定向井鉆井技術探析

余泓遠

哈爾濱石油學院

一、我國定向井鉆井技術的發展

在上個世紀的五十年代，我國就開始了對定向鉆井技術的研究，在1956年，在玉門油田的建設中首開先例，取得較好的開采效果，由此鉆井技術得以被廣泛使用。在七十年至今，定向鉆井技術在海洋中油田的開采中發展最為迅速，其中在渤海海域的縱式井中，有十二口定向井在同一座鉆井平臺上進行施工。從1986年以后，通過各種技術的發展和政府的支持，鉆井的數量大量增加，突破了4000口，在“七五”期間我國已經深入的研究了定向井等鉆井技術的核心原理，并研發出相應的計算機軟件，其中主要包括：三維多目標井以及縱式井等鉆井技術在平臺設置上的優化設計。到了九十年代，我國在水平井方面取得了技術上的突破，包括長、中、短三類半徑的鉆井，且在軌跡的處理上也進行了較大的優化，水平井井眼的軌跡可以通過一定的模型被準確的預計出來，在某種程度上已經接近了世界水品。在九十年代以后，我國注重了對國外先進鉆井機技術的引進，主要體現在工具和設備上，例如：無線鉆井儀，單點陀螺儀等設備。當前，我國已經完全掌握了定向井軌道的設計與控制技術，地層測試等技術，與此同時，也擁有了螺桿鉆、非此鉆鋌等先進的鉆井工具。

二、定向井軌道設計與控制技術

1.定向井軌道設計內容

定向井的鉆井軌道要以抵制條件為依據。（1）首先明確增降斜率的大小，固定造斜點的位置（2）經過計算求出全井斜角的最大值（3）還要對各井段的井斜角、方位角、井深等相關數據做好測量（4）制作出垂直和水平兩個方向上的投影圖，如果工作中需要的話，還應繪制出控制安全圓柱。一般情況下定向井的軌道主要分為三段制剖片和五段制剖面兩種類型，當然這是由特定的地理條件和設計要求才能決定的。有時也會轉化成多靶三段制剖面等等。

2.造斜點的選擇

（1）地質條件相對穩定，盡量避免在地層較薄，斷層等易坍塌的地區建造

（2）盡量選在可鉆性較為均勻的位置上施工，避開硬夾層

（3）對于垂深較大，發生的位移較小的定向井，應適當降低造斜點，這樣就可以充分體現直井段鉆井的優勢，而對于垂深較小發生的位移卻較大的定向井，則應將造斜點的位置適當提升，這樣做可以大大減少工作量。

（4）如果某一井眼的位置發生較大程度的漂移，這時再鉆定向井，造斜點的位置應選方位漂移較小的地層。

3.定向井井眼軌跡控制技術

在定向井施工之前，應該制定出一套詳細的設計方案，確保在施工時可以具有一定參照，防止盲目的施工。完成準備工作之后，要對需要使用的各種儀器設備等做好全方位的檢查，對于需要調整的設備進行調試。接著計算出方位角偏差可接受的范圍。水平定向井靶區在一般條件下是筒狀靶，是以水平定向井井眼的運行軌跡為軸線跨國的區域，若想對水平井井眼的軌跡的整體做好掌控，就需要細化到每個靶柱的位置。經過長期的實踐，可以發現：將軌跡點控制在較為接近的位置或者略微存在延遲可以更好地把握井斜角的方向。一旦控制點的井斜超出標準狀態下的水平，極易導致脫靶現象的發生，或者造成造斜率的值偏高。在實際的工作中，造斜段井眼的控制要從軌跡點和食量方向兩個角度入手，做到全方位的綜合控制，對于某些沒有設計好斜角的井段更是要注意這一問題。當軌跡預測的數據顯示有空余，具備后續工具條件的情況下，就要充分利用好動力鉆的優勢，提升鉆具的造斜能力，最大限度的提高鉆頭的使用效率。

定向井井眼軌跡的控制會受到很多因素的影響，其中包括地質條件、鉆具的造斜能力等，這樣的問題就會導致造斜率在理論和實際上存在一定的差異，此外，地質設計的目的層也會對實際的造斜率產生影響，因此，需要鉆頭的操作人員根據實際的施工狀況及時調整鉆進的角度和趨勢，相應的也要對設計的方案進行調整，采取必要的措施。在井眼的現場設計中，根據不同的中靶要求需要設置不同的計算公式，定向井井眼軌跡的設計目的在于確定鉆頭下鉆到入靶位置時，其垂深、井斜角等數據是否符合相應的要求，也就是說要保證鉆頭的軌跡要按照矢量的方向滿足一定的精度中靶。

結束語

綜合以上的內容，可以看出定向井鉆井技術已經在石油行業發揮了較大的作用，這項技術很好的解決了在開采各種油藏的過程中所遇到的多項技術難題，同業也極大地提升了對原油的開采效率。但從另一方面上也必須認識到，當前階段的開采技術仍不是最為先進的，研究人員還需要在實際的工作中不斷地總結規律，深入研究，才能進一步豐富和完善定向井鉆井技術。全球現在正處于對能源的急劇需求的時期，因此對于該技術的改進與提高成為當前石油領域的核心問題之一，作為定向井技術的研究者則應該充分利用一切條件，在其他技術的幫助下，使定向井鉆井技術向著更加自動化、智能化的方向轉變。

[1]王岳.石油鉆井技術智能化發展研究[J].知識經濟，2011（08）.

[2]岳小騏.定向井軌道設計與控制技術研究[J].技術研究，2006（12）.

[3]向興華.定向井氣體鉆井新技術[J].鉆采工藝，2007（11）.