定向井軌跡控制關鍵技術探析

石二強 王勇

摘要：對于定向井鉆井工作而言，鉆井軌跡的控制難度更大，在鉆井作業的過程中應盡可能地減小最大井斜角，同時需要對井眼的曲率進行合理的選擇，對于直井段、造斜段、穩斜段以及水平段都需要采取不同的關鍵技術，進而全面實現定向井鉆井作業軌跡控制的目的。

關鍵詞：定向井;軌跡控制;關鍵技術

1定向井軌跡控制應注意的問題

1.1減小最大井斜角

根據定向井鉆井作業過程中井下軌跡傾斜程度的不同可以將定向井分為3種類型，當井下軌跡的傾斜程度在15°—30°時，此種類型的定向井稱之為小斜度的定向井;當井下軌跡的傾斜度在30°—60°時，此種類型的定向井稱之為中斜度的定向井;當井下軌跡的傾斜度超過60°時，此種類型的定向井稱之為大斜度的定向井。這三種類型的定向井在進行鉆井軌跡控制的過程中難度差別相對較大，相對而言，小斜度的定向井進行鉆井作業軌跡控制的難度相對較小，因此，在定向井的鉆井作業過程中，應盡可能地減小井下軌跡的傾斜角，此時，不但可以提高鉆井的工作效率，還可以使得鉆井軌跡得到有效的控制。另一方面，當井下軌跡的傾斜度相對較大時，會出現嚴重的油氣井不穩定問題，因此，從這個角度出發，減小傾斜角的角度對于穩定油氣井十分有利。

1.2選擇最合理的井眼曲率

對目前某油田單位的定向井進行深入分析后發現，當油氣井的深度、造斜點的位置等相關參數保持不變的前提下，當井眼的曲率相對較小時，井下的造斜段長度也越長，在進行鉆井作業的過程中，其鉆井的深度也會出現一定的增加。在另一方面，當井眼的曲率相對較小時，油氣井的穩定性也會得到增加，此時，對鉆井軌跡進行調整的難度也會增加，由此可見，盡管井眼的曲率小會帶來一定的優勢，但是也會帶來一定的劣勢，因此，井眼的曲率必須進行合理的選擇。對于定向井的水平段而言，如果在井下軌跡傾斜度和深度不變的前提下，減小井眼的曲率，此時，造斜點的位置會得到一定的提升，靶位也會出現較大的位移，整個定向井中彎曲段的長度也會不斷增加，在鉆井作業的過程中，鉆井所受到的摩擦阻力增加，此時，進行鉆井作業和起鉆作業的難度增加，如果此時井下的情況較為復雜，則整個鉆井作業很可能會出現各種類型的風險事故問題，同時，如果井眼的曲率相對較大，整個定向井中彎曲段的長度會降低，此時鉆具所受到的阻力會降低，鉆井效率會極大提高[3]。綜合而言，在進行定向井鉆井作業的過程中，必須對井眼的曲率進行合理的選擇，其數值不易過大也不易過小。

2定向井軌跡控制關鍵技術研究

2.1定向井井眼軌跡的鉆探

每口定向井的鉆井施工，都存在一定的直井段，因此，直井段的鉆探必須達到優質高效，保證井眼軌跡的垂直度，避免打斜而影響到造斜井段的鉆探。定向造斜是定向井鉆探的關鍵步驟，應用造斜工具，進行井斜方位的鉆探，應用定向鉆具和彎接頭完成造斜部分，換轉盤鉆扶正器的鉆具組合形式繼續增斜，達到設計的井斜角為止。

2.2定向井井眼軌跡的評價標準

評價定向井的井眼質量的標準是否中靶，是否達到井眼軌跡的設計標準。優選各種鉆具的組合形式，通過自動化的技術手段，合理控制井眼軌跡，并結合井眼軌跡控制技術措施，解決定向井鉆探施工的技術難題。

