現代導向鉆井技術的新進展及發展方向

陳元鵬 李欣舒 王金光

摘要：從我國的油氣勘探現狀可知，現代導向鉆井技術水平已經取得了突破性進展，隨著科學技術的發展，現代導向鉆井技術也要與時俱進、不斷創新，迎合鉆井技術發展的趨勢和潮流。本文結合現代導向鉆井技術的發展進程以及發展趨勢進行分析，旨在促進我國油藏勘探工作的高效開展。

關鍵詞：現代導向鉆井技術;進展;方向

前言：鉆井勘探需要鉆井設備才能夠實現，為了提高油氣藏開發的效率，并對地質環境作出準確的評價。20世紀90年代以來，現代導向鉆井技術開始出現并處于不斷發展和完善的狀態。現代導向技術的優勢在于鉆頭高效、鉆具動力強，鉆井技術成為了行業內發展的主流與趨勢，加強對現代鉆井技術的重視與思考，則能夠為鉆井勘探工作提供新思路與新方法。

1.現代導向鉆井技術

導向鉆井技術具有效能比較高的鉆頭以及導向動力鉆具，配備了相應的及計算機軟件，可以共同形成導向鉆井系統，導向鉆井技術在石油鉆井領域中獲得了廣泛的應用，通過適時變更定向與開轉盤兩種工況，則能夠提高導向鉆井作業的定向造斜、增斜、穩斜、降斜等操作，繼而避免鉆具的頻繁組合，因此鉆井作業的效率高。

2.現代導向鉆井技術的發展

從現代導向鉆井技術的發展上來看，包含了轉盤經驗鉆井技術、井底動力經驗鉆探技術、滑動導向鉆井技術以及旋轉導向鉆井技術，下面進行詳細的分析與闡述。

2.1轉盤經驗鉆井技術

轉盤經驗鉆井技術出現得比較早，最先出現在1929年左右，技術人員在鉆井操作時結合自身的經驗以及鉆壓參數、下端鉆具結構等來估測鉆頭的傾斜狀況。該技術的實施主要是憑借著技術工人對以往操作經驗的積累和判斷而獲取的，該技術在實際的應用過程中存在一定的問題，比如鉆井的精度較低，鉆井到了最后階段時，鉆壓、鉆具、轉速等組合會受到外界因素影響而產生不同程度的變化，因此鉆探的效率相對較低。

2.2井底動力經驗鉆探技術

井底動力經驗鉆探技術，該技術借助渦輪鉆具來鉆出定向斜井，隨后有限陀螺儀、測性多點傾斜儀器的快速發展，使該技術在實際發展的過程中獲得了穩定的井底動力經驗鉆井技術，因此與轉盤經驗鉆井技術相比，井底動力經驗鉆探技術則能夠借助井體自身的移動軌跡來為技術人員傳遞鉆探的信息，繼而提高鉆井勘探的效率，提高石油勘探的精準性。鉆井的過程中，整體鉆柱在向下滑動時如果井壁的摩擦力過大，容易導致鉆頭的壓力降低，從而使導向碼頭的旋轉鉆頭功率值也相應減弱，容易出現鉆速降低、鉆井成本增加等相關的問題。如果鉆井的深度超過了4千米，那么繼續滑動的難度就會增加，可以借助水力助推器來增加鉆井滑動的能力，從而提升鉆井的效果。

2.3滑動導向鉆井技術

滑動導向技術的優勢在于可以在鉆井的過程中對方位角、井斜角井體本身的幾何軌跡參數進行設置，通過自主調控鉆頭的方位來完成鉆井。滑動導向鉆井技術存在的問題是鉆井的速度增加的情況下，鉆井馬達容易出現磨損、脫離等意外的情況，該技術的缺陷也容易導致鉆井的功能受到了影響和限制。通常在開展滑動鉆井導向作業時，鉆井的柱體本身不會出現旋轉，但是少量的鉆柱則會貼合于鉆井井壁作業，繼而容易使鉆井工作出現停滯、卡頓等問題，甚至會導致鉆井的速度降低、成本增加，并且在鉆井的過程中由于方位的左右旋轉則會導致原本的運行軌跡偏離了預定的方向，因此在鉆井操作時還需要借助轉盤或馬達來導向。

2.4旋轉導向鉆井技術

旋轉導向鉆井技術是在1990年左右開始引進到我國的，該技術主要應用在水平井、大位移井、多分支井等結構中，與比較復雜的油井開采相比，旋轉導向的鉆井在勘探作業的過程中，井體本身的滑動軌跡是相對平滑的，由此而獲得的鉆探效率也相對較高，并且所面臨的鉆井成本也比較低，所以在鉆井勘探工作中，旋轉導向的鉆井技術應用頻率較高。

3.現代導向鉆井技術發展的趨勢

3.1研發新型的鉆井工具

科技的發展使得鉆井工具的技術研發逐漸走向了深入，現代導向鉆井技術融入了新型的鉆井技術，如在鉆頭原理基礎上開發的PowerDrive大象工具，該工具可以借助造斜率和伸縮巴掌來動態的接觸井壁。AutoTrak工具有利于靜態接觸井壁，從而創造3620米的鉆井記錄。隨著國家對石油勘探工作重視度的提升，在科研技術的推動下，我國預計會加大鉆井工具技術的研發投入，不斷改進鉆井工具的應用效率，更新鉆井工具的研發成果，增強石油開發行業的技術水平。

3.2大力發展閉環鉆井技術

當前我國部分企業在閉環鉆井技術的研發上主要采用了壟斷的策略，閉環鉆井技術進入到了飛速發展的關鍵時期，面臨著激烈的市場競爭環境，世界鉆井工程的進步，加速了鉆井技術的革新與發展。通過增加鉆井技術的研發力度，有利于實現鉆井產業的快速升級發展，當前我國鉆井技術處于研究起步的階段，鉆井技術在應用上與國家公司存在較大的距離，還有較大的提升空間。為此大力發展閉環鉆井技術，要求我國加大對鉆井科技的研發力度，使旋轉導向工具能夠實現自主鉆井，加快推動地面、井下大閉環鉆井工具的研發力度，加快對井下閉環間的系統進行研究。隨著鉆機設備的大力應用和推廣，減少了人工參與鉆井的工作，實現了鉆井的全自動化應用，對增強鉆井工作的質量和效率帶來了有利的條件。

3.3大力改進旋轉導向鉆井控制理論

旋轉導向鉆井技術的控制理論發展，要求在旋轉導向矢量理論的基礎上來控制鉆井體系的偏差值，井下鉆探作業容易受到多方面因素的干擾，為了提高鉆井的效率，可以通過旋轉導向智能控制理論來對井下鉆探工作進行調整和有效處理。旋轉導向鉆井控制理論還要結合鉆柱力學理論、求解方式、模型等進行探究，通過地面井下發送控制指令的方式來對控制指令進行設計，繼而使鉆井操作更加精準、高效。

結語

現代鉆井技術的研發在科學技術的推動下，獲得了長效的發展，隨著新時期社會科技與經濟的轉型發展，現代鉆井技術面臨的國內外競爭越來越激烈，大力研發鉆井技術，增加鉆井技術的投入力度，有利于推動鉆井技術的改革與創新發展。為此要增強高端鉆井導向工具的自主研發與知識產權研發力度，使我國的鉆井技術獲得長效健康可持續的發展。

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