淺談定向井施工技術(shù)

羅子淇

鉆探工程公司鉆井技術(shù)研究院定向井分公司

淺談定向井施工技術(shù)

羅子淇

鉆探工程公司鉆井技術(shù)研究院定向井分公司

文章簡(jiǎn)要介紹了油田定向井的原理和施工過(guò)程，并對(duì)先進(jìn)定向井工程的新工藝和技術(shù)進(jìn)行了綜述。

油田；定向井；穩(wěn)定性；可視化

前言

油田鉆井工程中，定向井作為普通模式的油氣井,在整個(gè)石油鉆井作業(yè)中,引其優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)效益和安全性,已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。定向井的主要原理是通過(guò)對(duì)井眼與動(dòng)力設(shè)備的控制,從而按照原定設(shè)計(jì)的井身曲度實(shí)施鉆井的方法,在鉆井作業(yè)中,先進(jìn)的技術(shù)、精密儀器的裝備和工藝技術(shù)等都是必須的。在定向井的實(shí)際應(yīng)用中,在一些復(fù)雜極端的環(huán)境很大程度的減少了石油開(kāi)采中的環(huán)境限制,讓石油資源得到更高效的開(kāi)發(fā),同時(shí)采油成本也得到降低。在定向井井眼的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，地質(zhì)環(huán)境、施工能力和工藝水平等因素都是需要認(rèn)真考慮的因素。

1 定向井的設(shè)計(jì)

鉆進(jìn)過(guò)程出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題要及時(shí)的掌握。施工品質(zhì)的好壞對(duì)井眼的軌跡質(zhì)量意義重大,因?yàn)榫圮壽E無(wú)法直接進(jìn)行,必須依靠測(cè)井儀器才能實(shí)施數(shù)據(jù)采集后間接予以分析。隨著三維可視化工藝的發(fā)現(xiàn)和實(shí)際施工中的普及,鉆井過(guò)程的很多環(huán)節(jié)都有應(yīng)用。在井眼軌跡環(huán)節(jié)的使用中,運(yùn)用三維技術(shù)能把抽象的數(shù)值可視化的圖形體現(xiàn)出來(lái),讓不可視的井眼軌跡變得直觀。鉆井技術(shù)的快速進(jìn)步,針對(duì)井眼軌跡的控制標(biāo)準(zhǔn)也日漸提高。更有效的控制井眼的軌跡,能很大程度上提升油氣井的效率。

1.1 井眼軌跡設(shè)計(jì)原則

定向井的井眼軌跡的設(shè)計(jì)工作過(guò)程，定向井施工施工的主要依據(jù)和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。井眼軌跡設(shè)計(jì)是否科學(xué)可操作，同時(shí)符合開(kāi)發(fā)需求，油田開(kāi)發(fā)整體工程中的作用意義重大。文章后面會(huì)對(duì)定向井井眼在軌跡設(shè)計(jì)過(guò)程。必須考慮的原則和工藝細(xì)節(jié)等工作做具體詮釋。

井眼軌跡即井眼軸線。可以理解成一條空間曲線，體現(xiàn)井身在地層中的分布。有井斜角、井深和井斜坐標(biāo)等重要的參數(shù)，這些也是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)因素。鑒于施工中對(duì)井眼軌跡控制的新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)井眼軌跡的設(shè)計(jì)原則原則如下，首先要要滿足工程強(qiáng)度要求，同時(shí)能滿足鉆井和滿足采油工藝的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 井眼軌跡設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在實(shí)施井眼軌跡設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)方必須對(duì)此方案進(jìn)行實(shí)地論證，對(duì)其合理性和可操作性實(shí)施總體的綜合分析，充分考量鉆進(jìn)施工過(guò)程每個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)等問(wèn)題。首先是施工條件的考量。地質(zhì)條件的重要影響因素，地質(zhì)環(huán)境的情況很大程度影響了井眼軌跡設(shè)計(jì)的成功，所以，地質(zhì)資料實(shí)施充分系統(tǒng)的研究分析，把有利因素充分利用，以保證井眼軌跡設(shè)計(jì)的科學(xué)合和施工的可操作性。

在軌道模式的選擇和關(guān)鍵參數(shù)的運(yùn)輸中，井眼軌跡設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境對(duì)軌道模式作出選擇，在軌道模式敲定后，可以進(jìn)一步對(duì)具體參數(shù)實(shí)施計(jì)算。再者，對(duì)于不同模式的維井，在實(shí)施關(guān)鍵參數(shù)的運(yùn)算和選擇中，差異也可能很大，所以在實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí)，要注意選擇。

