大斜度定向井鉆井的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

穴強(qiáng) 高嵩 王濤 李峰 王志玲

摘要：石油開采工作中，會(huì)遇到很多地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含巖層多的油井，對(duì)后期的石油開采工作帶來(lái)很大的難度，這時(shí)可以采用大斜度定向井鉆井技術(shù)，在對(duì)井段結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分了解后，通過(guò)對(duì)井眼軌跡、鉆具組合以及鉆井液進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法來(lái)選擇科學(xué)合理的鉆井方案，從而提高石油開采效率。

關(guān)鍵詞：大斜度定向井;鉆井;優(yōu)化設(shè)計(jì)

大斜度定向鉆井技術(shù)是一種新型的鉆井技術(shù)，尤其是針對(duì)那些地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含巖量高的油井而言，具有很大的應(yīng)用效果。本文首先針對(duì)大斜度定向井鉆井技術(shù)進(jìn)行分析，然后在具體分析在實(shí)際的油田開采工作中如何對(duì)大斜度定向井鉆井技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用。

一、定向井鉆井技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，石油開采技術(shù)也在不斷進(jìn)步，定向井鉆井技術(shù)是現(xiàn)在石油開采作業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，且具有很大的應(yīng)用效果。采用大斜度定向井技術(shù)可以在鉆井的過(guò)程中穿越多個(gè)油層，不斷擴(kuò)大油氣的泄露面積，從而提高單井的油氣產(chǎn)量。對(duì)于一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的油井而言，定向井鉆井技術(shù)是最好的選擇。另外采用定向井鉆井技術(shù)具有環(huán)保作用，避免對(duì)環(huán)境造成污染。

定向鉆井技術(shù)就是使井眼沿著提前設(shè)計(jì)好的井眼軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而到達(dá)預(yù)定位置，開始進(jìn)行鉆井工作。因?yàn)槊總€(gè)單井的結(jié)構(gòu)不同，所以油井的傾斜角度的不同我們可以把定向井分為不同的類型。例如我們將傾斜角度在0度和60度以內(nèi)的成為常規(guī)定向井。將最大傾斜角度在60度到90度之間的稱為大斜度的定向井。將最大傾斜角度在90度左右的成為水平井，除此之外，還包含有分支井和聯(lián)通井，根據(jù)井的類型的不同來(lái)對(duì)井眼軌跡、鉆具組合等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高單井的石油開采效率。

二、大斜度定向井鉆井技術(shù)應(yīng)用中需要注意的事項(xiàng)

（一）對(duì)井眼的曲率進(jìn)行正確選擇

在使用定向井技術(shù)進(jìn)行鉆井的過(guò)程中，應(yīng)該選擇正確的井眼曲率，如果井眼曲率偏小，就會(huì)增加動(dòng)力鉆具的造斜井段長(zhǎng)度，增加斜井段的井眼長(zhǎng)度，不利于工作人員對(duì)井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行有效控制，實(shí)際的鉆井工具速度也會(huì)受到影響，從而影響石油開采效率。但是如果井眼的曲率值偏大也會(huì)造成不利影響，例如曲率偏大，就會(huì)加大對(duì)鉆具的磨損力度，鉆具在鉆井的過(guò)程中受到摩擦力的阻礙，不僅會(huì)造成鉆具的損壞，影響鉆具速度，造成卡鉆的問題，還會(huì)影響到其它鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。因此在使用定向井鉆井技術(shù)時(shí)需要根據(jù)井段的實(shí)際情況選擇合適的井眼曲率。

（二）合理選擇井眼的尺寸

定向井使用過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)井眼尺寸大小的控制，通常情況下，大尺寸的井眼比小尺寸的井眼好控制，但是大尺寸的井眼在鉆進(jìn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的鉆壓，會(huì)對(duì)鉆具造成影響，出現(xiàn)卡鉆的問題。小尺寸井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡雖然比較好控制，但是如果在地層較為復(fù)雜的井段中，小尺寸的井眼會(huì)更不容易控制。

（三）合理選擇鉆井液

定向井使用的過(guò)程中，會(huì)用到鉆井液，因?yàn)殂@井液有潤(rùn)滑和攜砂的作用，所以使用鉆井液可以將井段中的泥砂等物質(zhì)帶出去，避免鉆井的過(guò)程中出現(xiàn)卡鉆的問題。另外使用鉆井液可以有效避免定向井鉆井過(guò)程中對(duì)鉆柱造成拉伸和扭矩的的問題。

