定向鉆井技術常見問題與對策探討

張艷成

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤錦124000）

定向鉆井技術常見問題與對策探討

張艷成

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤錦124000）

近年來，我國石油產業發展迅速，為推動國民經濟增長做出了較大貢獻。為進一步促進石油產業的發展，以石油開采過程中的定向鉆井技術作為主要研究對象，進而對其在應用過程中的常見問題和對策展開了深入研究。

定向鉆井技術；定向儀；定向井軌跡

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.058

1 定向鉆井技術

定向鉆井技術是使井身沿預先設定的方向和軌跡鉆至目標層的一種鉆井工藝方法，隨著定向鉆井技術應用范圍的不斷擴大，其對鉆井效率與石油開采效率的影響也逐漸擴大。需說明的是，定向鉆井技術目前已被廣泛應用于斜向鉆井、水平鉆井和對接鉆井的作業當中。其中，尤以對接鉆井技術的應用最為廣泛[1]。此外，定向鉆井技術對于沙漠、海上和人工島等惡劣環境具有較強的適應性，同時，還能夠用于受地面條件約束的其他地區，如道路、河流等地。但也正因如此，定向鉆井技術在應用過程中所受外部因素的影響較大，從而增加了該項技術應用的不確定性。

2 定向鉆井技術常見問題

2.1 定向儀問題

定向儀若在石油開采過程中發生相關故障或問題將直接影響石油的開采效率，且對于操作人員而言，將無法繼續保證油井的精確性。當發生定向錯誤時，若相關作業人員仍然以原來的開采方案繼續鉆井，勢必會導致定向井眼的軌跡發生偏離，在難以實現預定鉆井目標的同時，也從整體上降低了石油開采效率。需要說明的是，在鉆井過程中，不入鍵是一類常見問題，導致這一問題的主要原因為定向儀失效，從而導致定向結果出現較大偏差，難以實現預先設定的鉆井目標[2]。

2.2 定向井軌跡控制問題

對整個鉆井工作進行分析可知，定向井的軌跡控制是一項極為重要的工作，其直接影響著鉆井質量和石油開采效率。就現階段而言，我國鉆井過程中大都以堆積控制技術來進行定向井的軌跡控制，雖然此項技術對于定向井的勘探工作而言具有較高的效率和安全性，但在進行實際鉆井時，鉆井眼仍然會與預先設計的情況發生偏差，從而導致鉆井軌跡并未按照預先設定好的軌道進行作業，當此種情況發生時，工程方不得不對定向井進行重新鉆取，從而大幅增加鉆井成本，降低工程單位的經濟效益。

2.3 定向井氣體鉆井井斜問題

井斜是定向鉆井技術應用過程中的另一常見問題。通常，在進行鉆井時，為了對鉆井和石油進行有效保護，大都會選擇氣體鉆井的方式展開相應的鉆井工作，而此種方法在應用過程中一旦遇到井斜問題，勢必會出現油氣浪費的情況。對于我國而言，定向鉆井技術的研究和應用尚處于初級階段，相關的研究成果和實踐經驗并不充足，故目前關于定向井氣體鉆井的井斜問題尚未形成高效、統一的處理方式。

2.4 大斜度定向井井眼清潔問題

定向鉆井技術應用過程中的另一關鍵問題是在大斜度定向井井眼的清潔度較低。對定向鉆井進行分析可知，其作業環境較為惡劣，因鉆井過程中周邊巖屑過多，將極有可能在定向井的井眼位置形成對應的巖屑床，特別是鉆井處于45°～60°斜角范圍內時，巖屑床現象更加明顯，從而對定向鉆井工作的正常運行產生較大阻礙，在一定程度上降低了石油開采的效率。因此，在石油開采過程中，應格外注意井的位置以及井沿周邊的巖屑情況，當發現其周邊存在巖屑時，應采取相關辦法對其進行清理，確保后續鉆井施工的順利進行[3]。

3 定向鉆井技術應用措施

3.1 規范使用定向儀

定向鉆井技術的應用當中，必須保證規范且科學、合理地使用定向儀，以此避免在使用過程中出現意外的人為因素而造成定位錯誤。（1）規范使用定向儀時要保證儀器入鍵時盡量有效避免涉及造斜彎曲的地段，入鍵時應采取上提、下放，或者上下來回提供鉆柱的方法；（2）下鉆的速度要嚴格且合理地控制，不能夠過快或者過慢，以避免出現鉆孔中沉積細固相的情況；（3）對鉆桿雜物進行清除時，必須要采取圓柱狀物體進行試通，該圓柱狀物體的外徑需要保證在3mm以上[4]。或者，可以在定向接頭的下端安裝一個比較便捷的逆止閥，能夠相應降低儀器下行時所產生的阻力，保證儀器能夠勻速下行。

