油田定向鉆井設備設計關鍵技術研究

董云飛

（中石化華東石油工程公司江蘇鉆井公司，江蘇揚州 225261）

0 引言

當前，經濟高速發展，對石油的需求也是不斷增加，現有的石油開采技術已經不能滿足社會對石油的需求。因此，增加石油的開采產量與開采質量成為現階段石油生產企業著重要研究的課題。油田定向鉆井技術是近幾年來引進的新型技術，開采效率高，受到越來越多石油生產企業的青睞，但是與發達國家油田開采設備相比，我國在開采過程中相關的鉆井設備仍然存在些許不足，發展相對緩慢。

1 油田定向鉆井設備發展現狀

1.1 鉆井設備落后

在油田定向鉆井技術研究方面已經達到國際先進水平，但是在定向鉆井設備的研發卻相對落后。油田定向鉆井設備在自動調節鉆頭壓力、自動鉆井、鉆井數據實時反饋方面已經實現，但是在實際的油田定向鉆井過程中，定向井屬于帶有小角度偏斜的油井，一般來說偏斜度在20°～50°，對于鉆頭軌跡的控制還不能由計算機完全自動控制，還需要人工進行相應的調整。因此油田定向鉆井設備的停滯發展已經大大制約油田開采事業的發展。

1.2 鉆井設備穩定性差

油田定向鉆井設備的穩定性與鉆井效率有著密切的關系。我國的油田定向鉆井設備在工作中穩定差，從而浪費企業的生產時間，降低生產效率。發達國家的油田定向鉆井設備穩定性強，自動化程度高，在開采階段僅需要一個月至一個半月就能完成油田的鉆井工作，而且在鉆井成本上也相對于較低，這不僅提高企業的生效率，也增加油田開采企業的生產利潤。

1.3 鉆井設備壽命短

油田定向鉆井裝備在工作時，常常會遇到質地較硬的土壤環境，由于我國生產研發的鉆井裝備的額定功率和實際功率都比較小，因此在遇到此種情況時，往往會造成鉆井裝備中的動力系統的瞬時功率過高，在工作的過程中也會出現極大的噪聲。長時間大功率的運轉工作會嚴重縮短油田定向鉆井設備的使用壽命，同時當噪聲的頻率與鉆井裝備的固有頻率相近時，會使鉆井裝備產生共振，從而使其產生振動，同樣影響鉆井裝備的使用壽命。振動篩是鉆井裝備上一個避免或減少設備本身振動的器件，但是由于我國生產的振動篩質量較差，大約10 h 左右就需要進行更換，這也大大降低企業的生產效率。

2 油田定向鉆井設備設計關鍵技術

2.1 定向鉆井設備軌道設計

油田定向鉆井工作顧名思義就是確定鉆井的方向后根據規劃角度進行鉆井作業，根據規劃井道的傾斜角度可以主要分為：小傾斜、中傾斜和大傾斜3 種。當對不同傾斜角度進行作業時，定向鉆井設備的運動軌跡是不同的。為保證在油田定向鉆井作業能夠快速、高效地進行，對鉆井設備的軌道進行優化是非常有必要的。在實際的工作過程中，油田生產企業首先要對所要開采的油田的地質結構和自然環境進行充分勘測，并根據自身所具有的鉆井裝備制定出相應的施工方案。在對不同傾斜角的井眼進行作業前，首先要對所要開采的井眼進行分析和規劃，確定不同種類的定向開采，并根據不同傾向角度、開采深度、寬度進行充分計算，確定大致的開采軌道；其次，要確定出鉆井裝備的軌道偏差，在作業之前，計算出鉆井設備偏差量的具體值以及確定鉆井設備在工作過程中由于外界因素或是設備本身的存在的振動所產生的偏差估計值，根據以上2 個數據對定向鉆井設備的軌道進行大致的估計，并將所得結果進行相應的修正，確保定向鉆井設備軌道的精度。

2.2 定向鉆井設備鉆頭軌跡控制

在對油田定向鉆井過程中，鉆頭由于受到不同地質環境或自然條件在作業中會出現較大偏移，當偏移量過大時，不僅對井身的傾斜角度產生影響從而使開采效率大大降低，也會使鉆頭在作業過程中產生極大的側壓力從而使鉆頭折斷，因此非常有必要對油田定向鉆井設備鉆頭的軌跡進行控制。在進行鉆井作業前，①要對鉆頭的安裝誤差和間隙進行相關統計，確定鉆頭的擺動大小；②要對所要開采的井眼的的定位進行精準標定，確保在鉆頭對井眼位置進行精準的打入，由于鉆頭只是在軸向方向的進行伸縮進給，也要對鉆頭在工作過程中的進給量進行相應的計算，確保定向鉆井設備的鉆頭軌跡的控制；③鉆頭在工作過程中要預留出一定的調整余量，目的是當鉆頭在作業過程中出現較大偏移或是軌跡出現偏差時，有一定的空間去調整。

3 油田定向鉆井設備的發展趨勢

3.1 發展先進鉆井設備

目前，油田定向鉆井設備在研發、生產和制造方面相對落后，要積極吸收發達國家在定向鉆井設備方面的先進經驗，并根據油田的自然環境和地質環境研發出適合油田環境的定向鉆井設備。而且油田定向鉆井設備的自動化、智能化程度不高，控制系統主要以人工作業進行操控，這樣大大降低油田開采企業的生產效率，人工作業較多同時也增加企業的運營成本，從而使整個的油田開采成本大大提高，不利于我國油田開采事業的發展，因此大力發展先進的鉆進設備非常有必要。

3.2 引進不同種類的鉆井設備

面對幅員遼闊、復雜的地理環境，從東到西主要有大慶油田、渤海油田、克拉瑪依油田以及塔里木油條等，這些油田分布較為廣泛，且位于不同自然環境中，因此，對于油田定向設備的引進和研發過程中要根據不同的環境條件下進行，應該使引進的定向鉆井設備多元化，相關的研發人員和設備生產人員要根據國情進行相應的改造，從而使定向油田鉆井設備滿足油田開采事業發展的需要。

4 結束語

分析現階段在石油鉆井設備上存在著技術落后、穩定性差、設備使用壽命短的情況，對油田定向鉆井設備設計的關鍵技術進行研究，在定向鉆井設備軌道設計和鉆頭軌跡控制3 方面進行充分地分析，從自身要求不斷發展先進技術，在后續的研究工作中，要繼續去鉆研在油田定向鉆井設備發展上的問題，為后續的油田定向鉆井設備的發展提供更好地經驗，同時促進我國油田開采工作的持續、穩定和健康的發展。