新時(shí)期石油定向井直井段防斜鉆井技術(shù)探討

劉志剛 孫海

摘要：新時(shí)期石油定向井直井段鉆井中，影響定向井鉆井質(zhì)量的主要原因是井斜問題。為了定向井直井段鉆井可以順利完成，提升定向井施工的質(zhì)量，需要使用有效的防斜鉆進(jìn)技術(shù)，防止出現(xiàn)井斜問題給定向井施工帶來不良的影響，進(jìn)而給實(shí)現(xiàn)油田高效生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文主要分析井斜的原因以及預(yù)防定向井直井段井斜技術(shù)中的鐘擺鉆具組合技術(shù)以及滿眼鉆具組合技術(shù)。

關(guān)鍵詞：石油定向井;新時(shí)期;直井段;鉆井技術(shù)

前言：

定向井前期施工的直井段中防斜打直，給后期的定向工作提供方便，并且隨著油田勘探的開發(fā)進(jìn)一步深入研究，在鉆井期間井斜給鉆井工程會(huì)帶來一定的影響，所以在鉆井過程中的防斜、糾斜技術(shù)會(huì)不斷引起開發(fā)油田工作人員的關(guān)注。文中主要分析經(jīng)常用的兩種技術(shù)。

一、石油井出現(xiàn)井斜的原因

（一）地質(zhì)原因

最基本的地層可鉆性不均勻性以及地層的傾斜兩個(gè)原因，這樣的地層可鉆性不均勻的表現(xiàn)是多個(gè)方面，和地層傾斜結(jié)合在一起，造成井眼傾斜。首先是地層可鉆性的差異性，就是地層可鉆性在不同方向上出現(xiàn)不均勻性[1]。沉積巖的特征就是：垂直方面的可鉆性比較高，而平行層方向的可鉆性低。鉆頭一直向容易鉆進(jìn)的方向前進(jìn)。遇到地層傾斜的情況中，在地層傾角小于45°的時(shí)候，鉆頭前進(jìn)方向偏向垂直地層層面的方向，偏離鉛垂線。等地層傾角小于60°的時(shí)候，鉆頭前進(jìn)方向就是沿著平行地層層面的方向下滑，會(huì)偏離鉛垂線。在地層傾角保持在45-60°中間的時(shí)候，井斜方向就會(huì)在不穩(wěn)定的狀態(tài)中。其次是地層可鉆性的軸向變化，地層可鉆性不但沿著垂直地層方向變化，還在平行與地層方向變化。地層可鉆性的不均勻性以及地層傾斜引起井斜的原因，最后都體現(xiàn)在鉆頭對(duì)井底的不對(duì)稱切削中，使鉆頭軸線對(duì)于井眼軸線出現(xiàn)傾斜，導(dǎo)致新鉆井的井眼偏離原來的井眼[2]。最后地層可鉆性的縱向變化。當(dāng)?shù)貙釉诔练e中時(shí)，因?yàn)槌练e環(huán)境的不同，會(huì)形成沿垂直地層方向可鉆性的變化，被稱為軟硬交錯(cuò)，縱向變化主要是沿著鉆頭軸線方向遇到軟硬交錯(cuò)。因?yàn)榈貙觾A斜，鉆頭地面上遇到軟地層的一層容易鉆，這一側(cè)的鉆速就會(huì)提升，另一側(cè)遇到硬層的時(shí)候，鉆速就會(huì)降低，然后出現(xiàn)井眼軸線偏離，出現(xiàn)井斜情況。

（二）井眼擴(kuò)大的原因

井眼擴(kuò)大也是造成井斜的重要原因之一，在井眼擴(kuò)大之后，鉆頭可以在井中左右移動(dòng)，考向一側(cè)，還能使受壓彎曲的鉆柱撓度變大，導(dǎo)致鉆頭軸線和井眼軸向不能重合出現(xiàn)井斜情況。

（三）鉆井的原因

鉆具導(dǎo)致井斜的主要原因是鉆井的傾斜以及彎曲。其中影響最大的就是靠近鉆頭的部分尊鉆具，被稱為底部鉆具組合。鉆具的傾斜和彎曲會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)后果：首先是引起鉆頭傾斜，井底會(huì)形成不對(duì)稱的切削，新鉆的井眼會(huì)不斷偏離井眼的方向，其次是鉆頭受到側(cè)向力的作用，導(dǎo)致鉆頭進(jìn)行側(cè)向切削，也導(dǎo)致新鉆的井眼逐漸偏離原來井眼的方向。

