定向井钻井速度的影响因素及对策分析

朱浩

（长城钻探钻井三公司 辽宁盘锦 124010）

我国的经济发展水平不断提升，各行各业都迎来了技术驱动下的新发展，特别是石油开采这一类与社会发展息息相关的行业更是如此，各种各样的新技术层出不穷，保障着石油开采的顺利进行。定向井钻井技术正是其中比较具有代表性的一种技术，它在石油资源开发中扮演着重要角色，尽可能地了解定向井钻井速度的影响因素，并采取适当的措施提升其钻井速度，是未来工作的重中之重。

1 定向井钻井工艺技术

定向井钻井工艺技术是一种比较常用的钻井方法，相比于过去的钻井技术，其具有一定的优越性，比如可以适应恶劣开采环境和复杂的地质条件完成钻进任务，同时又具有资金用量少、钻进效率高的特点，正是由于这一系列优势，定向井钻井工艺技术近年来得到了越来越多的重视和关注，在油田开采的后期中应用效果也得到了证实，除了能够保证油气田开采的效率之外，还能有效控制钻井施工的成本，从根本上提升油田开采的综合效益［1］。另外，定向井钻井工艺技术形成的井眼轨迹非常复杂，也会给后续的其他工作带来不利影响，因此必须要采取措施控制井眼轨迹，形成稳定的、符合其他操作需求的井斜角，同时结合现场的实际情况，在钻井过程中合理应用防打斜措施，借助塔式钻具、钟摆钻具等保证定向井钻井工艺技术的应用效果。更重要的是，在正式进行钻井施工之前，需要做好钻井方案设计工作，根据实际情况设计优化井眼轨迹，并在施工过程中不断测定和调整井斜角，并同时提升钻井液的携带岩屑能力及润滑效果，确保整个钻井过程顺利完成。

2 定向井钻井速度的影响因素

2.1 工程因素

定向井钻井工艺技术比较复杂，其钻井速度可能会受到多种因素的共同影响，其中工程因素可能给钻井速度带来不可忽视的限制。第一，在定向井钻井施工过程中，钻进的压力和排量必然会影响钻进效果，想要切实保证定向井钻井速度，目前有一部分施工单位选择了引进先进的钻进设备，确实在一定程度上确保了顺利钻进，另外还有一些施工单位选择了调整施工钻进压力的方式保证钻进速度，在钻进压力不合理的情况下，钻头很难顺利进入地层结构并完成钻进任务，钻进设备的转速也会受到一定的影响，在钻进排量和理论设计排量有较大差异的情况下，定向井钻井工艺技术涉及的各类钻具也很难达到标准施工效果，即使钻进工具将地层结构的岩石破碎成方便携带的岩屑，也不能顺利排出地面，最后必然要影响到定向井钻井速度。第二，定向井钻井工艺技术本身的应用价值毋庸置疑，但是施工作业的作业带也可能影响到实际的钻进速度，在实际工作中，工作人员往往需要通过各种手段保证直井段的施工质量，避免出现井斜角偏差，保证定向井钻井施工能够正常进行。特别需要提到的是，在具体的钻进中，如果不能控制好井斜角，很容易发生碰井问题，在影响定向井钻井工艺技术正常应用效果的同时，还可能导致施工安全度下降、施工效率下降等一系列问题，这不符合定向井钻井工艺技术的使用要求［2］。

2.2 人员因素

定向井钻井工艺技术十分复杂，因此往往会受到许多因素的共同影响，除了工程因素之外，人员因素也会给定向井钻井速度带来不可估量的影响。换而言之，定向井钻井施工人员的综合素质水平会影响钻进的速度和效果。例如，在施工人员不了解定向井钻井工艺设备的情况下，难以正确操作设备并保证钻进正常进行，施工的速度自然就会减缓［3］。再如，负责对定向井钻井的方向进行控制的工作人员如果没有专业化的学习经历，很难在复杂的地质条件下保证钻进方向的正确性，一旦出现偏差，很可能发生钻进速度大幅度下降的问题。而在利用定向井钻井工艺技术进行施工的过程中，工作人员能否结合施工现场的具体情况对井斜角、方位角等偏差进行纠正，也可能影响到井眼轨迹的合理性，并会导致定向井施工速度降低的问题。此外，定向井钻井工艺技术的钻进速度在很大程度上取决于钻井液，在实际的施工中如果不能保证钻井液配制人员的专业水平，后续的钻进速度必然要大打折扣。

