定向井鉆井軌跡影響因素與控制探討

劉雪琪

摘 要：我國定向井鉆探科技慢慢成熟，現已獲得人們的廣泛認同，特別是在石油開采領域中得到廣泛應用，定向井鉆井科技在其中起到了非常重要的作用，此項技術較好處理了各種油藏開發方面的科技難題，同時也大幅增加了原油開發效能，為國家經濟的發展創造了很大的貢獻值，本文針對上述情況深入解析了定向井鉆井軌跡影響因素，并對其控制策略進行了探討。

關鍵詞：定向井;鉆井;軌跡;影響因素;控制

0 引言

早在上個世紀50年代，國內就開始探索定向鉆井技術，1956年首先使用在玉門油田的構建當中，并獲得了比較好的開發實效，自此鉆井技術被廣泛應用開來。從70年代到現在，定向鉆井技術在海洋油田開發當中使用最頻繁，推進最快，渤海海域縱式井當中，12個定向井得以在一個鉆井平面上面開展作業，從1986年開始，隨著各種科學技術的進步和政府的不斷鼓勵下，鉆井量大幅增長至四千多個，在“七五”時期國內已經進一步探索了定向井等鉆井技術關鍵理論，并且開發出相關的電腦軟件，其中主要包含三維多個目標井和縱式井等鉆井技術在平臺設置的完善規劃。進入90年代，國內在水平井技術上獲得突破性進展，包含較長、中等、較短三種半徑大小的鉆井，同時大力完善了軌跡處置，可以利用一些模型精確預估水平井井眼軌跡，甚至在某些方面已接近世界標準水平。從90年代開始，國家重點引入國外領先的鉆井技術，及相關設備設施，目前國家已經全面擁有定向井軌跡規劃和相關控制技術，如地層檢測技術等，同時也擁有螺桿鉆頭、非此鉆鋌等領先的鉆井器具。

1 強化定向井鉆井軌跡控制的必要性分析

在定向井鉆井項目當中，我們只有明確其鉆井軌跡，才能為鉆井作業打下牢固基礎，但是在具體鉆井作業當中，必然會遭遇鉆井軌跡不合適的現象，給工程帶來了很大的影響，最終引起作業效能減少使得成本提升，因此強化定向井鉆井軌跡管控是很有必要的，而且國內不同區域地理地貌和地質狀況不一樣，給定向井鉆井作業帶來很大困難，在鉆井軌跡精確度方面需求更大，因此強化相關影響因素的管控在所有方面都顯得特別重要。

2 影響定向井鉆井軌跡精度的因素分析

2.1 設計方面的影響因素分析

明確鉆井軌跡對保證鉆井作業品質及其整體提升擁有很關鍵的意義。因此在明確鉆井軌跡時，需要規劃人員據實分重點地規劃，這對規劃人員的專業水平要求較高，相關人員需擁有豐富的經驗和專業的技能。現今在定向井鉆井軌跡構思當中，三維設計技術已獲得全面使用，但在特別繁雜的地貌情況下，想要繞過障礙物體還是特別困難的。加上三維軌跡設計目前的精確嚴密程度還很難滿足現實的需求，在繞過障礙上存在很多難題，在明確井身軌跡關鍵點上達不到精確度要求，校正井眼曲率和最高曲率的精準度不夠，在核算校正井身軌跡連接點次序和曲率難題上不符合精準度標準要求，導致定向鉆井軌跡的精準度和合適性受到很大影響。

2.2 施工方面的影響因素分析

在表面層鉆入作業當中，由于回水閥門的泵壓力和排出量不足，引發表層出現打滑，甚至引起井漏現象，導致鉆井成本增加效能下降，帶來巨大的損失。在直井段進行鉆井作業的時候，為了減少觸碰井情況發生，需要確保井距并及時進行位置調節。需要關注直井段鉆井時常發生的傾斜情況。由于直井段鉆入直接影響制造斜和后續井口的施工作業，因此需重點對直井段進行造防斜，而實際情況是井距位置調節不當，導致碰井幾率反增，同時因為對直井段當中井斜情況管控不力，給未來造斜作業帶來很大影響，給后續施工埋下了安全隱患。在造斜鉆入環節出現了由于鉆井工具搭配不當，鉆入效率無法提升，井身軌跡出現偏差等難題。由于地貌狀況不一樣需要增加、減少或者穩斜。同時由于地貌趨向不一樣，在未來作業當中還需要增加、降低位置等。超前角的明確需要參照的是所在地的地層次狀況，否則后續鉆井作業會出現較大風險性。在穩斜段鉆入出現的主要問題是在穩斜段作業當中經常會因為投入、調節不迅速等問題導致軌跡改變，造成脫離管控，因此需要在實際作業當中時刻關注這些難題，提前采取預防措施。

