随着钻井工厂化作业的日益兴起,采用工厂化作业模式开发油气藏已成为石油工程师的共识。井眼轨道优化设计和平台整体优化设计是工厂化作业钻井技术的关键问题。本文从三维轨道优化设计、钻井平台位置优选、平台井优化设计及井组防碰扫描和绕障设计等方面展开了研究。首先,在总结前人经验的基础上,基于最优化理论,以设计井深最短为优化函数,以井斜角、方位角、关键点处垂深为设计变量,以造斜点垂深、工具造斜率、地层条件以及边界条件等为约束条件,建立了三维井眼轨道最优化模型。利用SQP算法对所建模型进行求解,并进行实例验证设计模型的合理性。其次,分别以水平位移最小和钻井井深最短为优化指标,建立了工厂化作业平台位置优选模型;针对平台井部署要求和难点,给出了平台井部署优化方法及平台内井轨迹优化设计方法;分析研究含误差分析的防碰扫描方法,给出了在设计过程中如何选用防碰扫描方法的原则。最后,应用C#语言编写了井眼轨道优化设计的软件,在输入约束条件的前提下,设计出一条最优的井眼轨迹,并实例验证设计模型的合理性。软件计算准确、迅速,可作为钻井技术人员的辅助工具。