定向井鉆井速度的影響因素及提升措施

蔡潤峰

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300459

引言

眾所周知，油氣資源開采水平的高低，將會直接影響一個國家的經濟發展水平。為了加快我國現代化建設速度，不僅要加強油氣資源勘測力度，而且也要從鉆井技術入手，采取科學措施提升鉆井速度，從而實現增進我國油氣資源開采量的目的。研究表明，大量油氣資源深藏地下，由于地質結構十分復雜，為了提升油田采收率，需要采用企業采用定向井鉆井技術，并采取措施提升定向井鉆井效率與速度，方可滿足我國油氣資源的開采需求。因此，采取有效措施提升定向井鉆井速度，將會成為我國采油企業未來重點工作內容。

1 提升定向井鉆井速度的意義

與普通直井相比，定向井鉆井技術對于地面條件限制要求比較少，并且可加快油氣資源開采效率，所以成為各大油氣普遍采用的鉆井技術。此外，隨著油氣田開采時間的增加，油氣資源的開采難度大幅度增加，為了提升油氣資源開采效率，挖掘剩余油氣資源的價值，定向井鉆井技術同樣可以發揮重要作用[1]。但是，盡管定向井鉆井技術不斷成熟，鉆井效率持續增加，但是受制于外部因素制約以及技術層面限制，導致定向井鉆井速度無法持續保證，嚴重影響油氣田開采工作效率。因此，為了提升定向井鉆井速度，需要認真剖析影響定向井鉆井速度的因素，逐一消除影響，確保定向井鉆井速度符合油氣田開采需要，對促進油氣資源開采企業經濟效益具有重要意義。

2 定向井鉆井技術概述

在油氣田開采過程中，開采企業會應用各類技術完成油氣資源的開采工作，而鉆井技術的應用好壞，將會直接影響油氣資源的開采效率與開采成本。因此，為了使定向井鉆井技術的應用更具針對性，開采企業應了解各類定向井鉆井技術的優缺點，提升定向井鉆井技術的應用質量。

2.1 直井段的軌跡控制技術

在鉆井期間，定向井可以區分為多個階段，以直井段為例，為了保證鉆頭可以沿著既定路線鉆井，需要使用軌跡控制技術防止出現軌跡傾斜問題。在鉆井過程中，直井段的鉆具由于受到外部因素作用，稍有控制不當，便會出現鉆進軌跡傾斜現象，影響鉆進效果。此時，為了提升直井段的鉆進效果，現場人員需要嚴格控制鉆進路線，并應用技術手段抵消不良因素對鉆進工作的影響，合理使用鉆進工具，及時調整偏移軌跡，避免出現斜井問題。需要注意的是，在鉆進過程中，現場人員不僅要合理使用軌跡控制技術，而且要嚴格控制鉆頭壓力，且不可使鉆頭壓力超過正常范圍，同時確保井壁與扶正器可以緊貼貼合，正確使用滿眼鉆具，提升直井段的鉆進效果。

2.2 造斜段的軌跡控制技術

在鉆井階段，造斜段是定向井中的重要組成部分。對于造斜段而言，其指的是以規劃圖紙中的造斜點為端點，對鉆頭的鉆井角度進行調整，使其與垂線形成一個夾角，加快定向井的鉆井速度。在鉆井時，現場人員應以規定的角度開展鉆進作業，及時糾正鉆進偏差，確保井斜角符合要求。此外，在鉆進過程中，現場人員應密切留意造斜率是否符合要求，加強現場監督力度，正確使用鉆鋌技術，保證鉆頭的鉆進方向符合預定軌跡。

2.3 穩斜段的軌跡控制技術

一般來說，穩斜段是定向井鉆井的最后階段。在穩斜段鉆井工作中，現場人員需要借助無線隨鉆技術，密切監測鉆頭的實際工作狀態，及時調整鉆進參數，保證穩斜段施工質量符合要求。與此同時，在無線隨鉆技術的幫助下，現場人員可以對鉆頭工作角度、井斜角等參數進行監測，如果鉆頭鉆進方向與既定路線發生偏差，現場人員可以調整鉆頭方向，確保鉆進軌跡與預定方向保持一致。對于現場條件有限且無法使用無線隨鉆技術時，現場人員可以將單點測斜儀、多點測斜儀與穩斜鉆具結合使用，確保穩斜段鉆井工作質量符合油氣資源開采要求。

