定向井鉆井速度影響因素及提高策略分析

錢國軍

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

這幾年的發(fā)展中，我國經(jīng)濟水平呈一個穩(wěn)定上升的趨勢，經(jīng)濟的增長推動了我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，使得定向井施工技術(shù)在油田開采中的應(yīng)用越來越廣泛。但從實際情況來看，受地質(zhì)因素和地形結(jié)構(gòu)因素的影響，限制了定向井施工技術(shù)在油田后期開發(fā)中的應(yīng)用與發(fā)揮，而定向井鉆井速度對油田經(jīng)濟效益有著直觀的影響，所以提高定向井鉆井速度具有一定的現(xiàn)實意義。當(dāng)然，提高定向井鉆井速度并不是一個單一的過程，需要綜合考慮各個方面的影響因素，做好每個環(huán)節(jié)的對接工作。

1 影響定向井鉆井速度的因素分析

定向井與直井相比有著明顯的差異性，直井施工流程比較簡單，不需要涉及過多的人力物力，而定向井鉆井施工涉及的操作流程較為復(fù)雜，整體工藝要求標(biāo)準(zhǔn)比較高。在施工前期階段，需要對定向的區(qū)域進行測點，然后定向鉆井和測斜，在多數(shù)情況下，對井斜的方位有著明確的劃分，在定向井鉆井過程中，需要考慮的因素比較多，要合理調(diào)控各個環(huán)節(jié)的對接關(guān)系。定向井分為了斜井段和井徑段，在施工過程中，我們需要對這兩個井段的井眼軌跡進行明確的標(biāo)記，直井段的井眼軌跡保持在一個平衡的狀態(tài)。受外界因素影響，直井段的井眼軌跡很難保持穩(wěn)定，這就間接提高了施工難度，對定向井鉆井速度有一定的影響。在具體的施工過程中，我們需要考慮定向井施工中井斜和方位的變化，將這種變化控制在一個合理的范圍，重點調(diào)控方位的變化，盡量保持兩者的平衡性，如果井斜和方位的調(diào)控不到位，就會降低定向井鉆井速度。從井身軌跡的角度來看，定向井的結(jié)構(gòu)軌跡更加混亂，曲線變化波動幅度大，有時候還會引起鍵槽卡鉆的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)鍵槽卡鉆的現(xiàn)象，就會使得鉆井運行速度降低，嚴(yán)重情況下還會影響定向井內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 影響定向井鉆井軌跡的因素分析

影響定向井井眼軌跡的因素是多方面的，通過相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，主要的影響因素有以下幾個方面的內(nèi)容：地質(zhì)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(zhuǎn)角、鉆井參數(shù)，要想有效提高定向井鉆井速度，我們就要從影響定向井鉆井軌跡的因素入手，分析其成因，掌握軌跡運行規(guī)律。地質(zhì)因素是一個單方面的問題，我們可以從地質(zhì)的角度出發(fā)，對區(qū)域性地區(qū)進行詳細的勘查，掌握其地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地區(qū)鉆井資料，以分層式結(jié)構(gòu)了解其區(qū)塊各井段、方位的變化。鉆井結(jié)構(gòu)類型比較多樣化，而影響井眼軌跡的主要鉆井因素有鉆頭力、下部鉆具結(jié)構(gòu)、鉆井參數(shù)等，這三種對井眼軌跡的影響程度不同。鉆頭力主要作用在巖石上，巖石的緊密性會限制鉆井速度，我們可以采用分化的方式提高鉆井速度，在穩(wěn)斜鉆的時候適當(dāng)提高足鉆壓力，壓力的提高會促進鉆井速度的加快，一般情況下，215.9mm的鉆頭加壓范圍在160～180kN。下部鉆具結(jié)構(gòu)包含的內(nèi)容比較多，對定向井鉆井速度的影響也比較大，下部結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定器類型、穩(wěn)定器與井眼間隙對定向井鉆井軌跡都有較大的影響。穩(wěn)定器可以分為兩種，一種是螺旋穩(wěn)定器，一種是滾子穩(wěn)定器，兩種穩(wěn)定器的適用范圍不同，一般應(yīng)用于中軟地層鉆井。滾子穩(wěn)定器對方位的調(diào)控不夠精準(zhǔn)，所以在日常鉆井中，使用螺旋穩(wěn)定器的頻率較高。穩(wěn)定器與鉆頭的連接并不是連貫，所以存在一定的間隙，而這種間隙會影響鉆井速度，所以我們會在井口處安裝扶正器降低間隙的影響。鉆井參數(shù)對井眼軌跡的影響主要來自于鉆壓和轉(zhuǎn)速，隨著鉆壓的遞增，斜力和斜方位力都會進一步擴大，但是隨著斜力和斜方位力的增加，對斜井方位的影響會越來越低。所以在增斜或者降斜的過程中，我們需要對鉆壓進行合理的調(diào)控，從某種程度上來說，鉆壓是控制井斜增減率的關(guān)鍵。隨著鉆井的深入，鉆頭的轉(zhuǎn)速會增加，鉆柱的橫向振幅擴大，鉆頭處于一個不穩(wěn)定性的運行狀態(tài)，如果沒有采取固定措施，鉆頭方位容易跑偏，一般來說，鉆頭轉(zhuǎn)速可達60～75r/min。

