定向井優快鉆井技術研究

王迎春

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司,黑龍江 大慶 163413）

1 概述

定向井鉆井技術主要用于開發由于受地面條件限制而難以用直井開發的地下資源。定向井鉆井技術不僅可以用于增加剩余油藏的單井產量，也可以通過形成叢式定向井來節約占地面積，從而有利于地下管道的集中鋪設和油井的集中管理。雖然經過多年的技術改革及進步，定向井施工技術得到了大幅度提高。但是實際施工過程中，還是有一些定向井的鉆井速度慢、施工效率低，影響了油田勘探開發的整體效率和經濟性[1]。因此有必要對定向井的優快鉆井技術進行分析和研究，找出影響鉆井施工速度的主要因素，為鉆井行業人員提高定向井的鉆井作業效率提供參考。

2 定向井的分類

目前，定向井的分類方法比較多，但最主要的分類方法是根據傾斜角的大小來劃分，因為傾斜角的大小直接影響定向井的施工難度，這種分類方法最為直觀，也最容易理解。其中，低斜度定向井的施工過程中井斜和方位的控制難度很大，稍有不慎就會偏離靶點；中斜度定向井在鉆井過程中可以使用穩斜鉆具來輔助控制，施工相對容易，是目前最為常見的定向井井型；大斜度定向井的施工難度也較大，并要求鉆井液具有良好的潤滑性和穩定井壁能力，這樣才能避免出現卡鉆和剝落掉塊等復雜事故。

3 影響定向井鉆井速度的因素分析

3.1 地質因素

地質因素是影響定向井鉆井速度的主要因素之一，不同埋藏深度的巖石具有不同的硬度、穩定性和傾角。如果定向井施工中鉆遇可鉆性較差的巖石機械鉆速將會大幅度降低，如果鉆遇穩定性較差的巖石，將容易導致剝落掉塊等復雜，這些都將大大影響定向井的施工效率；當定向井施工鉆遇地層差異性較大且存在軟硬交錯地層時，容易發生井斜超標，往往需要通過控制鉆壓來糾正井斜，甚至更換鉆具[2-3]。而起鉆更換專用鉆具的過程不但增加鉆井工人的勞動強度，還會降低定向井的施工速度和效率，影響最終的施工效率。

3.2 工程因素的影響

工程因素包括前期的工程設計和鉆前施工準備。如果不對施工井位進行調查，僅依靠地質部門給出的井位坐標進行前期的道路鋪設、場地平整和搬遷作業，則往往會給實際施工帶來很多麻煩，影響鉆井工程的整體進度。在定向井的井眼軌跡設計中，如果設計人員僅依靠工程軟件設計定向井剖面，會造成理論與現場實際情況不符合，不能很好地找到目的層，嚴重的甚至導致脫靶，也會影響定向井施工的整體效率和后續的采油作業。

3.3 人為因素的影響

人為因素也是影響定向井施工作業效率的重要環節之一。定向井施工過程中的數據分析和儀器控制是比較專業的技術環節，地面儀器人員和鉆臺控制人員必須密切配合，根據鉆壓、扭矩、方位、偏移角與方位角之間的偏移量等來修正井眼軌跡。如果技術人員不能根據技術參數做出正確的實時判斷，往往會導致實際井眼軌跡偏離設計值，影響鉆井施工的整體進度。此外，鉆井液配制人員如不能很好地保持鉆井液的性能，會增加鉆具的扭矩和拖壓，甚至導致井壁失穩等復雜問題出現。

4 定向井提速措施分析

通過以上對定向井施工速度影響因素的分析中可以看出，工程因素和人為因素是提速的主要突破口。

4.1 井身結構優化

如果要優化定向井的井身結構，首先應提高鉆井設計人員的自身技術能力，加強其與現場施工人員之間的技術交流，使設計人員不僅在理論上熟悉整個施工中定向井的工藝和技術，并在實際工作中知道自己的設計細節對現場施工的指導作用。此外掌握定向井剖面模型中三階段、四階段和五階段軌道設計模式的不同特點[4-5]。在完成設計后，要及時跟蹤現場施工的具體情況。根據所選的軌道類型，進一步優化設計指標，使現場定向施工人員在后續的鉆井施工過程中能夠更準確地進行井眼軌跡控制并提高工程效率，達到提高鉆井速度縮短鉆井周期的目的。

4.2 施工參數優化

施工參數是否科學合理、貼合現場實際情況也是影響鉆井速度的主要因素之一。首先是在定向井設計中優化鉆壓、轉速和位移。如果要在普通的215.9mm井眼中實現快速定向鉆進，應確保WOB為40～80kN，同時，應確保排量大于34L/s，以便螺桿鉆具可以發揮最佳功率，輸出更大扭矩，從而提高螺桿鉆具的使用效果。

4.3 加強井壁穩定性

在定向井鉆進過程中，如果井壁不穩定，會造成一系列安全事故，甚至導致定向井鉆井失敗。為了提高井眼的穩定性，施工人員需要在近平衡壓力鉆井技術的幫助下，嚴格遵循設定的密度和失水，并增強鉆井液的其他各項性能。

4.4 其他技術措施

一是優化鉆具組合的結構。在定向井的施工過程中，由于存在傾斜角，在施工過程中必須及時調整施工參數和BHA，來控制井斜。為了確保垂直截面的偏角控制在設計范圍內，需要在結構上進一步優化BHA。

二是應用導向鉆井技術。地質導向技術目前已經成為常用的鉆井提速手段，在成本可控的情況下，針對復雜定向井可以優先使用該技術。該技術可以更為準確和及時地調整實鉆井眼軌跡，可以提高鉆井過程中的安全性，有助于發現目的層和提高鉆井效率。

三是提高鉆井液性能。優異的鉆井液性能是保障定向井鉆井成功的關鍵之一，但由于分工不同，定向施工技術人員往往更重視井斜方位等參數，追求砂巖鉆遇率和中靶率等技術指標，而往往忽視了與鉆井液工程師之間的相互配合。單純為了搶進尺而提高機械鉆速會導致鉆井液在攜帶巖屑能力方面出現問題。因此，在大斜度定向井施工過程中要及時監控并調整鉆井液性能，使鉆井液具有良好的潤滑性能和井眼穩定能力，提高其攜帶巖屑凈化井眼的能力。

5 結論

定向井鉆探是一項系統工程。定向井的鉆進速度直接關系到定向井的鉆探質量和后期采油情況。影響定向井施工速度的原因很多，本文通過分析定向井施工的影響因素，提出了優化軌跡設計、提高定向井專業水平人員水平、優化施工參數等針對性的技術措施，為提高定向井施工的整體速度和勘探開發效率提供了技術參考。