定向井軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)探析

石二強(qiáng) 王勇

摘要：對于定向井鉆井工作而言，鉆井軌跡的控制難度更大，在鉆井作業(yè)的過程中應(yīng)盡可能地減小最大井斜角，同時需要對井眼的曲率進(jìn)行合理的選擇，對于直井段、造斜段、穩(wěn)斜段以及水平段都需要采取不同的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而全面實(shí)現(xiàn)定向井鉆井作業(yè)軌跡控制的目的。

關(guān)鍵詞：定向井;軌跡控制;關(guān)鍵技術(shù)

1定向井軌跡控制應(yīng)注意的問題

1.1減小最大井斜角

根據(jù)定向井鉆井作業(yè)過程中井下軌跡傾斜程度的不同可以將定向井分為3種類型，當(dāng)井下軌跡的傾斜程度在15°—30°時，此種類型的定向井稱之為小斜度的定向井;當(dāng)井下軌跡的傾斜度在30°—60°時，此種類型的定向井稱之為中斜度的定向井;當(dāng)井下軌跡的傾斜度超過60°時，此種類型的定向井稱之為大斜度的定向井。這三種類型的定向井在進(jìn)行鉆井軌跡控制的過程中難度差別相對較大，相對而言，小斜度的定向井進(jìn)行鉆井作業(yè)軌跡控制的難度相對較小，因此，在定向井的鉆井作業(yè)過程中，應(yīng)盡可能地減小井下軌跡的傾斜角，此時，不但可以提高鉆井的工作效率，還可以使得鉆井軌跡得到有效的控制。另一方面，當(dāng)井下軌跡的傾斜度相對較大時，會出現(xiàn)嚴(yán)重的油氣井不穩(wěn)定問題，因此，從這個角度出發(fā)，減小傾斜角的角度對于穩(wěn)定油氣井十分有利。

1.2選擇最合理的井眼曲率

對目前某油田單位的定向井進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)油氣井的深度、造斜點(diǎn)的位置等相關(guān)參數(shù)保持不變的前提下，當(dāng)井眼的曲率相對較小時，井下的造斜段長度也越長，在進(jìn)行鉆井作業(yè)的過程中，其鉆井的深度也會出現(xiàn)一定的增加。在另一方面，當(dāng)井眼的曲率相對較小時，油氣井的穩(wěn)定性也會得到增加，此時，對鉆井軌跡進(jìn)行調(diào)整的難度也會增加，由此可見，盡管井眼的曲率小會帶來一定的優(yōu)勢，但是也會帶來一定的劣勢，因此，井眼的曲率必須進(jìn)行合理的選擇。對于定向井的水平段而言，如果在井下軌跡傾斜度和深度不變的前提下，減小井眼的曲率，此時，造斜點(diǎn)的位置會得到一定的提升，靶位也會出現(xiàn)較大的位移，整個定向井中彎曲段的長度也會不斷增加，在鉆井作業(yè)的過程中，鉆井所受到的摩擦阻力增加，此時，進(jìn)行鉆井作業(yè)和起鉆作業(yè)的難度增加，如果此時井下的情況較為復(fù)雜，則整個鉆井作業(yè)很可能會出現(xiàn)各種類型的風(fēng)險事故問題，同時，如果井眼的曲率相對較大，整個定向井中彎曲段的長度會降低，此時鉆具所受到的阻力會降低，鉆井效率會極大提高[3]。綜合而言，在進(jìn)行定向井鉆井作業(yè)的過程中，必須對井眼的曲率進(jìn)行合理的選擇，其數(shù)值不易過大也不易過小。

2定向井軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1定向井井眼軌跡的鉆探

每口定向井的鉆井施工，都存在一定的直井段，因此，直井段的鉆探必須達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效，保證井眼軌跡的垂直度，避免打斜而影響到造斜井段的鉆探。定向造斜是定向井鉆探的關(guān)鍵步驟，應(yīng)用造斜工具，進(jìn)行井斜方位的鉆探，應(yīng)用定向鉆具和彎接頭完成造斜部分，換轉(zhuǎn)盤鉆扶正器的鉆具組合形式繼續(xù)增斜，達(dá)到設(shè)計(jì)的井斜角為止。

2.2定向井井眼軌跡的評價標(biāo)準(zhǔn)

評價定向井的井眼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是否中靶，是否達(dá)到井眼軌跡的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選各種鉆具的組合形式，通過自動化的技術(shù)手段，合理控制井眼軌跡，并結(jié)合井眼軌跡控制技術(shù)措施，解決定向井鉆探施工的技術(shù)難題。

2.3定向井井眼軌跡控制的關(guān)鍵技術(shù)措施

2.3.1直井段的井眼軌跡控制技術(shù)

