現代導向鉆井技術的新進展及發展方向探析

王翠霞 付敏清 魏長鑫 于向明(天合石油集團匯豐石油裝備股份有限公司 黑龍江省牡丹江市 157011)

自上個世紀90年代現代導向鉆井技術誕生以來，該技術在油藏開采中得到了普遍的應用，也取得了較快的發展，為油氣藏的開采提供了較大的便利。該技術所涉及的學科范圍十分廣泛，導向鉆井主要組成部分包括：MVVD、導向動力鉆具以及高效能鉆頭等，導向鉆井系統基于上述組成部分再附加計算機軟件所組成的。根據導向工具進行劃分，導向鉆井技術可以分為兩種類型，即：旋轉與滑動導向鉆井。現代導向鉆井技術為油藏開采提供了較大的便捷，因此對其發展近況進行了解，能夠使其更好地服務于油藏開采工作，而且還能對其工藝流程的優化及改進提供一定的依據。

一、現代導向鉆井技術的發展現狀及進展

下面主要對常見的幾種現代導向鉆井技術進行闡述，即：旋轉導向鉆井技術、滑動導向鉆井技術及垂直鉆井技術等。現對上述幾種常見的導向鉆井技術的發展現狀及進展進行詳細地闡述：

1.旋轉導向鉆井技術

在實際應用過程中，旋轉導向鉆井技術在鉆井時，井身軌跡一般較為平滑、鉆井效率高、建井周期時間較短、鉆頭進尺多、鉆速大以及鉆井所需成本較低等。伴隨多分支井、大位移井以及水平井等結構復雜井的開采，上個世紀90年代就誕生了該技術。

2.滑動導向鉆井技術

由于與計算機系統相連接，目前隨鉆測量系統能夠準確地將井斜角以及方位角等參數傳遞至地面，從而實現了鉆頭方向的可調節性。在上個世紀80年代，導向鉆井的一個較為關鍵的技術就是滑動導向鉆井技術，然而，該技術在實際使用過程中尚存在著較多的漏洞與缺陷，雖然該技術能夠降低進尺成本以及提高鉆速，但是馬達經常會出現斷脫或者嚴重地磨損等事故。隨著人們對資源的需求量不斷增大，由于油氣藏地質及環境等方面存在的問題，勘探以及開采的難度也隨之而增大，滑動鉆井技術已無法滿足其要求，因此，人們開始將目光聚焦于旋轉導向鉆井技術上面。

3.垂直鉆井技術

垂直鉆井技術主要包括如下幾個技術：（1）偏軸鉆具組合防斜打快技術。當鉆壓較大時，偏軸鉆具組合由于其上安裝有偏軸接頭，使得在偏軸接頭部位產生一個較大的彎矩作用，從而使得鉆具組合產生一定的彎曲變形。轉盤帶動鉆柱使得偏軸鉆具組合產生較大的弓形回旋，一方面由于其具有陀螺效應，具有穩斜作用而不易增加井斜；另一方面，由于鉆頭均勻地對井壁周圍產生了切削的作用，從而克服了常規鐘擺鉆具鉆頭向上井壁帶來的增斜效果。（2）偏心“剛柔”鉆具組合防斜打快技術。相關研究證實，該類型的鉆具能夠在一定程度上防止井斜以及提高鉆井的工作效率，然而缺少“動力學效應”，當其在高、陡構造等易于傾斜的地層中進行垂直鉆井時，常常無法達到理想的防斜效果。因此，在此基礎上，經過偏心控制方面的設計，將偏心控制器安裝其上，從而形成了偏心“剛柔”鉆具組合，其具體組合部分為：鉆頭+“剛柔”鉆鋌+偏心控制器+加重鉆桿+全尺寸穩定器+普通鉆鋌。

二、導向鉆井技術的發展趨勢

基于如上關于幾種常見的現代導向鉆井技術的發展情況的闡述可知，現代導向鉆井技術在為油藏開采提供一定的便捷的同時，也存在諸多問題，這些問題在很大程度上阻礙了現代導向鉆井技術的發展。因此，基于現代導向鉆井技術，筆者認為，應大力對其進行優化與改進。

1.控制旋轉導向鉆井理論

有效控制現代導向鉆井技術的發展可以通過很多方式來實現，筆者認為，主要包括如下途徑：（1）在將旋轉導向鉆井技術應用于實際過程中時，對鉆柱力學效應的求解方法以及模型、相關理論等進行深入地談及；（2）在設計自主式的旋轉導向鉆井系統時，可根據自主制導的相關理論進行設計；（3）對指令的控制設計進行嚴格把關，可根據地面向井下傳達下行指令的相關原理，其涉及可以使得旋轉導向工具通過指令來發生動作反應；（4）若要解決超調、大滯后以及不確定因素等復雜性的問題，可以采取旋轉導向智能控制理論對該問題加以解決。

2.新型旋轉導向鉆井工具的開發

基于推靠鉆頭旋轉導向工具的設計，可以研發出定向鉆頭，該鉆頭運行原理與推靠鉆頭導向原理不一樣，定向鉆頭可以使得鉆頭出現定向造斜，該鉆頭能夠在井斜較大的條件下具有減小斜度的作用，而在井眼斜度為5°以上時，可穩斜以及增斜。

3.現代垂直鉆井技術的發展趨勢分析

由當前時期下國內外垂直鉆井技術的發展情況可以得知，現代垂直鉆井技術的發扎趨勢主要包括如下結果方面：（1）研發出一種不僅可以解放鉆壓，而且還能防斜打直，且可以將二者之間進行有機結合起來的垂直鉆井技術；（2）在國外，隨著定向井以及水平鉆井技術發展而來的旋轉導向鉆井技術在垂直鉆井領域中已經取得了較大的進展與實際應用效果。因此，研發此種用于垂直鉆井用的導向工具已經十分緊迫。

結論

綜上所述，現代導向鉆井技術取得了較快的發展，為油藏開采提供了較大的便利。然而，在實際應用過程中，現代導向鉆井技術卻存在著一些缺陷，這對于該技術的廣泛應用極為不利，因此，應加強對其進行優化與改進，以更好地應用于油藏開采工作之中。

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