浅谈定向井钻井轨迹设计与控制需要注意的问题

杨兴华(大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江 大庆 163411)

浅谈定向井钻井轨迹设计与控制需要注意的问题

杨兴华(大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江 大庆 163411)

定向井、丛式井钻井技术已经成为各个油田勘探与开发中非常重要的技术，并且该技术已经越来越成熟，但是在定向井的施工中对于井眼轨迹控制与设计还需要注意一些问题。文章从定向井的轨迹设计入手，对定向井轨迹设计与施工控制中关键问题进行了详细阐述，具有一定的实用价值。

定向井；轨迹；注意问题

在定向井钻井过程中，井眼轨迹的设计与井眼轨迹的控制是非常关键的，可以决定一口定向井施工的成败，因此还有必要对定向井井眼轨迹设计与控制技术进行再探讨，以此来实现定向井施工的安全、优质与高效。

1 定向井轨迹设计

1.1 设计原则

一是以实现地质目标为首要的施工原则。对于确定要打一口定向井来说，他的钻井目的会有很多种的，或者是为了让井眼在地层中穿越多个油层，或者是为了防止井下产生复杂，避开地层易坍塌、易漏失层位，或者是为了开采井与井之间难以波及的死油气，或者是为了打事故救援井，或者是为了节省占地面积和便于后期管理而打的平台定向井。无论是哪种形式的定向井，在进行井眼轨迹设计的时候，首先要考虑的都是实现地质设计的目标，如果不能实现地质设计的目标，那么就是设计出在完美不过的井眼轨迹那也是徒劳的，也就是是平常所说的“办事不由东，累死也无功”。

二是能够实现安全、优质、高效钻井的目的。在对一口定向井进行轨迹的设计的时候，只单纯的想实现地质目标，那会有多种轨迹形式能够实现这个地质目的，在这些轨迹形式中我们如何能够选取现场施工难度最小、摩阻与扭矩最小、最利于井眼轨迹控制的轨迹形式才能我们需要重点考虑的问题，只要在满足以上条件的情况下，才能实现安全、优质与高效的定向井钻井施工。因此在进行一口定向井轨迹设计的时候，在造斜点的确定的时候就要选择在地层稳定、易于造斜的层位，在最大井斜角和最小井斜角确定中，最好是在15°和45°之间，这是因为当井斜角小于15°的时候会使轨迹控制过程中方位角不够稳定，当井斜角大于45°以后就会增加定向施工的难度，同时也会使下井壁堆积岩屑，不利于井下的安全。

三是要满足后期采油的需求。对于一口定向井轨迹的设计，虽然以上两项原则比较重要，但是第三项满足后期采油需要也是不能或缺的。要想满足后期采油的需要，首先就是在定向井轨迹设计的造斜率的选取和井眼轨迹剖面类型的选择的时候，进行避免抽油杆与油层套管之间的磨损，而且还要让抽油泵能够顺利的下入，这就是一项设计各个不同专业的综合需要考虑的问题。

1.2 类型选取

在上述的第二条原则中已经提到，对于一口定向井，会有多种不同的剖面类型可以选取。但是哪种剖面最有利于施工，摩阻最小才是我们最终要选择的。目前我们进行定向井轨迹剖面设计的时候主要有三段制、四段制和五段制几种成熟的轨迹剖面类型可以供我们进行选取。这几种成熟的轨迹剖面形式都有各自的优缺点，比如三段制最简单，现场可操作性最强；四段制需要多次调整才能实现，并且不利于井下的安全，因此一般比较少用；五段制虽然需要经过多次条件，类型也比较复杂，但是这种轨迹剖面类型在油层井段井斜被设计成0°，所以对后期的采油作业非常有利。综上所述，在进行轨迹剖面类型的选择的时候，要根据不同的井、不同的钻井目的和不同的采油工艺进行综合考量，选取一种最适合的井眼轨迹剖面类型。

2 轨迹控制

下面以三段制“直-增-稳”的轨迹形式对定向井轨迹控制技术进行详细分段探讨。

2.1 直井段

直井段是一口定向井施工的最基础的井段，无论直井段的长短与否，在该井段施工的主要的控制要点就是防止井斜角的产生，为后期的增斜段奠定基础。直井段井斜角的产生主要是来源于地质因素和工程因素两个方面，地质因素是我们没有办法控制的，因此我们只能在工程因素方面想办法，对井斜角进行有效控制。目前能够控制井斜角产生的钻具组合主要有满眼钻具组合和钟摆钻具组合，满眼钻具组合主要是以满保直，因此需要的扶正器尺寸会和井眼相当，所以对于钻井进尺比较快的井段不建议使用。钟摆钻具组合在钻井过程中当有井斜角出现后就会产生一个回复力，这个力会使钻头回到垂直状态，从而防止井斜角的产生，但是钟摆钻具组合对钻压特别的敏感，如果钻压过大，那么这个力就会变成增斜力，会起到适得其反的效果，因此在应用钟摆钻具组合进行防斜打直的时候，一定要控制好钻压，这样才能有效控制直井段的井斜角。

2.2 增斜段

增斜段就是应用增斜工具使钻头偏移井眼原来的方向。施工中首先对直井段的井斜、方位数据进行处理,根据直井段井斜、方位的偏差以靶点目标重新进行待钻轨迹修正设计,重新计算出定向各段的造斜率大小,来指导定向造斜施工。造斜初期连续定向几个单根,摸清楚造斜工具和造斜钻具组合在所施工区块的实际造斜率,然后通过调整滑动钻进和复合钻进的比例,使实钻井眼轨迹尽量贴近设计井眼轨迹,直至造斜完成[1]。

2.3 稳斜段

对于三段制轨迹剖面目前我们施工在这一阶段主要是下入稳斜钻具组合，在钻进过程中每钻进一定进尺进行定点测斜，然后输入到定向井施工软件中进行计算，控制好井斜角和方位角，保证钻头在纵向上和横向上不偏离设计轨迹，实现井眼的准确中靶。

3 结语

对于一口定向的轨迹设计与轨迹控制来说，是一项综合的、系统的工程，需要从不同层次和不同需求进行考虑。在进行轨迹设计的时候遵循地质要求是首先需要考虑的原则，其次才能保证井下安全和后期采油工艺。在进行井眼轨迹控制中打好直井段、把好定向造斜关、跟踪控制到靶点，这样才能实现定向井的准确中靶。

[1]张旭.定向井轨迹控制技术探究[J].中国石油和化工标准与质量，2014年11期.