定向井施工技術(shù)的探討

摘 要：由于鉆井技術(shù)迅猛的發(fā)展，定向井已成為油田開發(fā)的重要組成部分，而定向井井眼軌跡的預(yù)測設(shè)計(jì)與控制則決定了鉆井的成敗。其中，預(yù)測設(shè)計(jì)是控制的基礎(chǔ)，控制是預(yù)測設(shè)計(jì)的主要實(shí)施方案。只有同時(shí)兼具雙方，才能稱作一次完美的施工。影響井眼軌跡的因素有很多，例如地質(zhì)特性，鉆具組合結(jié)構(gòu)等。因此在具體施工前，應(yīng)注意定向井附近的具體情況，以便優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)提升施工技術(shù)，使鉆井的控制盡善盡美。本文通過實(shí)踐與研究介紹了定向井施工的相應(yīng)措施，僅供技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：定向井;軌跡設(shè)計(jì);軌跡控制

前言：油田開發(fā)是一項(xiàng)高成本，高收入，高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)，而定向井可以節(jié)約用地，降低成本，并且按既定方案進(jìn)行全面鉆井，是目前油田開發(fā)的重要組成部分之一。由于我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，石油這種不可再生資源變得越來越珍貴，因此如何高效開發(fā)油田，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化變得更為重要。本文就定向井的井眼軌跡預(yù)測與井眼軌跡控制進(jìn)行了具體的分析。

1.井眼軌跡的設(shè)計(jì)

1.1定向井及井眼軌跡概念解讀

定向井也稱叢式井，是由一列人為設(shè)定的井按照設(shè)計(jì)的井身軌跡施工完井后所組成的。定向井不僅能應(yīng)用于開發(fā)地址資源的勘探井，還可以作為開發(fā)油田的采油井，更有甚者還能作為油田安全事故發(fā)生后的救援井。它可以節(jié)約用地，降低成本，提升經(jīng)濟(jì)效益，因此在各大油田得到了廣泛的利用。井眼軌跡指的是定向井井身在地下分布的具體空間曲線，在設(shè)計(jì)井眼軌跡時(shí)，影響其軌跡的主要因素有當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特性、井眼軌跡幾何形狀、鉆井工藝參數(shù)，鉆具組合結(jié)構(gòu)。這些因素也是控制井眼軌跡的重中之重。但我國目前并不能完全反應(yīng)出在多種因素影響下井眼軌跡的不同變化形式，因此在施工過程中很容易產(chǎn)生偏離情況，這也是目前定向井打井時(shí)的一大難題。

1.2井眼軌跡設(shè)計(jì)的控制原則及預(yù)測依據(jù)

在井眼軌跡設(shè)計(jì)中，最重要的幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)是井深，井斜角及井斜方位角。在設(shè)計(jì)井眼軌跡時(shí)，應(yīng)首先注意確定井場位置，井組內(nèi)的井?dāng)?shù)排列方式。確定正確的井場位置可有助于節(jié)省投資，方便鉆井且交通方便。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意將相鄰兩口井的造斜點(diǎn)深度相互錯(cuò)開，以防止發(fā)生不必要的麻煩。設(shè)計(jì)井眼軌跡的基礎(chǔ)是預(yù)測井眼軌跡。而預(yù)測井眼軌跡的本質(zhì)，就是預(yù)測井眼延伸方向。通過研究可知，力可以改變機(jī)械鉆速，方向等屬性的即時(shí)狀態(tài)，例如鉆頭前進(jìn)方向就是通過鉆頭所受的力的大小和方向來控制的，而鉆頭所受的力則又有一些外在因素的影響。因此，通過了解機(jī)械鉆頭的具體屬性，地質(zhì)情況等相應(yīng)鉆井工藝參數(shù)，技術(shù)人員就可通過不斷改變鉆頭鉆具組合來進(jìn)行測斜工作，并做出其測繪圖，根據(jù)測繪圖，工作人員就可大致預(yù)測井眼延伸的方向。

1.3井眼軌跡的設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在實(shí)行具體施工前，井眼軌跡測繪人員應(yīng)根據(jù)充分的地質(zhì)資料將井底靶點(diǎn)定下，然后進(jìn)行軌跡剖面測繪，讓技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況從其預(yù)測的多條井眼軌跡中選擇施工最方便，造價(jià)最低，安全高效的井眼軌跡進(jìn)行施工。由于定向井一向都是由直-增-穩(wěn)三段制剖面，直-增-穩(wěn)-降四段制剖面、直-增-穩(wěn)-降-穩(wěn)五段制剖面三種提供，而四段制井眼軌道容易使下鉆的摩擦阻力增大，更有甚者出現(xiàn)卡鉆的情況，因此三段和五段應(yīng)被廣泛采用，來提升井眼軌跡預(yù)測及具體施工時(shí)的效果與效率。除此之外，為了提升其工作準(zhǔn)確性，應(yīng)在鉆井施工時(shí)對鉆頭的活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保其運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確無誤。

2.鉆進(jìn)過程中的軌跡控制

2.1 直井段防斜打直技術(shù)