2.3 井眼轨迹因素

2.3.1 钻头力

定向井钻井工艺技术的应用条件比较复杂，在石油开采的过程中，时常会遇到各种复杂的地质结构，这些地质结构将会对倾向方位角、下部钻具组合、钻头偏转角度等造成一定的负面影响，并直接减缓施工钻井的速度。为了进一步提升定向井钻井的效率，部分技术人员充分分析了地质结构的开采数据，并根据不同地层结构下地层倾斜角等数据的变化情况，确定了调整井斜角和开采方向的重要方法，在专业化钻头和钻井液的作用下，才能保证定向井钻井工艺技术的应用效率。从实际工作经验来看，井眼轨迹因素对定向井钻井的速度有很大的影响，如钻头力就是不容忽视的因素之一，钻头主要负责对岩石结构进行破碎等，将钻头力作用在岩石上，即可保证其顺利施工，而钻进速度一般取决于沿井眼前进方向的分力，工作人员需要控制好钻头力，将钻头加压控制在160～180kN的范围内，是保证其顺利钻进的必然要求［4］。

2.3.2 下部钻具结构

井眼轨迹是一个比较复杂的概念，其最终形成的轨迹情况，可能受到稳定器类型、稳定器与井眼间隙、稳定器的数量和位置等因素的影响，目前常用的稳定器主要包括螺旋稳定器和滚子稳定器，其中滚子稳定器存在方位难以控制的问题，特别是在涉及软土地层的时候更是如此，因此目前螺旋稳定器的应用频率比较高。另外，稳定器和钻头之间往往会存在一定的差异，二者的直径不可能完全一致，这中间的空隙被称为井眼间隙，井眼空隙的存在，必然要影响到井眼轨迹，工作人员一般可通过更换符合要求和井口实际情况的扶正器解决这一问题，在分析增斜率的情况下，尽可能规避井眼间隙带来的负面影响。另外，合理应用稳定器能够保证钻进方向的稳定性，但是它本身的结构特征决定了其可能导致阻卡严重的问题，在常规钻进施工中一般可用到3 个稳定器，首先将近钻头稳定器与钻头相连，控制不必要的弹性形变，同时控制中间扶正器的尺寸，并结合井斜幅度调整扶正器与钻头的距离，可在一定程度上规避钻具结构给钻进速度带来的负面影响。

2.3.3 钻井参数

定向井钻井工艺技术比较复杂，其钻进速度受到诸多因素的共同影响，比如说钻头的压力和旋转速度不同的情况下，井眼运行路线就可能发生变化，在钻头压力不断增加的情况下，斜力与方向变斜也会发生变化，钻进的速度就会受到影响。在具体操作中，技术人员往往会通过对钻头压力进行调整等方法控制井斜角变化，从而确保定向井钻井工艺技术正常应用［5］。

3 提升定向井钻井速度的重要性

定向井钻井工艺技术正在我国石油资源开采过程中发挥着不可替代的重要作用，越来越多的施工单位对这一技术给予了认可和关注，但是这并不意味着其已经完全成熟，在具体钻进施工中，定向井钻井工艺技术体系仍然存在许多不足之处，无论是钻进设计还是施工操作，都存在许多亟待解决的问题。在上文提到的几方面影响因素的作用下，定向井钻井工艺技术的钻进速度时至今日仍然得不到保障，和过去常见的直井钻井技术比较起来有一定的欠缺，在这种情况下技术人员不断进行尝试和探索，通过各种各样的方式保障钻进速度逐步增长，这为我国石油资源开采提供了更加稳定的技术支持。特别是在复杂地质条件下，对定向井钻井工艺技术的钻井速度进行优化，更是完全符合石油资源开采压力日益增加、开采成本不断降低的行业发展要求。

4 提升定向井钻井速度的对策

4.1 控制井壁的稳定性

中国特色社会主义现代化建设取得的基本技术成果，给石油开采行业各种技术的发展提供了基础，在定向井钻井工艺技术应用过程中，工作人员就选择了利用压力观测技术等基础性技术对井壁稳定性进行控制的方案，确实取得了比较可观的效果。定向井钻井工艺技术的步骤比较多，每一个步骤的质量又会影响着下一步的操作，保证井壁结构的稳定性，是保证定向井钻井工艺技术钻进速度的重中之重。目前来看，保证井壁结构稳定性的措施主要为结合外界压力变化对钻井压力进行调整，使二者之间达到动态平衡等，除此之外，还有一部分施工单位选择结合地质密度合理调控压力变化，使压力处在合理范围内，避免负压环境导致井壁结构坍塌的问题。另外，在起钻的过程中一般需要对起压速度进行有效控制，避免泥浆倒吸影响到后续的正常操作，在此基础上调整排量数据、将地层破碎产生的岩屑排到地面，避免井壁结构不稳定导致的一系列问题。为了确保井壁结构万无一失，也可以向井中添加1%～2%的防塌剂，从而保证井壁结构的稳定性，避免井下失水率超过标准数据。所谓的防塌剂往往具有非常突出的聚合力，如常见的PAM、降滤试剂、聚合醇等都是如此，能够保证定向井内部结构的稳定性，为后续顺利钻进打下坚实的基础。

