水平井鉆井施工過(guò)程軌跡控制技術(shù)研究

摘 要：針對(duì)水平井鉆井施工過(guò)程中的軌跡控制問(wèn)題，本次研究結(jié)合我國(guó)水平井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀，首先對(duì)水平井鉆井作業(yè)進(jìn)行簡(jiǎn)單概述，在此基礎(chǔ)上，對(duì)水平井鉆井施工過(guò)程中軌跡控制的特點(diǎn)進(jìn)行分析，最后提出水平井鉆井施工過(guò)程中軌跡控制的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入研究，為推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。研究表明：對(duì)于水平井鉆井施工作業(yè)而言，軌跡控制主要具有兩大特點(diǎn)，分別是軌跡控制受到各種因素的影響、沿油氣儲(chǔ)層實(shí)施軌跡控制相對(duì)較為重要，為了提高水平井鉆井施工作業(yè)過(guò)程中軌跡控制的質(zhì)量，需要從對(duì)鉆井斜角進(jìn)行控制、對(duì)鉆井作業(yè)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以及提高鉆井導(dǎo)向等三個(gè)方面入手，分別采取多項(xiàng)有效措施，全面推動(dòng)我國(guó)水平井鉆井施工領(lǐng)域軌跡控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水平井;鉆井施工;軌跡控制;特點(diǎn);技術(shù)研究

0 前言

隨著我國(guó)油氣田開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)行，我國(guó)的部分油氣田已經(jīng)快速進(jìn)入到了開(kāi)發(fā)的后期階段，該種類型的油氣田產(chǎn)量會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重降低的問(wèn)題，同時(shí)，此時(shí)進(jìn)行鉆井作業(yè)的難度也會(huì)提升。如果可以在該種類型的油氣田中使用水平井鉆井技術(shù)，則可以有效的提高油氣資源的開(kāi)發(fā)質(zhì)量和開(kāi)采效率[1]。在應(yīng)用該項(xiàng)鉆井技術(shù)的過(guò)程中，由于我國(guó)對(duì)其研究并不深入，引入時(shí)間相對(duì)較晚，所以在使用的過(guò)程中非常容易出現(xiàn)各種類型的問(wèn)題，其中，對(duì)鉆井的軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確的把控就是其中最大的問(wèn)題。事實(shí)上，如果可以有效的提升軌跡控制的質(zhì)量，就可以使得鉆井作業(yè)的整體質(zhì)量得到提升，同時(shí)還可以有效的防止出現(xiàn)各種類型的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，由此可見(jiàn)，軌跡控制對(duì)于水平井鉆井作業(yè)而言十分重要。針對(duì)此問(wèn)題，本次研究主要是對(duì)軌跡控制的特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面的研究，為推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 水平井鉆井概述

在進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)的過(guò)程中，所面臨的對(duì)象既包含有直井段也包含有斜井段，所以進(jìn)行鉆井作業(yè)的難度相對(duì)較大，在進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)的過(guò)程中，如果可以對(duì)鉆井的軌跡進(jìn)行全面的控制，可以有效的防止出現(xiàn)井斜的問(wèn)題，進(jìn)而使得水平井可以滿足油氣資源開(kāi)采的基本需求。在實(shí)際的鉆井作業(yè)過(guò)程中，要想達(dá)到準(zhǔn)確的軌跡控制，首先需要對(duì)鉆具進(jìn)行合理的優(yōu)選，在滿足相關(guān)條件的前提下，可以使用鉆具組合的方式進(jìn)行鉆井作業(yè)，同時(shí)，鉆井作業(yè)所處的地理位置不同，或者井段存在區(qū)別，則使用的鉆具組合方式也將會(huì)產(chǎn)生一定的差別[2]。在進(jìn)行鉆井軌跡控制的過(guò)程中，還需要盡可能的提高鉆頭的轉(zhuǎn)速，如果鉆頭的轉(zhuǎn)速相對(duì)較快，但是鉆具的選擇并不十分合理，則非常容易出現(xiàn)卡鉆問(wèn)題，這會(huì)對(duì)鉆井軌跡的控制產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。一般情況下，在對(duì)直井段進(jìn)行鉆井作業(yè)的過(guò)程中，使用小直徑鉆頭的效果相對(duì)較好，由此可見(jiàn)，對(duì)于軌跡控制工作而言，鉆具的選擇十分關(guān)鍵。

