定向井鉆井軌跡影響因素與控制

王利鵬

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

隨著技術(shù)研究的不斷深入，定向鉆井技術(shù)在近年來(lái)也得到了飛速發(fā)展。三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用為軌跡設(shè)計(jì)工作增加了便利，設(shè)備質(zhì)量的提升也為造斜、穩(wěn)斜等施工操作降低了難度，然而在實(shí)際鉆井過(guò)程中依然存在設(shè)計(jì)精度不足、技術(shù)水平不到位等問(wèn)題，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法對(duì)鉆井軌跡進(jìn)行精確控制，對(duì)油氣開(kāi)發(fā)工作的推進(jìn)產(chǎn)生了不利影響。相關(guān)鉆井采油企業(yè)需要加強(qiáng)技術(shù)研究，不斷提升自身的軌跡控制能力，從而更好地應(yīng)對(duì)定向鉆井期間的各類(lèi)問(wèn)題。

1 強(qiáng)化定向井鉆井軌跡控制的必要性分析

定向鉆井施工人員是遵循一定的設(shè)計(jì)軌跡進(jìn)行鉆井操作的，然而在現(xiàn)場(chǎng)鉆井過(guò)程中，軌跡不合適等問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，例如軌跡中出現(xiàn)較多嚴(yán)重阻礙鉆進(jìn)工作的障礙物等，為施工人員鉆井工作的順利開(kāi)展帶來(lái)了較多難題，導(dǎo)致施工時(shí)間延長(zhǎng)的同時(shí)也增加了施工成本。為此，加強(qiáng)鉆井軌跡控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)精度和施工技術(shù)是十分必要的，尤其針對(duì)國(guó)內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，相關(guān)企業(yè)更需要對(duì)軌跡影響因素進(jìn)行細(xì)致分析，從而提升控制效果，增加定向鉆井技術(shù)應(yīng)用效果和工作效率[1]。

2 影響定向井鉆井軌跡精度的因素分析

2.1 設(shè)計(jì)方面的影響因素分析

定向鉆井施工人員保證施工質(zhì)量的前提是獲取準(zhǔn)確的鉆井固井，設(shè)計(jì)規(guī)劃人員需要具備充分的專業(yè)水平和經(jīng)驗(yàn)素質(zhì)，能夠結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察結(jié)果對(duì)軌跡進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。在軌跡設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以使用三維設(shè)計(jì)技術(shù)降低操作難度，但是部分復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域的定向鉆井軌跡設(shè)計(jì)依然存在障礙物難以繞過(guò)的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員往往難以保證關(guān)鍵軌跡控制點(diǎn)的精度，無(wú)法準(zhǔn)確校正軌跡的曲率標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)設(shè)計(jì)的軌跡進(jìn)行鉆井時(shí)無(wú)法保證鉆井軌跡的實(shí)用效果和精度。

2.2 施工方面的影響因素分析

2.2.1 表層鉆進(jìn)問(wèn)題

鉆井人員往往會(huì)因?yàn)閷?duì)回水閥門(mén)控制不合理，導(dǎo)致其排量和泵壓超出正常標(biāo)準(zhǔn)，在表面層鉆井過(guò)程中引發(fā)井漏問(wèn)題。井漏問(wèn)題的出現(xiàn)不僅會(huì)影響鉆井施工的成功率，還會(huì)導(dǎo)致施工成本消耗進(jìn)一步增加。此外，鉆井人員在表層鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的井斜、速度不到位等問(wèn)題，對(duì)于鉆井軌跡也存在較大影響。

2.2.2 直井段鉆進(jìn)的問(wèn)題

鉆井人員在直井段不及時(shí)調(diào)整井距方位可能引發(fā)井碰問(wèn)題，這是影響鉆井軌跡的重點(diǎn)因素。此外，施工人員還需要重點(diǎn)關(guān)注井斜施工操作，避免對(duì)后續(xù)的造斜施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，確保鉆井軌跡滿足實(shí)際需求[2]。

2.2.3 造斜段鉆進(jìn)的問(wèn)題

鉆井人員未曾選擇合適的鉆具是影響造斜效率的重要原因，也是引發(fā)軌跡偏離問(wèn)題的關(guān)鍵因素。在不同的地線條件下，施工人員需要進(jìn)行穩(wěn)斜、增斜等不同操作，還需要根據(jù)地形傾向選擇合適的增降方位。如果方位超前角設(shè)置不合理，后續(xù)的鉆井過(guò)程將會(huì)受到嚴(yán)重影響。

2.2.4 穩(wěn)斜段鉆進(jìn)存在的問(wèn)題

鉆井人員需要及時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)穩(wěn)斜段鉆井軌跡進(jìn)行預(yù)估和調(diào)整，部分人員未及時(shí)做好相關(guān)工作也是影響鉆井軌跡的重要因素。

3 鉆井軌跡控制策略分析

3.1 加強(qiáng)設(shè)計(jì)控制，優(yōu)化鉆井軌跡

為了提升鉆井軌跡的控制效果，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)油氣礦地質(zhì)條件的勘察工作，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范控制軌跡精度，通過(guò)高效的目標(biāo)函數(shù)提升軌跡設(shè)計(jì)效果。在軌跡設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員還需要通過(guò)技術(shù)軟件調(diào)整、分析計(jì)算確認(rèn)等手段優(yōu)化軌跡。為此，相關(guān)單位需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的能力培養(yǎng)，不斷提升其軌跡設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)水平，積極引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用方式，將技術(shù)、勘察結(jié)果和設(shè)計(jì)有效結(jié)合，提升鉆井軌跡的實(shí)用性和精度。

