定向井优快钻井关键技术与应用探究

齐志山

摘要：定向井对斜井段和直井段井眼轨迹都有着严格要求，在设计中需保证直井段井斜为零，但是在实际施工中，现有工艺无法保证为零度，为施工造成了一定的难度。在油田发展后期，定向井的比例越来越高，提升定向井的钻井速度对经济效益有着很大的影响，本文主要分析了钻井速度的影响因素和钻井轨迹的影响因素（钻头力、下部钻具结构和钻井参数等），讨论通过控制井壁稳定和优化钻井技术来提升钻井速度。

关键词：优化钻井技术；定向井；井壁稳定；速度；钻井轨迹

随着油田的发展和科技的进步，定向井施工技术逐渐的完善和提高，技术水平有很大的提高。但是受地面和地下遗迹相关钻井工艺技术的制约，定向井在钻井速度上还是较直井落后。油田发展的中后期，定向井的比例会越来越高，提升定向井的钻井速度能有效的创造经济效益，讨论速度提升的方法也有很重要的现实意义。

1 影响定向钻井速度的因素分析

与直井相比，定向井钻进再施工方面有着更多的工序，过程也更为复杂，工艺要求相对较高，在定向前需测多点，定向钻进施工和测斜，许多情况下对方位和井斜都有要求，这些都是定向井钻井过程中不可避免的。定向井对斜井段和直井段井眼轨迹都有着严格要求，在设计中需保证直井段井斜为零，但是在实际施工中，现有工艺无法保证为零度，为施工造成了一定的难度，对钻井加压也会产生影响，从而影响了施工速度。定向井的施工中与直井施工相比对井斜和方位都有更高的要求，在直井施工中，只需对全角变化和各个井段的水平位移进行控制就可以，对方位没有太高的要求，这就造成定向井钻进过程中因方位和斜井段的调整而降低了速度。从井身轨迹分析，定向井更为复杂，有着较大的曲率变化，很容易产生键槽而造成起钻困难，严重时甚至会发生键槽卡钻，在提高速度的同时还需对井身轨迹进行严格控制。不管是哪种类型的井，控制不好井身质量都会导致复杂情况甚至钻井工程事故的发生，在定向井的钻进中更应该注意井身质量的控制，保证井壁稳定的前提下才能有效的提高速度。

2 影响定向井钻井轨迹的因素分析

通过对定向井井眼轨迹进行分析可以发现，其影响因素主要包括地质因素、地层倾角、地层倾向方位角、地层的各向异性、下部钻具组合、钻头的偏转角以及钻井参数，要想提高钻井速度就需要掌握井眼轨迹的影响因素的规律。地质因素是客观存在的，通过分析该地区已钻井资料和钻具结构等，可了解该区块各井段、井斜和方位的变化。钻头类型与结构的选择主要是由钻进尺、时间和地层决定，在轨迹的影响因素中处于次要地位。而影响井眼轨迹的主要因素是钻头力、下部钻具结构、钻井参数三种。（1）钻头力。钻头力作用在巖石上，对钻速大小影响大的因素是沿井眼前进方向的分力，在稳斜钻进时刻适当加足钻压来提高，在日常施工中，215.9mm的钻头加压一般为160～180KN。（2）下部钻具结构。在下部结构中稳定器类型、稳定器与井眼间隙、稳定期的数量和位置是对井眼轨迹产生较大影响的因素。在定向井钻井中使用的稳定器可以分为螺旋稳定期和滚子稳定器，在软或中硬地层中钻进时，滚子稳定期较容易出现方位不稳，所以日常生产中选用较多的未螺旋稳定器。由于稳定器与钻头直径之间存在尺寸差且井径会扩大这两方面的原因，使得稳定器与井眼始终存在间隙。为了减少井眼间隙对井眼轨迹的影响，在施工中常通过更换符合要求和井口实际的扶正器来达到，在增斜率不够打完单根需划眼，在增斜率过大时打完单可不划眼，但都需要考虑井眼间隙造成的影响。稳定器可以实现稳方位但也会出现阻卡严重的情况，一般稳定器的数量选用为3个。近钻头稳定器与钻头相连，弹性形变较小，对下部结构工作状态的改变是通过调整中间扶正器的长短来实现，扶正器与钻头的距离是根据降斜幅度大小来调整，越大的距离则降斜越快。（3）钻井参数。影响井眼轨迹的主要钻井参数是钻压和转速。在钻压增加的情况下，增斜力和增斜方位力都会增加，但是对井斜影响大而方位影响小，因此，在增斜和降斜时可以通过调整钻压的方法来实现井斜增减率的控制。钻进中，转速的增加会增加钻柱的横向振幅，钻头工作不稳定，还容易跑方位，一般钻进中多为60～75转/分。