3 影響定向井鉆井速度的因素

在定向井鉆井過程中，影響鉆井速度的主要因素有三個方面，即：工程因素、地質因素與技術因素，下面將對此進行詳盡敘述。

3.1 工程因素

因工程因素制約，導致定向井鉆井過程中速度達不到最佳狀態，影響鉆井效率。例如，在正式鉆井工作開始前，開采企業沒有對現場地質環境條件進行調研，使得鉆井方案缺乏針對性，所以定向井鉆井速度無法滿足方案預定要求。與此同時，在定向井鉆井階段，鉆井參數確定以及選擇合適的鉆井機械同樣十分重要，但是部分開采企業對上述內容不重視，例如，鉆井參數調整不當以及未能選擇合適的鉆井機械，從而導致鉆具破損率大幅度增加，影響鉆井速度。

3.2 地質因素

在定向井鉆井過程中，地質因素將會對鉆井速度產生明顯影響。眾所周知，我國地大物博，各個區域的地質條件存在顯著差異，所以要針對地層特點，選擇合適的鉆井工具或鉆井技術，方可確保鉆井工作可以正常進行。此外，如果地層傾角、地層巖性存在差異，則同樣也會影響鉆井速度。對于定向井鉆井工作來說，一旦鉆進軌跡與預定方案存在差異，則現場人員需要及時調整鉆進方向，否則將會出現斜井問題。因此，在開始鉆進工作前，開采企業應重視勘察地質條件，及時調整鉆進方案，確保鉆井速度不會因地質因素產生影響。

3.3 技術因素

定向井鉆井技術應用水平差異，將會直接影響最終的鉆井速度，不同技術方式對鉆井速度的影響十分明顯。因此，為了保證定向井鉆井速度符合開采方案要求，需要開采企業重視技術因素，并在鉆井前組織人員了解定向井鉆井工藝與技術，提升現場作業人員的專業素質，增強實際鉆井工作經驗，做好地質情況調研工作，及時根據現場情況調整定向井鉆井方案，保證鉆進軌跡與鉆井速度符合要求。此外，概括地說，技術因素對鉆井速度的影響可以概括為以下幾方面[2]：①鉆壓的確定。在鉆井過程中，鉆頭力度的大小與地下巖層的硬度有關，當有堅硬物體在鉆進軌跡當中時，現場人員應適當增加鉆頭壓力，確保鉆井速度符合要求。②下部鉆具的組合。為了控制井眼軌跡，需要確保下部鉆具具有良好的穩定性。在鉆井過程中，下部鉆具穩定器的類型與數量要予以針對性的選擇，井眼與穩定器之間的距離要精準計算，確保井眼運行軌跡符合鉆井方案要求。在定向井鉆井過程中，穩定器主要有兩類類型，即：螺旋與滾子兩種。如果鉆井地點為中硬土，螺旋穩定器則更具適用。隨著鉆井深度的不斷增加，井口直徑會逐漸增加，此時要及時調整穩定器防止出現斜井問題，加快鉆井速度。③調整鉆井相關參數。在定向井鉆井過程中，鉆頭壓力、旋轉速度等參數會影響鉆井速度。因此，在鉆井時，現場人員要根據鉆井情況隨時對參數進行調整，可適當增加轉速，加快定向井鉆井效率。

4 提升石油定向井鉆井速度的具體措施

為了進一步加快定向井鉆井速度，開采企業可通過以下措施實現提升定向井鉆井速度的目的。

4.1 有針對性的優化鐘擺結構

在定向井鉆井工作中，為了保證鉆井工作可以有序進行，優化鐘擺結構是很有必要的。其中，在直井鉆井階段，為了出現鉆井偏差問題，開采企業應對鐘擺結構進行優化，確保鉆井軌跡符合要求，加快鉆井速度。此外，優化后的鐘擺結構可以及時對鉆頭的鉆進軌跡進行監測，了解鉆頭的鉆進狀態，如有斜井問題可以第一時間進行修正，加快定向井鉆井速度。

