定向井鉆井井眼軌跡的設(shè)計(jì)與控制

劉峰

【摘 要】隨著油田鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，定向井已成為油田開(kāi)發(fā)勘探的重要措施。本文介紹了定向井井眼軌跡的設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)井眼軌跡的控制措施進(jìn)行了闡述。只有全面掌握這些關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，才能施工定向井游刃有余，保障定向井施工順利進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】定向井；施工；井眼軌跡；軌跡控制

一、定向井剖面設(shè)計(jì)

定向井的剖面設(shè)計(jì)工作，作業(yè)人員必須提供靶點(diǎn)水平位移和提供井口方位角與靶點(diǎn)的坐標(biāo)位置，計(jì)算出方位角和水平位移。還要通過(guò)資料查找地理位置和井身結(jié)構(gòu)等情況。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)定向井不同的鉆探情況對(duì)設(shè)計(jì)井的井身剖面類(lèi)型、鉆井液類(lèi)型、完井方法等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以利于整潔、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井。要根據(jù)不同的鉆探目的對(duì)設(shè)計(jì)井的井身結(jié)構(gòu)、剖面類(lèi)型、完井方法等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。對(duì)靶點(diǎn)的層位要選擇合理：井身結(jié)構(gòu)、井控措施等應(yīng)滿(mǎn)足要求，盡可能選擇簡(jiǎn)單的剖面類(lèi)型，以減少井眼軌跡控制和施工難度，加快鉆井速度，靶區(qū)半徑要合乎操作要求。

二、定向井井眼軌跡的設(shè)計(jì)

（一）定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)的原則

井眼軌跡就是指井眼軸線(xiàn)，是井身在地層中分布的一條具體空間曲線(xiàn)，井深、井斜角以及井斜方位角是井眼軌跡設(shè)計(jì)中最為重要的三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，也是鉆井過(guò)程中對(duì)井眼軌跡進(jìn)行有效控制的具體標(biāo)準(zhǔn)。井眼軌跡的設(shè)計(jì)與計(jì)算主要應(yīng)滿(mǎn)足一下三個(gè)原則：一、可滿(mǎn)足實(shí)際工程需要，二，能實(shí)現(xiàn)安全快速鉆進(jìn)，三、要有利于采油工藝措施。

（二）選擇造斜點(diǎn)

（1）地層比較穩(wěn)定，要避免在破碎帶、漏失層、流沙層、易坍塌等復(fù)雜地層造斜

（2）可鉆性比較均勻的地層，避免在硬夾層造斜。垂深大位移小的定向井，應(yīng)下壓造斜點(diǎn)，以發(fā)揮直井段鉆井優(yōu)勢(shì)；垂深小位移大的定向井，應(yīng)提高造斜點(diǎn)，可減少定向施工的工作量。

（三）定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）地質(zhì)施工條件的考慮。地質(zhì)施工條件是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行井眼軌跡設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，地質(zhì)資料即包括了地質(zhì)部門(mén)經(jīng)勘查后給出的施工區(qū)塊的整體地形、地貌以及地層情況，還包括了鉆井施工單位對(duì)定向井造斜點(diǎn)、井眼曲率等方面的具體施工要求。

（2）軌道類(lèi)型的選擇與關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算。進(jìn)行定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)地質(zhì)施工條件選擇合適的軌道類(lèi)型，再根據(jù)所選軌道類(lèi)型進(jìn)行具體關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算，最終設(shè)計(jì)出定向井井眼軌跡。特別需要注意。對(duì)于不同類(lèi)想的二維定向井。其井眼軌跡關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算方法各不相同，計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中需要加以區(qū)分。

三、定向井鉆井過(guò)程中的軌跡控制措施

定向井的鉆井工作是對(duì)定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)的具體落實(shí)，是定向井施工的具體環(huán)節(jié)，也是定向井施工效果好壞的重要影響因素。下面就定向井鉆井過(guò)程中的三個(gè)主要工作環(huán)節(jié)分別展開(kāi)論述。

（一）造斜工作的進(jìn)行

造斜工作時(shí)定向井鉆井施工的難點(diǎn)也是重點(diǎn)，造斜工作的質(zhì)量好壞直接影響著此后的鉆進(jìn)效果與定向井的整體鉆進(jìn)質(zhì)量。下面就定向井造斜工具及造斜層位的選擇分別進(jìn)行分析。

