淺析鉆井工程中井斜的原因及控制措施

盧維虎

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163000）

淺析鉆井工程中井斜的原因及控制措施

盧維虎

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163000）

在鉆井過(guò)程中,井斜給鉆井工程帶來(lái)一系列的危害,并造成巨大損失。要想控制直井井眼絕對(duì)不斜，是不可能的。問(wèn)題在于能否控制井斜的度數(shù)或者井眼的曲率在一定范圍之內(nèi)。本文主要探討井斜的原因以及在現(xiàn)場(chǎng)中控制井斜的措施與方法，這對(duì)合理化的鉆井有非常重要的意義。

鉆井；井斜；防斜鉆具；原因；措施

井斜是鉆井工作中一個(gè)較為普遍的問(wèn)題 ,它直接影響著鉆井井身質(zhì)量和鉆井度。鉆井作業(yè)不但要求鉆速快，而且要求井身質(zhì)量好。井身質(zhì)量的好壞是油氣井完井質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。它直接關(guān)系到泊氣田的勘探和開(kāi)發(fā)工作是否成功。直井防斜技術(shù)的研究已有80年的歷史，對(duì)防斜打直起到了重要作用。然而，傳統(tǒng)的防斜技術(shù)多采用“輕壓吊打”，以犧牲鉆井速度為代價(jià)。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的偏心鉆具、偏軸鉆具、柔性鉆具等鉆具組合，雖然有了明顯的改進(jìn)，但是對(duì)于高陡構(gòu)造以及造斜能力強(qiáng)的地層，其井斜控制效果往往仍難以保證。呈現(xiàn)這種局面不是偶然的，鉆具組合的內(nèi)在力學(xué)性質(zhì)決定了目前的防斜技術(shù)是有局限性的?，F(xiàn)代防斜技術(shù)的核心是解決提高井身質(zhì)量和鉆井速度之間的矛盾，必須突破傳統(tǒng)觀念的束縛。積極探索新的防斜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)與高效的統(tǒng)一。

1 井斜的危害

1.1 對(duì)勘探開(kāi)發(fā)的影響

井斜如果較大則會(huì)對(duì)勘探工作產(chǎn)生較大的影響，這就會(huì)導(dǎo)致勘探過(guò)程中對(duì)井深產(chǎn)生誤差，這樣所得出來(lái)的地質(zhì)資料也不夠真實(shí)的準(zhǔn)確，另外，由于傾斜過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致井底遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)的井位，這樣對(duì)于地下的油氣層可能出現(xiàn)偏離的情況，導(dǎo)致勘探工作的失敗。這對(duì)斷塊小油氣田顯得格外重要；如果井斜過(guò)大，也會(huì)打亂油氣田開(kāi)發(fā)的布井方案。

1.2 對(duì)鉆井施工的影響

如果井斜過(guò)大，惡化了鉆柱工作條件，鉆柱易發(fā)生疲勞破壞；易造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆等事故；井斜過(guò)大，造成下套管困難，套管下入后不易居中，會(huì)直接影響固井質(zhì)量，往往造成面井竄槽和管外冒油、冒氣。

1.3 對(duì)采油工藝的影響

井斜過(guò)大會(huì)直接影響分層開(kāi)采及分層注水工作的正常進(jìn)行，如下封隔器因難、封隔器密封不好等；抽油井常引起油管和抽油扦的磨損和折斷，甚至造成嚴(yán)重的井下事故。

2 井斜的原因分析

2.1 地質(zhì)因素對(duì)井斜的影響。

井斜產(chǎn)生的原因較多，但其中地質(zhì)條件是導(dǎo)致井斜的重要原因之一，如層狀結(jié)構(gòu)、地層傾角、巖性的軟硬交錯(cuò)及斷層等都會(huì)導(dǎo)致井斜的產(chǎn)生，在地質(zhì)因素對(duì)井斜的影響方面人們提出了許多理論，但最本質(zhì)的因素則是可鉆性的不均勻和地層的傾斜，如果這種可鉆性和地層的傾斜相結(jié)合的，則會(huì)導(dǎo)致井眼的傾斜。

2.2 下部鉆具對(duì)井眼彎曲的影響

導(dǎo)致鉆具的傾斜和彎曲的原因一般有以下幾點(diǎn)：首先，由于鉆具直徑小于井眼直徑鉆具和井眼之間有一定的間隙，所以鉆具在井眼內(nèi)活動(dòng)余地很大，這就給鉆具的傾斜和彎曲創(chuàng)造了空間條件。其次，由于鉆壓的作用下部鉆具受壓后必將靠向井壁一側(cè)而傾斜，當(dāng)壓力超過(guò)一定值后，鉆柱將發(fā)生彎曲，彎曲鉆柱將使靠近鉆頭的鉆具傾斜更大。