3.2 優化定向井軌跡控制

對定向井軌跡的控制進行優化，主要是指對定向井井身的軌跡控制進行優化，其中涉及數學領域當中的泛函極值變分知識內容。應用定向鉆井技術時，操作人員若要對定向井井身的軌跡控制作出良好優化，則必須要能夠建立恰當的最優井身軌跡目標函數，以此對井身的軌跡予以確定。在此基礎上，操作人員需要采取設極值曲線的方法，掌握函數極值變分知識內容的情況下，逐步將極值問題轉化成為多元函數的極值問題，計算出定向井井身的最優軌跡，便于進行優化控制[5]。

3.3 嚴格控制氣體指數

應用定向鉆井技術時會出現一定的定向井氣體鉆井井斜問題，即會產生一定地層斜力。主要原因在于地層斜力受到了地層傾斜角及其指數的影響。針對該種情況，石油開采應用定向鉆井技術時，必須要嚴格控制氣體指數。（1）必須要嚴格控制氣體鉆井當中各類異性指數；（2）必須要盡量減少地層的斜力，避免出現定向井井斜問題。此外，在具體的定向鉆井過程中，由于鉆井速度較快，氣體會長期存在，對定向井的井壁會產生不良影響，如使定向井井壁出現了沖蝕的現象等。為此，在定向鉆井時，應該明確各個施工過程，以便對其進行更加嚴格的控制和管理，保障石油開采能夠順利進行[6]。

3.4 保障定向井井眼清潔

應用定向鉆井技術進行鉆井時，會在井眼相應的位置產生大量巖屑堆積的情況，進而導致鉆井的進度無法保證，定向井的通暢度亦會受到影響。鑒于此，應用定向鉆井技術時應該重視清潔井眼。在清潔井眼時，應該解決的問題為震動篩鉆屑的返出問題。清潔井眼時務必保證鉆屑的返出量在正常的范圍，若返出的鉆屑顆粒比較清晰，則可以證明該定向井的井眼清潔工作較好。一般情況下，對定向井的井眼進行清潔時，均會采用科學調整鉆井液性能、合理使用鉆井液處理劑，或者做好鉆井返砂預防等技術方法。

4 結論

綜上所述，隨著我國科學技術水平的逐漸提高以及經濟能力的不斷提升，我國在石油能源利用與開采方面的需求亦在不斷增加。定向鉆井技術是石油開采中常見的技術之一，具有重要的應用價值和意義。但是，在具體的定向鉆井技術應用當中卻存在著定向儀、定向井軌跡控制、定向井氣體鉆井井斜以及大斜度定向井井眼清潔等多方面的問題。為此，希望石油開采領域在應用定向鉆井技術時能夠規范使用定向儀、優化定向井軌跡控制、嚴格控制氣體指數，并且要保障定向井井眼清潔，以促進我國石油開采的穩健發展。

【1】鄒憲斌.探討定向鉆井技術常見問題與對策[J].中國石油和化工標準與質量，2014,9(12):98.

【2】宋學芝.市政道路施工技術常見問題與解決對策探討[J].中小企業管理與科技(上旬刊)，2016(3):225.

【3】保國沛.論述定向鉆井技術的常見問題與對策[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，2016,3(14):225.

【4】胡炎高.定向鉆井技術常見問題與措施探討[J].中國石油和化工標準與質量，2011,12(19):160.

【5】那自強.定向鉆井技術常見問題與措施探討[J].中國新技術新產品，2015,3(7):63.

【6】方擎.地質工程測量技術的常見問題與對策探討[J].科技創新與應用，2013,2(22):73.

DiscussiononCommonProblemsofDirectionalDrillingTechnologyandCountermeasures

ZHANG Yan-cheng
(TheSecondDrillingCompanyofCNPCGreatwallDrillingCo.Ltd.,Panjin 124000,China)

Inrecentyears,China'soilindustryisdevelopingrapidly,andhas contributedalottopromotenationaleconomicgrowth.Tofurther promote the development of oil industry,this paper is aimed at the directional drilling technology in the process of oil production,and deeply analyzesthecommonproblems intheapplicationprocessandcountermeasures.

directionaldrillingtechnology;directionalfinder;directionalwelltrajectory

TD231

A

1007-9467（2016）10-0131-02

2016-08-26

張艷成（1985～），男，山東曲阜人，工程師,從事海外鉆井研究。