水平连通井(又称U型井)属于定向井技术中的一门特殊专业技术,对于煤层气、地下可溶性矿等这类特殊井,水平连通井技术具有增加有效供给范围、导流能力、单井产量和采出程度等优点,但是在实钻过程中,往往由于轨迹控制精度低,质量差等原因,导致连通阶段连通作业困难甚至连通失败。因此,完善水平连通井的轨迹精细控制技术,形成一套高效的轨迹控制模式化方法,是一个十分有意义的研究课题。本文通过调研国内外轨道设计与轨迹控制的相关文献,并结合水平连通钻井工艺的特点,以轨道设计与轨迹控制为主线,以下部钻具造斜能力分析及井眼轨迹预测技术为手段,以提高井眼轨迹控制质量为目的,进行了如下几个方面的主要研究工作:(1)总结水平井的轨道类型与设计模型,并根据水平连通井井眼轨道精细控制的特点,后期存在的调整井斜及扭方位的需要,建立水平连通井轨道优化设计模型;(2)结合BHA造斜能力几何算法,分析下部钻具造斜能力,详细阐明了各因素对下部钻具几何造斜率的影响效果,为现场施工提供优化钻具组合的依据;(3)结合井眼轨迹预测模型,使用自然参数模型建立轨道预测方法,为井眼轨迹控制提供监控依据;(4)结合轨迹设计与轨道预测方法,完善水平连通井井眼轨迹控制技术,重点着重于连通阶段的磁导向技术的原理及控制方法;(5)形成水平连通井井眼轨迹控制方案,进行现场应用,并对应用效果进行分析。通过本文的研究,基本形成了钻前水平连通井的设计方法及下部钻具组合的优化依据,钻中的井眼轨迹预测技术及RMRS磁导向连通技术等应用技术,通过现场应用的对比分析,形成了水平连通井的模式化轨道控制方法,该模式化控制方法效果明显,有效提高了平均机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本,对后续的水平连通井低成本高效作业,具有十分重要的参考价值。