定向井優快鉆井關鍵技術研究與應用

紀龍

摘 要：近年來鉆井深度呈現逐年上升的趨勢發展。但是由于技術的不夠先進，和管理體系不夠完善，每年鉆井都會出現一部分的報廢現象出現，同時油井隨著鉆井的面積的擴大化和深度化，也逐漸呈現油井的老化現象。這不僅給鉆井行業造成了巨大的成本浪費，也嚴重影響了鉆井的速度和總體的效益，以此，如何提高鉆井的速度，降低鉆井的成本，才是當下鉆井行業的急需、有待解決的問題。本文根據實鉆情況和相關資料，對定向井提高鉆速進行分析和探討。通過優快鉆井技術的應用，在生產實際中取得了很好的經濟效益，創出了較好的經濟指標。為今后施工積累了成功經驗。

關鍵詞：鉆井深度； 定向井； 鉆井速度；軌跡；影響因素； 優化

在油田發展后期，定向井的比例越來越高，提升定向井的鉆井速度對經濟效益有著很大的影響，本文主要分析了鉆井速度的影響因素和鉆井軌跡的影響因素（鉆頭力、下部鉆具結構和鉆井參數等），討論通過控制井壁穩定和優化鉆井技術來提升鉆井速度。

1 影響定向鉆井速度的因素分析

與直井相比，定向井鉆進再施工方面有著更多的工序，過程也更為復雜，工藝要求相對較高，在定向前需測多點，定向鉆進施工和測斜，許多情況下對方位和井斜都有要求，這些都是定向井鉆井過程中不可避免的。定向井對斜井段和直井段井眼軌跡都有著嚴格要求，在設計中需保證直井段井斜為零，但是在實際施工中，現有工藝無法保證為零度，為施工造成了一定的難度，對鉆井加壓也會產生影響，從而影響了施工速度。定向井的施工中與直井施工相比對井斜和方位都有更高的要求，在直井施工中，只需對全角變化和各個井段的水平位移進行控制就可以，對方位沒有太高的要求，這就造成定向井鉆進過程中因方位和斜井段的調整而降低了速度。從井身軌跡分析，定向井更為復雜，有著較大的曲率變化，很容易產生鍵槽而造成起鉆困難，嚴重時甚至會發生鍵槽卡鉆，在提高速度的同時還需對井身軌跡進行

嚴格控制。不管是哪種類型的井，控制不好井身質量都會導致復雜情況甚至鉆井工程事故的發生，在定向井的鉆進中更應該注意井身質量的控制，保證井壁穩定的前提下才能有效的提高速度。鉆進井眼時產生的巖屑量要及時清除， 必須配備大功率的鉆井泵組， 同時使用大尺寸的鉆桿， 以減少沿程壓耗， 提高鉆頭壓降。而目前大部分井隊只配備兩臺鉆井泵ф127mm 內加厚鉆桿， 在 50～ 60L/s 的鉆井液排量下， 大部分的水力能量消耗在鉆桿內部， 鉆頭可利用的水功率急劇下降， 很難及時清除井底的巖屑， 出現井底墊層， 造成了巖屑重復破碎， 甚至鉆頭泥包， 導致鉆頭的機械鉆速下降。

2 影響定向井鉆井軌跡的因素分析

通過對定向井井眼軌跡進行分析可以發現，其影響因素主要包括地質因素、地層傾角、地層傾向方位角、地層的各向異性、下部鉆具組合、鉆頭的偏轉角以及鉆井參數，要想提高鉆井速度就需要掌握井眼軌跡的影響因素的規律。地質因素是客觀存在的，通過分析該地區已鉆井資料和鉆具結構等，可了解該區塊各井段、井斜和方位的變化。鉆頭類型與結構的選擇主要是由鉆進尺、時間和地層決定，在軌跡的影響因素中處于次要地位。而影響井眼軌跡的主要因素是鉆頭力、下部鉆具結構、鉆井參數三種。（1）鉆頭力。 鉆頭力作用在巖石上，

