定向井施工技术的探讨

摘 要：由于钻井技术迅猛的发展，定向井已成为油田开发的重要组成部分，而定向井井眼轨迹的预测设计与控制则决定了钻井的成败。其中，预测设计是控制的基础，控制是预测设计的主要实施方案。只有同时兼具双方，才能称作一次完美的施工。影响井眼轨迹的因素有很多，例如地质特性，钻具组合结构等。因此在具体施工前，应注意定向井附近的具体情况，以便优化井眼轨迹设计，同时应提升施工技术，使钻井的控制尽善尽美。本文通过实践与研究介绍了定向井施工的相应措施，仅供技术人员参考。

关键词：定向井;轨迹设计;轨迹控制

前言：油田开发是一项高成本，高收入，高风险的作业，而定向井可以节约用地，降低成本，并且按既定方案进行全面钻井，是目前油田开发的重要组成部分之一。由于我国市场经济的不断进步，石油这种不可再生资源变得越来越珍贵，因此如何高效开发油田，实现资源优化变得更为重要。本文就定向井的井眼轨迹预测与井眼轨迹控制进行了具体的分析。

1.井眼轨迹的设计

1.1定向井及井眼轨迹概念解读

定向井也称丛式井，是由一列人为设定的井按照设计的井身轨迹施工完井后所组成的。定向井不仅能应用于开发地址资源的勘探井，还可以作为开发油田的采油井，更有甚者还能作为油田安全事故发生后的救援井。它可以节约用地，降低成本，提升经济效益，因此在各大油田得到了广泛的利用。井眼轨迹指的是定向井井身在地下分布的具体空间曲线，在设计井眼轨迹时，影响其轨迹的主要因素有当地地质特性、井眼轨迹几何形状、钻井工艺参数，钻具组合结构。这些因素也是控制井眼轨迹的重中之重。但我国目前并不能完全反应出在多种因素影响下井眼轨迹的不同变化形式，因此在施工过程中很容易产生偏离情况，这也是目前定向井打井时的一大难题。

1.2井眼轨迹设计的控制原则及预测依据

在井眼轨迹设计中，最重要的几个设计参数是井深，井斜角及井斜方位角。在设计井眼轨迹时，应首先注意确定井场位置，井组内的井数排列方式。确定正确的井场位置可有助于节省投资，方便钻井且交通方便。在设计过程中，应注意将相邻两口井的造斜点深度相互错开，以防止发生不必要的麻烦。设计井眼轨迹的基础是预测井眼轨迹。而预测井眼轨迹的本质，就是预测井眼延伸方向。通过研究可知，力可以改变机械钻速，方向等属性的即时状态，例如钻头前进方向就是通过钻头所受的力的大小和方向来控制的，而钻头所受的力则又有一些外在因素的影响。因此，通过了解机械钻头的具体属性，地质情况等相应钻井工艺参数，技术人员就可通过不断改变钻头钻具组合来进行测斜工作，并做出其测绘图，根据测绘图，工作人员就可大致预测井眼延伸的方向。

1.3井眼轨迹的设计优化设计

在实行具体施工前，井眼轨迹测绘人员应根据充分的地质资料将井底靶点定下，然后进行轨迹剖面测绘，让技术人员根据现场实际情况从其预测的多条井眼轨迹中选择施工最方便，造价最低，安全高效的井眼轨迹进行施工。由于定向井一向都是由直-增-稳三段制剖面，直-增-稳-降四段制剖面、直-增-稳-降-稳五段制剖面三种提供，而四段制井眼轨道容易使下钻的摩擦阻力增大，更有甚者出现卡钻的情况，因此三段和五段应被广泛采用，来提升井眼轨迹预测及具体施工时的效果与效率。除此之外，为了提升其工作准确性，应在钻井施工时对钻头的活动进行实时监控，以确保其运动轨迹准确无误。

2.钻进过程中的轨迹控制

2.1 直井段防斜打直技术

在定向井的施工过程当中，钻井过程作为其中的一大组成部分，存在著诸多技术上的难点。而在直井钻井过程中如何对直井井道采取防斜处理便是其中的一大要及难点。众所周知，若是在直井钻井过程中不做防斜处理直接进行钻井，会对最终钻井的效果造成巨大的影响。其会导致我们对井道本身的认知产生误差，并对接下来的施工造成难以预知的影响。因此，在定向井的施工过程当中，我们应对直井段的防斜打直过程予以足够的重视。当前，在我国现有的一些定向井施工工程当中，我们在此方面常常会采用特殊规格的钻具组合，并随着钻井过程的推进和深入定期对整个井道的倾斜程度进行测量。若发现井道倾斜程度存在异常，应及时对井道当前的情况进行重新勘测，并结合我们定向井施工最终的目的对接下来的施工计划进行一定程度的修改，从而做到确保整个定向井施工过程的顺利进行。

2.2 造斜段轨迹控制技术

不仅是在直井段，在定向井施工过程中，造斜段也是存在着诸多技术难点，会对整个定向井施工进程造成巨大影响的关键施工阶段。不同于上一阶段，我们在此阶段的主要目的是保证控制好我们钻井的轨迹，确保最终施工完成的定向井能够达成我们最初设计定向井时的目标。因此，如何对整个造斜阶段的钻具轨迹实现极为精确的控制便是我们的一大工作重点。然而，在定向井的施工过程当中，如何对钻井的轨迹进行准确地判断和修正并非易事，由于在之前施工阶段和一些其他人为因素导致的误差，我们并不能真正意义上完全地使钻具按照我们最初的预想进行运作。因此，这便需要我们在施工过程中结合实际情况随时对造斜阶段钻井的轨迹进行进一步的修正，从而把奥正最终施工的质量。此外，在对钻具进行控制的过程中，我们也应提前对可能对造斜阶段轨迹控制产生影响的一些因素进行预知，从而在操作过程中尽可能人为地避免这些误差的产生，提高我们定向井钻井过程的工作效率和最终质量。

2.3 导向钻井系统的人工修正

在实际的定向井钻井过程当中，我们通常会结合一些嵌入式自动化设备进行操作。通过操作这些设备，我们能够较为轻易地对整个钻井的过程进行把控和调整，总而实现？整个钻井过程的自动控制。然而，在这个过程中，可能会有诸多的因素对这个过程造成莫大的影响，如传输回来的钻井轨迹信号受地层内部的一些因素影响而存在误差等。因此，在这个过程中，我们还需要人为地对这些因素进行计算和比对，从而保证整个定向井钻井工程的精确程度和施工质量。我们不能仅仅凭借这些自动化设备传输回的数据单方面对钻井情况进行判断，而是应结合自身的钻井工作经验和实际情况对自动化设备传输回的数据进行处理，方可得出准确无误的钻井情况结论。除此之外，我们还应结合实际自动化控制系统在不同工作环境中产生的数据误差进行精确地修正，从而使设备传输、处理完成递交到我们手中的钻井轨迹数据更为精确，起到提高定向井钻井工程质量的作用。

3结语

目前，定向井是油田开发中最重要的一环，而随着油田开发，定向井的使用在油田开发中会占据越来越重要的位置。尽管现有的实用技术已经十分纯熟，但不可否认的是，该技术仍旧还有许多如钻进效率与钻进质量间矛盾、不能精确控制井眼轨迹等问题存在。因此，定向井施工技术应继续不断的进行加强和改善，才能提升自身施工质量，使定向井施工技术顺应时代的潮流，提升油田开发的整体经济效益，继续在油田开发中发光發热。

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作者简介：

陈雷（1987-）男，汉，大专，石油工程技术，大庆职业学院，助理工程师，定向井施工 .