2.3定向井井眼軌跡控制的關鍵技術措施

2.3.1直井段的井眼軌跡控制技術

直井段的鉆探施工采取防斜鉆具組合的形式，保證井眼軌跡的垂直。實時監測井眼軌跡數據，當發現井眼出現偏西的情況，采取必要的糾斜措施，使其恢復正常鉆進的狀態。對于叢式井的鉆探施工，預防井下發生碰撞，采取必要的防碰技術措施。存在磁場干擾的狀況，采用陀螺測斜儀測量井斜方位。

2.3.2造斜井段的井眼軌跡控制技術

造斜井段的鉆探是從造斜點開始，改變垂直井眼的鉆探施工。設法使鉆頭偏離井口的鉛垂線，達到造斜井段的井斜角。應用螺桿實現造斜達到設計的造斜率，降低實際鉆探施工中的造斜率和設計造斜率的偏差，達到造斜井段的鉆探目標。定向造斜鉆具的優選，能夠提高造斜井段鉆探的質量。如采用定向彎接頭和螺桿鉆具的組合形式，就能夠達到設計的造斜率。

造斜井段采用隨鉆跟蹤測斜技術措施，及時調整造斜井段的井斜角，使其滿足定向井施工設計的要求。優化鉆井施工參數，通過調整鉆進的參數，可以調整井斜角，改變近鉆頭鉆具的組合，控制井斜方位的變化，滿足造斜井段的技術要求。

2.3.3穩斜井段和降斜井段的井眼軌跡控制技術

穩斜井段和降斜井段的鉆探施工過程，選擇無線的隨鉆測井設備，動態監測井斜角和方位角，如果出現實際鉆探的井眼軌跡與設計軌跡偏離的情況，及時進行調整，經常進行測斜，并嚴格執行井斜率參數，保證井眼軌跡符合設計要求，才能達到預期的鉆探施工目標。

2.3.4水平井段的井眼軌跡控制技術

水平井段鉆探施工過程中，中靶要求高，施工的難度系數大，特殊工具多，鉆井工具的維護保養難度增加。井下管柱受力復雜，而且鉆井液密度選擇的范圍小，極易發生井漏、井塌的現象，影響到水平井段的正常鉆進。固井和完井施工的難度也非常大，對固井施工質量的影響大，需要采取特殊的控制技術，才能達到水平井段鉆探施工的標準。

優選鉆具組合形式，結合地質導向鉆井技術措施，鉆探出優質的水平井段。使用彎殼體動力鉆具時，依據水平井段的增斜、降斜的需要進行選擇。合理控制井眼軌跡，對鉆柱進行倒置，如靶點的位置和井斜角，必須滿足靶點區域的要求。結合地質錄井資料，預測目標層位的變化，及時調整待鉆井眼的軌跡，使其達到設計的井眼軌跡，鉆探出高效的水平井段。

更好地控制水平井眼軌跡，造斜鉆具的造斜率需要高于設計的造斜率，降斜相對容易一些，而增斜的難度增大。合理控制井眼軌跡的垂向深度，控制好進入靶窗的井斜，井眼軌跡提前進行調整，并留有余地。對已經鉆穿的井眼進行跟蹤測試，對井眼軌跡和鉆具的造斜率進行監測和管理，有效地評價已經鉆遇的井眼軌跡，為后續的鉆探施工提供依據。

結語

隨著全球油氣資源的可持續利用問題的日益突出，定向井技術發展和創新已迫在眉睫，我們應該依靠現有的條件，充分利用其它學科先進的技術，改善目前的鉆具，合理的使用地質導向技術，加快新技術如自動化、智能化技術的應用水平與程度，為定向井技術的發展開拓更為廣闊的空間。

參考文獻

[1]周勝軍。定向井鉆井軌跡設計與控制技術研究[J].中國石油和化工標準與質量，2016（24）：72.

[2]王朋瑞。淺論定向井軌跡控制關鍵技術[J].科學與財富，2017（13）：150.