三维平井与二维水平井深度解析

吴农宣 张艺宝 田荣飞（川庆钻探工程公司长庆钻井总公司，陕西 西安 710018）

1 设计及轨迹控制思路

（1）二维水平井和三维水平井在轨迹设计上有明显不同，为便于说明问题，这里把偏移距比较小（30-50米之间）及直井段消偏井斜小于3度的水平井归结成二维水平井，小偏移距井和没有偏移距的井即二维水平井在设计思路上相似，区别在于需要在造斜点之前降斜，开始定向时方位容易到位，合水区块由于洛河存在大型漏失表层一般都需要封洛河，表层深根据地面海拔在600-800米不等，施工的井多为老区块调整井，防碰任务重，二开后直井段短且靶前距短等因素造成小偏移距井需要5-10度直井段消偏并走负位移如（固平26-30等），且靶前距短，这种井也归为三维水平井讨论范畴。

（2）二维水平井工程设计造斜点到目标靶区的垂深和靶前距的差值基本在30-50米。基本设计思路为直井段+一增+稳斜段+二增，稳斜段用来调整造斜点到目标靶区的垂深和靶前距的差值。轨迹控制过程中尽量贴合设计线。

2 分井段思路

（1）直井段及第一增斜段一趟钻：未取消中途电测之前设计思路采用双增剖面或单圆弧剖面，去除稳斜段，通过降低第一增斜段增斜率，提高第二增斜段增斜率满足PDC造斜能力。轨迹控制过程中在入窗井斜角满足83度以上，以及保证中测后二增增斜率能满足牙轮钻头增斜能力的前提下尽量欠井斜钻进，以实现一增多走垂深尽快达到中测标志层的目的。

（2）直井段到入窗一趟钻：取消中测后采取直井段走适当负位移并适当提高靶前距来实现斜井段一趟钻。轨迹控制过程中因为不考虑中测垂深，在满足入窗井斜角大于83度的前提下前期尽量实际井斜略大于设计井斜，压低后续需要增斜率，依据井斜越大，钻具滑动及复合增斜能力越强的特点，增加斜井段复合段比例，减小施工周期。

（3）三维水平井不能考虑用平面圆弧法选择造斜点垂深，水平井工程设计造斜点到目标靶区的垂深和靶前距的差值较大，工程设计的造斜点基本无参考价值，需要根据三维水平井偏移距情况进行二次修正设计，二次设计根据前文所述，把三维问题拆分成2个二维问题和一个三维问题进行分析，在可控范围内尽可能高的提高造斜点并上交甲方项目组获审。

3 方案选择与小结

（1）根据偏移距消除情况，在稳斜段选择合适的点（该点处剩余偏移距大概在20-50米之间），根据稳斜段井斜选择扭方位全角变化率，根据稳斜段方位与设计方位的夹角选择扭方位井段（100-300米之间）

扭方位段一般在剩余稳斜段不能达到需要，有两种方案解决。

（2）两种方案的选择：

①牺牲后续一部分全力增斜段实现，该方法一定要保证消耗掉部分增斜段以后后续增斜率在可控范围内。

②微调稳斜段井斜和方位使其多消除偏移距，该办法要求掌握微调的度。

（3）小结

①稳斜段井斜角越小越好一般控制在20度以内，控制过程中可在1-2度范围内变通。变通过程中一定要考虑偏移距，根据地层变化规律使用单弯钻具组合滑动微降或微增进行局部微调。

②稳斜扭方位设计思路为扭方位变化率小于该井斜下造斜工具自身扭方位能力，螺杆弯度及本体外径，井眼大小，钻头类型等不同，扭方位能力都有区别，轨迹控制过程中可根据个人喜欢采取依据修正设计每根微调或整根大幅调整。大幅调整时注意偏移距与位移关系的变化情况，调整幅度大及早走方位会造成位移多走而偏移距走的少，需要在二增段增斜微调整方位以满足消偏要求，同时该种情况下因位移走的较设计多导致入窗井段会变小且上偏，上偏的量很小，2增段完全可以再手动调整。扭方位幅度大及晚走方位跟上述情况正好相反。

③二增段设计思路为增斜率越小越好，跟二维水平井二增段设计思路一样。轨迹控制参考二维水平井。

4 结语

（1）三维水平井和二维水平井都需要矢量中靶，但三维水平井是一个关于垂深，视平移及偏移距的三维关系，该种井可拆分成两个二维关系和一个三维关系，二维水平井是单纯的一个垂深和视平移的二维关系。

（2）二维井设计方法多种多样，，根据入窗井斜不同，可以使用双圆弧，单圆弧+手动微调，空间五段等多种方法。三维水平井因为造斜点处剩余垂深与剩余视平移差值太大，必须有小井斜稳斜段，只能使用空间五段制+手动微调。

（3）二维水平井轨迹控制过程中根据所选工具造斜能力不同控制思路多样化，三维水平井稳斜段和扭方位段必须按照设计严格执行，全力增斜段可以依据多二维水平井二赠段控制。