定向井鉆井井眼軌跡的設計與控制

劉峰

【摘 要】隨著油田鉆井技術的不斷發展進步，定向井已成為油田開發勘探的重要措施。本文介紹了定向井井眼軌跡的設計技術，對井眼軌跡的控制措施進行了闡述。只有全面掌握這些關鍵施工環節，才能施工定向井游刃有余，保障定向井施工順利進行。

【關鍵詞】定向井；施工；井眼軌跡；軌跡控制

一、定向井剖面設計

定向井的剖面設計工作，作業人員必須提供靶點水平位移和提供井口方位角與靶點的坐標位置，計算出方位角和水平位移。還要通過資料查找地理位置和井身結構等情況。

設計人員應根據定向井不同的鉆探情況對設計井的井身剖面類型、鉆井液類型、完井方法等進行合理設計，以利于整潔、優質、快速鉆井。要根據不同的鉆探目的對設計井的井身結構、剖面類型、完井方法等進行合理設計。對靶點的層位要選擇合理：井身結構、井控措施等應滿足要求，盡可能選擇簡單的剖面類型，以減少井眼軌跡控制和施工難度，加快鉆井速度，靶區半徑要合乎操作要求。

二、定向井井眼軌跡的設計

（一）定向井井眼軌跡設計的原則

井眼軌跡就是指井眼軸線，是井身在地層中分布的一條具體空間曲線，井深、井斜角以及井斜方位角是井眼軌跡設計中最為重要的三個設計參數，也是鉆井過程中對井眼軌跡進行有效控制的具體標準。井眼軌跡的設計與計算主要應滿足一下三個原則：一、可滿足實際工程需要，二，能實現安全快速鉆進，三、要有利于采油工藝措施。

（二）選擇造斜點

（1）地層比較穩定，要避免在破碎帶、漏失層、流沙層、易坍塌等復雜地層造斜

（2）可鉆性比較均勻的地層，避免在硬夾層造斜。垂深大位移小的定向井，應下壓造斜點，以發揮直井段鉆井優勢；垂深小位移大的定向井，應提高造斜點，可減少定向施工的工作量。

（三）定向井井眼軌跡設計注意事項

（1）地質施工條件的考慮。地質施工條件是設計人員進行井眼軌跡設計的主要依據，地質資料即包括了地質部門經勘查后給出的施工區塊的整體地形、地貌以及地層情況，還包括了鉆井施工單位對定向井造斜點、井眼曲率等方面的具體施工要求。

（2）軌道類型的選擇與關鍵參數的計算。進行定向井井眼軌跡設計時，首先應根據地質施工條件選擇合適的軌道類型，再根據所選軌道類型進行具體關鍵參數的計算，最終設計出定向井井眼軌跡。特別需要注意。對于不同類想的二維定向井。其井眼軌跡關鍵參數的計算方法各不相同，計算設計過程中需要加以區分。

三、定向井鉆井過程中的軌跡控制措施

定向井的鉆井工作是對定向井井眼軌跡設計的具體落實，是定向井施工的具體環節，也是定向井施工效果好壞的重要影響因素。下面就定向井鉆井過程中的三個主要工作環節分別展開論述。

（一）造斜工作的進行

造斜工作時定向井鉆井施工的難點也是重點，造斜工作的質量好壞直接影響著此后的鉆進效果與定向井的整體鉆進質量。下面就定向井造斜工具及造斜層位的選擇分別進行分析。

1.主要造斜工具及選擇

目前，定向井鉆井施工中常用造斜工具主要包括動力鉆具造斜工具與轉盤造斜工具兩大類。動力鉆造斜工具位于鉆鋌與鉆頭之間，主要包括渦輪鉆具、螺桿鉆具與電動鉆具三大類，通常利用循環鉆井液所產生的動力來帶動鉆頭破碎地層，常應用與定向造斜施工。鉆盤造斜工具包括變向器、射流鉆頭以及扶正器組合，其在實際造斜工作的應用并不廣泛，相較于動力鉆具造斜工具，其最大的優勢在于鉆速，實際工作中為了提高鉆進效率，長長會在造斜段鉆進完成后使用轉盤造斜工具繼續鉆進。

2.造斜層位的確定以及實施

定向井造斜工作的重點在于井斜方位角的確定。為保證井斜方位角的準確，通常會選擇地層性質較為穩定，均勻性較好的地層展開造斜工作。具體實施定向井造斜時還應根據具體地層條件選擇適當的造斜手段及相應的造斜工具。

（二）井眼軌跡的控制

二維定向井通常可分為垂直井段、增斜井段、穩斜井段以及降斜井段四個部分。對于定向井鉆井過程中的不同井段，一般使用不同的鉆井工具，鉆井過程中的井眼軌跡控制方法也有較大差異。定向井鉆井過程中，實施井眼軌跡修正通常需要根據實際情況使用不同的造斜工具和鉆具，更換造斜工具與鉆具則勢必耽誤定向井的鉆井進度，降低鉆井效率。因此，在定向井的鉆井過程中，既要盡可能保證井眼軌跡與設計方案一致，又要注意提高鉆井效率，控制鉆進成本。因此，在定向井鉆進的跟蹤控制階段，還應盡可能使用鉆盤鉆的扶正器鉆具組合，而不是動力鉆具，這樣可有效提高鉆具的鉆速，從而保證鉆進效率。

（三）鉆進參數的優選

（1）鉆速、鉆壓與轉速的優選。通常情況下，隨著鉆速、鉆壓與轉速的增加，井眼鉆進速度也會增加，然而由于鉆頭磨損、起下鉆等問題的客觀存在，如何設計合理的鉆速、鉆壓與轉速，還需要經過嚴格的理論計算。

（2）水里參數的優選。水利參數也會對定向井鉆進效率產生一定影響，實際施工中除了要確定最大鉆頭水功率與最大射流沖擊力以外，還要對甭排量、噴嘴直徑等具體參數進行確定。

（3）鉆井液的影響。鉆井液性能對定向井鉆進影響極大，其即起著攜帶巖屑，清洗井眼的作用，又能平衡地層壓力，還對鉆頭鉆速有所影響，施工中無比全面考慮，進行優選。

（四）選好螺桿鉆具

螺桿鉆具是有萬向軸、旁通閥、馬達和傳動軸四部分組成。其工作動力來自于循環鉆井液，在壓力一定時，鉆井液進入馬達的螺旋形空腔，使其轉子轉動，然后經萬向軸傳到傳動軸和鉆頭上，當無鉆井液循環時，彈簧會使閥門芯處于上部位置，致旁通孔開啟，鉆井液可灌入鉆柱或從鉆柱瀉出，把水功率轉化為機械能。

四、結束語

定向井在油田勘探開發中的運用范圍越來越廣，目前已經已成為了油田勘探開發的中堅力量。同時定向井鉆井技術對于提高鉆井效率、降低鉆井作業的成本有著極為重要的作用。定向井井眼軌跡設計關系到油田開發的效果，也直接關系到施工的順利進行。在定向井鉆井過程中，井眼軌跡控制技術是施工的關鍵，需要現場施工技術人員和操作人員引起足夠的重視。

【參考文獻】

[1]岳翠廣.如何提高定向井施工速度[J].理論研討.