油田定向井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望

陳楠（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院鉆井工藝研究所，黑龍江 大慶 163000）

定向井的鉆井難度較大，因為鉆井施工前需要做一系列準(zhǔn)備工作，如：確定井的地理位置、井身結(jié)構(gòu)、方位角和水平位移等精確數(shù)據(jù)。定向井鉆井的設(shè)計工作至關(guān)重要，設(shè)計要達(dá)到快速、整潔、優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)，設(shè)計人員要收集大量的基礎(chǔ)資料，然后根據(jù)不同井的鉆探情況、井身剖面類型、鉆井液類型及完井方法等統(tǒng)計出方位漂移率，還要根據(jù)經(jīng)濟效益的要求，依據(jù)靜態(tài)資料確定設(shè)計的角度。為了在一定程度上減少井眼軌跡控制和施工難度，加快鉆井速度，要盡量選擇那些簡單的剖面類型。

1 定向井鉆井專用工具的發(fā)展現(xiàn)狀

鉆井工具的發(fā)展水平，在一定程度上決定了鉆井技術(shù)的發(fā)展高度，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，鉆井工具在應(yīng)用過程中得到不斷的改進，目前應(yīng)用的主要工具是彎接頭、非磁鉆鋌、井下馬自達(dá)等。彎接頭內(nèi)通常安裝循環(huán)套，殼體上劃有彎曲方向的標(biāo)線，用作單點或有線隨鉆側(cè)斜儀確定工具面的方向，它的主要作用是使造斜鉆具產(chǎn)生側(cè)向力。彎接頭的種類較多，目前使用較多的是可調(diào)彎接頭，因為，可調(diào)彎接頭在使用過程中，優(yōu)勢明顯，具有減少起鉆次數(shù)、加快鉆井速度、降低鉆井成本等優(yōu)點。

井下馬達(dá)是動力來源，大概分為三大類，渦輪鉆具、容積式馬達(dá)和電動鉆具。各個馬達(dá)都有其自身的特點，在使用過程中，都具有很廣泛的應(yīng)用價值。簡要介紹一下常用的容積式馬達(dá)的優(yōu)點，它可以在開始造斜前將井內(nèi)橋塞循環(huán)干凈，另外，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速相差的幅度較小有利于鉆頭選型。螺桿鉆具由萬向軸、旁通閥、轉(zhuǎn)子、定子、和傳動軸四部分組成。螺桿鉆具的工作動力來自循環(huán)鉆井液，在壓力一定時，鉆井液泵入鉆具，進入馬達(dá)的螺旋形空腔使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，然后經(jīng)萬向軸傳遞到傳動軸和鉆頭上。當(dāng)無鉆井液循環(huán)或低泵沖循環(huán)時，在彈簧的作用下，閥心處于上部位置，此時旁通孔開啟，鉆井液可灌入鉆柱或自鉆柱泄出，所有鉆井液流經(jīng)馬達(dá)所作的功轉(zhuǎn)換為機械能。

2 常見鉆井設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 鉆進穩(wěn)定器的應(yīng)用

該儀器在定向井中常用，通常我們說的定向井是指井眼軌道已經(jīng)預(yù)先設(shè)計好的，偏離井口垂線既定方向有一定的距離，具有一定的目標(biāo)的井。定向井的分類有一定的規(guī)律，通常可分為普通定向井、大斜度井、徑向水平叢式井等。螺旋式和滾子式穩(wěn)定器是兩種主要的定向井穩(wěn)定器，鉆井過程中，使用最頻繁的是螺旋式穩(wěn)定器。穩(wěn)斜鉆具組合，可以減小零部件之間的相對距離，主要是穩(wěn)定器之間，穩(wěn)定器與鉆頭之間的距離，可以達(dá)到加強下部鉆具剛性的目的，這樣就能夠確保下部鉆具不會受壓也不會變形，可以達(dá)到穩(wěn)斜的效果，此外，這樣的組合還可以達(dá)到穩(wěn)定井斜和方位的目的。穩(wěn)定器出、入井口時，要對穩(wěn)定器的外徑進行認(rèn)真測量，同時認(rèn)真檢查部件是否出現(xiàn)磨損和穩(wěn)定器在鉆具組合中的安放位置。通常來說，穩(wěn)定器的外徑磨損有嚴(yán)格的界定，即小于2毫米。實際施工過程中，在修整井眼過程中，可以使井眼曲率變化平緩、圓滑，有利于減少井下復(fù)雜情況。

2.2 鉆井中的水泥注入技術(shù)現(xiàn)狀

隨著油田鉆井技術(shù)的發(fā)展進步，一些高難度鉆井技術(shù)已經(jīng)從室內(nèi)模擬實驗逐漸應(yīng)用到實際鉆井中，例如：定向井、水平井注水泥頂替技術(shù)，這項技術(shù)雖然在大型油田中已經(jīng)比較成熟，但在很多小油田，還不夠完善，缺乏相應(yīng)的配套措施，因為，一些小油田的鉆井工作量比較小，沒有接觸此類高難度的井，在理論上就缺乏認(rèn)識，更沒有全面研究注水泥的頂替機理。當(dāng)井斜角和偏心度比較穩(wěn)定時，相對穩(wěn)定的配比存在于水泥的密度差與相應(yīng)的頂替排量之間，實踐證明，要想獲得較好的頂替效果，就要合理搭配密度與雷諾數(shù)。也就是說，出現(xiàn)比較大的井斜角度時，也會出現(xiàn)較大的密度差。此時，頂替的液體沿環(huán)外空低邊進入的趨勢就會更明顯，當(dāng)偏心度增加到一定程度時，頂替液就會順著環(huán)外空高邊率輕易的先進行頂替；當(dāng)井斜度角減小到一定程度時，偏心程度與密度差的變化成正比，他們同時變化，可以減小雷諾數(shù)，對于環(huán)空頂替會有效果；此外，雷諾數(shù)的相應(yīng)增大同樣會使頂替液趨于沿著高邊率先頂替，由此，要想配比合理的密度差和雷諾數(shù)，就要使頂替效果更加明顯。

當(dāng)井斜角比較小或井眼相對垂直、層流注入水泥的時候，套管居中時大的正密度差有利于頂替效率的提高；而當(dāng)油井套管在井內(nèi)的中心出現(xiàn)偏移時，正密度差的增大，有利于克服偏心的影響，從而有利于頂替效率的進一步提高。所以當(dāng)井斜角較大或水平時，套管居中小的密度差頂替效果會比較明顯，密度差無論正與負(fù)，在頂替時都容易產(chǎn)生分層流動的現(xiàn)象；而當(dāng)套管出現(xiàn)偏移中心時，正密度差會在重力的作用下和對頂替效率產(chǎn)生影響。

3 結(jié)語

定向井鉆井由于其技術(shù)難度較大，在很多油田還沒有普遍使用，但相信，隨著技術(shù)的不斷完善和油田開發(fā)的需要，該項技術(shù)會在油田中應(yīng)用的越來越廣泛，該項技術(shù)也會在應(yīng)用中不斷完善和成熟，為我國油氣開發(fā)做出更大貢獻。

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