對鉆速大小影響大的因素是沿井眼前進方向的分力，在穩斜鉆進時刻適當加足鉆壓來提高，在日常施工中，215.9mm的鉆頭加壓一般為160～180KN。（2）下部鉆具結構。 在下部結構中穩定器類型、穩定器與井眼間隙、穩定期的數量和位置是對井眼軌跡產生較大影響的因素。在定向井鉆井中使用的穩定器可以分為螺旋穩定期和滾子穩定器，在軟或中硬地層中鉆進時，滾子穩定期較容易出現方位不穩，所以日常生產中選用較多的未螺旋穩定器。由于穩定器與鉆頭直徑之間存在尺寸差且井徑會擴大這兩方面的原因，使得穩定器與井眼始終存在間隙。為了減少井眼間隙對井眼軌跡的影響，在施工中常通過更換符合要求和井口實際的扶正器來達到，在增斜率不夠打完單根需劃眼，在增斜率過大時打完單可不劃眼，但都需要考慮井眼間隙造成的影響。穩定器可以實現穩方位但也會出現阻卡嚴重的情況，一般穩定器的數量選用為3個。近鉆頭穩定器與鉆頭相連，彈性形變較小，對下部結構工作狀態的改變是通過調整中間扶正器的長短來實現，扶正器與鉆頭的距離是根據降斜幅度大小來調整，越大的距

離則降斜越快。（3）鉆井參數。影響井眼軌跡的主要鉆井參數是鉆壓和轉速。在鉆壓增加的情況下，增斜力和增斜方位力都會增加，但是對井斜影響大而方位影響小，因此，在增斜和降斜時可以通過調整鉆壓的方法來實現井斜增減率的控制。鉆進中，轉速的增加會增加

鉆柱的橫向振幅，鉆頭工作不穩定，還容易跑方位，一般鉆進中多為60～75轉/分。

3 提高定向井鉆井速度對策

針對以上定向井鉆井速度的影響因素，提高定向井鉆井速度的方法主要有控制井壁穩定和優化定向井鉆井技術。

3.1 控制井壁穩定

鉆井施工中的井壁不穩定會造成很復雜情況和事故的發生，也無法談及提高速度，為保證井壁穩定主要是以下幾個方面采取措施：采用近平衡壓力鉆井，嚴格按設計密度執行，避免負壓差引起井塌的出現，起鉆時控制好速度防止抽吸，灌好泥漿保證井壓力超過地層壓力；采用合理排量來實現有效攜帶巖屑。對于容易出現剝蝕掉塊的井，在進行淺、中深定向井施工時需添加防塌劑1～2%，降低失水，保證不出現剝蝕掉塊而影響井壁穩定，同時還可加入15～20%原油來降低靜失水和應阻，控制淺井、中深井的失水在5ml之內。在深定向井中常使用的藥品有防塌劑、PAM、降慮失劑和聚合醇防塌體系，保證失水在3ml而為之井壁的穩定。

3.2 優化定向井鉆井技術

對于定向井鉆井技術的優化，首先需要打好直井段，如果直徑段不直反向位移大，就會加大定向井施工下一步工序的難度。可以在直井段施工中采用鐘擺結構，井斜增大時增大鐘擺降斜力，使得井斜始終控制在一個較小的動態范圍內。其次還需要進行新工藝、新技術的推廣，針對不同的地層，針對性的選用地質導向技術、MWD隨鉆測量技術、井眼軌跡預測技術、PDC高效鉆頭以及復合鉆進等技術，盡可能的實現井身軌跡的連續控制，保證井身質量來提高鉆進速度。再者，可適當降低造斜點來減少斜井段長度和扭方位幾率。對中靶的最大、最小井斜以及最大、最小方位進行提前計算，根據數據對參數進行適當調整，保證待鉆井眼更符合設計。

4 結束語

油田發展中后期，定向井的比例越來越高。與直井相比，定向井施工工序、過程也更為復雜，工藝要求相對更高。隨著油田的發展和科技的進步，定向井施工技術逐漸的完善和提高，形成一系列成熟工藝，定向井也由簡單定向井發展到現在的大位移水平井，機械鉆進不斷提高，占井周期不斷縮短，井眼軌跡控制一直是影響鉆井速度的重要因素，定向井軌跡控制則是定向井施工最基本、最核心、最重要的內容，同時提升定向井的鉆井速度能有效的創造經濟效益，討論速度提升的方法也有很重要的現實意義。

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