直井段的鉆探施工采取防斜鉆具組合的形式，保證井眼軌跡的垂直。實(shí)時監(jiān)測井眼軌跡數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)井眼出現(xiàn)偏西的情況，采取必要的糾斜措施，使其恢復(fù)正常鉆進(jìn)的狀態(tài)。對于叢式井的鉆探施工，預(yù)防井下發(fā)生碰撞，采取必要的防碰技術(shù)措施。存在磁場干擾的狀況，采用陀螺測斜儀測量井斜方位。

2.3.2造斜井段的井眼軌跡控制技術(shù)

造斜井段的鉆探是從造斜點(diǎn)開始，改變垂直井眼的鉆探施工。設(shè)法使鉆頭偏離井口的鉛垂線，達(dá)到造斜井段的井斜角。應(yīng)用螺桿實(shí)現(xiàn)造斜達(dá)到設(shè)計(jì)的造斜率，降低實(shí)際鉆探施工中的造斜率和設(shè)計(jì)造斜率的偏差，達(dá)到造斜井段的鉆探目標(biāo)。定向造斜鉆具的優(yōu)選，能夠提高造斜井段鉆探的質(zhì)量。如采用定向彎接頭和螺桿鉆具的組合形式，就能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的造斜率。

造斜井段采用隨鉆跟蹤測斜技術(shù)措施，及時調(diào)整造斜井段的井斜角，使其滿足定向井施工設(shè)計(jì)的要求。優(yōu)化鉆井施工參數(shù)，通過調(diào)整鉆進(jìn)的參數(shù)，可以調(diào)整井斜角，改變近鉆頭鉆具的組合，控制井斜方位的變化，滿足造斜井段的技術(shù)要求。

2.3.3穩(wěn)斜井段和降斜井段的井眼軌跡控制技術(shù)

穩(wěn)斜井段和降斜井段的鉆探施工過程，選擇無線的隨鉆測井設(shè)備，動態(tài)監(jiān)測井斜角和方位角，如果出現(xiàn)實(shí)際鉆探的井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌跡偏離的情況，及時進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常進(jìn)行測斜，并嚴(yán)格執(zhí)行井斜率參數(shù)，保證井眼軌跡符合設(shè)計(jì)要求，才能達(dá)到預(yù)期的鉆探施工目標(biāo)。

2.3.4水平井段的井眼軌跡控制技術(shù)

水平井段鉆探施工過程中，中靶要求高，施工的難度系數(shù)大，特殊工具多，鉆井工具的維護(hù)保養(yǎng)難度增加。井下管柱受力復(fù)雜，而且鉆井液密度選擇的范圍小，極易發(fā)生井漏、井塌的現(xiàn)象，影響到水平井段的正常鉆進(jìn)。固井和完井施工的難度也非常大，對固井施工質(zhì)量的影響大，需要采取特殊的控制技術(shù)，才能達(dá)到水平井段鉆探施工的標(biāo)準(zhǔn)。

優(yōu)選鉆具組合形式，結(jié)合地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)措施，鉆探出優(yōu)質(zhì)的水平井段。使用彎殼體動力鉆具時，依據(jù)水平井段的增斜、降斜的需要進(jìn)行選擇。合理控制井眼軌跡，對鉆柱進(jìn)行倒置，如靶點(diǎn)的位置和井斜角，必須滿足靶點(diǎn)區(qū)域的要求。結(jié)合地質(zhì)錄井資料，預(yù)測目標(biāo)層位的變化，及時調(diào)整待鉆井眼的軌跡，使其達(dá)到設(shè)計(jì)的井眼軌跡，鉆探出高效的水平井段。

更好地控制水平井眼軌跡，造斜鉆具的造斜率需要高于設(shè)計(jì)的造斜率，降斜相對容易一些，而增斜的難度增大。合理控制井眼軌跡的垂向深度，控制好進(jìn)入靶窗的井斜，井眼軌跡提前進(jìn)行調(diào)整，并留有余地。對已經(jīng)鉆穿的井眼進(jìn)行跟蹤測試，對井眼軌跡和鉆具的造斜率進(jìn)行監(jiān)測和管理，有效地評價已經(jīng)鉆遇的井眼軌跡，為后續(xù)的鉆探施工提供依據(jù)。

結(jié)語

隨著全球油氣資源的可持續(xù)利用問題的日益突出，定向井技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新已迫在眉睫，我們應(yīng)該依靠現(xiàn)有的條件，充分利用其它學(xué)科先進(jìn)的技術(shù)，改善目前的鉆具，合理的使用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，加快新技術(shù)如自動化、智能化技術(shù)的應(yīng)用水平與程度，為定向井技術(shù)的發(fā)展開拓更為廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

[1]周勝軍。定向井鉆井軌跡設(shè)計(jì)與控制技術(shù)研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016（24）：72.

[2]王朋瑞。淺論定向井軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)[J].科學(xué)與財(cái)富，2017（13）：150.