定向鉆井技術(shù)常見問題與對策探討

張艷成

（中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤錦124000）

定向鉆井技術(shù)常見問題與對策探討

張艷成

（中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤錦124000）

近年來，我國石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，為推動國民經(jīng)濟增長做出了較大貢獻(xiàn)。為進(jìn)一步促進(jìn)石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以石油開采過程中的定向鉆井技術(shù)作為主要研究對象，進(jìn)而對其在應(yīng)用過程中的常見問題和對策展開了深入研究。

定向鉆井技術(shù)；定向儀；定向井軌跡

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.058

1 定向鉆井技術(shù)

定向鉆井技術(shù)是使井身沿預(yù)先設(shè)定的方向和軌跡鉆至目標(biāo)層的一種鉆井工藝方法，隨著定向鉆井技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴大，其對鉆井效率與石油開采效率的影響也逐漸擴大。需說明的是，定向鉆井技術(shù)目前已被廣泛應(yīng)用于斜向鉆井、水平鉆井和對接鉆井的作業(yè)當(dāng)中。其中，尤以對接鉆井技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛[1]。此外，定向鉆井技術(shù)對于沙漠、海上和人工島等惡劣環(huán)境具有較強的適應(yīng)性，同時，還能夠用于受地面條件約束的其他地區(qū)，如道路、河流等地。但也正因如此，定向鉆井技術(shù)在應(yīng)用過程中所受外部因素的影響較大，從而增加了該項技術(shù)應(yīng)用的不確定性。

2 定向鉆井技術(shù)常見問題

2.1 定向儀問題

定向儀若在石油開采過程中發(fā)生相關(guān)故障或問題將直接影響石油的開采效率，且對于操作人員而言，將無法繼續(xù)保證油井的精確性。當(dāng)發(fā)生定向錯誤時，若相關(guān)作業(yè)人員仍然以原來的開采方案繼續(xù)鉆井，勢必會導(dǎo)致定向井眼的軌跡發(fā)生偏離，在難以實現(xiàn)預(yù)定鉆井目標(biāo)的同時，也從整體上降低了石油開采效率。需要說明的是，在鉆井過程中，不入鍵是一類常見問題，導(dǎo)致這一問題的主要原因為定向儀失效，從而導(dǎo)致定向結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，難以實現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的鉆井目標(biāo)[2]。

2.2 定向井軌跡控制問題

對整個鉆井工作進(jìn)行分析可知，定向井的軌跡控制是一項極為重要的工作，其直接影響著鉆井質(zhì)量和石油開采效率。就現(xiàn)階段而言，我國鉆井過程中大都以堆積控制技術(shù)來進(jìn)行定向井的軌跡控制，雖然此項技術(shù)對于定向井的勘探工作而言具有較高的效率和安全性，但在進(jìn)行實際鉆井時，鉆井眼仍然會與預(yù)先設(shè)計的情況發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致鉆井軌跡并未按照預(yù)先設(shè)定好的軌道進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)此種情況發(fā)生時，工程方不得不對定向井進(jìn)行重新鉆取，從而大幅增加鉆井成本，降低工程單位的經(jīng)濟效益。

2.3 定向井氣體鉆井井斜問題

井斜是定向鉆井技術(shù)應(yīng)用過程中的另一常見問題。通常，在進(jìn)行鉆井時，為了對鉆井和石油進(jìn)行有效保護(hù)，大都會選擇氣體鉆井的方式展開相應(yīng)的鉆井工作，而此種方法在應(yīng)用過程中一旦遇到井斜問題，勢必會出現(xiàn)油氣浪費的情況。對于我國而言，定向鉆井技術(shù)的研究和應(yīng)用尚處于初級階段，相關(guān)的研究成果和實踐經(jīng)驗并不充足，故目前關(guān)于定向井氣體鉆井的井斜問題尚未形成高效、統(tǒng)一的處理方式。

2.4 大斜度定向井井眼清潔問題

定向鉆井技術(shù)應(yīng)用過程中的另一關(guān)鍵問題是在大斜度定向井井眼的清潔度較低。對定向鉆井進(jìn)行分析可知，其作業(yè)環(huán)境較為惡劣，因鉆井過程中周邊巖屑過多，將極有可能在定向井的井眼位置形成對應(yīng)的巖屑床，特別是鉆井處于45°～60°斜角范圍內(nèi)時，巖屑床現(xiàn)象更加明顯，從而對定向鉆井工作的正常運行產(chǎn)生較大阻礙，在一定程度上降低了石油開采的效率。因此，在石油開采過程中，應(yīng)格外注意井的位置以及井沿周邊的巖屑情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其周邊存在巖屑時，應(yīng)采取相關(guān)辦法對其進(jìn)行清理，確保后續(xù)鉆井施工的順利進(jìn)行[3]。

3 定向鉆井技術(shù)應(yīng)用措施

3.1 規(guī)范使用定向儀

定向鉆井技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，必須保證規(guī)范且科學(xué)、合理地使用定向儀，以此避免在使用過程中出現(xiàn)意外的人為因素而造成定位錯誤。（1）規(guī)范使用定向儀時要保證儀器入鍵時盡量有效避免涉及造斜彎曲的地段，入鍵時應(yīng)采取上提、下放，或者上下來回提供鉆柱的方法；（2）下鉆的速度要嚴(yán)格且合理地控制，不能夠過快或者過慢，以避免出現(xiàn)鉆孔中沉積細(xì)固相的情況；（3）對鉆桿雜物進(jìn)行清除時，必須要采取圓柱狀物體進(jìn)行試通，該圓柱狀物體的外徑需要保證在3mm以上[4]?；蛘?，可以在定向接頭的下端安裝一個比較便捷的逆止閥，能夠相應(yīng)降低儀器下行時所產(chǎn)生的阻力，保證儀器能夠勻速下行。