2 水平井鉆井軌跡控制特點(diǎn)

所謂的軌跡控制工作將會(huì)涵蓋從導(dǎo)向靶進(jìn)入井內(nèi)開(kāi)始一直到完井作業(yè)完成的所有內(nèi)容，在導(dǎo)向靶進(jìn)入到井內(nèi)以后，鉆具將會(huì)與地層中的裂縫相互接觸，由此可見(jiàn)，對(duì)導(dǎo)向靶進(jìn)行準(zhǔn)確的控制十分關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)水平井的鉆井作業(yè)進(jìn)行全面的分析可以發(fā)現(xiàn)，其軌跡控制主要具有兩大特點(diǎn)：

2.1 軌跡控制受到各種因素的影響

鉆井作業(yè)的軌跡控制主要受到兩方面因素的影響，分別是主觀因素以及客觀因素，所謂的主觀因素主要包括地層中的地質(zhì)狀況、油氣井的基本結(jié)構(gòu)、軌跡、所使用的鉆井設(shè)備以及鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，所謂的客觀因素主要指的是油氣資源所處儲(chǔ)層內(nèi)的實(shí)際情況以及鉆井作業(yè)過(guò)程中鉆具的摩阻等。在進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)的過(guò)程中，盡管軌跡控制會(huì)受到客觀因素的影響，但是所有軌跡控制工作的安排都是根據(jù)主觀因素的狀況進(jìn)行，根據(jù)主觀因素確定軌跡控制的相關(guān)方案可以有效的保障鉆井作業(yè)順利實(shí)施[3]。

2.2 沿油氣儲(chǔ)層實(shí)施軌跡控制相對(duì)較為重要

所謂的沿油氣儲(chǔ)層的方向進(jìn)行鉆井軌跡控制主要指的是沿著油氣資源的走向以及地層中儲(chǔ)層的傾角變化狀況對(duì)鉆井軌跡進(jìn)行全面的控制，通過(guò)該種方法可以有效的保障鉆井軌跡的平整性，使得整個(gè)軌跡可以沿著儲(chǔ)層的方向進(jìn)行伸展，對(duì)我國(guó)大多數(shù)的油氣資源儲(chǔ)層進(jìn)行全面的分析可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)油氣資源儲(chǔ)層的穩(wěn)定性相對(duì)較差，在進(jìn)行鉆井作業(yè)的過(guò)程中所使用的工具相對(duì)較為落后，所獲取得相關(guān)數(shù)據(jù)都存在較大的誤差。針對(duì)此問(wèn)題，在進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)軌跡控制的過(guò)程中，需要將預(yù)測(cè)以及測(cè)量計(jì)算等工作相互結(jié)合。

