淺談定向井鉆井軌跡設計與控制需要注意的問題

楊興華(大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411)

淺談定向井鉆井軌跡設計與控制需要注意的問題

楊興華(大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411)

定向井、叢式井鉆井技術已經成為各個油田勘探與開發中非常重要的技術，并且該技術已經越來越成熟，但是在定向井的施工中對于井眼軌跡控制與設計還需要注意一些問題。文章從定向井的軌跡設計入手，對定向井軌跡設計與施工控制中關鍵問題進行了詳細闡述，具有一定的實用價值。

定向井；軌跡；注意問題

在定向井鉆井過程中，井眼軌跡的設計與井眼軌跡的控制是非常關鍵的，可以決定一口定向井施工的成敗，因此還有必要對定向井井眼軌跡設計與控制技術進行再探討，以此來實現定向井施工的安全、優質與高效。

1 定向井軌跡設計

1.1 設計原則

一是以實現地質目標為首要的施工原則。對于確定要打一口定向井來說，他的鉆井目的會有很多種的，或者是為了讓井眼在地層中穿越多個油層，或者是為了防止井下產生復雜，避開地層易坍塌、易漏失層位，或者是為了開采井與井之間難以波及的死油氣，或者是為了打事故救援井，或者是為了節省占地面積和便于后期管理而打的平臺定向井。無論是哪種形式的定向井，在進行井眼軌跡設計的時候，首先要考慮的都是實現地質設計的目標，如果不能實現地質設計的目標，那么就是設計出在完美不過的井眼軌跡那也是徒勞的，也就是是平常所說的“辦事不由東，累死也無功”。

二是能夠實現安全、優質、高效鉆井的目的。在對一口定向井進行軌跡的設計的時候，只單純的想實現地質目標，那會有多種軌跡形式能夠實現這個地質目的，在這些軌跡形式中我們如何能夠選取現場施工難度最小、摩阻與扭矩最小、最利于井眼軌跡控制的軌跡形式才能我們需要重點考慮的問題，只要在滿足以上條件的情況下，才能實現安全、優質與高效的定向井鉆井施工。因此在進行一口定向井軌跡設計的時候，在造斜點的確定的時候就要選擇在地層穩定、易于造斜的層位，在最大井斜角和最小井斜角確定中，最好是在15°和45°之間，這是因為當井斜角小于15°的時候會使軌跡控制過程中方位角不夠穩定，當井斜角大于45°以后就會增加定向施工的難度，同時也會使下井壁堆積巖屑，不利于井下的安全。

三是要滿足后期采油的需求。對于一口定向井軌跡的設計，雖然以上兩項原則比較重要，但是第三項滿足后期采油需要也是不能或缺的。要想滿足后期采油的需要，首先就是在定向井軌跡設計的造斜率的選取和井眼軌跡剖面類型的選擇的時候，進行避免抽油桿與油層套管之間的磨損，而且還要讓抽油泵能夠順利的下入，這就是一項設計各個不同專業的綜合需要考慮的問題。

1.2 類型選取

在上述的第二條原則中已經提到，對于一口定向井，會有多種不同的剖面類型可以選取。但是哪種剖面最有利于施工，摩阻最小才是我們最終要選擇的。目前我們進行定向井軌跡剖面設計的時候主要有三段制、四段制和五段制幾種成熟的軌跡剖面類型可以供我們進行選取。這幾種成熟的軌跡剖面形式都有各自的優缺點，比如三段制最簡單，現場可操作性最強；四段制需要多次調整才能實現，并且不利于井下的安全，因此一般比較少用；五段制雖然需要經過多次條件，類型也比較復雜，但是這種軌跡剖面類型在油層井段井斜被設計成0°，所以對后期的采油作業非常有利。綜上所述，在進行軌跡剖面類型的選擇的時候，要根據不同的井、不同的鉆井目的和不同的采油工藝進行綜合考量，選取一種最適合的井眼軌跡剖面類型。

2 軌跡控制

下面以三段制“直-增-穩”的軌跡形式對定向井軌跡控制技術進行詳細分段探討。

2.1 直井段

直井段是一口定向井施工的最基礎的井段，無論直井段的長短與否，在該井段施工的主要的控制要點就是防止井斜角的產生，為后期的增斜段奠定基礎。直井段井斜角的產生主要是來源于地質因素和工程因素兩個方面，地質因素是我們沒有辦法控制的，因此我們只能在工程因素方面想辦法，對井斜角進行有效控制。目前能夠控制井斜角產生的鉆具組合主要有滿眼鉆具組合和鐘擺鉆具組合，滿眼鉆具組合主要是以滿保直，因此需要的扶正器尺寸會和井眼相當，所以對于鉆井進尺比較快的井段不建議使用。鐘擺鉆具組合在鉆井過程中當有井斜角出現后就會產生一個回復力，這個力會使鉆頭回到垂直狀態，從而防止井斜角的產生，但是鐘擺鉆具組合對鉆壓特別的敏感，如果鉆壓過大，那么這個力就會變成增斜力，會起到適得其反的效果，因此在應用鐘擺鉆具組合進行防斜打直的時候，一定要控制好鉆壓，這樣才能有效控制直井段的井斜角。

2.2 增斜段

增斜段就是應用增斜工具使鉆頭偏移井眼原來的方向。施工中首先對直井段的井斜、方位數據進行處理,根據直井段井斜、方位的偏差以靶點目標重新進行待鉆軌跡修正設計,重新計算出定向各段的造斜率大小,來指導定向造斜施工。造斜初期連續定向幾個單根,摸清楚造斜工具和造斜鉆具組合在所施工區塊的實際造斜率,然后通過調整滑動鉆進和復合鉆進的比例,使實鉆井眼軌跡盡量貼近設計井眼軌跡,直至造斜完成[1]。

2.3 穩斜段

對于三段制軌跡剖面目前我們施工在這一階段主要是下入穩斜鉆具組合，在鉆進過程中每鉆進一定進尺進行定點測斜，然后輸入到定向井施工軟件中進行計算，控制好井斜角和方位角，保證鉆頭在縱向上和橫向上不偏離設計軌跡，實現井眼的準確中靶。

3 結語

對于一口定向的軌跡設計與軌跡控制來說，是一項綜合的、系統的工程，需要從不同層次和不同需求進行考慮。在進行軌跡設計的時候遵循地質要求是首先需要考慮的原則，其次才能保證井下安全和后期采油工藝。在進行井眼軌跡控制中打好直井段、把好定向造斜關、跟蹤控制到靶點，這樣才能實現定向井的準確中靶。

[1]張旭.定向井軌跡控制技術探究[J].中國石油和化工標準與質量，2014年11期.