二、新時(shí)期預(yù)防定向井直井段井斜的技術(shù)

（一）使用鐘擺鉆具組合技術(shù)

使用鐘擺鉆具組合，可以有效預(yù)防出現(xiàn)定向井直井段井斜的問題，因?yàn)殓姅[鉆具組合是專門的糾斜技術(shù)，和剛性滿眼鉆井組合在一起，就可以有效控制井斜問題。主要的原理就是：使用鐘擺力的作用，這個(gè)時(shí)候鉆頭就會(huì)出現(xiàn)側(cè)向切削力，正好和井斜方向相反[3]。經(jīng)過使用鐘擺鉆具組合，可以提升側(cè)向切削和垂直切削的速度比值。針對(duì)這樣的情況，就需要犧牲鉆壓，降低垂直切削的速度，為了提升糾斜能力，然而這樣的方法會(huì)影響鉆井的效率。想要解決這樣的問題，就需要在鉆柱下方安裝扶正器，保證其支撐在井壁上，然后懸空扶正器下方的鉆柱，就像一個(gè)鐘擺，形成鐘擺力，使鉆頭對(duì)井壁下側(cè)進(jìn)行切削，降低新鉆井眼的井斜問題。

（二）使用滿眼鉆具組合技術(shù)

在定向井直井段鉆井期間，出現(xiàn)井斜問題的主要因素有：鉆頭上側(cè)向力的影響，會(huì)對(duì)井底形成側(cè)向切削;和井眼軸線作比較，鉆頭的軸線會(huì)出現(xiàn)傾斜;隨后鉆頭影響井底，導(dǎo)致其產(chǎn)生不對(duì)稱的切削。必須解決這些問題才可以防止出現(xiàn)定向井直井段井斜的情況。滿眼鉆具是一種比較特殊的工具，主要是由外徑比較大的鉆鋌還有多個(gè)外徑、鉆頭直徑一致穩(wěn)定期形成[4]。但是滿眼鉆具組合的作用原理是：滿眼鉆具的剛度大于光鉆鋌，可以把井眼填滿，在鉆壓比較大的情況下，不容易出現(xiàn)彎曲的情況，可以保證鉆具在井內(nèi)始終保持居中狀態(tài)，降低鉆頭的偏斜角，最后減少因?yàn)殂@柱彎曲出現(xiàn)的增斜力;同時(shí)，因?yàn)槭艿貙訖M向力的影響，這個(gè)時(shí)候穩(wěn)定器可以支撐在井壁上，防止鉆頭出現(xiàn)橫向移動(dòng)，在鉆頭的地方出現(xiàn)就協(xié)力，抵抗地層力。想要使?jié)M眼鉆具組合擁有防斜的作用，還需要安裝三個(gè)穩(wěn)定器，首先在鉆頭上安裝一個(gè)穩(wěn)定器，在上邊再安裝兩個(gè)，保證這三個(gè)穩(wěn)定器都可以接觸井壁，使用三點(diǎn)直線的特征，保證井眼的直線性，防止鉆頭發(fā)生橫向移動(dòng)的情況。剛度比較大還有可以填滿井眼是滿眼鉆擁有的兩個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在直井段中，如果地層橫向力比較低，在保持直眼鉆井的時(shí)候，如果鉆遇到增斜層面，可以完成對(duì)井斜變化率的控制，防止井斜的瞬時(shí)變化，保證井身的質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，在鉆壓比較大的情況下，使用滿眼鉆具組合防斜，然而對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)井斜的井還使用滿眼鉆具組合不能減少井斜角，會(huì)限制滿眼鉆具的使用范圍。當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用最多的就是鐘擺防斜降斜技術(shù)，用犧牲鉆井的效益作為基礎(chǔ)，經(jīng)過減少鉆壓減小鉆柱的變形量，達(dá)到降斜的目標(biāo)。為了防止井斜問題給定向井鉆井質(zhì)量帶來影響，需要在定向井直井段施工中使用有效且合適的防斜鉆井技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張瑞平，萬(wàn)教育，李彬等. 直井段偏移對(duì)后期定向鉆井作業(yè)的影響分析[J]. 探礦工程（巖土鉆掘工程），2019，46（07）：28-33.

[2]董晨. 沖斷片定向井井眼軌跡控制技術(shù)[J]. 化工管理，2018，（25）：214.

[3]常學(xué)平，張浩，馬驍?shù)? 石油鉆井定向井軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（15）：149-150.

[4]姜彬. 石油定向井直井段防斜鉆井技術(shù)探究[J]. 石化技術(shù)，2018，25（07）：149.