下部鉆具彎曲引起鉆頭傾斜，在井底形成不對(duì)稱切削，新鉆的井眼將偏離原井眼方向；下部鉆具彎曲使鉆頭受到測(cè)向力的作用，迫使鉆頭進(jìn)行測(cè)向切削，也使新鉆的井服將偏離原井眼方向。產(chǎn)生下部鉆具彎曲的原因主要是鉆具和井眼之間有一定的間隙，鉆具有彎曲的空間，當(dāng)壓力超過(guò)一定值后，鉆柱將發(fā)生彎曲。

3 井斜的控制措施

3.1 鐘擺鉆具組合控制井斜

鐘擺鉆具原理是當(dāng)鐘擺擺過(guò)一定角度時(shí)，在鐘擺上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向回?cái)[的力Gc，稱作鐘擺力。顯然，鐘擺擺過(guò)的角度越大，鐘擺力就越大。如果在鉆柱的下部適當(dāng)位置加一個(gè)扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個(gè)鐘擺，也要產(chǎn)生一個(gè)鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側(cè)，從而使新鉆的井眼不斷降斜。

3.1.1 鐘擺鉆具組合的鐘擺力隨井斜角的大小而變化。井斜角大則鐘擺力大，井斜角等于零，則鐘擺力也等于零。所以，鐘擺鉆具組合多數(shù)用于對(duì)井斜角已經(jīng)較大的井進(jìn)行糾斜。

3.1.2 鐘擺鉆具組合的性能對(duì)鉆壓特別敏感，鉆壓加大，則增斜力增大，鐘擺力減小。鉆壓再增大，還會(huì)將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至出現(xiàn)新的接觸點(diǎn)，從而完全失去鐘擺組合的作用!所以鐘擺鉆具組合在使用中必須嚴(yán)格控制鉆壓。

3.1.3 在井尚未斜或井斜角很小時(shí)，要想繼續(xù)鉆進(jìn)而保持不斜，只能減小鉆壓進(jìn)行“吊打”，由于“吊打”鉆速很慢，所以這時(shí)多使用滿眼鉆具組合，僅在對(duì)軌跡要求特別嚴(yán)的直井（段）中，才使用鐘擺鉆具組合進(jìn)行“吊打”。

3.1.4 扶正器與井眼間的間隙對(duì)鐘擺鉆具組合性能的影響特別明顯，當(dāng)扶正器直徑因磨損而減小時(shí)應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)。

3.2 滿眼鉆具組合控制井斜

3.2.1 YXY組合的結(jié)構(gòu)

YXY組合一般包括四個(gè)扶正器，自下而上依次為：近鉆頭扶正器；中扶正器；上扶正器；第四扶正器。

3.2.2 滿眼鉆具組合的使用需要注意的問(wèn)題：

在已經(jīng)發(fā)生井斜的井內(nèi)使用滿眼鉆具組合并不能減小井斜角，只能做到使井斜角的變化（增斜或降斜）很小或不變化。所以滿眼鉆具組合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。

使用滿眼鉆具組合的關(guān)鍵在于一個(gè)“滿”字，即扶正器與井眼的間隙對(duì)滿眼鉆具組合的性能影響非常顯著。在使用中應(yīng)使間隙盡可能小。設(shè)計(jì)間隙一般為0.8mm～1.6mm。在使用中，因扶正器的磨損，間隙將增大。當(dāng)間隙達(dá)到或超過(guò)兩倍的設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)扶正器。

保持“滿”的另一個(gè)關(guān)鍵在于井徑不得擴(kuò)大。這要求有好的鉆井液護(hù)壁技術(shù)，但即使鉆井液護(hù)壁技術(shù)不好，井徑的擴(kuò)大總要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才會(huì)發(fā)生。只要搶在井徑擴(kuò)大以前鉆出新的井眼，則仍可保持“滿”的效果。這就要求加快鉆速。我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員將此概念總結(jié)為“以快保滿，以滿保直”。

在鉆進(jìn)軟硬交錯(cuò)，或傾角較大的地層時(shí)，要注意適當(dāng)減小鉆壓，并要勤劃眼，以便消除可能出現(xiàn)的“狗腿”。

結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的防斜工具和工藝也取得了較大的進(jìn)步，但仍需借鑒先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)，并結(jié)合油田自身的特點(diǎn)，來(lái)加大對(duì)新型技術(shù)的研究力度，從而使防斜工藝技術(shù)得以快速的提高，保證鉆井工程的正常進(jìn)行。

[1]白家祉，蘇義腦.井斜控制理論與實(shí)踐[M].北京：石油工業(yè)出版社，1990.

[2]高寶奎，高德利.直井防斜原理綜述[J].石油鉆采工藝，1996：18（2）：8～13.

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