的多点数据，重新修正井身剖面。利用NWD、LWD监控井眼轨迹，及时测取并进行数据处理，根据井眼轨迹控制需要采取相应措旅，使实钻井眼轨迹按设计轨道运行。
在油顶及工具造斜率两个不确定的因素及测量信息滞后的条件下，对薄油层的特点，油层薄，准确探油顶、着陆有较大的困难。为此采取探油顶和着陆技术。具体方案是从整个轨道的第二造斜段起，以中半径造斜率增斜钻进到探油顶井斜。轨道设计应该考虑探油顶角度的大小。一般来讲，油层越薄，工具造斜率越低，探油顶角度越大。在目前的水平井油层及地质条件下，它的关键在于根据油层厚度和工具的造斜能力确定探油顶的角度。对探油顶角度的基本要求是既能保证利用最短的井眼长度来探得油层，还要保证在探得油层后，利用已有的工具能准确着陆。
入窗着陆的技术要点可以概括为：略高勿低，造斜率应有10％-20％余量；早扭方位，稳斜探项；动态监控，尺高寸争，“矢量进靶”。“矢量进靶”直观地给出了对着陆点位置、井斜角，方位角等状态参数的综合控制要求，形象地表现为靶窗内的一个位置矢量。
钻头必须位于预定油顶上方的某个高度，留出地质误差可能造成的油顶位置超前钻遇的提高前量，随后进行稳斜探油顶，直到确认油顶深度和油层中部位置后，再次增斜着陆进靶。
采取的措施是：
（1）结合地质资料和实钻情况，提高卡层(垂深、倾角、走向)准确性；
（2）实时分析计算工具造斜、调整能力，为入窗决策提供有利保障；
（3）井斜尽可能按设计走大方向，调整时要小，留有余地，同时综合分析井底在油层中的位位置。一定注意调整过程中“惯性趋势”的影响(过去了回来就要走弯路)。
3.水平段的稳平技术
8 1／2井眼钻头有0．22m左右，也就是说井斜角2度的起伏就有可能出油层(平均角2度，每钻进10米，垂深变化0．35m左右)水平段钻具稳平能力直接影响水平段的钻井速度，如果稳平效果好，旋转钻进方式就比滑动钻进方式多，因为在前者方式下的机械钻速要明显高于后者，所以钻具稳平能力好可以提高水平段的钻井速度。
水平段钻具组合为φ215PmmPDC+φ165mm螺杆(0.75)+LWD+φ127mm无磁抗压钻杆+φ127m加重钻杆+φ127m钻杆。其中由165m螺杆为单螺扶单弯螺杆，现场应用，在泥岩中增斜速度快，平均为0.7°/10m，在砂岩中增斜率为0.3-0.5°/10m。因此这种组合的稳平能力不适应薄油层水平井，大约每转20一30m，就需要滑动钻进10m来降井斜。针对出现的问题，现场应用螺扶尺寸是巾208mm由165姗单弯双螺扶螺杆代替单弯单螺扶螺杆，效果十分明显，井斜变化率仅为0.1-0.2°／10m，滑动钻进方式与转盘钻进方式之比大幅下降，从而提高了水平段的机械钻速。因此，通过改变钻具结构，提高稳平能力，大大提高了钻井速度。
4.确保水平井轨迹得到有效控制的关键
4.1应用地质导向技术
由于受工具、仪器等硬件限制，先进的旋转导向和地质导向系统在水平井施工中还没有推广应用，在水平段钻进中主要是使用国产常规动力钻具和进口LWD仪器，在现有的条件下，如何把地质资料、录井资料、LWD测量数据综合运用好，应用到水平段轨迹控制中，是水平井成功的关键。水平井地质辅助导向的目的是为了确保井眼轨迹最大限度地在油层穿越，由于受测量工具和施工工艺的影响，无法得知钻头处的信息，因此及时准确的判断和预测钻头位置的岩性，对水平井的施工有重要影响。
4.2综合运用岩屑录井和LWD技术判断地层岩性及油气层
在施工中与地质人员结合对目的层油藏状况进行细致的了解，包括砂岩发育情况，油层的厚度、倾角，周围邻井砂层的钻遇情况。在控制过程中，及时对气测值、岩屑录井及LWD测量数据进行分析，判断钻头在油层的位置，不断调整轨迹。如果由于地层变化或其它原因而导致钻出油层，在钻出和进入油层时，及时分析判断油层的实际倾角和厚度，以指导下部施工，保证油层的钻遇率。
(1)建立储层地质模型
利用三维地震资料和新完钻井资料，准确落实油层构造和断层，开展细分层对比，建立地层—沉积模式，应用LPM和JASON或其他反演软件预测砂体分布趋势。在水平井钻井过程中利用地震解释系统，精细解释构造形态及断层分布情况，利用地质建模软件，根据已完钻直井的测井解释资料，建立储层地质模型，并在钻井现场实时根据钻遇油层情况修改模型，为水平井提供地质导向。
(2)录井资料分析
通过岩屑录井技术来确定地层岩性。不同层位岩屑的颜色、粒级、结构、构造、胶结物含量及含油气情况不同，所以可以根据岩屑的变化来判断地层的层位。当钻头从泥岩进入油气层；岩性中泥岩含量减少，砂岩增加，含油砂岩岩屑比例增加；气测值表现为全烃、组分由低值快速上升(可能伴有少量非烃组分)，当钻头从油层进入泥岩时，岩性中泥岩含量增加，砂岩减少，含油砂岩岩屑比例减少：气测值表现为全烃、组分由高值缓慢下降气测值会逐渐变小，岩屑中含油砂岩比例很少。因此根据岩屑和气测值的变化可以判断钻头在油层的位置，以便及时调整井眼轨迹。
对地层变化的监测，在钻穿标志性地层后，根据LWD的测井曲线，同时结合地质录井资料，明确实钻地层与设计垂深的偏差。从LWD随钻电阻率曲线的变化可以看出，LWD随钻电阻率开始升高，随后伽玛值也将变化，其趋势与电阻率的变化相反，由高变低，这些(特别是电阻率)都能预报油层的到来，为我们准确预测油层位置，保证了精确入靶。
水平井钻井过程中，由于受钻井工艺及技术的限制，井眼轨迹不可能成直线延伸，又由于油层的产状和走向的不确定性，有时井眼轨迹会偏离油层。
4.3合理选择和使用螺杆，提高螺杆寿命
螺杆是复合钻进的关键工具，而水平井从造斜段、增斜段、稳斜段、探油顶段、水平段都采用螺杆进行复合钻进。目前，甚至在水平井直井段也用螺杆导向钻进。因此，螺杆的寿命长短以及是否正确的使用都直接影响钻井速度，影响井下安全，也就是说必须要选择高质量、高效率的螺杆钻具。
为了提高钻头的水马力和泥浆的上返速度，在选择螺杆时，要求制造商将转子加工成为带喷嘴的中空转子。油田水平井上使用的都是油基钻井液，要求螺杆钻具必须能够适应油基钻井液，提高橡胶质量，保证螺杆钻具的寿命。针对油田水平井水平段基本在600-700m之间，因此，要求螺杆也能够保持相应的进尺，才不会因螺杆问题而起钻。