（四）合理選擇造斜點(diǎn)

定向井鉆井技術(shù)使用的過(guò)程中，合理選擇造斜點(diǎn)是十分重要的，如果選擇的造斜點(diǎn)地層較深或者較淺，就會(huì)在造斜的過(guò)程中形成比較大的井眼，如果遇到較軟的地層，需要著重注意避免在造斜的過(guò)程中產(chǎn)生新的井眼。選擇正確的造斜點(diǎn)，一方面可以對(duì)井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行穩(wěn)定，另一方面可以有效降低對(duì)鉆井工具的磨損，以免在鉆井的過(guò)程中因鉆具的損壞而影響開采效率。

（五）對(duì)靶區(qū)的形狀以及范圍進(jìn)行合理控制

鉆井過(guò)程中，靶區(qū)的形狀和范圍會(huì)受到井段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、油層位置的影響，如果沒有進(jìn)行合理控制，就會(huì)增加對(duì)井眼運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)整次數(shù)，不利于保證井眼位置的平穩(wěn)，因此在鉆井的過(guò)程中作業(yè)人員應(yīng)該對(duì)靶區(qū)的形狀和范圍進(jìn)行合理控制，從而降低開采成本。

三、如何有效控制定向井井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡

定向井技術(shù)使用過(guò)程中，最重要的是對(duì)定向井的井眼運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制，鉆井之前，工作人員會(huì)根據(jù)對(duì)井段地質(zhì)的考察而設(shè)置井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此定向井實(shí)際鉆井過(guò)程中，需要盡量保證井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡符合設(shè)計(jì)要求，要想保證井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡，就需要對(duì)井眼運(yùn)動(dòng)的前進(jìn)方向進(jìn)行控制。尤其是遇到垂直井段時(shí)，需要打好垂直井段，否則將不利于后期的井眼造斜作業(yè)。垂直井段打直過(guò)程中需要對(duì)井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制，使其能夠盡量接近鉛垂線，最大可能的縮小井斜角度。垂直井段中是沒有井斜方位的，因此在造斜的過(guò)程中需要對(duì)造斜點(diǎn)的角度進(jìn)行控制，避免造斜方位差生偏差，以免影響后期井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡。在對(duì)井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤控制時(shí)，需要加快鉆具的鉆進(jìn)速度，使用扶正器來(lái)保證鉆具的鉆進(jìn)方向。

四、定向造斜的優(yōu)化措施

定向造斜的過(guò)程中，如果裸眼段的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，則應(yīng)該下鉆一趟，使井眼盡量保持通暢。如果要在井下使用馬達(dá)，應(yīng)該先在井上對(duì)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行記錄，使馬達(dá)保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。如果是MWD等儀器需要下井時(shí)，需要提前輸入正確的地層中的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁傾角度，保持儀器的正常使用。定向造斜過(guò)程中，需要根據(jù)開采工作的實(shí)際要求對(duì)工作面進(jìn)行施壓，使鉆具保持均勻穩(wěn)定的鉆速。造斜鉆進(jìn)和起下鉆的過(guò)程中，需要正確運(yùn)用旋口鉗或者是動(dòng)力水龍頭來(lái)進(jìn)行卸扣，不能直接用鉆盤進(jìn)行卸扣。

總 結(jié)：

綜上所述，石油開采過(guò)程中，由于部分油井地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖層較多，無(wú)法用常規(guī)的開采方法對(duì)油井進(jìn)行開采，導(dǎo)致石油開采效率不高，為了有效解決這一問題，可以采用大斜度定向井鉆井技術(shù)，該技術(shù)可以根據(jù)油井的實(shí)際地形結(jié)構(gòu)和地質(zhì)情況對(duì)井眼的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制，并通過(guò)優(yōu)化鉆具組合，合理利用鉆液等方式來(lái)提高石油開采效率。定向井鉆井技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要重視對(duì)井眼曲率、井眼尺寸大小以及造斜點(diǎn)的合理選擇和控制，根據(jù)油井的實(shí)際情況來(lái)對(duì)定向井開采工作方法進(jìn)行規(guī)劃，從而保證石油開采作業(yè)的順利進(jìn)行，提高石油開采效率。

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