摘要：钻机、钻井设备、服务等各方面的设计与需求要平衡业界的要求并解决实际的问题。高效设计和针对钻井设计后续的优化要求不同组织不同技术部门之间为了整体的钻井目标进行相互合作，为达到最优的操作和经济指标，各专业部门之间必须要按照一定的准则高效合作，将重复作业量降到最小，最基本的要求是明确定义工作流程的每一个步骤，设计和执行中的每一个人同时关注作业的要求和工作的目标，最重要的是，明确不同步骤之间的交界点，在转换过程中对整个工程队伍和服务提供商进行评估，以确保实现总体目标。

摘要：石油工程领域有一项亟待解决的问题,即在易斜地层开展垂直钻井活动时,实现防斜打快的理论以及方法不足,较难达到防斜打快的目的。与准噶尔盆地相结合,该地石炭系地层倾角十分大,岩石可钻性较差,很难掌控井斜。

摘要：目前定向井和水平井普遍设计成二维圆弧型井身剖面。传统设计方法对于不同类型的井身剖面都分别给出设计公式,通用性差,往往需要多次试算才能得到合理的设计结果。为了解决井身剖面及其设计方法的多样性问题,建立了通用的井身剖面及约束方程,提出可任选2个待求特征参数的井身剖面设计新方法。通过揭示井身剖面及特征参数的演化规律,使设计方法适用于由直线段和圆弧段所组成的各种井身剖面。该研究突破传统设计方法的局限性,给出了具有普适性的解决方案,实现了特征参数之间的相互验证和优选,解决了井身剖面设计的多样性和优化设计问题。新设计方法具有计算公式简明、方法灵活实用、易于计算机编程等特点,可广泛应用于定向井和水平井的轨道设计。应用实例验证了设计方法的科学性和适用性。

摘要：井斜控制方案设计是有效控制井眼轨迹的首要环节,在定向钻进过程中普遍应用。基于空间圆弧轨迹模型,提出了井斜控制方案的交互式设计方法,解决了一些参数的多值性问题,揭示了特殊扭方位方式的适用条件,阐述了用于增、降斜的初始工具面角范围。结果表明:交互式设计方法具有优化设计和结果校验功能,现场使用方便;初始工具面角等参数的多值性问题不能简单地用井斜角增量来判别,而是取决于扭方位终点的井斜变化率;稳斜扭方位和全力扭方位应限定在一定的井段范围内使用,其范围可用许用弯曲角来表征;稳斜扭方位的许用弯曲角不超过180°,全力扭方位的许用弯曲角不超过90°。稳斜扭方位井段由增斜和降斜2部分组成,其增、降分界点为井段中点;扭方位井段的增、降斜趋势可用初始工具面角来判别,而初始工具面角的增、降斜分界线或区域取决于始点井斜角。应用实例验证了研究结果的科学性和适用性。

摘要：空间圆弧作为一种典型的井眼轨道模型 ,广泛应用于多目标井、分支井、侧钻井等三维井眼轨道设计 ,以及定向井、水平井和大位移井的调整轨道设计。由于三维井眼轨道的设计与计算通常都是在垂直剖面图和水平投影图上进行的 ,而空间圆弧在这两个平面上又都不是像圆弧那样的简单的曲线形式 ,所以增加了问题的复杂性。由于这种原因 ,目前对空间圆弧轨道的计算多采用近似公式。文章结合井眼轨道的设计要求和空间圆弧的特点 ,提出了空间圆弧轨道上的坐标、井斜角、方位角、井斜变化率、方位变化率和装置角的计算公式。这些计算公式在理论上是精确解 ,具有普遍适用性 ,从而为空间圆弧轨道模型的进一步应用和三维井眼轨道设计奠定了基础。所有公式都通过算例进行了验证。