4.2 优化定向井剖面的设计

井眼轨迹是影响定向井钻井工艺技术钻进速度的重要因素，为了有效控制井眼轨迹的实际情况，应加强定向井剖面设计工作，与设计人员进行良好沟通，在保证定向井设计人员综合素质的基础上，将定向井剖面模式中的三段制、四段制及五段制轨道设计模式的不同特点传达到位，使设计人员能够根据现场的实际情况选择最佳的井眼轨迹类型［6］。更重要的是要在确定下来井眼轨迹的基础上，对造斜点、造斜率等关键参数进行有效优化，避免钻进过程中产生过大的摩擦阻力，保证现场钻进施工顺利进行，达到提升定向井钻井工艺技术钻进速度的效果。

4.3 优化定向井钻井技术

石油资源是十分重要的社会发展资源，保证石油资源稳定供应是确保社会经济建设正常稳定进行的必然手段，目前我国的石油资源勘探工作及开发工作都越来越成熟，层出不穷的先进技术保证了石油资源开采的效率和质量。定向井钻井工艺技术在这个过程中同样扮演了重要角色，因此技术人员开始对定向井钻井工艺技术进行了一系列优化。（1）科学且合理地设置钟摆结构。在传统的直井钻井施工中，钟摆结构的误差率比较高，很可能导致钻井质量下降的问题，因此工作人员往往需要单独校正钻井水平方向，而在对钟摆结构进行调整以后，其开始在定向钻井的整体轨迹设定与规范中发挥作用，在钻井位置和方向发生变化的情况下，钟摆结构将会第一时间反馈问题，工作人员即可以此为基础及时调整后续的钻进位置，在重新钻进后继续观察钟摆结构的情况，如存在问题进一步进行调整。（2）优化钻井施工是提升定向井钻井速度的必然选择。在实际的石油资源开采过程中，钻进施工的难度最大、最容易出现一系列问题，而对定向井钻井作业施工进行优化设计，则能够从一定程度上降低发生钻进问题的可能性。钻井作业优化设计通常指的是对井筒剖面设计进行优化，设计人员可以根据实际情况，在充分考虑地层结构特征的情况下，对定向井的井斜角度和方位角度进行调整，并合理确定造斜井区段、稳斜井区段及水平井区段的选择方案，保证钻井施工方案的合理性。另外，还需要合理选择钻井工具，在确保施工参数合理性的基础上，通过对钻井工具的更换轮替，确保定向井钻井工艺技术能够正常发挥作用，保证钻进的速度和效率。特别需要提到的是，为了确保定向井钻井工艺设计的合理性，工作人员应对造斜点的有关参数进行分析，并在有必要的情况下选用分段施工技术，结合钻井区段和钻井参数的差异，选择适当的钻井工具。同时，要加强井眼轨迹测量工作，对有关的测量数据进行复核，确保井眼轨迹测量数据的准确度，并对障碍井进行规避，从而避免其给钻进施工造成不必要的负面影响。最后，还需要充分认识到定向井钻井工艺技术安全保障问题，根据钻进施工的经验和成功案例，在分析安全风险的情况下制定安全制度。

4.4 设计最佳的井身轨迹

除上文所述的策略之外，对井身轨迹进行优化也有一定的积极作用，工作人员可结合实际情况，对井眼的前进方向进行控制，使之能够与设计要求保持一致。这样一来，钻井过程中产生的摩擦阻力将会变小，钻头的旋转速度将不会受到任何影响，无论是起钻还是下钻的过程中，其施工速度都会有所提升，能够使定向井钻井工艺技术发挥应有的作用。

5 结语

石油资源被誉为工业的血液，保证石油资源开采稳定性、提升石油资源开采效率，是从业人员一直以来追求的目标，在各种新技术不断出现的今天，加强对施工开采技术的探索更是意义重大。定向井钻井工艺技术的速度会受到多方面因素的共同影响，工作人员可采取控制井壁的稳定性、优化定向井剖面的设计、优化定向井钻井技术、设计最佳的井身轨迹等一系列措施，确保定向井钻井速度达到设计数值，为保证石油资源顺利开采打下坚实的基础。