3.2 優(yōu)化定向井軌跡控制

對定向井軌跡的控制進(jìn)行優(yōu)化，主要是指對定向井井身的軌跡控制進(jìn)行優(yōu)化，其中涉及數(shù)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中的泛函極值變分知識內(nèi)容。應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時，操作人員若要對定向井井身的軌跡控制作出良好優(yōu)化，則必須要能夠建立恰當(dāng)?shù)淖顑?yōu)井身軌跡目標(biāo)函數(shù)，以此對井身的軌跡予以確定。在此基礎(chǔ)上，操作人員需要采取設(shè)極值曲線的方法，掌握函數(shù)極值變分知識內(nèi)容的情況下，逐步將極值問題轉(zhuǎn)化成為多元函數(shù)的極值問題，計算出定向井井身的最優(yōu)軌跡，便于進(jìn)行優(yōu)化控制[5]。

3.3 嚴(yán)格控制氣體指數(shù)

應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時會出現(xiàn)一定的定向井氣體鉆井井斜問題，即會產(chǎn)生一定地層斜力。主要原因在于地層斜力受到了地層傾斜角及其指數(shù)的影響。針對該種情況，石油開采應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時，必須要嚴(yán)格控制氣體指數(shù)。（1）必須要嚴(yán)格控制氣體鉆井當(dāng)中各類異性指數(shù)；（2）必須要盡量減少地層的斜力，避免出現(xiàn)定向井井斜問題。此外，在具體的定向鉆井過程中，由于鉆井速度較快，氣體會長期存在，對定向井的井壁會產(chǎn)生不良影響，如使定向井井壁出現(xiàn)了沖蝕的現(xiàn)象等。為此，在定向鉆井時，應(yīng)該明確各個施工過程，以便對其進(jìn)行更加嚴(yán)格的控制和管理，保障石油開采能夠順利進(jìn)行[6]。

3.4 保障定向井井眼清潔

應(yīng)用定向鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆井時，會在井眼相應(yīng)的位置產(chǎn)生大量巖屑堆積的情況，進(jìn)而導(dǎo)致鉆井的進(jìn)度無法保證，定向井的通暢度亦會受到影響。鑒于此，應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時應(yīng)該重視清潔井眼。在清潔井眼時，應(yīng)該解決的問題為震動篩鉆屑的返出問題。清潔井眼時務(wù)必保證鉆屑的返出量在正常的范圍，若返出的鉆屑顆粒比較清晰，則可以證明該定向井的井眼清潔工作較好。一般情況下，對定向井的井眼進(jìn)行清潔時，均會采用科學(xué)調(diào)整鉆井液性能、合理使用鉆井液處理劑，或者做好鉆井返砂預(yù)防等技術(shù)方法。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的逐漸提高以及經(jīng)濟能力的不斷提升，我國在石油能源利用與開采方面的需求亦在不斷增加。定向鉆井技術(shù)是石油開采中常見的技術(shù)之一，具有重要的應(yīng)用價值和意義。但是，在具體的定向鉆井技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中卻存在著定向儀、定向井軌跡控制、定向井氣體鉆井井斜以及大斜度定向井井眼清潔等多方面的問題。為此，希望石油開采領(lǐng)域在應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時能夠規(guī)范使用定向儀、優(yōu)化定向井軌跡控制、嚴(yán)格控制氣體指數(shù)，并且要保障定向井井眼清潔，以促進(jìn)我國石油開采的穩(wěn)健發(fā)展。

【1】鄒憲斌.探討定向鉆井技術(shù)常見問題與對策[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014,9(12):98.

【2】宋學(xué)芝.市政道路施工技術(shù)常見問題與解決對策探討[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2016(3):225.

【3】保國沛.論述定向鉆井技術(shù)的常見問題與對策[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2016,3(14):225.

【4】胡炎高.定向鉆井技術(shù)常見問題與措施探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011,12(19):160.

【5】那自強.定向鉆井技術(shù)常見問題與措施探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015,3(7):63.

【6】方擎.地質(zhì)工程測量技術(shù)的常見問題與對策探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013,2(22):73.

DiscussiononCommonProblemsofDirectionalDrillingTechnologyandCountermeasures

ZHANG Yan-cheng
(TheSecondDrillingCompanyofCNPCGreatwallDrillingCo.Ltd.,Panjin 124000,China)

Inrecentyears,China'soilindustryisdevelopingrapidly,andhas contributedalottopromotenationaleconomicgrowth.Tofurther promote the development of oil industry,this paper is aimed at the directional drilling technology in the process of oil production,and deeply analyzesthecommonproblems intheapplicationprocessandcountermeasures.

directionaldrillingtechnology;directionalfinder;directionalwelltrajectory

TD231

A

1007-9467（2016）10-0131-02

2016-08-26

張艷成（1985～），男，山東曲阜人，工程師,從事海外鉆井研究。