石油定向鉆井技術(shù)的常見問題及對策分析

張曉軍

摘要：定向鉆井技術(shù)在石油行業(yè)占據(jù)著非常重要的地位，其所具備的靈活便捷、適應(yīng)環(huán)境、經(jīng)濟高效等優(yōu)勢，能很好地提升石油開采效率、保障石油開采效果，因此，有必要加強對石油定向鉆井技術(shù)的研究。在介紹石油定向鉆井技術(shù)概況的基礎(chǔ)上，指出了其常見問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化對策。

關(guān)鍵詞：定向鉆井技術(shù);石油;對策分析

石油與人們的生活息息相關(guān)，隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟的不斷增長，人們對石油的需求也在不斷攀升。在石油行業(yè)，定向鉆井技術(shù)占據(jù)著非常重要的地位，具備靈活便捷、適應(yīng)環(huán)境、經(jīng)濟高效等優(yōu)勢，能很好地提升石油開采效率、保障石油開采效果。因此，十分有必要加強對石油定向鉆井技術(shù)的研究。

1 石油定向鉆井技術(shù)概況

石油定向鉆井技術(shù)，即在石油開采過程中，按照提前設(shè)定的方向以及軌跡，使井身鉆至目標(biāo)層的一種技術(shù)。根據(jù)井的斜度，石油定向鉆井技術(shù)通常劃分為低中斜度定向鉆井技術(shù)、斜度定向鉆井技術(shù)以及大斜度定向鉆井技術(shù)，具體來說，其操作過程較傳統(tǒng)鉆井技術(shù)更簡單，可以靈活地鉆出不同方向與斜度的油井。同時，其不僅能適應(yīng)道路、河流、人口稠密等地面條件受限制的環(huán)境，還能適應(yīng)沙漠、海底、人工島等惡劣的環(huán)境。另外，其還可以最大限度地節(jié)約石油開采成本[1]。鑒于這些優(yōu)勢，石油定向鉆井技術(shù)能夠很好地提升石油開采效率、保障石油開采效果，在石油行業(yè)具有重要的地位。

2 石油定向鉆井技術(shù)的常見問題

雖然石油定向鉆井技術(shù)具有很多優(yōu)勢，得到了普遍的應(yīng)用，但是仍存在許多問題，常見的問題有定向儀發(fā)生故障、定向井軌跡偏離、氣體鉆井遭遇井斜以及井眼清潔不足，具體如下。

2.1 定向儀發(fā)生故障

在運用定向鉆井技術(shù)開采石油的過程中，定向儀是不可或缺的重要鉆井儀器。有效運用定向儀，能夠為定向鉆井提供良好的指導(dǎo)，使定向鉆井能夠順利完成提前設(shè)定的目標(biāo)。然而在實際操作過程中，定向儀時常會發(fā)生故障。如果定向儀發(fā)生故障，會導(dǎo)致測量不精確、定向結(jié)果異常。若鉆井人員在定向儀發(fā)生故障時繼續(xù)按照原定方案鉆井，必定會導(dǎo)致井眼的定向軌跡發(fā)生偏離，鉆井不僅難以抵達提前設(shè)定的目標(biāo)層，而且會造成人力、物力、財力的巨大浪費，與我國節(jié)約型能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求相悖，甚至?xí)l(fā)難以預(yù)料的鉆井安全事故。值得一提的是，在定向鉆井過程中，定向儀最為常見的問題是不入鍵，而引發(fā)這個問題的原因是定向儀無效或者是定向儀出現(xiàn)故障，導(dǎo)致定向結(jié)果發(fā)生異常，使鉆井難以抵達提前設(shè)定的目標(biāo)層。

2.2 定向井軌跡偏離

定向井軌跡控制，即在石油定向鉆井過程中，完全依照提前設(shè)定的井眼軌跡進行鉆井的一項技術(shù)，是石油定向鉆井的重要技術(shù)，具有綜合性的特點，貫穿于整個石油定向鉆井過程。只有做好定向井軌跡控制，才能確保石油定向鉆井順利進行，切實提升石油定向鉆井的效率。目前來看，我國多采用堆積控制技術(shù)進行石油定向井軌跡控制，雖然這種技術(shù)具備良好的安全性和較高的效率，但在實際的石油定向鉆井過程中，仍會出現(xiàn)定向井軌跡偏離等常見問題。尤其當(dāng)實鉆井眼嚴(yán)重偏離提前設(shè)定的井眼軌跡時，會導(dǎo)致井眼抵達區(qū)域明顯偏離提前設(shè)定的目標(biāo)層。為挽救定向井軌跡偏離造成的后果，不得不再次返工、重新鉆井，這不僅嚴(yán)重浪費了資源、消耗了時間、增加了成本，而且非常有可能引發(fā)難以預(yù)料的安全事故。

