淺談定向井鉆井技術(shù)

陽慶江

摘要：定向井鉆井技術(shù)已成為石油勘探開發(fā)領(lǐng)域最重要的一種鉆井技術(shù)，在介紹了定向井分類及實用范圍的基礎(chǔ)上，對定向井施工中涉及的造斜點的選擇、井眼軌跡剖面類型的選擇以及井眼軌跡控制技術(shù)等幾個方面進行了詳細的闡述，對定向井施工技術(shù)人員具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：剖面類型;造斜點;軌跡控制;定向井

定向井鉆井技術(shù)是當今石油勘探開發(fā)領(lǐng)域經(jīng)常用到的一種鉆井技術(shù)，它是沿著預(yù)定的井眼軌跡鉆達目標點的鉆井技術(shù)。

1 定向鉆井分類及實用范圍

1.1 定向鉆井分類

定向井按照其井斜角大小，及施工難易程度可以分為以下幾類：

（1）小井斜定向井：這種定向井設(shè)計最大井斜角不超過15°，在實際鉆井施工中，由于井斜角相對較小，方位容易漂移，鉆井施工難度比較大。

（2）中井斜定向井：這種定向井設(shè)計最大井斜角在16°-45°之間，因為井斜叫相比小井斜角大，鉆井過程中方位比較比較穩(wěn)定，是現(xiàn)場施工中最利于施工的一種井型。

（3）大井斜定向井：這種定向井設(shè)計最大井斜角在46°-85°之間，井斜角相對較大，方位更加穩(wěn)定，但是國內(nèi)外多種研究都表明，井斜角在45°-65°之間時巖屑上返最困難，最易形成巖屑床，不利于井下安全，同時由于井斜角的增加，施工的摩阻扭矩也逐漸增大，鉆井施工難度大。

1.2 定向井應(yīng)用范圍

（1）定向井主要在以下幾個方面的應(yīng)用

（2）在海上鉆井平臺鉆叢式定向井，控制海下較大的含油氣構(gòu)造。同時在一個平臺鉆多口定向井，也可以節(jié)約平臺建造費用。

（3）應(yīng)用于近海油氣田的勘探開發(fā)，使用定向井鉆井技術(shù)，可以在陸地鉆達近海油氣層，節(jié)省了在海上建造平臺的費用。

（4）用定向井控制地下斷層，查明斷層所在位置。

（5）因地面障礙物的遮擋無法開發(fā)的油氣田，需要鉆定向井。

（6）因事故處理需要進行側(cè)鉆。

（7）因井噴失控而造成著火，為了控制火災(zāi)而鉆的定向救援井。

（8）為增加油氣泄露面積，防止氣錐和水錐，而進行的大斜度定向井的鉆探。

2 定向鉆井造斜點選擇

造斜點的選擇關(guān)系到定向井施工的成敗，選擇合理的造斜點可以降低定向井施工的整體難度，同時在平臺叢式定向井施工中，選擇合理的造斜點也可避開井眼之間相碰，達到安全鉆井的目的，在定向井造斜點選擇時應(yīng)該主要考慮以下幾個方面因素。

（1）造斜點選擇盡量選擇在淺層，因為造斜點越深，巖石壓實作用越強，造斜施工難度越大;但是我們所說的淺層不是越淺越好，如果在成巖作用不強的地層進行造斜，那么很可能井斜起不來而影響施工效率，所以要選擇既成巖，又相對淺的位置。

（2）造斜點的選擇盡量在砂巖中，因為砂巖地層井徑相比比較穩(wěn)定，而泥頁巖遇水后容易膨脹，不定向施工安全。

（3）在有表層套管的井進行造斜時，造斜點要選擇在表層套管鞋50m以下，這樣既可以避免動力鉆具對套管鞋的損傷，同時也能避開表層套管對定向施工儀器的磁性干擾，利于定向井定向施工。

（4）在選擇造斜點時，要考慮設(shè)計軌跡剖面的最大井斜角大小，盡量使最大井斜角在15°-45°之間，這個角度在穩(wěn)斜鉆進過程中方位相對比較穩(wěn)定，利于定向井的施工。

