淺談隨鉆導(dǎo)向技術(shù)在水平井鉆井中的運(yùn)用

閆長(zhǎng)政（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南 開(kāi)封 475300）

淺談隨鉆導(dǎo)向技術(shù)在水平井鉆井中的運(yùn)用

閆長(zhǎng)政（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南 開(kāi)封 475300）

隨著大斜度分支井和救援井等高新技術(shù)的運(yùn)用，隨鉆導(dǎo)向和實(shí)時(shí)地質(zhì)解釋對(duì)準(zhǔn)確中靶、控制井眼軌跡、提高鉆井效率、提高油層鉆遇率、提高油井產(chǎn)量等方面具有重要意義。因此先進(jìn)的隨鉆測(cè)井技術(shù)和研發(fā)隨鉆導(dǎo)向儀器是當(dāng)今石油技術(shù)人員努力的方向。

隨鉆導(dǎo)向；隨鉆測(cè)井技術(shù)；隨鉆導(dǎo)向儀器

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨鉆導(dǎo)向技術(shù)被公認(rèn)為是最有發(fā)展前景的鉆井技術(shù)。隨鉆導(dǎo)向技術(shù)不僅能獲得鉆井、測(cè)斜和地質(zhì)錄井以及其他地質(zhì)參數(shù)，還能及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)保證鉆井成功率，提高鉆遇油層的幾率。在國(guó)際市場(chǎng)中，斯倫貝謝是唯一一家擁有商業(yè)化隨鉆導(dǎo)向技術(shù)及儀器的油服公司，有很高的市場(chǎng)占有率。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院研發(fā)的CGDS-1，是我國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。

1 隨鉆導(dǎo)向技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 隨鉆導(dǎo)向技術(shù)的歷史

隨著油田勘探技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，涌現(xiàn)出許多新興的鉆井技術(shù)。隨鉆導(dǎo)向技術(shù)是鉆井作業(yè)的核心技術(shù)。被廣泛應(yīng)用于大位移定向井、水平井和其他特殊工藝井中。

早期的隨鉆導(dǎo)向技術(shù)依賴(lài)于測(cè)井技術(shù)和儀器。其中隨鉆測(cè)井技術(shù)主要包括隨鉆自然伽馬、電阻率、巖層密度、聲波、中子孔隙度、井徑、地層溫度等。這些技術(shù)所需要的儀器可根據(jù)施工需要的順序和MWD連接，從而組成不同內(nèi)容的實(shí)時(shí)地質(zhì)測(cè)井系統(tǒng)，對(duì)所需地層進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量，并了解地層性質(zhì)，巖層界面，巖層走向及地層流體性質(zhì)等參數(shù)，最后通過(guò)井眼軌跡控制鉆遇目的地層。但這些數(shù)據(jù)很容易受到干擾，尤其依賴(lài)于泥漿質(zhì)量。在定向過(guò)程中，需要地面可調(diào)彎頭調(diào)整工具面，鉆井過(guò)程中使用滑動(dòng)鉆進(jìn)來(lái)形成所需工具面和井斜。其原理是利用反扭矩實(shí)現(xiàn)定向。由于井下數(shù)據(jù)不能非常及時(shí)的傳輸?shù)降孛?，因此整個(gè)導(dǎo)向過(guò)程不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)進(jìn)行。

如今運(yùn)用較多的是近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。該系統(tǒng)將隨鉆導(dǎo)向工具安裝在鉆頭上方，距離鉆頭的位置很近，能保證鉆頭一直在目的地層鉆進(jìn)。常規(guī)的LWD/MWD隨鉆導(dǎo)向工具都在鉆頭后面較遠(yuǎn)的地方，大概有40尺的距離，由于這段距離的存在給后期定向帶來(lái)了很多不準(zhǔn)確性，很難保證鉆頭穿過(guò)一些薄油層。

隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，一些更先進(jìn)的隨鉆導(dǎo)向工具橫空出世。如斯倫貝謝的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)。這套系統(tǒng)分靜態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和動(dòng)態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。靜態(tài)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和近鉆頭導(dǎo)向系統(tǒng)很接近，他們都是在鉆柱不旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行定向工作，但是由于導(dǎo)向工具的技術(shù)革新，這套導(dǎo)向系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳導(dǎo)數(shù)據(jù)和控制鉆頭軌跡，從而更高效準(zhǔn)確的完成鉆井；動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)將鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定器安裝與井下組合中，通過(guò)控制可調(diào)偏心穩(wěn)定器翼片在一固定方向輪流伸出，從而給鉆頭一個(gè)反扭矩力實(shí)現(xiàn)定向，同時(shí)通過(guò)調(diào)整導(dǎo)向軸方向使鉆具處于工作需要的工具面上。施工時(shí)，由高壓流體提供動(dòng)力，高壓流體經(jīng)過(guò)導(dǎo)向軸進(jìn)入高壓腔流經(jīng)控制閥，控制翼片工作。

1.2 隨鉆導(dǎo)向技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

早期的隨鉆導(dǎo)向系統(tǒng)，主要受限于當(dāng)時(shí)技術(shù)的不成熟，許多數(shù)據(jù)無(wú)法得到處理或者不能得到及時(shí)處理。造成井下軌跡無(wú)法準(zhǔn)確控制。在施工過(guò)程中，需要大量的時(shí)間和人力去分析處理數(shù)據(jù)。同時(shí)泥漿的性能對(duì)數(shù)據(jù)的干擾很大，有時(shí)候泥漿性能的變化直接導(dǎo)致沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妗?/p>

隨著鉆井技術(shù)不斷的進(jìn)步，涌現(xiàn)出許多優(yōu)質(zhì)的隨鉆導(dǎo)向技術(shù)。這些技術(shù)能準(zhǔn)確、高效的指導(dǎo)鉆頭工作，不斷地提高了生產(chǎn)效率。但由于技術(shù)專(zhuān)利的限制，這些技術(shù)的使用成本都很高，在很大程度上制約了其商業(yè)化發(fā)展。

2 國(guó)內(nèi)外隨鉆導(dǎo)向技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

2.1 國(guó)外現(xiàn)狀及趨勢(shì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨鉆導(dǎo)向技術(shù)運(yùn)用的范圍越來(lái)越廣。在國(guó)外，各大油服公司掌握著最先進(jìn)的技術(shù)，他們擁有全球最好的隨鉆導(dǎo)向系統(tǒng)。如：斯倫貝謝公司的POWERDRIVE旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)曾被稱(chēng)為世紀(jì)產(chǎn)品，能運(yùn)用于各種復(fù)雜地層，經(jīng)過(guò)這些年的改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)是全球唯一一個(gè)能商業(yè)化的隨鉆導(dǎo)向系統(tǒng)產(chǎn)品。其次還有貝克休斯的AUTOTRAK旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，SPERRY-SUN公司GEO-PILOT旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)等等。這些公司都代表全球鉆井技術(shù)的前沿技術(shù)，同時(shí)也占據(jù)了全球市場(chǎng)最大的油服分額。其昂貴的租用價(jià)格也讓很多石油勘探公司驚嘆。

2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

在國(guó)內(nèi)，由于技術(shù)和制造工藝的限制，許多隨鉆導(dǎo)向系統(tǒng)都是模仿的國(guó)外淘汰的產(chǎn)品，再加以改進(jìn)運(yùn)用。這些導(dǎo)向系統(tǒng)的弊端也很明顯。近年來(lái)，中國(guó)石油集團(tuán)自主研發(fā)了一套近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（CGDS-1），這套系統(tǒng)將測(cè)量、傳輸和導(dǎo)向各大功能集合到一起，就像給鉆頭裝上了眼睛一樣，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地指導(dǎo)鉆頭鉆進(jìn)，從而更準(zhǔn)確、快速的完成鉆井，大大地提高了鉆井質(zhì)量和效率。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著各種高難度井的開(kāi)發(fā)，使用隨鉆導(dǎo)向技術(shù)將成為全球鉆井現(xiàn)場(chǎng)施工的首選技術(shù)。因此，不斷的開(kāi)拓創(chuàng)新，技術(shù)革新是鉆井技術(shù)人員應(yīng)該努力的方向。

[1]榮海波,賀昌華.國(guó)內(nèi)外地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展.鉆采工藝.

[2]孫金浩.水平井地質(zhì)導(dǎo)向及解釋技術(shù)研究及應(yīng)用.國(guó)外測(cè)井技術(shù).

[3]閆振來(lái).基于隨鉆測(cè)井的地質(zhì)導(dǎo)向解釋系統(tǒng)研究與應(yīng)用.鉆采工藝.