现代导向钻井技术的新进展及发展方向探析

2014-08-15王翠霞付敏清魏长鑫于向明天合石油集团汇丰石油装备股份有限公司黑龙江省牡丹江市157011

化工管理 2014年15期

王翠霞付敏清魏长鑫于向明(天合石油集团汇丰石油装备股份有限公司黑龙江省牡丹江市 157011)

自上个世纪90年代现代导向钻井技术诞生以来，该技术在油藏开采中得到了普遍的应用，也取得了较快的发展，为油气藏的开采提供了较大的便利。该技术所涉及的学科范围十分广泛，导向钻井主要组成部分包括：MVVD、导向动力钻具以及高效能钻头等，导向钻井系统基于上述组成部分再附加计算机软件所组成的。根据导向工具进行划分，导向钻井技术可以分为两种类型，即：旋转与滑动导向钻井。现代导向钻井技术为油藏开采提供了较大的便捷，因此对其发展近况进行了解，能够使其更好地服务于油藏开采工作，而且还能对其工艺流程的优化及改进提供一定的依据。

一、现代导向钻井技术的发展现状及进展

下面主要对常见的几种现代导向钻井技术进行阐述，即：旋转导向钻井技术、滑动导向钻井技术及垂直钻井技术等。现对上述几种常见的导向钻井技术的发展现状及进展进行详细地阐述：

1.旋转导向钻井技术

在实际应用过程中，旋转导向钻井技术在钻井时，井身轨迹一般较为平滑、钻井效率高、建井周期时间较短、钻头进尺多、钻速大以及钻井所需成本较低等。伴随多分支井、大位移井以及水平井等结构复杂井的开采，上个世纪90年代就诞生了该技术。

2.滑动导向钻井技术

由于与计算机系统相连接，目前随钻测量系统能够准确地将井斜角以及方位角等参数传递至地面，从而实现了钻头方向的可调节性。在上个世纪80年代，导向钻井的一个较为关键的技术就是滑动导向钻井技术，然而，该技术在实际使用过程中尚存在着较多的漏洞与缺陷，虽然该技术能够降低进尺成本以及提高钻速，但是马达经常会出现断脱或者严重地磨损等事故。随着人们对资源的需求量不断增大，由于油气藏地质及环境等方面存在的问题，勘探以及开采的难度也随之而增大，滑动钻井技术已无法满足其要求，因此，人们开始将目光聚焦于旋转导向钻井技术上面。

3.垂直钻井技术

垂直钻井技术主要包括如下几个技术：（1）偏轴钻具组合防斜打快技术。当钻压较大时，偏轴钻具组合由于其上安装有偏轴接头，使得在偏轴接头部位产生一个较大的弯矩作用，从而使得钻具组合产生一定的弯曲变形。转盘带动钻柱使得偏轴钻具组合产生较大的弓形回旋，一方面由于其具有陀螺效应，具有稳斜作用而不易增加井斜；另一方面，由于钻头均匀地对井壁周围产生了切削的作用，从而克服了常规钟摆钻具钻头向上井壁带来的增斜效果。（2）偏心“刚柔”钻具组合防斜打快技术。相关研究证实，该类型的钻具能够在一定程度上防止井斜以及提高钻井的工作效率，然而缺少“动力学效应”，当其在高、陡构造等易于倾斜的地层中进行垂直钻井时，常常无法达到理想的防斜效果。因此，在此基础上，经过偏心控制方面的设计，将偏心控制器安装其上，从而形成了偏心“刚柔”钻具组合，其具体组合部分为：钻头+“刚柔”钻铤+偏心控制器+加重钻杆+全尺寸稳定器+普通钻铤。

二、导向钻井技术的发展趋势

基于如上关于几种常见的现代导向钻井技术的发展情况的阐述可知，现代导向钻井技术在为油藏开采提供一定的便捷的同时，也存在诸多问题，这些问题在很大程度上阻碍了现代导向钻井技术的发展。因此，基于现代导向钻井技术，笔者认为，应大力对其进行优化与改进。

1.控制旋转导向钻井理论

有效控制现代导向钻井技术的发展可以通过很多方式来实现，笔者认为，主要包括如下途径：（1）在将旋转导向钻井技术应用于实际过程中时，对钻柱力学效应的求解方法以及模型、相关理论等进行深入地谈及；（2）在设计自主式的旋转导向钻井系统时，可根据自主制导的相关理论进行设计；（3）对指令的控制设计进行严格把关，可根据地面向井下传达下行指令的相关原理，其涉及可以使得旋转导向工具通过指令来发生动作反应；（4）若要解决超调、大滞后以及不确定因素等复杂性的问题，可以采取旋转导向智能控制理论对该问题加以解决。

2.新型旋转导向钻井工具的开发

基于推靠钻头旋转导向工具的设计，可以研发出定向钻头，该钻头运行原理与推靠钻头导向原理不一样，定向钻头可以使得钻头出现定向造斜，该钻头能够在井斜较大的条件下具有减小斜度的作用，而在井眼斜度为5°以上时，可稳斜以及增斜。

3.现代垂直钻井技术的发展趋势分析

由当前时期下国内外垂直钻井技术的发展情况可以得知，现代垂直钻井技术的发扎趋势主要包括如下结果方面：（1）研发出一种不仅可以解放钻压，而且还能防斜打直，且可以将二者之间进行有机结合起来的垂直钻井技术；（2）在国外，随着定向井以及水平钻井技术发展而来的旋转导向钻井技术在垂直钻井领域中已经取得了较大的进展与实际应用效果。因此，研发此种用于垂直钻井用的导向工具已经十分紧迫。