1.主要造斜工具及選擇

目前，定向井鉆井施工中常用造斜工具主要包括動(dòng)力鉆具造斜工具與轉(zhuǎn)盤(pán)造斜工具兩大類(lèi)。動(dòng)力鉆造斜工具位于鉆鋌與鉆頭之間，主要包括渦輪鉆具、螺桿鉆具與電動(dòng)鉆具三大類(lèi)，通常利用循環(huán)鉆井液所產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)鉆頭破碎地層，常應(yīng)用與定向造斜施工。鉆盤(pán)造斜工具包括變向器、射流鉆頭以及扶正器組合，其在實(shí)際造斜工作的應(yīng)用并不廣泛，相較于動(dòng)力鉆具造斜工具，其最大的優(yōu)勢(shì)在于鉆速，實(shí)際工作中為了提高鉆進(jìn)效率，長(zhǎng)長(zhǎng)會(huì)在造斜段鉆進(jìn)完成后使用轉(zhuǎn)盤(pán)造斜工具繼續(xù)鉆進(jìn)。

2.造斜層位的確定以及實(shí)施

定向井造斜工作的重點(diǎn)在于井斜方位角的確定。為保證井斜方位角的準(zhǔn)確，通常會(huì)選擇地層性質(zhì)較為穩(wěn)定，均勻性較好的地層展開(kāi)造斜工作。具體實(shí)施定向井造斜時(shí)還應(yīng)根據(jù)具體地層條件選擇適當(dāng)?shù)脑煨笔侄渭跋鄳?yīng)的造斜工具。

（二）井眼軌跡的控制

二維定向井通常可分為垂直井段、增斜井段、穩(wěn)斜井段以及降斜井段四個(gè)部分。對(duì)于定向井鉆井過(guò)程中的不同井段，一般使用不同的鉆井工具，鉆井過(guò)程中的井眼軌跡控制方法也有較大差異。定向井鉆井過(guò)程中，實(shí)施井眼軌跡修正通常需要根據(jù)實(shí)際情況使用不同的造斜工具和鉆具，更換造斜工具與鉆具則勢(shì)必耽誤定向井的鉆井進(jìn)度，降低鉆井效率。因此，在定向井的鉆井過(guò)程中，既要盡可能保證井眼軌跡與設(shè)計(jì)方案一致，又要注意提高鉆井效率，控制鉆進(jìn)成本。因此，在定向井鉆進(jìn)的跟蹤控制階段，還應(yīng)盡可能使用鉆盤(pán)鉆的扶正器鉆具組合，而不是動(dòng)力鉆具，這樣可有效提高鉆具的鉆速，從而保證鉆進(jìn)效率。

（三）鉆進(jìn)參數(shù)的優(yōu)選

（1）鉆速、鉆壓與轉(zhuǎn)速的優(yōu)選。通常情況下，隨著鉆速、鉆壓與轉(zhuǎn)速的增加，井眼鉆進(jìn)速度也會(huì)增加，然而由于鉆頭磨損、起下鉆等問(wèn)題的客觀(guān)存在，如何設(shè)計(jì)合理的鉆速、鉆壓與轉(zhuǎn)速，還需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的理論計(jì)算。

（2）水里參數(shù)的優(yōu)選。水利參數(shù)也會(huì)對(duì)定向井鉆進(jìn)效率產(chǎn)生一定影響，實(shí)際施工中除了要確定最大鉆頭水功率與最大射流沖擊力以外，還要對(duì)甭排量、噴嘴直徑等具體參數(shù)進(jìn)行確定。

（3）鉆井液的影響。鉆井液性能對(duì)定向井鉆進(jìn)影響極大，其即起著攜帶巖屑，清洗井眼的作用，又能平衡地層壓力，還對(duì)鉆頭鉆速有所影響，施工中無(wú)比全面考慮，進(jìn)行優(yōu)選。

（四）選好螺桿鉆具

螺桿鉆具是有萬(wàn)向軸、旁通閥、馬達(dá)和傳動(dòng)軸四部分組成。其工作動(dòng)力來(lái)自于循環(huán)鉆井液，在壓力一定時(shí)，鉆井液進(jìn)入馬達(dá)的螺旋形空腔，使其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，然后經(jīng)萬(wàn)向軸傳到傳動(dòng)軸和鉆頭上，當(dāng)無(wú)鉆井液循環(huán)時(shí)，彈簧會(huì)使閥門(mén)芯處于上部位置，致旁通孔開(kāi)啟，鉆井液可灌入鉆柱或從鉆柱瀉出，把水功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

四、結(jié)束語(yǔ)

定向井在油田勘探開(kāi)發(fā)中的運(yùn)用范圍越來(lái)越廣，目前已經(jīng)已成為了油田勘探開(kāi)發(fā)的中堅(jiān)力量。同時(shí)定向井鉆井技術(shù)對(duì)于提高鉆井效率、降低鉆井作業(yè)的成本有著極為重要的作用。定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)關(guān)系到油田開(kāi)發(fā)的效果，也直接關(guān)系到施工的順利進(jìn)行。在定向井鉆井過(guò)程中，井眼軌跡控制技術(shù)是施工的關(guān)鍵，需要現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員和操作人員引起足夠的重視。

【參考文獻(xiàn)】

[1]岳翠廣.如何提高定向井施工速度[J].理論研討.