3 定向井鉆井速度提高策略分析

3.1 控制井壁的穩(wěn)定性

隨著我國科學(xué)技術(shù)的深化，針對于定向井鉆井速度，我們可以采取的措施也越來越多樣化，在具有實踐過程中，我們可以通過控制井壁穩(wěn)定性來提高定向井鉆井速度。鉆井施工涉及的操作流程比較多，各個操作流程之間具有一定的連接性，相當(dāng)于一個整體，所以在施工過程中，對井壁穩(wěn)定性有著極大的影響，如果井壁穩(wěn)定性受到影響，就會間接降低定向井鉆井速度，延緩石油開采進度。所以我們保證井壁穩(wěn)定性是非常有必要的，我們可以采取的穩(wěn)定措施比較多樣化：根據(jù)外界壓力變化，平衡鉆井壓力，根據(jù)地質(zhì)密度合理調(diào)控壓力變化，將壓力變化控制在一個可控的范圍內(nèi)，規(guī)避因為負壓差導(dǎo)致的井塌現(xiàn)象，在我們起鉆的時候，需要控制好起壓速度，避免倒吸，將泥漿傾入其中，保證內(nèi)井壓力剛好超過地層壓力；根據(jù)合理排量的方式將地層巖屑攜帶出去，有些定向井內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)掉塊的情況，在進行定向井施工過程中，我們需要在井中添加1%～2%的防塌劑，提高內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時也可以降低井中的失水率。加入15%～20%的原油來降低靜失水和阻力，將其失水控制在一個較小的范圍內(nèi)，在定向井的內(nèi)部，我們可以加入一些藥品，比如防塌劑、PAM、降濾試劑、聚合醇等，這些物質(zhì)的聚合力較強，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，可以在定向井內(nèi)部中形成堅固的防塌體系，控制其失水率，保證井壁穩(wěn)定性，從而有效提高其定向井鉆井速度。

3.2 優(yōu)化定向井鉆井技術(shù)

定向井鉆井技術(shù)的優(yōu)化是一個綜合性的過程，我們需要從基礎(chǔ)環(huán)節(jié)入手，首先做好直井段工作，控制直井段的位移變化，如果直井段的位移偏差過大，會極大程度上影響后期定向井鉆井速度，所以控制直井段的位移變化是非常重要的。在直井段的施工過程中，我們可以應(yīng)用鐘擺結(jié)構(gòu)，利用井斜壓力增大鐘擺降斜力，兩者作用力相反，使得作用力波動始終控制在一個較小的范圍內(nèi)，不會對定向井造成較大的影響。還有就是進一步推動新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，針對不同的定向井選用不同的技術(shù)，有目的性的應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，目前常見的鉆井技術(shù)有地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、MWD隨鉆測量技術(shù)、井眼軌跡預(yù)測技術(shù)、PDC高效鉆頭技術(shù)、復(fù)合鉆井技術(shù)等。不同的技術(shù)其應(yīng)用范圍不同，通過技術(shù)的合理運用，可以實現(xiàn)對井身軌跡的連續(xù)控制，不僅可以提高井身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還能加快鉆井的速度。除了應(yīng)用技術(shù)之外，我們還可以適當(dāng)降低井斜方位，控制井斜點的變化范圍，減少斜井段長度和扭方位幾率。隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的深化，我們可以將其應(yīng)用與定向井鉆井過程中，精準(zhǔn)計算最大中靶點、最小井斜段和最大、最小方位點等，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行相關(guān)的調(diào)整，最大程度上保證井眼的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

要想提高定向井鉆井速度，需要做好每個環(huán)節(jié)的對接工作，從基礎(chǔ)層面入手，控制井壁的穩(wěn)定性，進一步優(yōu)化定向井鉆井技術(shù)，最大程度上保證定向井鉆井的穩(wěn)定性。