定向井钻井速度影响因素及提高策略分析

2021-04-01钱国军

西部探矿工程 2021年8期

钱国军

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）

这几年的发展中，我国经济水平呈一个稳定上升的趋势，经济的增长推动了我国科学技术的发展水平，使得定向井施工技术在油田开采中的应用越来越广泛。但从实际情况来看，受地质因素和地形结构因素的影响，限制了定向井施工技术在油田后期开发中的应用与发挥，而定向井钻井速度对油田经济效益有着直观的影响，所以提高定向井钻井速度具有一定的现实意义。当然，提高定向井钻井速度并不是一个单一的过程，需要综合考虑各个方面的影响因素，做好每个环节的对接工作。

1 影响定向井钻井速度的因素分析

定向井与直井相比有着明显的差异性，直井施工流程比较简单，不需要涉及过多的人力物力，而定向井钻井施工涉及的操作流程较为复杂，整体工艺要求标准比较高。在施工前期阶段，需要对定向的区域进行测点，然后定向钻井和测斜，在多数情况下，对井斜的方位有着明确的划分，在定向井钻井过程中，需要考虑的因素比较多，要合理调控各个环节的对接关系。定向井分为了斜井段和井径段，在施工过程中，我们需要对这两个井段的井眼轨迹进行明确的标记，直井段的井眼轨迹保持在一个平衡的状态。受外界因素影响，直井段的井眼轨迹很难保持稳定，这就间接提高了施工难度，对定向井钻井速度有一定的影响。在具体的施工过程中，我们需要考虑定向井施工中井斜和方位的变化，将这种变化控制在一个合理的范围，重点调控方位的变化，尽量保持两者的平衡性，如果井斜和方位的调控不到位，就会降低定向井钻井速度。从井身轨迹的角度来看，定向井的结构轨迹更加混乱，曲线变化波动幅度大，有时候还会引起键槽卡钻的现象，一旦出现键槽卡钻的现象，就会使得钻井运行速度降低，严重情况下还会影响定向井内部结构的稳定性。

2 影响定向井钻井轨迹的因素分析

影响定向井井眼轨迹的因素是多方面的，通过相关调查数据显示，主要的影响因素有以下几个方面的内容：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、钻井参数，要想有效提高定向井钻井速度，我们就要从影响定向井钻井轨迹的因素入手，分析其成因，掌握轨迹运行规律。地质因素是一个单方面的问题，我们可以从地质的角度出发，对区域性地区进行详细的勘查，掌握其地质结构和地区钻井资料，以分层式结构了解其区块各井段、方位的变化。钻井结构类型比较多样化，而影响井眼轨迹的主要钻井因素有钻头力、下部钻具结构、钻井参数等，这三种对井眼轨迹的影响程度不同。钻头力主要作用在岩石上，岩石的紧密性会限制钻井速度，我们可以采用分化的方式提高钻井速度，在稳斜钻的时候适当提高足钻压力，压力的提高会促进钻井速度的加快，一般情况下，215.9mm的钻头加压范围在160～180kN。下部钻具结构包含的内容比较多，对定向井钻井速度的影响也比较大，下部结构中稳定器类型、稳定器与井眼间隙对定向井钻井轨迹都有较大的影响。稳定器可以分为两种，一种是螺旋稳定器，一种是滚子稳定器，两种稳定器的适用范围不同，一般应用于中软地层钻井。滚子稳定器对方位的调控不够精准，所以在日常钻井中，使用螺旋稳定器的频率较高。稳定器与钻头的连接并不是连贯，所以存在一定的间隙，而这种间隙会影响钻井速度，所以我们会在井口处安装扶正器降低间隙的影响。钻井参数对井眼轨迹的影响主要来自于钻压和转速，随着钻压的递增，斜力和斜方位力都会进一步扩大，但是随着斜力和斜方位力的增加，对斜井方位的影响会越来越低。所以在增斜或者降斜的过程中，我们需要对钻压进行合理的调控，从某种程度上来说，钻压是控制井斜增减率的关键。随着钻井的深入，钻头的转速会增加，钻柱的横向振幅扩大，钻头处于一个不稳定性的运行状态，如果没有采取固定措施，钻头方位容易跑偏，一般来说，钻头转速可达60～75r/min。

3 定向井钻井速度提高策略分析

3.1 控制井壁的稳定性

随着我国科学技术的深化，针对于定向井钻井速度，我们可以采取的措施也越来越多样化，在具有实践过程中，我们可以通过控制井壁稳定性来提高定向井钻井速度。钻井施工涉及的操作流程比较多，各个操作流程之间具有一定的连接性，相当于一个整体，所以在施工过程中，对井壁稳定性有着极大的影响，如果井壁稳定性受到影响，就会间接降低定向井钻井速度，延缓石油开采进度。所以我们保证井壁稳定性是非常有必要的，我们可以采取的稳定措施比较多样化：根据外界压力变化，平衡钻井压力，根据地质密度合理调控压力变化，将压力变化控制在一个可控的范围内，规避因为负压差导致的井塌现象，在我们起钻的时候，需要控制好起压速度，避免倒吸，将泥浆倾入其中，保证内井压力刚好超过地层压力；根据合理排量的方式将地层岩屑携带出去，有些定向井内部结构不稳定，容易出现掉块的情况，在进行定向井施工过程中，我们需要在井中添加1%～2%的防塌剂，提高内部结构的稳定性，同时也可以降低井中的失水率。加入15%～20%的原油来降低静失水和阻力，将其失水控制在一个较小的范围内，在定向井的内部，我们可以加入一些药品，比如防塌剂、PAM、降滤试剂、聚合醇等，这些物质的聚合力较强，经过一系列的化学反应，可以在定向井内部中形成坚固的防塌体系，控制其失水率，保证井壁稳定性，从而有效提高其定向井钻井速度。

3.2 优化定向井钻井技术

定向井钻井技术的优化是一个综合性的过程，我们需要从基础环节入手，首先做好直井段工作，控制直井段的位移变化，如果直井段的位移偏差过大，会极大程度上影响后期定向井钻井速度，所以控制直井段的位移变化是非常重要的。在直井段的施工过程中，我们可以应用钟摆结构，利用井斜压力增大钟摆降斜力，两者作用力相反，使得作用力波动始终控制在一个较小的范围内，不会对定向井造成较大的影响。还有就是进一步推动新技术的研发应用，针对不同的定向井选用不同的技术，有目的性的应用相关技术，目前常见的钻井技术有地质导向技术、MWD随钻测量技术、井眼轨迹预测技术、PDC高效钻头技术、复合钻井技术等。不同的技术其应用范围不同，通过技术的合理运用，可以实现对井身轨迹的连续控制，不仅可以提高井身结构的稳定性，还能加快钻井的速度。除了应用技术之外，我们还可以适当降低井斜方位，控制井斜点的变化范围，减少斜井段长度和扭方位几率。随着计算机技术和信息技术的深化，我们可以将其应用与定向井钻井过程中，精准计算最大中靶点、最小井斜段和最大、最小方位点等，根据采集的数据进行相关的调整，最大程度上保证井眼的准确性。