淺析鉆井工程中井斜的原因及控制措施

盧維虎

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163000）

淺析鉆井工程中井斜的原因及控制措施

盧維虎

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163000）

在鉆井過程中,井斜給鉆井工程帶來一系列的危害,并造成巨大損失。要想控制直井井眼絕對不斜，是不可能的。問題在于能否控制井斜的度數或者井眼的曲率在一定范圍之內。本文主要探討井斜的原因以及在現場中控制井斜的措施與方法，這對合理化的鉆井有非常重要的意義。

鉆井；井斜；防斜鉆具；原因；措施

井斜是鉆井工作中一個較為普遍的問題 ,它直接影響著鉆井井身質量和鉆井度。鉆井作業不但要求鉆速快，而且要求井身質量好。井身質量的好壞是油氣井完井質量的前提和基礎。它直接關系到泊氣田的勘探和開發工作是否成功。直井防斜技術的研究已有80年的歷史，對防斜打直起到了重要作用。然而，傳統的防斜技術多采用“輕壓吊打”，以犧牲鉆井速度為代價。近年來發展起來的偏心鉆具、偏軸鉆具、柔性鉆具等鉆具組合，雖然有了明顯的改進，但是對于高陡構造以及造斜能力強的地層，其井斜控制效果往往仍難以保證。呈現這種局面不是偶然的，鉆具組合的內在力學性質決定了目前的防斜技術是有局限性的。現代防斜技術的核心是解決提高井身質量和鉆井速度之間的矛盾，必須突破傳統觀念的束縛。積極探索新的防斜技術，實現優質與高效的統一。

1 井斜的危害

1.1 對勘探開發的影響

井斜如果較大則會對勘探工作產生較大的影響，這就會導致勘探過程中對井深產生誤差，這樣所得出來的地質資料也不夠真實的準確，另外，由于傾斜過大，則會導致井底遠離設計的井位，這樣對于地下的油氣層可能出現偏離的情況，導致勘探工作的失敗。這對斷塊小油氣田顯得格外重要；如果井斜過大，也會打亂油氣田開發的布井方案。

1.2 對鉆井施工的影響

如果井斜過大，惡化了鉆柱工作條件，鉆柱易發生疲勞破壞；易造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆等事故；井斜過大，造成下套管困難，套管下入后不易居中，會直接影響固井質量，往往造成面井竄槽和管外冒油、冒氣。

1.3 對采油工藝的影響

井斜過大會直接影響分層開采及分層注水工作的正常進行，如下封隔器因難、封隔器密封不好等；抽油井常引起油管和抽油扦的磨損和折斷，甚至造成嚴重的井下事故。

2 井斜的原因分析

2.1 地質因素對井斜的影響。

井斜產生的原因較多，但其中地質條件是導致井斜的重要原因之一，如層狀結構、地層傾角、巖性的軟硬交錯及斷層等都會導致井斜的產生，在地質因素對井斜的影響方面人們提出了許多理論，但最本質的因素則是可鉆性的不均勻和地層的傾斜，如果這種可鉆性和地層的傾斜相結合的，則會導致井眼的傾斜。

2.2 下部鉆具對井眼彎曲的影響

導致鉆具的傾斜和彎曲的原因一般有以下幾點：首先，由于鉆具直徑小于井眼直徑鉆具和井眼之間有一定的間隙，所以鉆具在井眼內活動余地很大，這就給鉆具的傾斜和彎曲創造了空間條件。其次，由于鉆壓的作用下部鉆具受壓后必將靠向井壁一側而傾斜，當壓力超過一定值后，鉆柱將發生彎曲，彎曲鉆柱將使靠近鉆頭的鉆具傾斜更大。

下部鉆具彎曲引起鉆頭傾斜，在井底形成不對稱切削，新鉆的井眼將偏離原井眼方向；下部鉆具彎曲使鉆頭受到測向力的作用，迫使鉆頭進行測向切削，也使新鉆的井服將偏離原井眼方向。產生下部鉆具彎曲的原因主要是鉆具和井眼之間有一定的間隙，鉆具有彎曲的空間，當壓力超過一定值后，鉆柱將發生彎曲。

3 井斜的控制措施

3.1 鐘擺鉆具組合控制井斜

鐘擺鉆具原理是當鐘擺擺過一定角度時，在鐘擺上會產生一個向回擺的力Gc，稱作鐘擺力。顯然，鐘擺擺過的角度越大，鐘擺力就越大。如果在鉆柱的下部適當位置加一個扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個鐘擺，也要產生一個鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側，從而使新鉆的井眼不斷降斜。

3.1.1 鐘擺鉆具組合的鐘擺力隨井斜角的大小而變化。井斜角大則鐘擺力大，井斜角等于零，則鐘擺力也等于零。所以，鐘擺鉆具組合多數用于對井斜角已經較大的井進行糾斜。

3.1.2 鐘擺鉆具組合的性能對鉆壓特別敏感，鉆壓加大，則增斜力增大，鐘擺力減小。鉆壓再增大，還會將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至出現新的接觸點，從而完全失去鐘擺組合的作用!所以鐘擺鉆具組合在使用中必須嚴格控制鉆壓。

3.1.3 在井尚未斜或井斜角很小時，要想繼續鉆進而保持不斜，只能減小鉆壓進行“吊打”，由于“吊打”鉆速很慢，所以這時多使用滿眼鉆具組合，僅在對軌跡要求特別嚴的直井（段）中，才使用鐘擺鉆具組合進行“吊打”。

3.1.4 扶正器與井眼間的間隙對鐘擺鉆具組合性能的影響特別明顯，當扶正器直徑因磨損而減小時應及時更換或修復。

3.2 滿眼鉆具組合控制井斜

3.2.1 YXY組合的結構

YXY組合一般包括四個扶正器，自下而上依次為：近鉆頭扶正器；中扶正器；上扶正器；第四扶正器。

3.2.2 滿眼鉆具組合的使用需要注意的問題：

在已經發生井斜的井內使用滿眼鉆具組合并不能減小井斜角，只能做到使井斜角的變化（增斜或降斜）很小或不變化。所以滿眼鉆具組合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。

使用滿眼鉆具組合的關鍵在于一個“滿”字，即扶正器與井眼的間隙對滿眼鉆具組合的性能影響非常顯著。在使用中應使間隙盡可能小。設計間隙一般為0.8mm～1.6mm。在使用中，因扶正器的磨損，間隙將增大。當間隙達到或超過兩倍的設計值時，應及時更換或修復扶正器。

保持“滿”的另一個關鍵在于井徑不得擴大。這要求有好的鉆井液護壁技術，但即使鉆井液護壁技術不好，井徑的擴大總要經過一定的時間才會發生。只要搶在井徑擴大以前鉆出新的井眼，則仍可保持“滿”的效果。這就要求加快鉆速。我國現場技術人員將此概念總結為“以快保滿，以滿保直”。

在鉆進軟硬交錯，或傾角較大的地層時，要注意適當減小鉆壓，并要勤劃眼，以便消除可能出現的“狗腿”。

結語

隨著科學技術的不斷進步，我國的防斜工具和工藝也取得了較大的進步，但仍需借鑒先進國家的技術，并結合油田自身的特點，來加大對新型技術的研究力度，從而使防斜工藝技術得以快速的提高，保證鉆井工程的正常進行。

[1]白家祉，蘇義腦.井斜控制理論與實踐[M].北京：石油工業出版社，1990.

[2]高寶奎，高德利.直井防斜原理綜述[J].石油鉆采工藝，1996：18（2）：8～13.

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