浅层石油定向井钻进工艺

胡更会 任伟

摘 要：定向井是通过利用特殊的井下工具，使钻头沿着设定的轨道钻达预定目标的一种区别与直井的井型。作为一种相对复杂的井型，其参数包括井斜、方位、垂深、水平位移、造斜点、狗腿度等，它可以大幅提高油气产量，降低开采成本，使油气资源得以更经济、有效的开发。本文根据作者多年施工经验，对浅层石油定向井钻进工艺进行了详细的阐述和分析，旨在为同行提供一些借鉴和参考。

关键词：浅层石油；定向井；钻进工艺

1 定向井

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。

2 定向钻进确定钻压方法的应用

钻进中，从指重表上读取的钻压受井斜、井壁摩擦、泥浆性能等因素影响，往往失真。在地层性质一致的地层中直井段采用螺杆钻具钻进，钻压受其他因素影响也小，所以泵压的负载压降更能准确反映钻压，通过记录一组钻压与负载压降数据，确定好钻压与负载压降的关系，可以用于井斜较大时确定实际钻压。

螺杆钻具的总效率与其头数有关，头数越多，定子与转子接触面越大，马达转动时需克服的阻力也越大，其效率也就越低。目前螺杆钻具的效率值为0.4～0.7，水力效率0.9～1。某定向井钻进中使用的螺杆钻具型号为7LZ244×7V*1.5°，即螺杆钻具头数为7/8。取螺杆钻具效率值0.5，水力效率0.95，通过上一节公式可计算出螺杆钻具的机械效率0.53。根据使用螺杆钻具参数，确定螺杆钻具每转排量q。取某一井直井段定向钻进初期一系列钻压与负荷压降，并对相关数据进行分析整理，拟合出对应关系方程。求出钻压与压降对应曲线，并拟合出参数方程，得出钻压与负荷压降的关系方程

从计算结果可以看出，定向井钻井过程中，指重表上所示钻压与实际钻压相比失真较大。这是由于定向钻进过程中，螺杆钻具前方带一近尺寸扶正器，造成钻压部分加于扶正器上，特别是钻头使用至后期，由于钻头磨损导致钻头直径减小，所钻井眼变小，扶正器分压更加明显；同时，对于一些井斜、方位变化大的井段，施加钻压的效率相对其他井段也较低；由于送钻而使钻具与地层摩擦，也影响有效钻压的施加。

3 浅层石油定向井钻进工艺

3.1 直井段

井口开正开直，开孔的前2个单根用水平尺丈量方钻杆铅垂度，表层钻进使用塔式钻具组合、牙轮钻头吊打钻进，井斜控制在1°以内，起钻投测，拿到数据后方可下套管。直井段采用设计要求的钻具组合和钻井参数，确保直井段打直。控制井斜角小于2°，钻进中严格按设计要求用单点测斜仪监测。馆陶组、地层交接面、钻铤出套管轻压吊打（8 1/2″井眼30KN，12 1/4″井眼80KN）。钻达定向造斜井深前50米，泥浆应为小循环，并处理好泥浆性能，控制泥浆含砂量小于0.5%，充分循环确保井眼稳定畅通，起下钻无阻无卡，保证动力钻具正常工作。定向或扭方位前，采用多点或连续测斜取得上部井段井斜数据后才能进行下步施工。有磁干扰的井段应进行多点陀螺测斜。根据上部测斜数据，确定定向方位、工具面和造斜率，使用的单弯螺杆或弯接头的度数必须经过技术发展部批准。

3.2 定向及扭方位

3.2.1 定向、扭方位施工原则

定向、扭方位在井斜小于8°时推荐用磁北法定向，井斜大于8°时推荐用高边法定向。定向中造斜、扭方位尽可能使用随钻仪确保井身质量。在有磁干扰的情况下，使用陀螺仪定向。在定向井施工现场，技术人员必须及时绘出设计轨迹与实钻轨迹的垂直投影图和水平投影图，以指导定向井的施工。

3.2.2 定向或扭方位的钻具组合下井，必须双钳紧扣

单点仪定向或扭方位原则上每单根测斜一次，随钻仪造斜或扭方位每单根记录一组数据。根据测量的井斜角和方位角及时修正反扭角的误差，并调整造斜工具的装置角，预测井底的井斜和方位状况，指导下步施工。带弯接头的定向钻具组合接单根和起钻时，严禁用转盘卸扣。定向或扭方位完毕，定向井段超过40米或井下情况复杂应先下入刚性较小的单扶正器钻具组合通井扩划眼，修整井壁，然后下入钻进要求的钻具组合。扩眼时刹把必须由司钻操作，值班干部在场指挥。扩划眼严禁连续转动转盘下放扩眼，原则是“下放时不转，转动时不放”，以拨为主，遇阻不超过50KN，东营组以上地层扩眼时用领眼钻具组合，防止打出新井眼。

3.3 转盘钻增斜井段的施工

增斜井段根据工程要求选择合适的钻具组合和钻井参数。根据测斜数据及时调整钻具组合和钻井参数，改变增斜率。近钻头稳定器应为井底型，以縮短钻头与稳定器之间的距离。所有下井的稳定器直径磨损超过3mm严禁入井。每次起下钻必须丈量稳定器的外径。按照设计钻井参数钻进，均匀送钻，使井眼曲率变化平缓，轨迹圆滑。增斜井段，发现蹩钻、跳钻应及时分析原因，切勿盲目钻进。增斜钻进一般应钻30-50米测斜一次，复杂地层或关键井段应加密测斜，防止轨迹失控。斜井段不许长时间将钻具定点循环或空转划眼，以免井眼出现台阶。

4 结束语

定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。

参考文献：

[1]李云峰，耿建国，袁志坚.陕北浅层石油定向井钻进工艺[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2003（02）.