3.2 強(qiáng)化施工控制，優(yōu)化鉆井方法

為了避免鉆井施工操作不到位導(dǎo)致軌跡無(wú)法滿足油氣開(kāi)采需求，油氣開(kāi)采企業(yè)需要將其對(duì)鉆井施工技術(shù)的控制力度，積極引進(jìn)先進(jìn)的鉆井設(shè)備和鉆井技術(shù)，持續(xù)強(qiáng)化人員的鉆井實(shí)力。在技術(shù)、設(shè)備水平得到強(qiáng)化的同時(shí)，油氣開(kāi)采企業(yè)需要重視對(duì)直井段、穩(wěn)斜段、造斜段等不同施工階段施工質(zhì)量的控制工作，為軌跡控制效果的提升打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

4 鉆井軌跡控制技術(shù)及其要點(diǎn)分析

4.1 直井段防斜打直

鉆井軌跡控制的工作前提是在直井段做好傾斜打直工作，施工人員需要從井眼擴(kuò)展、作業(yè)情況以及地質(zhì)地貌特點(diǎn)三個(gè)方面對(duì)直井段傾斜問(wèn)題進(jìn)行控制。由于地質(zhì)地貌特點(diǎn)無(wú)法直接改變，施工人員往往需要從井眼以及作業(yè)兩方面進(jìn)行防斜操作。

在鉆井之前，施工人員需要結(jié)合實(shí)際需求選擇合適的鉆井工具組合。例如，在防斜過(guò)程中，施工人員可以使用滿眼鉆具，通過(guò)縮減井內(nèi)壁與扶正部件之間的間隙預(yù)防傾斜問(wèn)題；在糾正傾斜問(wèn)題的過(guò)程中，施工人員需要選擇鐘擺鉆具進(jìn)行相關(guān)操作。隨著鐘擺角度的增加，一個(gè)力量大小隨之改變的回復(fù)力量將會(huì)出現(xiàn)，用于控制鉆井斜率。在鐘擺鉆具應(yīng)用期間，鉆壓力會(huì)對(duì)鉆具擺動(dòng)力量產(chǎn)生削減作用，施工人員可以利用較小的鉆壓力完成預(yù)防和糾正傾斜等操作。為此，在實(shí)際操作時(shí)，施工人員需要及時(shí)控制鉆壓力，避免鉆壓無(wú)法及時(shí)釋放反而對(duì)鉆具工作效果產(chǎn)生不利影響[4]。

4.2 造斜段軌跡控制技術(shù)

在直井段施工完畢之后，施工人員需要使鉆井軌跡脫離原本的鉛垂線方向，通過(guò)強(qiáng)迫調(diào)整鉆探方向?qū)@井的軌跡斜率調(diào)整，進(jìn)行增斜和降斜相關(guān)操作。施工人員在造斜段需要積極研究提升造斜效率的工作方式，促使鉆探更快離開(kāi)鉛錘線條的方向。在作業(yè)期間，施工人員需要積極分析直井段的位置參數(shù)和井斜角參數(shù)，從而對(duì)待鉆固井進(jìn)行規(guī)劃校正，計(jì)算出各地段的斜率，為后續(xù)的造斜操作提供參數(shù)指引。在造斜的初始階段，施工人員需要對(duì)單根進(jìn)行持續(xù)多次定向，確認(rèn)造斜鉆具在實(shí)際操作過(guò)程中生成的斜率誤差。施工人員可以根據(jù)鉆具誤差對(duì)復(fù)合鉆進(jìn)以及滑動(dòng)鉆具的比例進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)造斜結(jié)果與軌跡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

4.3 穩(wěn)斜段軌跡控制技術(shù)

在穩(wěn)斜段鉆井施工過(guò)程中，施工人員需要對(duì)鉆井過(guò)程進(jìn)行追蹤管控，具體可以選擇隨鉆度量?jī)x這一無(wú)線控制設(shè)備對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)位置角、井斜角與設(shè)計(jì)要求的偏差，從而及時(shí)通過(guò)技術(shù)手段將相關(guān)角度調(diào)控到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。當(dāng)然，部分施工人員往往會(huì)因?yàn)楦鞣N因素?zé)o法將隨鉆度量?jī)x應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)，此時(shí)則需要使用穩(wěn)斜鉆具，并利用測(cè)斜儀器對(duì)多個(gè)點(diǎn)位的角度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)合理技術(shù)操作保證鉆井效率的同時(shí)避免鉆井軌跡脫離規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在軌跡偏差測(cè)量過(guò)程中，施工人員只需要將軌跡偏差控制在一定范圍之內(nèi)，避免偏差控制精度過(guò)高導(dǎo)致施工效率受到嚴(yán)重影響。

綜上所述，定向鉆井軌跡的控制效果對(duì)于油氣開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量具有較大影響，油氣開(kāi)發(fā)單位需要正確應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)不良以及施工不到位對(duì)于鉆井軌跡的影響。在實(shí)際操作過(guò)程中，油氣開(kāi)發(fā)單位需要持續(xù)提升設(shè)計(jì)人員和施工人員的技術(shù)水平，做到設(shè)計(jì)工作、現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果以及施工技術(shù)的高效結(jié)合，對(duì)直井段、造斜段以及穩(wěn)斜段的施工操作進(jìn)行優(yōu)化控制，不斷提升軌跡控制水平。