定向井優(yōu)快鉆井關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用探究

齊志山

摘要：定向井對斜井段和直井段井眼軌跡都有著嚴(yán)格要求，在設(shè)計中需保證直井段井斜為零，但是在實(shí)際施工中，現(xiàn)有工藝無法保證為零度，為施工造成了一定的難度。在油田發(fā)展后期，定向井的比例越來越高，提升定向井的鉆井速度對經(jīng)濟(jì)效益有著很大的影響，本文主要分析了鉆井速度的影響因素和鉆井軌跡的影響因素（鉆頭力、下部鉆具結(jié)構(gòu)和鉆井參數(shù)等），討論通過控制井壁穩(wěn)定和優(yōu)化鉆井技術(shù)來提升鉆井速度。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化鉆井技術(shù)；定向井；井壁穩(wěn)定；速度；鉆井軌跡

隨著油田的發(fā)展和科技的進(jìn)步，定向井施工技術(shù)逐漸的完善和提高，技術(shù)水平有很大的提高。但是受地面和地下遺跡相關(guān)鉆井工藝技術(shù)的制約，定向井在鉆井速度上還是較直井落后。油田發(fā)展的中后期，定向井的比例會越來越高，提升定向井的鉆井速度能有效的創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，討論速度提升的方法也有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 影響定向鉆井速度的因素分析

與直井相比，定向井鉆進(jìn)再施工方面有著更多的工序，過程也更為復(fù)雜，工藝要求相對較高，在定向前需測多點(diǎn)，定向鉆進(jìn)施工和測斜，許多情況下對方位和井斜都有要求，這些都是定向井鉆井過程中不可避免的。定向井對斜井段和直井段井眼軌跡都有著嚴(yán)格要求，在設(shè)計中需保證直井段井斜為零，但是在實(shí)際施工中，現(xiàn)有工藝無法保證為零度，為施工造成了一定的難度，對鉆井加壓也會產(chǎn)生影響，從而影響了施工速度。定向井的施工中與直井施工相比對井斜和方位都有更高的要求，在直井施工中，只需對全角變化和各個井段的水平位移進(jìn)行控制就可以，對方位沒有太高的要求，這就造成定向井鉆進(jìn)過程中因方位和斜井段的調(diào)整而降低了速度。從井身軌跡分析，定向井更為復(fù)雜，有著較大的曲率變化，很容易產(chǎn)生鍵槽而造成起鉆困難，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生鍵槽卡鉆，在提高速度的同時還需對井身軌跡進(jìn)行嚴(yán)格控制。不管是哪種類型的井，控制不好井身質(zhì)量都會導(dǎo)致復(fù)雜情況甚至鉆井工程事故的發(fā)生，在定向井的鉆進(jìn)中更應(yīng)該注意井身質(zhì)量的控制，保證井壁穩(wěn)定的前提下才能有效的提高速度。

2 影響定向井鉆井軌跡的因素分析

通過對定向井井眼軌跡進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其影響因素主要包括地質(zhì)因素、地層傾角、地層傾向方位角、地層的各向異性、下部鉆具組合、鉆頭的偏轉(zhuǎn)角以及鉆井參數(shù)，要想提高鉆井速度就需要掌握井眼軌跡的影響因素的規(guī)律。地質(zhì)因素是客觀存在的，通過分析該地區(qū)已鉆井資料和鉆具結(jié)構(gòu)等，可了解該區(qū)塊各井段、井斜和方位的變化。鉆頭類型與結(jié)構(gòu)的選擇主要是由鉆進(jìn)尺、時間和地層決定，在軌跡的影響因素中處于次要地位。而影響井眼軌跡的主要因素是鉆頭力、下部鉆具結(jié)構(gòu)、鉆井參數(shù)三種。（1）鉆頭力。鉆頭力作用在巖石上，對鉆速大小影響大的因素是沿井眼前進(jìn)方向的分力，在穩(wěn)斜鉆進(jìn)時刻適當(dāng)加足鉆壓來提高，在日常施工中，215.9mm的鉆頭加壓一般為160～180KN。（2）下部鉆具結(jié)構(gòu)。在下部結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定器類型、穩(wěn)定器與井眼間隙、穩(wěn)定期的數(shù)量和位置是對井眼軌跡產(chǎn)生較大影響的因素。在定向井鉆井中使用的穩(wěn)定器可以分為螺旋穩(wěn)定期和滾子穩(wěn)定器，在軟或中硬地層中鉆進(jìn)時，滾子穩(wěn)定期較容易出現(xiàn)方位不穩(wěn)，所以日常生產(chǎn)中選用較多的未螺旋穩(wěn)定器。由于穩(wěn)定器與鉆頭直徑之間存在尺寸差且井徑會擴(kuò)大這兩方面的原因，使得穩(wěn)定器與井眼始終存在間隙。為了減少井眼間隙對井眼軌跡的影響，在施工中常通過更換符合要求和井口實(shí)際的扶正器來達(dá)到，在增斜率不夠打完單根需劃眼，在增斜率過大時打完單可不劃眼，但都需要考慮井眼間隙造成的影響。穩(wěn)定器可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)方位但也會出現(xiàn)阻卡嚴(yán)重的情況，一般穩(wěn)定器的數(shù)量選用為3個。近鉆頭穩(wěn)定器與鉆頭相連，彈性形變較小，對下部結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的改變是通過調(diào)整中間扶正器的長短來實(shí)現(xiàn)，扶正器與鉆頭的距離是根據(jù)降斜幅度大小來調(diào)整，越大的距離則降斜越快。（3）鉆井參數(shù)。影響井眼軌跡的主要鉆井參數(shù)是鉆壓和轉(zhuǎn)速。在鉆壓增加的情況下，增斜力和增斜方位力都會增加，但是對井斜影響大而方位影響小，因此，在增斜和降斜時可以通過調(diào)整鉆壓的方法來實(shí)現(xiàn)井斜增減率的控制。鉆進(jìn)中，轉(zhuǎn)速的增加會增加鉆柱的橫向振幅，鉆頭工作不穩(wěn)定，還容易跑方位，一般鉆進(jìn)中多為60～75轉(zhuǎn)/分。