2.3 氣體鉆井遭遇井斜

在石油定向鉆井過程中，為了有效保護石油以及鉆井，通常會采用氣體鉆井的方法。氣體鉆井不僅能很好地提升鉆井效率，而且能最大限度地保護油田。但是氣體鉆井也具有一定的特殊性，在采用氣體鉆井方法進行石油定向鉆井的過程中，非常容易發(fā)生井斜的問題。一旦遭遇氣體鉆井井斜問題，就會造成大量的資源浪費，甚至?xí)斐商罹笾匦裸@井的不良后果，這些都會延緩石油定向鉆井的進度，降低石油定向鉆井的效率。然而截至目前，我國對于高效解決氣體鉆井井斜問題的研究成果以及實踐經(jīng)驗少之又少，很難對石油定向鉆井過程中常常遇到的氣體鉆井井斜問題進行科學(xué)的指導(dǎo)。只有處理好氣體鉆井井斜問題，才能確保石油定向鉆井的質(zhì)量，提升石油定向鉆井的效率，因此，必須對高效解決氣體鉆井井斜問題給予高度的重視。

2.4 井眼清潔不足

在運用定向鉆井技術(shù)進行石油開采的過程中，井眼清潔不足是常見的問題之一。在石油定向鉆井的過程中，往往會產(chǎn)生大量的巖屑，當(dāng)鉆井液的密度小于巖屑的密度時，巖屑就會沉積，形成“巖屑床”。特別是當(dāng)井斜角在45°～60°時，“巖屑床”就會沿著井壁下滑，進而發(fā)生堆積。如果這些巖屑堆積的程度超出正常水平，就會造成井眼堵塞，這將急劇加大石油定向鉆井過程中鉆井工具的扭矩，增加石油定向鉆井的阻力。通常情況下，隨著石油定向鉆井進度的推進，巖屑會越來越多，井眼堵塞的風(fēng)險也就越來越大。如果這一問題得不到妥善解決，井眼堵塞必定會增加石油定向鉆井的阻力，降低石油定向鉆井的效率。因此，為了避免井眼堵塞造成的石油定向鉆井進度減緩甚至停滯，就要積極解決井眼清潔不足這一問題。

3 石油定向鉆井技術(shù)的優(yōu)化對策

針對石油定向鉆井技術(shù)的常見問題，現(xiàn)提出避免定向儀發(fā)生故障、控制定向井軌跡、防止氣體鉆井井斜以及加強井眼清潔工作的優(yōu)化對策，具體如下。

3.1 避免定向儀發(fā)生故障

為避免定向儀發(fā)生故障，應(yīng)該從多個方面作出努力。在石油定向鉆井前，一方面，要對定向儀的相關(guān)操作人員進行培訓(xùn)，不僅要讓他們保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，還要提高他們規(guī)范操作定向儀的能力，這樣既能有效避免人為因素造成的定向儀故障，還能提升石油定向鉆井效率;另一方面，要對定向儀進行全面的檢查和維修，提升定向儀本身的有效性，確保石油定向鉆井的效果。在石油定向鉆井過程中，要避開造斜彎曲地段，采用下放、上提或者上下來回的方式入鍵[2];也要維持合適的鉆井速度，過快的鉆井速度會增加定向儀所承受的阻力，而過慢的鉆井速度又會使石油開采的效率降低;更要及時清理鉆孔內(nèi)、鉆桿間的雜物，并且在清理鉆桿時，要有效使用具有合適外圍直徑的圓柱物體和逆止閥。通過以上方法避免定向儀發(fā)生故障，可以實現(xiàn)良好的定向效果，使鉆井順利達成提前設(shè)定的目標(biāo)。