3 定向鉆井剖面選擇

定向井井眼軌跡剖面類型很多，在進行定向井井眼軌跡剖面設(shè)計時，必須考慮充分利用地層自然造斜規(guī)律、利于鉆井、采油、修井工作，剖面要相對簡單，造斜井段地層穩(wěn)定，井眼曲率變化均勻以及當今的鉆井技術(shù)水平等相關(guān)因素。根據(jù)當今的國內(nèi)外定向井剖面相關(guān)資料和現(xiàn)場施工經(jīng)驗，最常用的井眼軌跡剖面主要有直-增-穩(wěn)三段制剖面、直-增-穩(wěn)-降四段制剖面、直-增-穩(wěn)-降-直五段制剖面這三種剖面類型，各個井眼軌跡剖面類型之間有其各自的優(yōu)缺點。

3.1 直-增-穩(wěn)剖面

直-增-穩(wěn)剖面類型相對簡單，造斜點相對較低，通常在表層套管內(nèi)就可以完成造斜，達到規(guī)定的井斜角，造斜完成后更換穩(wěn)斜鉆具一直鉆達目的層。這種剖面類型通常用在沒有技術(shù)套管或者單一目的層的定向井中。

3.2 直-增-穩(wěn)-降剖面

這種剖面造斜點相對也較低，在造斜完成后進行穩(wěn)斜鉆進，當位移達到地質(zhì)目標需求時進行降斜作業(yè)。這種剖面類型適用于地層相對負責(zé)，而且要穿越多個油層的井。

3.3 直-增-穩(wěn)-降-直剖面

這種剖面類型造斜點相對較深，水平位移相對較小，而且具有大段的直井段，由于造斜點較深，造斜實間較長，費用相對較高。

在定向井井眼軌跡剖面設(shè)計中，并不是一成不便的，有時候要根據(jù)現(xiàn)場施工具體情況靈活運用，設(shè)計出多種井眼軌跡剖面類型。

4 定向井軌跡控制技術(shù)

4.1 造斜工具的選用

目前位斜工具基本上都是選擇單彎螺桿鉆具。單彎螺桿鉆具主要由旁通閥、馬達、萬向軸、傳動軸幾個部分組成，其中馬達是螺桿鉆具最重要的組成部分，下面著重介紹一下馬達部分。馬達主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速的大小主要是由定子和轉(zhuǎn)子的螺旋角和凸瓣數(shù)決定的，根據(jù)定、轉(zhuǎn)子頭數(shù)對比關(guān)系的不同，可以分為高轉(zhuǎn)速低扭矩馬達、中轉(zhuǎn)速中扭矩馬達和低轉(zhuǎn)速高扭矩馬達。如1/2頭關(guān)系的馬達為高轉(zhuǎn)速低扭矩馬達，7/8頭關(guān)系的馬達為低轉(zhuǎn)速高扭矩馬達。

4.2 軌跡控制技術(shù)

定向井軌跡控制的基本原則就是通過選擇合適的鉆具組合、優(yōu)選和調(diào)整鉆井參數(shù)，使井眼軌跡最終中靶。一個優(yōu)秀的定向井工程師不僅僅是要追求中靶，而且還要鉆出良好的軌跡，保證定向井施工安全、優(yōu)質(zhì)、高效。

4.2.1造斜段軌跡控制技術(shù)

在造成井段我們根據(jù)設(shè)計造斜率來選用不同彎角度數(shù)的螺桿鉆具，根據(jù)設(shè)計造斜率進行鉆進，保證井眼曲率均勻，平滑，直至鉆至規(guī)定的井斜角度。

4.2.2 穩(wěn)斜井段軌跡控制技術(shù)

穩(wěn)斜井段選擇三扶正器強穩(wěn)鉆具組合，每鉆進100-150m進行定點測斜，根據(jù)測斜結(jié)果進行計算分析，在偏差較大情況下進行倒換鉆具組合，保證中靶。

5 結(jié)論

定向井施工技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外各大油田勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，它的出現(xiàn)解決了很多以往復(fù)雜油氣田難以開采的難題。在定向井施工中，要綜合考慮造斜點、井眼軌跡剖面類型及軌跡控制工具，同時施工人員還要有豐富的定向井施工經(jīng)驗，才能保證定向井施工實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效。

參考文獻：

[1] 王成，定向井鉆井技術(shù)[M]，石油工業(yè)出版社.