4.2 保持井壁的穩定性

在定向井鉆井過程中，為了加快鉆井速度，井壁穩定性是否符合要求是十分關鍵的。在鉆井時，如果發生井壁坍塌問題，不僅會影響鉆井工作的安全性，同樣也會影響鉆進效率。因此，開采企業應采取措施確保井壁的穩定性符合標準要求，密切監測鉆井壓力值的波動情況，確保鉆井壓力值始終保持平衡狀態[3]。此外，開采企業應做好鉆井前的勘探工作，了解地質條件，以地層密度為基礎，合理設定鉆井壓力值，防止出現井壁坍塌。與此同時，在鉆井過程中，確保鉆井速度保持合理區間，防止因抽吸現象而降低井壁的穩定性。如有必要，為了增加地層的承載性能，開采企業可通過灌注鉆井泥漿的方式提升井壁的穩定性。如果井壁的剝蝕性能比較差，可將一定比例的防塌劑添加到井壁表層、中層，降低失水問題出現概率，使井壁更加穩定。最后，在鉆井時，為了保持井壁的穩定性，現場人員應對井壁表層、中深層的失水量進行監測，可通過添加防塌劑、聚合醇等藥劑將失水量控制在合理區間，有助于提升井壁的穩定性。

4.3 優化定向井鉆井技術

為保證定向井鉆井速度符合開采要求，提升定向井鉆井效率，開采企業應投入更多精力對定向井鉆井技術進行優化。以直井段為例，開采企業可對鐘擺結構進行優化，如果井身斜度增加，可將鐘擺提升來降低斜向作用力，確保井身斜度符合鉆井施工方案要求。另外，針對地下結構特性不同的特點，開采企業應對現有鉆井工藝技術進行優化，或者選型更加現代化的鉆井工藝，例如，預測技術、井眼軌跡控制技術與隨鉆測量技術等，加強對井眼軌跡監測的力度，確保井眼軌跡的連續性、光滑度符合要求，有助于加快鉆井效率，提高鉆井速度。

4.4 規范操作定向儀

在鉆井時，定向儀操作不規范，將會影響鉆井速度。在實際鉆井作業時，開采企業要求有經驗的人員來操作定向儀，確保鉆進軌跡符合要求。在使用定向儀過程中，多個現場作業人員應在鉆井時規范的操作定向儀，不得私自違規操作，防止安全事故出現。另外，在鉆井前，作業人員應對定向儀的工作狀態進行查驗，做好保養工作，確保定向儀的測量精度符合標準要求，提升定向儀工作的精準性[4]。一般來說，隨著定向井鉆井速度增加，鉆頭遇到的阻力也會增加，所以定向儀切不可在造斜彎曲時使用。總之，為了加快鉆井速度，除了要加強現場作業人員培訓力度外，還要保證定向儀的精度在標準要求范圍之內，隨時解決定向儀工作過程中出現的問題。

4.5 優化井眼軌跡控制技術

提升定向井鉆井速度，關鍵是嚴格控制井眼軌跡。在鉆井過程中，一次定向成功概率越高，則鉆井作業效率越高。所以，在鉆井時應用無線隨鉆設備，可以對鉆頭運動軌跡進行監測，跟蹤并控制鉆頭的工作狀態，確保井眼軌跡符合要求。以增斜作業為例，以設計方案為基礎，準確計算井眼曲率剖面，使井眼軌跡符合設計方案，防止出現軌跡不規則問題。在穩斜井區段作業時，控制頻率應加大，時刻測量鉆頭的運動軌跡，利用軟件對測量信號進行分析、計算，快速糾正軌跡運動偏差，提升鉆井速度。

4.6 按時清理井眼

在定向井鉆井過程中，開采企業應對井眼清理工作加以關注，在規定的時間內指派人員對井眼進行清理，提升定向井鉆井速度。與此同時，在鉆井時，巖屑不穩定問題時常在作業中出現，所以現場人員使用專業處理液對井眼進行清理，消除鉆屑穩定性差問題，加快鉆井工作效率。另外，在清理井眼前，開采企業應完成井眼清理方案的制定，優化清理方法，確保可以在要求的時間內完成清理工作，降低鉆井成本。最后，開采企業應做好人員培訓工作，了解井眼清理要點，做好檢查工作，確保井眼清理符合后續鉆井工作要求。

5 結束語

速度決定經濟效益，在定向井鉆井工作中，面對可能影響鉆井速度的諸多不利因素，開采企業應明確鉆井工作要點，提前完成地質勘測工作，合理制定鉆井作業方案，加強鉆井現場監督力度，采取有效措施提升定向井鉆井速度，對提升我國定向井鉆井工藝水平具有重要意義。