3 水平井鉆井軌跡控制技術(shù)研究

3.1 對(duì)鉆井斜角進(jìn)行控制

在進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)的過(guò)程中，在某些位置處，需要工作人員進(jìn)行造斜作業(yè)，造斜作業(yè)還會(huì)受到地質(zhì)狀況的嚴(yán)重影響，這會(huì)對(duì)控制控制帶來(lái)一定的難度，因此，工作人員必須采取合理的措施對(duì)造斜的斜角進(jìn)行全面的控制。目前，對(duì)斜角進(jìn)行控制的方法主要可以分為三種類型：①對(duì)鉆井作業(yè)使用的鉆具進(jìn)行優(yōu)化作業(yè)，使得在鉆井作業(yè)的過(guò)程中工作人員可以對(duì)鉆頭進(jìn)行全面的控制，防止在進(jìn)行鉆井作業(yè)的過(guò)程中鉆頭的移動(dòng)產(chǎn)生較大的誤差;②對(duì)鉆頭的強(qiáng)度進(jìn)行不斷的提高，如果鉆頭的強(qiáng)度相對(duì)較差，在遇到堅(jiān)硬巖石以后，鉆頭會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，此時(shí)進(jìn)行造斜作業(yè)就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，由此可見(jiàn)，提高鉆頭的強(qiáng)度對(duì)于斜角的控制而言十分重要;③在進(jìn)行造斜作業(yè)的過(guò)程中，引入智能算法，通過(guò)智能算法優(yōu)選的方式，對(duì)造斜的區(qū)域進(jìn)行合理的優(yōu)選，通過(guò)該種措施可以使得造斜作業(yè)的難度得到降低。以上三種方法綜合使用，可以有效的提升軌跡控制的精度。

3.2 對(duì)鉆井作業(yè)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化

在進(jìn)行軌跡控制的過(guò)程中，鉆井作業(yè)參數(shù)的設(shè)定也十分重要，如果鉆井作業(yè)參數(shù)的設(shè)定不合理，則軌跡控制的難度必然升高，由于我國(guó)對(duì)鉆井軌跡控制的經(jīng)驗(yàn)不足，使用的技術(shù)相對(duì)較為落后，所以鉆井參數(shù)的設(shè)定非常容易出現(xiàn)各種類型的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，油田企業(yè)需要引入數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及智能算法，對(duì)鉆井作業(yè)過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)全部歸納入數(shù)據(jù)庫(kù)之中，使用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的處理，使用智能算法對(duì)鉆井作業(yè)過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)鉆井作業(yè)進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，通過(guò)該種措施不但可以降低鉆井作業(yè)的誤差，還有利于工作人員提前了解鉆井作業(yè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，有助于工作人員提前制定合理的措施防止出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，保障鉆井作業(yè)順利實(shí)施。

3.3 提高鉆井導(dǎo)向

在進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)的過(guò)程中，鉆井導(dǎo)向?qū)儆谲壽E控制工作的基礎(chǔ)，由此可見(jiàn)，要想提高軌跡控制的精度，首先需要提高鉆井導(dǎo)向技術(shù)，目前我國(guó)使用的鉆井導(dǎo)向技術(shù)相對(duì)較為落后，這是制約軌跡控制工作進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。針對(duì)此問(wèn)題，我國(guó)油田企業(yè)首先需要引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的鉆井導(dǎo)向技術(shù)，組織相關(guān)專家對(duì)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行全面的研究，根據(jù)我國(guó)油田的實(shí)際情況，對(duì)鉆井導(dǎo)向技術(shù)進(jìn)行合理的改進(jìn)，以便使得該項(xiàng)技術(shù)可以滿足我國(guó)油田鉆井作業(yè)的基本需求。同時(shí)，油田企業(yè)需要與高校及研究單位展開(kāi)廣泛的合作，對(duì)鉆井導(dǎo)向技術(shù)進(jìn)行全面的研究，盡可能開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)品的鉆井導(dǎo)向技術(shù)。

4 結(jié)論

通過(guò)本次研究可以發(fā)現(xiàn)，水平井技術(shù)的應(yīng)用可以有效的提升我國(guó)油氣田的開(kāi)發(fā)效率，在對(duì)水平井鉆井作業(yè)進(jìn)行軌跡控制的過(guò)程中，其主要具有兩大特點(diǎn)，分別是軌跡控制受到各種因素的影響、沿油氣儲(chǔ)層實(shí)施軌跡控制相對(duì)較為重要，我國(guó)油氣田企業(yè)需要采取對(duì)鉆井斜角進(jìn)行控制、對(duì)鉆井作業(yè)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以及提高鉆井導(dǎo)向三方面的措施，提高軌跡控制精度，推動(dòng)我國(guó)水平井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

曹智雨（1987- ），男，漢族，甘肅玉門(mén)人，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井工程工作。