大斜度定向井鉆井的優化設計研究

穴強 高嵩 王濤 李峰 王志玲

摘要：石油開采工作中，會遇到很多地質結構復雜、含巖層多的油井，對后期的石油開采工作帶來很大的難度，這時可以采用大斜度定向井鉆井技術，在對井段結構進行充分了解后，通過對井眼軌跡、鉆具組合以及鉆井液進行優化設計的方法來選擇科學合理的鉆井方案，從而提高石油開采效率。

關鍵詞：大斜度定向井;鉆井;優化設計

大斜度定向鉆井技術是一種新型的鉆井技術，尤其是針對那些地質結構復雜，含巖量高的油井而言，具有很大的應用效果。本文首先針對大斜度定向井鉆井技術進行分析，然后在具體分析在實際的油田開采工作中如何對大斜度定向井鉆井技術進行充分應用。

一、定向井鉆井技術

隨著科學技術的不斷發展，石油開采技術也在不斷進步，定向井鉆井技術是現在石油開采作業中應用最為廣泛的方法之一，且具有很大的應用效果。采用大斜度定向井技術可以在鉆井的過程中穿越多個油層，不斷擴大油氣的泄露面積，從而提高單井的油氣產量。對于一些地質結構比較復雜的油井而言，定向井鉆井技術是最好的選擇。另外采用定向井鉆井技術具有環保作用，避免對環境造成污染。

定向鉆井技術就是使井眼沿著提前設計好的井眼軌跡進行運動，從而到達預定位置，開始進行鉆井工作。因為每個單井的結構不同，所以油井的傾斜角度的不同我們可以把定向井分為不同的類型。例如我們將傾斜角度在0度和60度以內的成為常規定向井。將最大傾斜角度在60度到90度之間的稱為大斜度的定向井。將最大傾斜角度在90度左右的成為水平井，除此之外，還包含有分支井和聯通井，根據井的類型的不同來對井眼軌跡、鉆具組合等進行優化設計，從而提高單井的石油開采效率。

二、大斜度定向井鉆井技術應用中需要注意的事項

（一）對井眼的曲率進行正確選擇

在使用定向井技術進行鉆井的過程中，應該選擇正確的井眼曲率，如果井眼曲率偏小，就會增加動力鉆具的造斜井段長度，增加斜井段的井眼長度，不利于工作人員對井眼的運動軌跡進行有效控制，實際的鉆井工具速度也會受到影響，從而影響石油開采效率。但是如果井眼的曲率值偏大也會造成不利影響，例如曲率偏大，就會加大對鉆具的磨損力度，鉆具在鉆井的過程中受到摩擦力的阻礙，不僅會造成鉆具的損壞，影響鉆具速度，造成卡鉆的問題，還會影響到其它鉆井作業的順利進行。因此在使用定向井鉆井技術時需要根據井段的實際情況選擇合適的井眼曲率。

（二）合理選擇井眼的尺寸

定向井使用過程中，需要加強對井眼尺寸大小的控制，通常情況下，大尺寸的井眼比小尺寸的井眼好控制，但是大尺寸的井眼在鉆進的過程中會產生較大的鉆壓，會對鉆具造成影響，出現卡鉆的問題。小尺寸井眼的運動軌跡雖然比較好控制，但是如果在地層較為復雜的井段中，小尺寸的井眼會更不容易控制。

（三）合理選擇鉆井液

定向井使用的過程中，會用到鉆井液，因為鉆井液有潤滑和攜砂的作用，所以使用鉆井液可以將井段中的泥砂等物質帶出去，避免鉆井的過程中出現卡鉆的問題。另外使用鉆井液可以有效避免定向井鉆井過程中對鉆柱造成拉伸和扭矩的的問題。

（四）合理選擇造斜點

定向井鉆井技術使用的過程中，合理選擇造斜點是十分重要的，如果選擇的造斜點地層較深或者較淺，就會在造斜的過程中形成比較大的井眼，如果遇到較軟的地層，需要著重注意避免在造斜的過程中產生新的井眼。選擇正確的造斜點，一方面可以對井眼的運動軌跡進行穩定，另一方面可以有效降低對鉆井工具的磨損，以免在鉆井的過程中因鉆具的損壞而影響開采效率。

（五）對靶區的形狀以及范圍進行合理控制

鉆井過程中，靶區的形狀和范圍會受到井段的地質結構、油層位置的影響，如果沒有進行合理控制，就會增加對井眼運動方向的調整次數，不利于保證井眼位置的平穩，因此在鉆井的過程中作業人員應該對靶區的形狀和范圍進行合理控制，從而降低開采成本。

三、如何有效控制定向井井眼的運動軌跡

定向井技術使用過程中，最重要的是對定向井的井眼運動軌跡進行控制，鉆井之前，工作人員會根據對井段地質的考察而設置井眼的運動軌跡，因此定向井實際鉆井過程中，需要盡量保證井眼的運動軌跡符合設計要求，要想保證井眼的運動軌跡，就需要對井眼運動的前進方向進行控制。尤其是遇到垂直井段時，需要打好垂直井段，否則將不利于后期的井眼造斜作業。垂直井段打直過程中需要對井眼的運動軌跡進行控制，使其能夠盡量接近鉛垂線，最大可能的縮小井斜角度。垂直井段中是沒有井斜方位的，因此在造斜的過程中需要對造斜點的角度進行控制，避免造斜方位差生偏差，以免影響后期井眼的運動軌跡。在對井眼的運動軌跡進行跟蹤控制時，需要加快鉆具的鉆進速度，使用扶正器來保證鉆具的鉆進方向。

四、定向造斜的優化措施

定向造斜的過程中，如果裸眼段的長度比較長，則應該下鉆一趟，使井眼盡量保持通暢。如果要在井下使用馬達，應該先在井上對馬達的運轉狀態進行試驗，對各項參數進行記錄，使馬達保持正常的運行狀態。如果是MWD等儀器需要下井時，需要提前輸入正確的地層中的磁場強度和磁傾角度，保持儀器的正常使用。定向造斜過程中，需要根據開采工作的實際要求對工作面進行施壓，使鉆具保持均勻穩定的鉆速。造斜鉆進和起下鉆的過程中，需要正確運用旋口鉗或者是動力水龍頭來進行卸扣，不能直接用鉆盤進行卸扣。

總 結：

綜上所述，石油開采過程中，由于部分油井地質結構復雜，巖層較多，無法用常規的開采方法對油井進行開采，導致石油開采效率不高，為了有效解決這一問題，可以采用大斜度定向井鉆井技術，該技術可以根據油井的實際地形結構和地質情況對井眼的運動軌跡進行控制，并通過優化鉆具組合，合理利用鉆液等方式來提高石油開采效率。定向井鉆井技術應用過程中需要重視對井眼曲率、井眼尺寸大小以及造斜點的合理選擇和控制，根據油井的實際情況來對定向井開采工作方法進行規劃，從而保證石油開采作業的順利進行，提高石油開采效率。

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