3 提高定向井钻井速度对策

针对以上定向井钻井速度的影响因素，提高定向井钻井速度的方法主要有控制井壁

稳定和优化定向井钻井技术。

3.1 控制井壁稳定

钻井施工中的井壁不稳定会造成很复杂情况和事故的发生，也无法谈及提高速度，为保证井壁稳定主要是以下几个方面采取措施：采用近平衡压力钻井，严格按设计密度执行，避免负压差引起井塌的出现，起钻时控制好速度防止抽吸，灌好泥浆保证井压力超过地层压力；采用合理排量来实现有效携带岩屑。对于容易出现剥蚀掉块的井，在进行浅、中深定向井施工时需添加防塌剂1～2%，降低失水，保证不出现剥蚀掉块而影响井壁稳定，同时还可加入15～20%原油来降低静失水和应阻，控制浅井、中深井的失水在5ml之内。在深定向井中常使用的药品有防塌剂、PAM、降虑失剂和聚合醇防塌体系，保证失水在3ml而为之井壁的稳定。

3.2 优化定向井钻井技术

对于定向井钻井技术的优化，首先需要打好直井段，如果直径段不直反向位移大，就会加大定向井施工下一步工序的难度。可以在直井段施工中采用钟摆结构，井斜增大时增大钟摆降斜力，使得井斜始终控制在一个较小的动态范围内。其次还需要进行新工艺、新技术的推广，针对不同的地层，针对性的选用地质导向技术、MWD随钻测量技术、井眼轨迹预测技术、PDC高效钻头以及复合钻进等技术，尽可能的实现井身轨迹的连续控制，保证井身质量来提高钻进速度。再者，可适当降低造斜点来减少斜井段长度和扭方位几率。对中靶的最大、最小井斜以及最大、最小方位进行提前计算，根据数据对参数进行适当调整，保证待钻井眼更符合设计。

4 结束语

近年来随着国际竞争的加剧钻井行业呈现迅猛的发展势头，不仅加大了钻井的开采面积、钻井的深度也在呈现逐年上升的趋势发展。但是由于技术的不够先进，和管理体系不够完善，每年钻井都会出现一部分的报废现象出现，同时油井随着钻井的面积的扩大化和深度化，也逐渐呈现油井的老化现象。这不仅给钻井行业造成了巨大的成本浪费，也严重影响了钻井的速度和总体的效益，以此，如何提高钻井的速度，降低钻井的成本，才是当下钻井行业的急需、有待解决的问题。本文根据实钻情况和相关资料，对定向井提高钻速进行分析和探讨。通过优快钻井技术的应用，在生产实际中取得了很好的经济效益，创出了较好的经济指标。为今后施工积累了成功经验。

参考文献：

[1]余泓远. 定向井钻井技术探析[J].化工管理.2017（36）

[2]单素华，张广峰，韩玉玺，李爱庆.渤深6地区提高钻井速度技术的应用[J]. 钻采工艺. 2015（S1）

[3]王旱祥，李增亮，隋允康. 定向井和水平井套管柱的优化设计[J].石油机械. 2016（11）