摘要：空间圆弧作为一种典型的井眼轨迹组件,广泛应用于三维井眼轨道设计、实钻轨迹监测和滑动导向钻井轨迹控制等领域。分别基于井眼曲率及初始工具面角和井段两端点的基本轨迹参数来表征空间圆弧轨迹的形状和摆放姿态,建立了空间圆弧轨迹的两种描述方法即坐标转换法和矢量分析法,提出了两套空间圆弧轨迹参数的计算公式。这些计算公式在数学上是精确解,可计算空间圆弧轨迹上任一点的井斜角、方位角、空间坐标、工具面角、定向方位角等参数,并且它们都是井深或弯曲角的单值解析函数。对空间圆弧轨迹模型进行了系统地描述,形成了普遍适用的井眼轨迹内、外插值计算方法,可直接用于计算井眼轨迹的分点参数、外推预测井眼轨迹等,具有形式简明、方法实用等特点。此外,应用此研究成果,还可简化三维井眼轨道设计、邻井防碰扫描等设计与计算方法。应用实例验证了研究结果的科学性和适用性。

摘要：为满足各种导向钻井方式的井眼轨迹控制需求,建立了导向钻具的定向造斜方程及井眼轨迹的过程控制方法,并进行算例分析。通过证明导向钻具的定向方向与井眼轨迹的主法线方向相一致,建立了导向钻具的定向造斜方程。通过建立导向钻具的造斜率-工具面角、造斜率-定向方位角关系曲线,提出了井眼轨迹的过程控制技术。研究表明:导向钻具的造斜率决定了井眼轨迹的井眼曲率,导向钻具的定向方向决定了井眼轨迹的主法线方向;定向方位角与工具面角均具有定向功能,二者可以互算且互为补充。研究结果揭示了导向钻具与井眼轨迹之间的相互作用机理及控制机制,据此能根据设计的井眼轨迹形成井眼轨迹的控制方案,并随钻控制和监测导向钻具的工作特性。

摘要：准确地预测和设计导向钻具的造斜率是实现导向钻井的关键技术之一。弯壳体导向钻具的刚性大、变形小 ,因此可采用几何法来计算造斜率。考虑到结构弯角位置以及稳定器与井壁间隙对钻具造斜率的影响 ,提出了修正的三点定圆法 ,使计算结果更接近于工程实际情况 ,且其计算公式十分简明 ,具有很高的计算精度 ,与精确的三点定圆数学方程得出的几何造斜率基本吻合。同时提出了利用几何造斜率设计导向钻具组合的方法 ,给出了相关的计算公式和一些设计实例。

摘要：针对现行井眼定位方法存在的问题,提出真三维井眼定位方法,并进行算例分析。现行定位方法以网格北作为指北基准,基于地图投影坐标进行水平面定位,基于高程坐标进行垂向定位,且二者相互独立,只使用一点处的子午线收敛角和磁偏角来归算全井的井眼轨迹,存在固有缺陷和误差。基于地球椭球及其解算原理,揭示了井口坐标系与大地坐标系及高程坐标系之间的转换关系,提出了采用真北作为指北基准的真三维井眼定位方法。算例分析结果表明,现行定位方法算得的靶点垂深偏小、水平位移偏大,与真三维定位方法相比存在较大误差。真三维井眼定位方法从根本上解决了现行定位方法存在的问题,能精准定位靶点与井口间的相对位置,可显著提高井眼轨迹设计的精确性和可靠性。

摘要：针对井眼轨迹模型的多样性问题,提出了空间圆弧、圆柱螺线和自然曲线等模型的通用格式。将各种井眼轨迹模型的空间坐标增量都表述为3个坐标分配系数与某个参考量的乘积,其中坐标分配系数分别表征了单位长度参考量所对应的各坐标增量,再引入一个参考量化算系数,将不同井眼轨迹模型的参考量都化算为井段长度,使得每种井眼轨迹模型的各坐标增量都表示成了参考量化算系数、坐标分配系数和井段长度三者乘积的形式,具有形式简明、易于计算机编程等特点。由于不同的导向钻井方式要使用不同的井眼轨迹模型,所以对于同一个井眼轨迹设计、监测或控制问题就要分别建立适用于不同导向钻井方式的计算方法。通用格式的井眼轨迹模型可提供普遍适用的计算方法,不同的导向钻井方式只需选用不同系数的井眼轨迹模型。