定向井優(yōu)快鉆井技術(shù)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(shù)主要用于開發(fā)由于受地面條件限制而難以用直井開發(fā)的地下資源。定向井鉆井技術(shù)不僅可以用于增加剩余油藏的單井產(chǎn)量，也可以通過形成叢式定向井來節(jié)約占地面積，從而有利于地下管道的集中鋪設(shè)和油井的集中管理。雖然經(jīng)過多年的技術(shù)改革及進步，定向井施工技術(shù)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(fā)的整體效率和經(jīng)濟性[1]。因此有必要對定向井的優(yōu)快鉆井技術(shù)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(yè)人員提高定向井的鉆井作業(yè)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(jù)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(wěn)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(wěn)定井壁能力，這樣才能避免出現(xiàn)卡鉆和剝落掉塊等復(fù)雜事故。

3 影響定向井鉆井速度的因素分析

3.1 地質(zhì)因素

地質(zhì)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(wěn)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(wěn)定性較差的巖石，將容易導(dǎo)致剝落掉塊等復(fù)雜，這些都將大大影響定向井的施工效率；當(dāng)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(fā)生井斜超標(biāo)，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(shè)計和鉆前施工準(zhǔn)備。如果不對施工井位進行調(diào)查，僅依靠地質(zhì)部門給出的井位坐標(biāo)進行前期的道路鋪設(shè)、場地平整和搬遷作業(yè)，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(shè)計中，如果設(shè)計人員僅依靠工程軟件設(shè)計定向井剖面，會造成理論與現(xiàn)場實際情況不符合，不能很好地找到目的層，嚴重的甚至導(dǎo)致脫靶，也會影響定向井施工的整體效率和后續(xù)的采油作業(yè)。

3.3 人為因素的影響

人為因素也是影響定向井施工作業(yè)效率的重要環(huán)節(jié)之一。定向井施工過程中的數(shù)據(jù)分析和儀器控制是比較專業(yè)的技術(shù)環(huán)節(jié)，地面儀器人員和鉆臺控制人員必須密切配合，根據(jù)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(shù)人員不能根據(jù)技術(shù)參數(shù)做出正確的實時判斷，往往會導(dǎo)致實際井眼軌跡偏離設(shè)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(dǎo)致井壁失穩(wěn)等復(fù)雜問題出現(xiàn)。

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(jié)構(gòu)優(yōu)化

如果要優(yōu)化定向井的井身結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)提高鉆井設(shè)計人員的自身技術(shù)能力，加強其與現(xiàn)場施工人員之間的技術(shù)交流，使設(shè)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(shù)，并在實際工作中知道自己的設(shè)計細節(jié)對現(xiàn)場施工的指導(dǎo)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(shè)計模式的不同特點[4-5]。在完成設(shè)計后，要及時跟蹤現(xiàn)場施工的具體情況。根據(jù)所選的軌道類型，進一步優(yōu)化設(shè)計指標(biāo)，使現(xiàn)場定向施工人員在后續(xù)的鉆井施工過程中能夠更準(zhǔn)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(shù)優(yōu)化

施工參數(shù)是否科學(xué)合理、貼合現(xiàn)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(shè)計中優(yōu)化鉆壓、轉(zhuǎn)速和位移。如果要在普通的215.9mm井眼中實現(xiàn)快速定向鉆進，應(yīng)確保WOB為40～80kN，同時，應(yīng)確保排量大于34L/s，以便螺桿鉆具可以發(fā)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(wěn)定性

在定向井鉆進過程中，如果井壁不穩(wěn)定，會造成一系列安全事故，甚至導(dǎo)致定向井鉆井失敗。為了提高井眼的穩(wěn)定性，施工人員需要在近平衡壓力鉆井技術(shù)的幫助下，嚴格遵循設(shè)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(shù)措施

一是優(yōu)化鉆具組合的結(jié)構(gòu)。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(diào)整施工參數(shù)和BHA，來控制井斜。為了確保垂直截面的偏角控制在設(shè)計范圍內(nèi)，需要在結(jié)構(gòu)上進一步優(yōu)化BHA。

二是應(yīng)用導(dǎo)向鉆井技術(shù)。地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)目前已經(jīng)成為常用的鉆井提速手段，在成本可控的情況下，針對復(fù)雜定向井可以優(yōu)先使用該技術(shù)。該技術(shù)可以更為準(zhǔn)確和及時地調(diào)整實鉆井眼軌跡，可以提高鉆井過程中的安全性，有助于發(fā)現(xiàn)目的層和提高鉆井效率。

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

5 結(jié)論

定向井鉆探是一項系統(tǒng)工程。定向井的鉆進速度直接關(guān)系到定向井的鉆探質(zhì)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(yōu)化軌跡設(shè)計、提高定向井專業(yè)水平人員水平、優(yōu)化施工參數(shù)等針對性的技術(shù)措施，為提高定向井施工的整體速度和勘探開發(fā)效率提供了技術(shù)參考。