3.2 控制定向井軌跡

為解決定向井軌跡偏離問題，需合理有效地控制定向井軌跡，進而確保石油定向鉆井的順利進行，有效提升石油定向鉆井的效率。對定向井進行軌跡控制，主要是指對定向井井眼的軌跡控制。要想實現(xiàn)定向井井眼的軌跡控制，最重要的就是要依照定向鉆井目標(biāo)，在充分考慮不同地層實鉆差異性的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)、物理等領(lǐng)域的專業(yè)公式和模型等科學(xué)合理地設(shè)定井眼軌跡。另外，在控制石油定向井軌跡的過程中，可以運用數(shù)學(xué)領(lǐng)域設(shè)極值曲線的方法來確定定向井井眼的最優(yōu)軌跡，實現(xiàn)對定向井的精準(zhǔn)定位，達成定向鉆井提前設(shè)定的目標(biāo)?？偠灾?，只有消除了定向井軌跡偏離問題，才能避免其造成的無效后果、資源浪費和不該發(fā)生的安全事故。

3.3 防止氣體鉆井井斜

為防止石油定向鉆井過程中出現(xiàn)氣體鉆井井斜問題，需找到造成氣體鉆井井斜問題的原因，然后從根源上杜絕氣體鉆井井斜問題的發(fā)生。氣體鉆井井斜問題是地層造斜力造成的后果，而造成地層造斜力的主要原因便是不合理的地層傾角與相關(guān)氣體鉆井異性指數(shù)。一方面，在運用氣體鉆井方法進行石油定向鉆井時，若井下應(yīng)力分布條件有差異，井斜問題就會有所不同，加之巖屑顆粒不停碰撞，使井徑不斷增加，進而引發(fā)井斜問題。要想防止井斜問題，就要將地層傾角保持在合理的區(qū)間內(nèi)，以減小地層造斜力。另一方面，如果在運用氣體鉆井方法進行石油定向鉆井時，氣體鉆井相關(guān)異性指數(shù)設(shè)置不合理，就會增大地層造斜力，進而引發(fā)井斜問題。要想避免在這種情況下發(fā)生井斜問題，就要及時調(diào)整與優(yōu)化氣體鉆井相關(guān)異性指數(shù)，以減小地層造斜力。

3.4 加強井眼清潔工作

為避免井眼堵塞導(dǎo)致的石油定向鉆井進度減緩甚至停滯，就要積極加強井眼清潔工作。一方面，要從技術(shù)層面加強井眼清潔工作，主要是解決好振動篩鉆屑的返出問題。要采用先進的技術(shù)和方法定期維護振動篩，將鉆屑的返出量控制在合理的范圍內(nèi)。此外，也要采用合理改善鉆井液性能、科學(xué)使用鉆井液處理劑等方式防止返砂現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)振動篩返出的鉆屑量在合理的范圍內(nèi)且返出的鉆屑顆粒較清晰時，井眼就不易堵塞，井眼的清潔工作也就得以落實。另一方面，要從人員層面加強井眼的清潔工作。石油定向鉆井對操作人員有著較高的技術(shù)要求，因此，要對相關(guān)操作人員進行科學(xué)的崗前培訓(xùn)以及在崗培訓(xùn)，使其能夠高效地做好井眼的清潔工作，有效提升石油定向鉆井效率。

4 結(jié)語

定向鉆井技術(shù)在石油行業(yè)占據(jù)著非常重要的地位并得到了普遍的應(yīng)用，但仍存在許多問題，如定向儀發(fā)生故障、定向井軌跡偏離、氣體鉆井遭遇井斜以及井眼清潔不足。針對這些問題，提出避免定向儀發(fā)生故障、控制定向井軌跡、防止氣體鉆井井斜以及加強井眼清潔工作等對策，以期較好地提升石油開采效率并保障石油開采效果。

[參考文獻]

[1]田文，李璐.定向鉆井技術(shù)中的常見問題及對策分析[J].石化技術(shù)，2021（5）：77-78.

[2]張瑜.定向鉆井技術(shù)常見問題與對策[J].當(dāng)代化工研究，2016（2）：12-13.

Analysis of common problems and countermeasures of oil directional drilling technology

Zhang Xiaojun

（Yanchang Oil Field Co. Ltd.， Jingbian Oil Production Plant， Yulin 718500， China）

Abstract： Directional drilling technology occupies a very important position in the oil industry. Its advantages of flexibility and convenience，acclimatization and economic efficiency can well improve oil mining efficiency and guarantee oil mining effect， so it is necessary to strengthenthe research on oil directional drilling technology. Based on the introduction of oil directional drilling technology， the common problems arepointed out， and the corresponding optimization countermeasures are proposed.

Key words： directional drilling technology; oil; countermeasures analysis