定向鉆井技術(shù)進(jìn)展研究

孔旋 李官福 李曉彥 羅澤民

摘要：在本文中，筆者將會(huì)針對(duì)定向鉆井技術(shù)進(jìn)展及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行初步分析與探討，希望借此可對(duì)相關(guān)從業(yè)人員起到一定借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：定向鉆井技術(shù)，鉆井勘探，鉆井速度

引言：隨著我國(guó)工業(yè)工程領(lǐng)域的快速發(fā)展，定向鉆井技術(shù)也同步邁入全新階段，鉆井的鉆進(jìn)速度不斷提升，井筒內(nèi)壁更為光滑，鉆井工作質(zhì)量得到棉線改善，勘探作業(yè)成本更是得到有效控制，這對(duì)于我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)過(guò)程而言極為有利。定向鉆井技術(shù)在于實(shí)際工程作業(yè)場(chǎng)景融合過(guò)程中，為提高鉆井技術(shù)對(duì)勘探作業(yè)質(zhì)量的影響力，相關(guān)單位與企業(yè)需不斷提高實(shí)際工具性能，強(qiáng)化技術(shù)可靠性，進(jìn)而不斷提高鉆井作業(yè)流程質(zhì)量與效率。

1、定向鉆井技術(shù)新發(fā)展

1.1、井下數(shù)據(jù)測(cè)量與傳輸

井下數(shù)據(jù)測(cè)量與傳輸是當(dāng)前定向鉆井技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，這種技術(shù)通常與多層邊界隨鉆探測(cè)技術(shù)共同使用，以電磁測(cè)量技術(shù)為核心要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)過(guò)程地質(zhì)導(dǎo)向目標(biāo)，并可有效判斷出鉆井內(nèi)部底層與流體的邊界位置。井下數(shù)據(jù)測(cè)量與傳輸技術(shù)支持下，工程人員可快速完成地層傾角的判斷，讓鉆井保持最佳的鉆進(jìn)角度。井下數(shù)據(jù)測(cè)量與傳輸亦可應(yīng)用于近鉆頭隨鉆測(cè)井技術(shù)場(chǎng)景，該模式下，鉆探過(guò)程的地面導(dǎo)向能力得到全面提升，而工作人員亦可利用馬達(dá)與短節(jié)等工程器械，進(jìn)一步控制鉆井作業(yè)成本，延長(zhǎng)其總體使用壽命。

1.2、井眼軌跡控制技術(shù)

井眼軌跡控制技術(shù)是一種較為新穎的定向鉆井模式，勘探鉆井團(tuán)隊(duì)在該技術(shù)的支持下，可完成旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的快速構(gòu)建。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，井眼軌跡控制技術(shù)的實(shí)際工作效率得到明顯提高，尤其是在鉆軌跡復(fù)雜的開(kāi)采區(qū)域，對(duì)于我國(guó)油氣資源開(kāi)采工作起到良好的推動(dòng)作用。此外，井眼軌跡控制技術(shù)也常被應(yīng)用與鉆井液馬達(dá)工作中，此時(shí)，工程團(tuán)隊(duì)需做好定向鉆速的有效控制，而這種應(yīng)用模式有著更低的應(yīng)用成本，并可根據(jù)鉆井內(nèi)部巖石壓力及強(qiáng)度的變化，調(diào)節(jié)實(shí)際的鉆進(jìn)速度。

1.3、定向鉆井配套技術(shù)

水力振蕩器是定向鉆井配套技術(shù)的核心內(nèi)容，其技術(shù)的主要發(fā)展點(diǎn)在于對(duì)軸向振動(dòng)的有效利用，而工程團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)整鉆具與井壁之間的摩擦力，可以讓鉆具與動(dòng)力馬達(dá)之間形成更為良好的配合，避免鉆探過(guò)程出現(xiàn)鉆壓急劇上升的異常現(xiàn)象。在此環(huán)境下，鉆具以及鉆頭的磨損得到全面控制，定向井的鉆探深度得到進(jìn)一步增長(zhǎng)，鉆探作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低，并可在較短時(shí)間內(nèi)完成具體的鉆探目標(biāo)。

1.4、定向鉆井新模式

依照當(dāng)前油氣資源鉆井作業(yè)場(chǎng)景，定向鉆井新模式主要呈現(xiàn)兩種模式，分別為：井工廠作業(yè)技術(shù)、遠(yuǎn)程決策控制技術(shù)。其中，井工廠作業(yè)技術(shù)利用工廠化模式理念，其目的在于提高鉆探作業(yè)效率，工作人員利用移動(dòng)式鉆井在從式井場(chǎng)的多口井實(shí)施連續(xù)作業(yè)。遠(yuǎn)程決策控制技術(shù)主要利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)通信模式，可以實(shí)現(xiàn)鉆具工作參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸與控制，并依照具體的鉆探場(chǎng)景，優(yōu)化鉆進(jìn)速度與導(dǎo)向，降低鉆探作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2、定向鉆井技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1、工程與地質(zhì)數(shù)據(jù)的隨鉆測(cè)量與實(shí)時(shí)獲取

