定向井五段式轨道井眼轨迹控制技术现场实践与分析

严军

（中石化华北石油工程有限公司五普钻井分公司 河南新乡 453000）

定向井五段式轨道井眼轨迹控制技术现场实践与分析

严军

（中石化华北石油工程有限公司五普钻井分公司 河南新乡 453000）

井眼轨迹控制是钻井技术的关键内容，井眼轨迹能否实现科学设计直接影响到工程进度和质量。在实际工作中定向井适用地形特征决定了轨道设计及控制准确性的重要意义。从当前实际控制情况来看，在工作中往往是采用一种具体方法来进行研究，这样实际上是缺乏对定向井经验轨道设计及井眼轨迹控制的整体性描述及人事的。正因为如此，本文将着重对定向井五段式井眼轨迹控制技术进行分析，希望通过分析能够使得人们对此能够重视起来。

轨迹；定向井；井眼

定向井是钻井业务的主要发展方向，在油藏开发对钻井技术要求越来越高的背景下，分支井、侧钻井、多底井、大位移井、水平井等定向井获得了较快发展，这些定向井的应用范围也越来越广泛。对定向井的钻探开发已经成为当前钻井公司的重要业务。定向井五段式轨道井眼轨迹的设计及控制是重中之重。

1 定向井五段式轨道井眼轨迹设计

对于定向井五段式轨道的设计要重视井斜角的控制及造斜点的选择，这是设计重点。常规定向井是当前应用非常广泛地一种类型，在实际设计过程中通常造斜点是要选择在那些比较稳定的区域的，要避免岩石破碎带、流沙层、漏失地带等。对于井斜角设计必须要合理，井斜角过大，测井和完井施工难度和起下钻载荷都将会增加，最终会导致扭转盘扭矩变大，严重情况下由于扭方位困难还可能会产生井壁坍塌等事故。对于定向井五段式轨道而言，稳斜井段井斜角应该是在15～25°之间。

根据以往经验，为了实现科学设计就应该根据井深结构、采油技术、完井需求等来对定向井五段式轨道井眼轨迹进行科学设计，对于轨道设计应该要充分满足现场实际施工情况。对于井眼曲率和井眼斜角应该是根据造斜点深度、施工难度大小以及造斜工具造斜能力等因素来合理确定。

2 定向井轨迹控制

对定向井轨迹进行严格控制已经成为实际钻井业务过程中的不可缺少的关键环节。对于定向井五段式轨道井眼轨迹的控制通常是包含了定向造斜段控制、井眼预测、直接段轨迹控制、稳斜井段、降斜井段以及扭方位等内容。对于这些内容必须要进行科学分析。

2.1 定向造斜段控制

轨迹设计过程中定向造斜段方位如果出现偏差，此时对于以后轨迹控制也将会形成巨大障碍。从现场使用的工具来看，定向弯头螺杆是经常采用的造斜工具。不同的定向弯头螺杆造斜率也是不一样的。在设计中应该是从实际出发来根据井身所设计的造斜率来对螺杆进行科学选择。中石化华北工程石油公司五普钻井公司在设计过程中遇到的井设计井斜是8°/30m，据此工作人员决定采用1.5°的造斜螺杆。经过实践发现，这一螺杆是能够满足实际要求的。

在对定向造斜阶段进行控制的过程中，也就是在30～60m的时候，轨迹控制主要是以定方位为主，在这一阶段的主要工作就是为了能够实现对井眼方位得到有效控制。为了能够及时掌握工具面、井斜角、方位角等信息，工作人员决定采用MWD仪器，这是一种专业先进的仪器，利用这样一种仪器将能够实现对上述信息的严格有效掌握。从工具面角来看是有磁北模式的工具面角和高边模式的工具面角这两种模式。通常情况下仪器上读数显示的是磁工具面值和重工具面值。

对于高边转换阀值进行设置也是轨迹控制的重要内容，高边转换阀值通常是设置在5～7°井斜之间。此时就应该比较井底测量的井斜值和高边转换阀值，通过比较来确定参考工具面。当井底井斜值大于高边转换阀值的时候就必须要采用重工具面来作为重要参考工具面。当井底测量的井斜值小于高边转换阀值的时候，此时就应该利用磁工具来看作参考工具面。

