定向井五段式軌道井眼軌跡控制技術現場實踐與分析

嚴軍

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司 河南新鄉 453000）

定向井五段式軌道井眼軌跡控制技術現場實踐與分析

嚴軍

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司 河南新鄉 453000）

井眼軌跡控制是鉆井技術的關鍵內容，井眼軌跡能否實現科學設計直接影響到工程進度和質量。在實際工作中定向井適用地形特征決定了軌道設計及控制準確性的重要意義。從當前實際控制情況來看，在工作中往往是采用一種具體方法來進行研究，這樣實際上是缺乏對定向井經驗軌道設計及井眼軌跡控制的整體性描述及人事的。正因為如此，本文將著重對定向井五段式井眼軌跡控制技術進行分析，希望通過分析能夠使得人們對此能夠重視起來。

軌跡；定向井；井眼

定向井是鉆井業務的主要發展方向，在油藏開發對鉆井技術要求越來越高的背景下，分支井、側鉆井、多底井、大位移井、水平井等定向井獲得了較快發展，這些定向井的應用范圍也越來越廣泛。對定向井的鉆探開發已經成為當前鉆井公司的重要業務。定向井五段式軌道井眼軌跡的設計及控制是重中之重。

1 定向井五段式軌道井眼軌跡設計

對于定向井五段式軌道的設計要重視井斜角的控制及造斜點的選擇，這是設計重點。常規定向井是當前應用非常廣泛地一種類型，在實際設計過程中通常造斜點是要選擇在那些比較穩定的區域的，要避免巖石破碎帶、流沙層、漏失地帶等。對于井斜角設計必須要合理，井斜角過大，測井和完井施工難度和起下鉆載荷都將會增加，最終會導致扭轉盤扭矩變大，嚴重情況下由于扭方位困難還可能會產生井壁坍塌等事故。對于定向井五段式軌道而言，穩斜井段井斜角應該是在15～25°之間。

根據以往經驗，為了實現科學設計就應該根據井深結構、采油技術、完井需求等來對定向井五段式軌道井眼軌跡進行科學設計，對于軌道設計應該要充分滿足現場實際施工情況。對于井眼曲率和井眼斜角應該是根據造斜點深度、施工難度大小以及造斜工具造斜能力等因素來合理確定。

2 定向井軌跡控制

對定向井軌跡進行嚴格控制已經成為實際鉆井業務過程中的不可缺少的關鍵環節。對于定向井五段式軌道井眼軌跡的控制通常是包含了定向造斜段控制、井眼預測、直接段軌跡控制、穩斜井段、降斜井段以及扭方位等內容。對于這些內容必須要進行科學分析。

2.1 定向造斜段控制

軌跡設計過程中定向造斜段方位如果出現偏差，此時對于以后軌跡控制也將會形成巨大障礙。從現場使用的工具來看，定向彎頭螺桿是經常采用的造斜工具。不同的定向彎頭螺桿造斜率也是不一樣的。在設計中應該是從實際出發來根據井身所設計的造斜率來對螺桿進行科學選擇。中石化華北工程石油公司五普鉆井公司在設計過程中遇到的井設計井斜是8°/30m，據此工作人員決定采用1.5°的造斜螺桿。經過實踐發現，這一螺桿是能夠滿足實際要求的。

在對定向造斜階段進行控制的過程中，也就是在30～60m的時候，軌跡控制主要是以定方位為主，在這一階段的主要工作就是為了能夠實現對井眼方位得到有效控制。為了能夠及時掌握工具面、井斜角、方位角等信息，工作人員決定采用MWD儀器，這是一種專業先進的儀器，利用這樣一種儀器將能夠實現對上述信息的嚴格有效掌握。從工具面角來看是有磁北模式的工具面角和高邊模式的工具面角這兩種模式。通常情況下儀器上讀數顯示的是磁工具面值和重工具面值。

對于高邊轉換閥值進行設置也是軌跡控制的重要內容，高邊轉換閥值通常是設置在5～7°井斜之間。此時就應該比較井底測量的井斜值和高邊轉換閥值，通過比較來確定參考工具面。當井底井斜值大于高邊轉換閥值的時候就必須要采用重工具面來作為重要參考工具面。當井底測量的井斜值小于高邊轉換閥值的時候，此時就應該利用磁工具來看作參考工具面。

對于工具面的調整也要應該重視井下造斜初始段實際情況，應該是根據具體情況來進行逐步調整。在實際工作中有些工作人員還有誤區以為只要把工具面擺正放到所需方位角就行了，這種想法顯然是錯誤的。井眼軌跡在離軌道一段時間之后，在對工具面進行調整過程中往往是要能夠使得其能夠趨向井眼軌道的。