3 井眼軌跡控制技術

3.1 直井段防斜打直

直井段防傾斜打直是定向井井眼軌跡管控的基本井段，直井段出現傾斜的原因主要包括地貌原因、作業原因和井眼擴張原因。地貌原因是不能管控的，想要促進預防傾斜做直只能通過調整作業和井眼擴張來進行，首先在鉆具搭配方面需要挑選下井鉆具組合，在現場作業當中，主要使用的是滿眼鉆工具組合和鐘擺鉆具組合，用以完成防傾斜打直作業。前者只能預防傾斜，不能調整傾斜，使用的關鍵在于“滿”，要求扶正部件和井內壁中間的縫隙盡量小一些，確保實現滿，預防出現井傾斜。鐘擺鉆具組合的機理是當鐘擺超過一定角度的時候，會出現一個回復力量，這個力量會隨著鐘擺擺動角度增加而變化。在使用鐘擺鉆具的時候，還會受到鉆壓力的影響，當鉆壓力增加的時候，鐘擺鉆具擺動力量變小，而增斜角力量變化，這樣就很難實現預防糾正傾斜的目標;當鉆壓力比較小的時候，鐘擺鉆具才能發揮預防糾正傾斜作用，因此在具體使用的時候，鐘擺鉆具不能全部釋放出鉆壓，會給機器鉆速度增加帶來一些影響，我們在進行防傾斜做直作業時需要根據不一樣的實際情況挑選出不同的適用的鉆具組合。

3.2 造斜段軌跡控制技術

造傾斜進程主要是指從造傾斜位置開始強迫鉆頭離開井口鉛垂線條升斜鉆入的進程，這個階段的主要內容是怎樣讓鉆頭離開井口鉛垂線條，確保造傾斜進程更順暢，作業當中首先對直井段的井斜角、位置數值進行分析，按照直井段井斜角、位置偏離為目標重新校正規劃待鉆探軌跡，重新核算定向各個地段的造傾斜率數值，從而指引定向造傾斜作業。造傾斜剛開始持續定向一些單根，搞清楚造傾斜器具和鉆工具搭配在作業區域的具體造斜幾率，然后通過調節滑動鉆入和綜合鉆入比值，讓實際鉆井眼軌跡盡可能靠近規劃的井眼軌跡，一直到實現造傾斜。

3.3 穩斜段軌跡控制技術

完成造傾斜作業之后，對于拉直--增長--平穩三段構造的井眼軌跡剖析面來講，隨后的工作是穩斜井地段的作業。穩斜井地段作業最好是使用無線隨鉆度量儀器進行追蹤管控，從而完成動態監視管控，一旦發現實際的井斜角、位置角遠離規劃數值，需要及時進行調節，確保命中靶心。但是有時候在沒有無線隨鉆測斜器具的情況下，需要放入穩斜鉆具，使用單個點、多個點測量斜儀器確定點測量傾斜，確保實際鉆探軌跡距離規劃軌跡不能過遠，既要確保命中靶心，同時又要提升機械鉆探速度，一方面如果實際鉆井眼軌跡和規劃的井眼軌跡剖析面偏差太大，那么很大可能會出現脫離靶子的情況，導致井身品質不符合標準;另一方面的含義是如果一直要求實際鉆井眼軌跡和規劃井眼軌跡的偏差非常小，那么肯定需要經常測量斜角，經常放入鉆頭替換鉆工具，肯定會給機械鉆探速度帶來影響，延長鉆井作業時間。

3.4 強化施工控制，優化鉆井方法

面對鉆井作業給鉆井軌跡造成的影響，為了全面強化對其的操控，需要在現有鉆井計劃基礎上持續完備強化，全面關注鉆井方式的使用。強化綜合鉆井科技的應用，強化操控定向地段和直井段作業品質，這樣才能更好地推動鉆進進程加速，才能給軌跡的完備打下深厚的基礎，但是綜合鉆井作業相關開支較大，需要我們不斷完備改造鉆井科技。

4 結語

總之，完善定向井鉆井軌跡是確保鉆井品質，穩定和效率的有用舉措。在規劃過程當中，應該嚴格遵守精確度需求和實際情況，強化現場勘探，使用針對性的目的函數，強化規劃定向井鉆井軌跡，使用專業科技、科學方式和專業軟件強化完善井身軌跡。規劃人員需要不斷提高自己的專業技能水準，重點關注學習三維設計技能并創新使用，強化摸索繁雜地貌，關注科技難點的突破。持續完備強化鉆井計劃，全面關注鉆井方式的實際使用。強化綜合鉆井科技的使用，強化管控定向地段和直井段工程品質，才能更好地增加鉆井速度，才能給軌跡完善打下深厚的基礎。操作人員需要關注實際作業經驗的匯總完備，在技能、科研上提升創造力度，這樣才能獲得最好的管控實效。