3 提高定向井鉆井速度對策

針對以上定向井鉆井速度的影響因素，提高定向井鉆井速度的方法主要有控制井壁穩(wěn)定和優(yōu)化定向井鉆井技術(shù)。

3.1 控制井壁穩(wěn)定

鉆井施工中的井壁不穩(wěn)定會造成很復(fù)雜情況和事故的發(fā)生，也無法談及提高速度，為保證井壁穩(wěn)定主要是以下幾個方面采取措施：采用近平衡壓力鉆井，嚴(yán)格按設(shè)計密度執(zhí)行，避免負(fù)壓差引起井塌的出現(xiàn)，起鉆時控制好速度防止抽吸，灌好泥漿保證井壓力超過地層壓力；采用合理排量來實(shí)現(xiàn)有效攜帶巖屑。對于容易出現(xiàn)剝蝕掉塊的井，在進(jìn)行淺、中深定向井施工時需添加防塌劑1～2%，降低失水，保證不出現(xiàn)剝蝕掉塊而影響井壁穩(wěn)定，同時還可加入15～20%原油來降低靜失水和應(yīng)阻，控制淺井、中深井的失水在5ml之內(nèi)。在深定向井中常使用的藥品有防塌劑、PAM、降慮失劑和聚合醇防塌體系，保證失水在3ml而為之井壁的穩(wěn)定。

3.2 優(yōu)化定向井鉆井技術(shù)

對于定向井鉆井技術(shù)的優(yōu)化，首先需要打好直井段，如果直徑段不直反向位移大，就會加大定向井施工下一步工序的難度。可以在直井段施工中采用鐘擺結(jié)構(gòu)，井斜增大時增大鐘擺降斜力，使得井斜始終控制在一個較小的動態(tài)范圍內(nèi)。其次還需要進(jìn)行新工藝、新技術(shù)的推廣，針對不同的地層，針對性的選用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、MWD隨鉆測量技術(shù)、井眼軌跡預(yù)測技術(shù)、PDC高效鉆頭以及復(fù)合鉆進(jìn)等技術(shù)，盡可能的實(shí)現(xiàn)井身軌跡的連續(xù)控制，保證井身質(zhì)量來提高鉆進(jìn)速度。再者，可適當(dāng)降低造斜點(diǎn)來減少斜井段長度和扭方位幾率。對中靶的最大、最小井斜以及最大、最小方位進(jìn)行提前計算，根據(jù)數(shù)據(jù)對參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證待鉆井眼更符合設(shè)計。

4 結(jié)束語

近年來隨著國際競爭的加劇鉆井行業(yè)呈現(xiàn)迅猛的發(fā)展勢頭，不僅加大了鉆井的開采面積、鉆井的深度也在呈現(xiàn)逐年上升的趨勢發(fā)展。但是由于技術(shù)的不夠先進(jìn)，和管理體系不夠完善，每年鉆井都會出現(xiàn)一部分的報廢現(xiàn)象出現(xiàn)，同時油井隨著鉆井的面積的擴(kuò)大化和深度化，也逐漸呈現(xiàn)油井的老化現(xiàn)象。這不僅給鉆井行業(yè)造成了巨大的成本浪費(fèi)，也嚴(yán)重影響了鉆井的速度和總體的效益，以此，如何提高鉆井的速度，降低鉆井的成本，才是當(dāng)下鉆井行業(yè)的急需、有待解決的問題。本文根據(jù)實(shí)鉆情況和相關(guān)資料，對定向井提高鉆速進(jìn)行分析和探討。通過優(yōu)快鉆井技術(shù)的應(yīng)用，在生產(chǎn)實(shí)際中取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，創(chuàng)出了較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為今后施工積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

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（作者單位：勝利油田東勝公司）