2 鉆柱穩(wěn)定性的影響因素

針對(duì)穩(wěn)定性曲線，所使用的徑向間隙是依據(jù)鉆桿管線的直徑來(lái)確定的,鉆桿的銜接部分可以在很大程度上縮小間隙，同時(shí)要使臨界壓彎載荷獲得提升。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的具體步驟中，可以確定所使用的泥漿比重,如果在實(shí)際密度達(dá)到此值,為了提高臨界壓彎符合能力，就需要安裝更強(qiáng)的鉆桿浮重。鉆桿的穩(wěn)定性公式中會(huì)出現(xiàn)忽略扭矩影響因素,在穩(wěn)定性測(cè)試中，根據(jù)組合形變來(lái)實(shí)施分析也是扭矩運(yùn)算中的一項(xiàng),雖然臨界形變載荷的影響較小。

在斜井是施工中，井眼結(jié)構(gòu)會(huì)鉆桿會(huì)形成相應(yīng)的支承約束現(xiàn)象,但是在井眼的后部，因其空間結(jié)構(gòu)是波谷狀,因此能對(duì)鉆桿離心初始直線模式的微小變形出現(xiàn)一定的抵抗現(xiàn)象,通過(guò)重力的作用，井眼傾向于鉆桿彎曲邊出現(xiàn)一定約束抵抗作用。根據(jù)彈性理論,在定向斜井中的鉆桿可以承受合理的軸向壓縮符合，保證其不出現(xiàn)變形。若井斜角過(guò)大。那就必須設(shè)置鉆桿處于一個(gè)符合的狀態(tài)下承重，并且還要保證鉆桿的穩(wěn)定運(yùn)行，這就在一定程度上優(yōu)化計(jì)底部鉆立柱的設(shè)計(jì)，讓底部鉆承重在鉆柱的層面上對(duì)扭矩和拉力得到很大的降低,針對(duì)鉆柱的使用壽命，可以達(dá)到一個(gè)比較好的延長(zhǎng)。

3 定向井井眼軌跡的可視化過(guò)程

在定向井井眼軌跡可視化的操作中,有大量的計(jì)算機(jī)圖形軟件參與，進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。軟件運(yùn)用頂點(diǎn)運(yùn)算、原圖的重組，編輯和光柵化等過(guò)程,最后形成有可視性的三維結(jié)構(gòu)。在對(duì)頂點(diǎn)運(yùn)算時(shí),軟件簡(jiǎn)化過(guò)程將頂點(diǎn)坐標(biāo)引入矩陣乘法來(lái)進(jìn)行針對(duì)性轉(zhuǎn)換。對(duì)井眼軌跡的綜合可視軌道范圍系統(tǒng)，不能完全進(jìn)行科學(xué)性的顯示,所以需要對(duì)超載部分完成裁剪,從而降低了片元處理量和數(shù)據(jù)化的計(jì)算負(fù)荷。通過(guò)圖像的編輯組裝，將頂點(diǎn)參數(shù)實(shí)施轉(zhuǎn)化后才完成幾何對(duì)象的顯示，裁剪是圖像的顯示過(guò)程。光纖化的定義是將圖像轉(zhuǎn)化為可視化數(shù)據(jù)的過(guò)程,這就需要對(duì)頂點(diǎn)實(shí)施裁剪和處理。轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像數(shù)據(jù)后,可以實(shí)施像素和幾何體色差的確定。用像素模式代替原有直線,在顯示過(guò)程中就是數(shù)據(jù)化處理。接著是進(jìn)行圖像處理,就是把已經(jīng)光線化處理之后的數(shù)據(jù)使用模擬信號(hào)的形式在設(shè)備上完成處理，在三維圖形中要注意處理眾多的隱藏面，完成明暗之間的轉(zhuǎn)化，完成整個(gè)過(guò)程的處理。這種途徑完成的圖形有較好的真實(shí)感,對(duì)幾何體很多材質(zhì)表面的效果可以比較真實(shí)顯示。片元計(jì)算過(guò)程作為立體圖像生成的關(guān)鍵環(huán)節(jié),要注意將處理好的信息安全保存。需用是可以從顯示設(shè)備完成數(shù)據(jù)讀取。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著油田采油的難度的日益加大，定向井越來(lái)越廣的運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)中，油田企業(yè)應(yīng)該對(duì)定向井有科學(xué)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)加強(qiáng)技術(shù)的不斷改進(jìn)，同時(shí)兼顧相關(guān)職工的培訓(xùn)。以提高石化企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。定向井在實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但是應(yīng)該看到，存在很多問(wèn)題有待解決。在實(shí)際鉆進(jìn)施工過(guò)程中，正確處理好工程進(jìn)度與施工治療的問(wèn)題，使得定向井的施工質(zhì)量得到提升。

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[3]萬(wàn)彥平.定向井軌跡可視化方法探討.化工管理.2013.06.

[4]朱紅林.定向井施工技術(shù)的探討中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2014.05.