对于工具面的调整也要应该重视井下造斜初始段实际情况，应该是根据具体情况来进行逐步调整。在实际工作中有些工作人员还有误区以为只要把工具面摆正放到所需方位角就行了，这种想法显然是错误的。井眼轨迹在离轨道一段时间之后，在对工具面进行调整过程中往往是要能够使得其能够趋向井眼轨道的。

2.2 直井段轨迹控制

在对直井段轨迹进行控制过程中重点是要能够做好防斜工作。直井段是基础，直井段的井斜如果过大就极有可能会导致方位出现偏差，这对于今后的轨迹控制会造成影响，严重情况下还会进一步提升工程复杂度，一旦工作难度和工作量上升就会使得工程成本也会上升。正因为如此，在今后成功的直井段轨迹实际上将能够为下一步工作打下坚实基础。

直井段钻进过程中通常是要利用直井防斜技术，现场则是采用钻具组合方式来实现对井斜的严格控制。通常情况下如果采用钟摆钻具同塔式钻具相结合的方式，在对工艺参数进行科学选择的过程中应该是采用轻压吊打方式。五普钻井公司在实际钻井过程中，对于直井段的控制起到了一定的满眼防斜作用，钻进过程中使用的4～6t小钻压实际上是起到了一定防斜作用。当直井段结束时，工作人员人员对井斜值经过专门测量之后发现是0.55°，这就说明这已经能够实现对井斜的控制。

2.3 井眼轨迹预测

对井眼轨迹进行科学预测是实现井眼轨迹控制的重要内容。在具体设计过程中应该是从实际出发来采取专门措施。之所以要进行科学预测主要是因为井底同MWD测试仪器之间是有一定滞后距的。在这种因素的影响下，实时轨迹参数就不能够有效读出来。这样在工作中就需要对井眼参数和井底轨迹来进行科学预测，通过预测实际上将能够实现对实际经验参数的有效把握，这样实际上便于采取下一步控制措施。

在井眼轨迹预测过程中，现场往往采用的是外推法，这是当前应用比较广泛地一种方法。这种方法实际上就是要假设在一段连续的井段，钻头受力状态是基本相同的。这样实际上将有助于实现对所需预测点的前10～30m实钻情况。在工作中通过测斜将能够有效计算出该井段实际造斜率及造方位率，之后就可以外推至井底钻头处就可以了。利用这样一种方式有助于实现科学预测。

2.4 稳斜井段

在工作中稳定器、钻头、短钻铤、钻铤、非磁钻铤、挠性接头、加重钻杆是其中典型设备。这些设备的应用能够起到非常重要的作用。在实际施工阶段，往往是要从造斜点开始来缓缓下入稳斜钻具，如果遇到高造斜率、软地层情况，此时就应该看到这个时候是非常容易遇阻的。同时还有可能产生新井眼。在工作中必须要能够及时测斜。这样做是为了能够保证最大测斜间距能够严格控制在100m以内，对于那些特殊用途的重点井段，侧斜井间距往往是在30m。在工作中必须要严格绘制水平投影图及垂直剖面图，这样就能够有助于掌握井眼轨迹实际变化情况。

2.5 降斜井和扭方位

降斜距离通常距离完井段是比较近的，此时摩擦阻力同井下扭矩都是非常大的，在这样的情况下就应该重视简化钻具组合。与此同时对于定向井降斜钻具组合如果采用大钟摆式，这样实际上就极有可能会导致下钻困难以及降斜率过高等问题。这些问题一旦出现就会严重影响到实际工作质量。

最后是扭方位，在定向井中对方位的控制是非常困难的，对于方位的控制往往要受到钻具组合的影响，对于扭方位钻具应该是少下钻铤，这样做是为了避免压差卡钻的现象出现。同时还应该根据实际垂直剖面图来选择扭方位工具面角度。

对井眼轨迹的控制是定向井钻井过程中的重要内容，在今后工作中对此应该进一步加强研究。本文重点是分析了设计内容及轨迹控制内容。在实际控制过程中应该做好直井段控制、定向造斜控制以及井眼预测等工作。做好这些工作是必然要求。

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F416.6

A

1004-7344（2016）06-0154-02

2016-1-28

严军（1977-），男，助理工程师，本科，主要从事石油工程工作。