隨著我國(guó)鉆井系統(tǒng)機(jī)械制造水平的不斷改善，鉆井工作水平的提升已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向?qū)?shù)據(jù)的精準(zhǔn)把控層面，工程團(tuán)隊(duì)需要實(shí)施獲取鉆井內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)，尤其是在鉆井密度較高、井下延伸位移較大的區(qū)域條件下，工作人員更需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)地質(zhì)數(shù)據(jù)與鉆探工作參數(shù)。高密度鉆井作業(yè)區(qū)域，工作人員需保障不同井眼之間的距離處理合理范圍，并強(qiáng)化鉆井底層相關(guān)數(shù)據(jù)信息的獲取效率，因此，工程團(tuán)隊(duì)可從數(shù)據(jù)獲取及傳輸層面入手，采用更為可靠的傳感器以及數(shù)據(jù)傳輸線路。針對(duì)那些容易出現(xiàn)滲漏的鉆探區(qū)域，作業(yè)人員需要比對(duì)鉆井內(nèi)部壓力與鉆探風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化套管下放位置，減少鉆探作業(yè)事故發(fā)生幾率，提高整體工作效率，并需精準(zhǔn)掌控井下信息，為施工作業(yè)人員提供更為安全的勘探環(huán)境。

2.2、井下工具及鉆井配套系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，定向鉆井技術(shù)所形成的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)以及定性鉆頭，需要針對(duì)不同的工程場(chǎng)景與應(yīng)用環(huán)境，調(diào)節(jié)系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與應(yīng)用方式，合理優(yōu)化鉆井作業(yè)技術(shù)手段。針對(duì)復(fù)雜鉆井、大傾斜角度鉆井以及水平鉆井等高難度鉆探作業(yè)場(chǎng)景，工程人員需對(duì)導(dǎo)向工具進(jìn)行合理選擇，以保障鉆井工作安全性為基礎(chǔ)，以提升鉆井工作效率為目標(biāo)，對(duì)井下工具及鉆井配套系統(tǒng)實(shí)施一體化設(shè)計(jì)，提高其施工能力，提高不同子系統(tǒng)之間的工作協(xié)調(diào)性，不斷削減鉆井作業(yè)井下事故發(fā)生的可能，提高鉆井勘探企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益并保障實(shí)際作業(yè)過(guò)程效率。

2.3、注重對(duì)井眼質(zhì)量的控制并實(shí)施掌控具體工具性能

隨著定向鉆井技術(shù)所對(duì)應(yīng)的工程場(chǎng)景愈發(fā)復(fù)雜化，定向鉆井工作量大幅度提升，如何提高井眼質(zhì)量與鉆井作業(yè)工作效率，已經(jīng)成為困擾鉆探領(lǐng)域發(fā)展的重要因素。因此，工程團(tuán)隊(duì)在應(yīng)用定向鉆井技術(shù)過(guò)程中，需注重技術(shù)自身與具體鉆探場(chǎng)景的契合度，注重對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)的調(diào)整，鉆井配套設(shè)備使用前，需進(jìn)行全面細(xì)致的檢查與鑒定，確保工具的可靠性，并嚴(yán)格按照實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)施鉆井作業(yè)，保障井眼質(zhì)量。當(dāng)工程團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼質(zhì)量的控制，并可有效掌控鉆探工具質(zhì)量，其井下復(fù)雜事故的發(fā)生幾率將全面下滑，工具的使用壽命大幅度延長(zhǎng)，定向控制效果更為良好，鉆探作業(yè)成本進(jìn)一步降低。定向鉆井技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，導(dǎo)向系統(tǒng)的優(yōu)化工作是其應(yīng)用效能提升的關(guān)鍵，行業(yè)科研人員可針對(duì)性開(kāi)發(fā)可導(dǎo)向的尾管鉆井技術(shù)，徹底改變傳統(tǒng)鉆井作業(yè)模式。

2.4、人工干預(yù)轉(zhuǎn)向自動(dòng)化與智能化

自動(dòng)化與智能化為定向鉆井技術(shù)的發(fā)展提供全新思路，而在人工干預(yù)模式下的導(dǎo)向系統(tǒng)中，自動(dòng)化需依照馬達(dá)與鉆井液脈沖所上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，并全面推進(jìn)智能鉆桿或電磁波等數(shù)據(jù)傳輸手段，提高決策工作效能。此外，在自動(dòng)導(dǎo)向能力發(fā)展層面，工作人員也要注重對(duì)程序嵌入的有效控制，完善鉆井控制與工作系統(tǒng)，依靠自動(dòng)化與智能化程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳與分發(fā)，在不需要人工監(jiān)督的情況下，讓鉆井工作得到更為精準(zhǔn)的導(dǎo)向。對(duì)于當(dāng)前定向鉆井技術(shù)而言，人工干預(yù)依舊必不可少，地質(zhì)導(dǎo)向與井場(chǎng)作業(yè)依舊需要大量技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督管理，而在未來(lái)的發(fā)展中，隨著智能化與自動(dòng)化程序的迅速完善與成熟，鉆機(jī)自行工作的場(chǎng)景將愈發(fā)普遍。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步與完善，定向鉆井技術(shù)發(fā)展速度越來(lái)越快，鉆井作業(yè)工作質(zhì)量得到有效提高，自動(dòng)化與智能化技術(shù)理念的應(yīng)用，更是讓定向鉆井技術(shù)具備更高的作業(yè)準(zhǔn)確性與安全性。

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