淺層石油定向井鉆進(jìn)工藝

胡更會(huì) 任偉

摘 要：定向井是通過利用特殊的井下工具，使鉆頭沿著設(shè)定的軌道鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)的一種區(qū)別與直井的井型。作為一種相對(duì)復(fù)雜的井型，其參數(shù)包括井斜、方位、垂深、水平位移、造斜點(diǎn)、狗腿度等，它可以大幅提高油氣產(chǎn)量，降低開采成本，使油氣資源得以更經(jīng)濟(jì)、有效的開發(fā)。本文根據(jù)作者多年施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)淺層石油定向井鉆進(jìn)工藝進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和分析，旨在為同行提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：淺層石油；定向井；鉆進(jìn)工藝

1 定向井

定向井技術(shù)是當(dāng)今世界石油勘探開發(fā)領(lǐng)域最先進(jìn)的鉆井技術(shù)之一，它是由特殊井下工具、測(cè)量?jī)x器和工藝技術(shù)有效控制井眼軌跡，使鉆頭沿著特定方向鉆達(dá)地下預(yù)定目標(biāo)的鉆井工藝技術(shù)。采用定向井技術(shù)可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經(jīng)濟(jì)、有效的開發(fā)，能夠大幅度提高油氣產(chǎn)量和降低鉆井成本，有利于保護(hù)自然環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 定向鉆進(jìn)確定鉆壓方法的應(yīng)用

鉆進(jìn)中，從指重表上讀取的鉆壓受井斜、井壁摩擦、泥漿性能等因素影響，往往失真。在地層性質(zhì)一致的地層中直井段采用螺桿鉆具鉆進(jìn)，鉆壓受其他因素影響也小，所以泵壓的負(fù)載壓降更能準(zhǔn)確反映鉆壓，通過記錄一組鉆壓與負(fù)載壓降數(shù)據(jù)，確定好鉆壓與負(fù)載壓降的關(guān)系，可以用于井斜較大時(shí)確定實(shí)際鉆壓。

螺桿鉆具的總效率與其頭數(shù)有關(guān)，頭數(shù)越多，定子與轉(zhuǎn)子接觸面越大，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需克服的阻力也越大，其效率也就越低。目前螺桿鉆具的效率值為0.4～0.7，水力效率0.9～1。某定向井鉆進(jìn)中使用的螺桿鉆具型號(hào)為7LZ244×7V*1.5°，即螺桿鉆具頭數(shù)為7/8。取螺桿鉆具效率值0.5，水力效率0.95，通過上一節(jié)公式可計(jì)算出螺桿鉆具的機(jī)械效率0.53。根據(jù)使用螺桿鉆具參數(shù)，確定螺桿鉆具每轉(zhuǎn)排量q。取某一井直井段定向鉆進(jìn)初期一系列鉆壓與負(fù)荷壓降，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，擬合出對(duì)應(yīng)關(guān)系方程。求出鉆壓與壓降對(duì)應(yīng)曲線，并擬合出參數(shù)方程，得出鉆壓與負(fù)荷壓降的關(guān)系方程

從計(jì)算結(jié)果可以看出，定向井鉆井過程中，指重表上所示鉆壓與實(shí)際鉆壓相比失真較大。這是由于定向鉆進(jìn)過程中，螺桿鉆具前方帶一近尺寸扶正器，造成鉆壓部分加于扶正器上，特別是鉆頭使用至后期，由于鉆頭磨損導(dǎo)致鉆頭直徑減小，所鉆井眼變小，扶正器分壓更加明顯；同時(shí)，對(duì)于一些井斜、方位變化大的井段，施加鉆壓的效率相對(duì)其他井段也較低；由于送鉆而使鉆具與地層摩擦，也影響有效鉆壓的施加。