2.2 直井段軌跡控制

在對直井段軌跡進行控制過程中重點是要能夠做好防斜工作。直井段是基礎，直井段的井斜如果過大就極有可能會導致方位出現偏差，這對于今后的軌跡控制會造成影響，嚴重情況下還會進一步提升工程復雜度，一旦工作難度和工作量上升就會使得工程成本也會上升。正因為如此，在今后成功的直井段軌跡實際上將能夠為下一步工作打下堅實基礎。

直井段鉆進過程中通常是要利用直井防斜技術，現場則是采用鉆具組合方式來實現對井斜的嚴格控制。通常情況下如果采用鐘擺鉆具同塔式鉆具相結合的方式，在對工藝參數進行科學選擇的過程中應該是采用輕壓吊打方式。五普鉆井公司在實際鉆井過程中，對于直井段的控制起到了一定的滿眼防斜作用，鉆進過程中使用的4～6t小鉆壓實際上是起到了一定防斜作用。當直井段結束時，工作人員人員對井斜值經過專門測量之后發現是0.55°，這就說明這已經能夠實現對井斜的控制。

2.3 井眼軌跡預測

對井眼軌跡進行科學預測是實現井眼軌跡控制的重要內容。在具體設計過程中應該是從實際出發來采取專門措施。之所以要進行科學預測主要是因為井底同MWD測試儀器之間是有一定滯后距的。在這種因素的影響下，實時軌跡參數就不能夠有效讀出來。這樣在工作中就需要對井眼參數和井底軌跡來進行科學預測，通過預測實際上將能夠實現對實際經驗參數的有效把握，這樣實際上便于采取下一步控制措施。

在井眼軌跡預測過程中，現場往往采用的是外推法，這是當前應用比較廣泛地一種方法。這種方法實際上就是要假設在一段連續的井段，鉆頭受力狀態是基本相同的。這樣實際上將有助于實現對所需預測點的前10～30m實鉆情況。在工作中通過測斜將能夠有效計算出該井段實際造斜率及造方位率，之后就可以外推至井底鉆頭處就可以了。利用這樣一種方式有助于實現科學預測。

2.4 穩斜井段

在工作中穩定器、鉆頭、短鉆鋌、鉆鋌、非磁鉆鋌、撓性接頭、加重鉆桿是其中典型設備。這些設備的應用能夠起到非常重要的作用。在實際施工階段，往往是要從造斜點開始來緩緩下入穩斜鉆具，如果遇到高造斜率、軟地層情況，此時就應該看到這個時候是非常容易遇阻的。同時還有可能產生新井眼。在工作中必須要能夠及時測斜。這樣做是為了能夠保證最大測斜間距能夠嚴格控制在100m以內，對于那些特殊用途的重點井段，側斜井間距往往是在30m。在工作中必須要嚴格繪制水平投影圖及垂直剖面圖，這樣就能夠有助于掌握井眼軌跡實際變化情況。

2.5 降斜井和扭方位

降斜距離通常距離完井段是比較近的，此時摩擦阻力同井下扭矩都是非常大的，在這樣的情況下就應該重視簡化鉆具組合。與此同時對于定向井降斜鉆具組合如果采用大鐘擺式，這樣實際上就極有可能會導致下鉆困難以及降斜率過高等問題。這些問題一旦出現就會嚴重影響到實際工作質量。

最后是扭方位，在定向井中對方位的控制是非常困難的，對于方位的控制往往要受到鉆具組合的影響，對于扭方位鉆具應該是少下鉆鋌，這樣做是為了避免壓差卡鉆的現象出現。同時還應該根據實際垂直剖面圖來選擇扭方位工具面角度。

對井眼軌跡的控制是定向井鉆井過程中的重要內容，在今后工作中對此應該進一步加強研究。本文重點是分析了設計內容及軌跡控制內容。在實際控制過程中應該做好直井段控制、定向造斜控制以及井眼預測等工作。做好這些工作是必然要求。

[1]沈忠厚，王瑞和.現代石油鉆井技術50年進展和發展趨勢.石油鉆采工藝，2003，25（5）.

[2]胡書勇，張烈輝，等.現代鉆井技術的發展與油氣勘探開發的未來.天然氣工業，2005，25.

[3]張家希.連續旋轉定向鉆井系統.石油鉆采工藝，2010，23（2）.

[4]崔紅英.靶段定向井軌道設計方案.石油鉆探技術，2001（6）.

F416.6

A

1004-7344（2016）06-0154-02

2016-1-28

嚴軍（1977-），男，助理工程師，本科，主要從事石油工程工作。