水平井鉆井軌跡控制研究與分析

張冬季(長城鉆探工程有限公司鉆井技術服務公司，遼寧 盤錦 124010)

近年來，為了有效提升油田的開發效果，進一步加大開發效益，我國的油田一直在開展各類型的鉆井完井技術。針對低壓、低滲、低產的油藏來說，水平井鉆井技術更為適合，經多年研究，目前已經形成了獨具特色的水平井鉆井技術。

1 水平井鉆井概述

水平井根據半徑劃分可以分成三種類型，分別是短半徑水平井、中半徑水平井和長半徑水平井。不同的水平井種類其造斜率各不相同，采用的水平井鉆具也不同。其中，短半徑水平井的造斜率為1/m-10/m，采用的水平井鉆具其水平位移較小，鉆具包括鉸接馬達和撓性鉆桿，完井以后可以出現多處裸眼；中半徑水平井的造斜率為6/30m-20/30m，采用的水平井鉆具其水平位移較大，鉆具為常規鉆具，包括彎外殼和導向鉆具，完井可采用常規技術，具體方式根據油田實際狀況決定；長半徑水平井的造斜率為2/30m-6/30m，采用的水平井鉆具其水平位移較大，鉆具采用常規鉆具，包括彎外殼和彎外頭及多個穩定器，完井可采用常規技術，具體方式由油田狀況決定。

想要控制水平井鉆井軌跡，首先要明確水平井靶區的概念，水平井的靶區通常是一個柱狀靶，在目的層設計好軌道，以水平井眼軌道的軸線當作軸。橫截面通常是矩形或圓形。該柱狀靶由無數個法面平面組成，各個法面平面互相平行，所以這是一個矢量中靶，想要控制好水平井井眼軌跡，就是按照實際要求，根據設計全部中靶。

2 水平井鉆井軌跡控制特點

進行水平井鉆井過程中，工程設計往往是根據實際經驗與理論相結合，確定合適的鉆具組合。伴隨著經驗逐漸增多，理論逐漸深化，鉆具組合實際鉆好的井眼軌跡跟期望軌跡會越來越接近，但是考慮到井下條件頗為復雜而且變化性較大，那么期望軌跡和實際軌跡的重合性也是有限的。實際軌跡往往會出現各類提前、落后、適中、斜角大小超前滯后等問題。

若是實際鉆井軌跡點出現了超前，那么就會縮短靶前位移，這個時候井斜角會增大，同時穩斜鉆達目的層產生的位移便會超過目標窗口，造成延遲入靶，或是直接在窗口的位置脫靶；若是軌跡點的位置適中，井斜角大小較為適中，那么實際軌跡和設計軌跡重合度是相對較高的，這是比較理想的狀態，但是井斜角若是發生了超前，那么就必須加長穩斜段，進而造成入靶延遲，在窗口的位置發生脫靶；若是實際軌跡點出現落后，那么靶前位移必然要加長，這個時候井斜角便會減小，必須盡量提升造斜率，進而有效調整位移增量和井眼垂深之間的關系，造斜率必須提高。

經過實踐證明，若是實際的軌跡點位置與設計軌道相比稍微落后，只要保證井斜角合適，那么井眼軌跡也是可以控制的。實際上水平井造斜段的軌跡控制就是控制軌跡點的位置和矢量方向，若是井身剖面沒有設計穩斜段，就要綜合控制軌跡點。

3 水平井鉆井軌跡控制技術

3.1 直井段控制技術

直井段是水平井施工中的基礎部分，該段井眼軌跡控制技術將直接影響到后續的施工。直井段最重要的任務就是做好防斜，保證打直，具體來說就是保證井眼軌跡成為一條鉛垂線，但是，在實際施工期間，并不能達成這一目標，必然會出現井斜角，那么我們需要做的就是將其控制在一個可以接受的范圍之內，保證不對后續的施工造成影響。針對這一問題，我們需要根據鉆具組合防止井斜角過大，例如，鐘擺鉆具組合就應該設計合理的參數，保證足夠的鐘擺力，避免井斜角出現，所以，實際施工期間往往多采用鐘擺鉆具。若是實際施工期間采用的是PDC鉆頭，那么鉆井參數要盡量保證高轉速和低鉆壓，鉆具組合不能發生彎曲，避免打直效果受到影響，為后續的著陸段打好基礎。

3.2 著陸段控制技術

著陸段的軌跡控制就是根據設計軌跡的標準要求將井斜角從0調整到規定值，達到目的層，進而順利到達靶點，為了保證這個過程的順利進行，需要對下列幾點內容做好保證：造斜工具要保證略高忽低，選擇合適的角度，綜合參考地層的實際巖性、走向、地溫梯度，保證造斜率的穩定；造斜施工早期要保證先高后低，實際的造斜率要比設計的造斜率稍高，一方面減低后期造斜率，另一方面又保證后期造斜率的穩定；工程師施工期間要保證寸高必爭，時刻關注垂深、位移以及井斜三者間的關系；造斜早期就要擺正方位，避免閉合方位出現偏差；水平井設計期間要設計一段穩斜探頂，選擇合適的井斜角度；完成以上工作后，做好矢量入靶，期間一定要控制好井斜角以及方位角，方便施工順利達成。

4 結語

總而言之，水平井鉆井軌跡控制過程中，現場的施工人員要具備豐富的理論知識和足夠的現場施工經驗，這樣才能解決施工現場出現突發狀況時，也能保證順利中靶，中靶以后才能保證實際鉆井井眼軌跡能夠在目的層中穿行，進而有效提高油層鉆遇率。

[1]張夢桂.國外石油水平井鉆井技術[J].國外地質勘探技術，1986(11).

[2]李夢剛.水平井井眼軌跡控制關鍵技術探討[J].西部探礦工程,2009(02).

[3]林琦,王鵬,劉振興,章成強.定向施工中井眼軌跡控制[J].中國井礦鹽,2013(02).