3 淺層石油定向井鉆進(jìn)工藝

3.1 直井段

井口開正開直，開孔的前2個(gè)單根用水平尺丈量方鉆桿鉛垂度，表層鉆進(jìn)使用塔式鉆具組合、牙輪鉆頭吊打鉆進(jìn)，井斜控制在1°以內(nèi)，起鉆投測(cè)，拿到數(shù)據(jù)后方可下套管。直井段采用設(shè)計(jì)要求的鉆具組合和鉆井參數(shù)，確保直井段打直?？刂凭苯切∮?°，鉆進(jìn)中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求用單點(diǎn)測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)。館陶組、地層交接面、鉆鋌出套管輕壓吊打（8 1/2″井眼30KN，12 1/4″井眼80KN）。鉆達(dá)定向造斜井深前50米，泥漿應(yīng)為小循環(huán)，并處理好泥漿性能，控制泥漿含砂量小于0.5%，充分循環(huán)確保井眼穩(wěn)定暢通，起下鉆無阻無卡，保證動(dòng)力鉆具正常工作。定向或扭方位前，采用多點(diǎn)或連續(xù)測(cè)斜取得上部井段井斜數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行下步施工。有磁干擾的井段應(yīng)進(jìn)行多點(diǎn)陀螺測(cè)斜。根據(jù)上部測(cè)斜數(shù)據(jù)，確定定向方位、工具面和造斜率，使用的單彎螺桿或彎接頭的度數(shù)必須經(jīng)過技術(shù)發(fā)展部批準(zhǔn)。

3.2 定向及扭方位

3.2.1 定向、扭方位施工原則

定向、扭方位在井斜小于8°時(shí)推薦用磁北法定向，井斜大于8°時(shí)推薦用高邊法定向。定向中造斜、扭方位盡可能使用隨鉆儀確保井身質(zhì)量。在有磁干擾的情況下，使用陀螺儀定向。在定向井施工現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)人員必須及時(shí)繪出設(shè)計(jì)軌跡與實(shí)鉆軌跡的垂直投影圖和水平投影圖，以指導(dǎo)定向井的施工。

3.2.2 定向或扭方位的鉆具組合下井，必須雙鉗緊扣

單點(diǎn)儀定向或扭方位原則上每單根測(cè)斜一次，隨鉆儀造斜或扭方位每單根記錄一組數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量的井斜角和方位角及時(shí)修正反扭角的誤差，并調(diào)整造斜工具的裝置角，預(yù)測(cè)井底的井斜和方位狀況，指導(dǎo)下步施工。帶彎接頭的定向鉆具組合接單根和起鉆時(shí)，嚴(yán)禁用轉(zhuǎn)盤卸扣。定向或扭方位完畢，定向井段超過40米或井下情況復(fù)雜應(yīng)先下入剛性較小的單扶正器鉆具組合通井?dāng)U劃眼，修整井壁，然后下入鉆進(jìn)要求的鉆具組合。擴(kuò)眼時(shí)剎把必須由司鉆操作，值班干部在場(chǎng)指揮。擴(kuò)劃眼嚴(yán)禁連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤下放擴(kuò)眼，原則是“下放時(shí)不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不放”，以撥為主，遇阻不超過50KN，東營組以上地層擴(kuò)眼時(shí)用領(lǐng)眼鉆具組合，防止打出新井眼。

3.3 轉(zhuǎn)盤鉆增斜井段的施工

增斜井段根據(jù)工程要求選擇合適的鉆具組合和鉆井參數(shù)。根據(jù)測(cè)斜數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整鉆具組合和鉆井參數(shù)，改變?cè)鲂甭?。近鉆頭穩(wěn)定器應(yīng)為井底型，以縮短鉆頭與穩(wěn)定器之間的距離。所有下井的穩(wěn)定器直徑磨損超過3mm嚴(yán)禁入井。每次起下鉆必須丈量穩(wěn)定器的外徑。按照設(shè)計(jì)鉆井參數(shù)鉆進(jìn)，均勻送鉆，使井眼曲率變化平緩，軌跡圓滑。增斜井段，發(fā)現(xiàn)蹩鉆、跳鉆應(yīng)及時(shí)分析原因，切勿盲目鉆進(jìn)。增斜鉆進(jìn)一般應(yīng)鉆30-50米測(cè)斜一次，復(fù)雜地層或關(guān)鍵井段應(yīng)加密測(cè)斜，防止軌跡失控。斜井段不許長(zhǎng)時(shí)間將鉆具定點(diǎn)循環(huán)或空轉(zhuǎn)劃眼，以免井眼出現(xiàn)臺(tái)階。

4 結(jié)束語

定向井就是使井身沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井斜和方位鉆達(dá)目的層的鉆井方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李云峰，耿建國，袁志堅(jiān).陜北淺層石油定向井鉆進(jìn)工藝[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2003（02）.