在定向井的施工過程當(dāng)中，鉆井過程作為其中的一大組成部分，存在著諸多技術(shù)上的難點(diǎn)。而在直井鉆井過程中如何對直井井道采取防斜處理便是其中的一大要及難點(diǎn)。眾所周知，若是在直井鉆井過程中不做防斜處理直接進(jìn)行鉆井，會對最終鉆井的效果造成巨大的影響。其會導(dǎo)致我們對井道本身的認(rèn)知產(chǎn)生誤差，并對接下來的施工造成難以預(yù)知的影響。因此，在定向井的施工過程當(dāng)中，我們應(yīng)對直井段的防斜打直過程予以足夠的重視。當(dāng)前，在我國現(xiàn)有的一些定向井施工工程當(dāng)中，我們在此方面常常會采用特殊規(guī)格的鉆具組合，并隨著鉆井過程的推進(jìn)和深入定期對整個(gè)井道的傾斜程度進(jìn)行測量。若發(fā)現(xiàn)井道傾斜程度存在異常，應(yīng)及時(shí)對井道當(dāng)前的情況進(jìn)行重新勘測，并結(jié)合我們定向井施工最終的目的對接下來的施工計(jì)劃進(jìn)行一定程度的修改，從而做到確保整個(gè)定向井施工過程的順利進(jìn)行。

2.2 造斜段軌跡控制技術(shù)

不僅是在直井段，在定向井施工過程中，造斜段也是存在著諸多技術(shù)難點(diǎn)，會對整個(gè)定向井施工進(jìn)程造成巨大影響的關(guān)鍵施工階段。不同于上一階段，我們在此階段的主要目的是保證控制好我們鉆井的軌跡，確保最終施工完成的定向井能夠達(dá)成我們最初設(shè)計(jì)定向井時(shí)的目標(biāo)。因此，如何對整個(gè)造斜階段的鉆具軌跡實(shí)現(xiàn)極為精確的控制便是我們的一大工作重點(diǎn)。然而，在定向井的施工過程當(dāng)中，如何對鉆井的軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷和修正并非易事，由于在之前施工階段和一些其他人為因素導(dǎo)致的誤差，我們并不能真正意義上完全地使鉆具按照我們最初的預(yù)想進(jìn)行運(yùn)作。因此，這便需要我們在施工過程中結(jié)合實(shí)際情況隨時(shí)對造斜階段鉆井的軌跡進(jìn)行進(jìn)一步的修正，從而把奧正最終施工的質(zhì)量。此外，在對鉆具進(jìn)行控制的過程中，我們也應(yīng)提前對可能對造斜階段軌跡控制產(chǎn)生影響的一些因素進(jìn)行預(yù)知，從而在操作過程中盡可能人為地避免這些誤差的產(chǎn)生，提高我們定向井鉆井過程的工作效率和最終質(zhì)量。

2.3 導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的人工修正

在實(shí)際的定向井鉆井過程當(dāng)中，我們通常會結(jié)合一些嵌入式自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作。通過操作這些設(shè)備，我們能夠較為輕易地對整個(gè)鉆井的過程進(jìn)行把控和調(diào)整，總而實(shí)現(xiàn)？整個(gè)鉆井過程的自動(dòng)控制。然而，在這個(gè)過程中，可能會有諸多的因素對這個(gè)過程造成莫大的影響，如傳輸回來的鉆井軌跡信號受地層內(nèi)部的一些因素影響而存在誤差等。因此，在這個(gè)過程中，我們還需要人為地對這些因素進(jìn)行計(jì)算和比對，從而保證整個(gè)定向井鉆井工程的精確程度和施工質(zhì)量。我們不能僅僅憑借這些自動(dòng)化設(shè)備傳輸回的數(shù)據(jù)單方面對鉆井情況進(jìn)行判斷，而是應(yīng)結(jié)合自身的鉆井工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況對自動(dòng)化設(shè)備傳輸回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，方可得出準(zhǔn)確無誤的鉆井情況結(jié)論。除此之外，我們還應(yīng)結(jié)合實(shí)際自動(dòng)化控制系統(tǒng)在不同工作環(huán)境中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行精確地修正，從而使設(shè)備傳輸、處理完成遞交到我們手中的鉆井軌跡數(shù)據(jù)更為精確，起到提高定向井鉆井工程質(zhì)量的作用。

3結(jié)語

目前，定向井是油田開發(fā)中最重要的一環(huán)，而隨著油田開發(fā)，定向井的使用在油田開發(fā)中會占據(jù)越來越重要的位置。盡管現(xiàn)有的實(shí)用技術(shù)已經(jīng)十分純熟，但不可否認(rèn)的是，該技術(shù)仍舊還有許多如鉆進(jìn)效率與鉆進(jìn)質(zhì)量間矛盾、不能精確控制井眼軌跡等問題存在。因此，定向井施工技術(shù)應(yīng)繼續(xù)不斷的進(jìn)行加強(qiáng)和改善，才能提升自身施工質(zhì)量，使定向井施工技術(shù)順應(yīng)時(shí)代的潮流，提升油田開發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)效益，繼續(xù)在油田開發(fā)中發(fā)光發(fā)熱。

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作者簡介：

陳雷（1987-）男，漢，大專，石油工程技術(shù)，大慶職業(yè)學(xué)院，助理工程師，定向井施工 .