定向井钻井速度的影响因素及提升措施

蔡润峰

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300459

引言

众所周知，油气资源开采水平的高低，将会直接影响一个国家的经济发展水平。为了加快我国现代化建设速度，不仅要加强油气资源勘测力度，而且也要从钻井技术入手，采取科学措施提升钻井速度，从而实现增进我国油气资源开采量的目的。研究表明，大量油气资源深藏地下，由于地质结构十分复杂，为了提升油田采收率，需要采用企业采用定向井钻井技术，并采取措施提升定向井钻井效率与速度，方可满足我国油气资源的开采需求。因此，采取有效措施提升定向井钻井速度，将会成为我国采油企业未来重点工作内容。

1 提升定向井钻井速度的意义

与普通直井相比，定向井钻井技术对于地面条件限制要求比较少，并且可加快油气资源开采效率，所以成为各大油气普遍采用的钻井技术。此外，随着油气田开采时间的增加，油气资源的开采难度大幅度增加，为了提升油气资源开采效率，挖掘剩余油气资源的价值，定向井钻井技术同样可以发挥重要作用[1]。但是，尽管定向井钻井技术不断成熟，钻井效率持续增加，但是受制于外部因素制约以及技术层面限制，导致定向井钻井速度无法持续保证，严重影响油气田开采工作效率。因此，为了提升定向井钻井速度，需要认真剖析影响定向井钻井速度的因素，逐一消除影响，确保定向井钻井速度符合油气田开采需要，对促进油气资源开采企业经济效益具有重要意义。

2 定向井钻井技术概述

在油气田开采过程中，开采企业会应用各类技术完成油气资源的开采工作，而钻井技术的应用好坏，将会直接影响油气资源的开采效率与开采成本。因此，为了使定向井钻井技术的应用更具针对性，开采企业应了解各类定向井钻井技术的优缺点，提升定向井钻井技术的应用质量。

2.1 直井段的轨迹控制技术

在钻井期间，定向井可以区分为多个阶段，以直井段为例，为了保证钻头可以沿着既定路线钻井，需要使用轨迹控制技术防止出现轨迹倾斜问题。在钻井过程中，直井段的钻具由于受到外部因素作用，稍有控制不当，便会出现钻进轨迹倾斜现象，影响钻进效果。此时，为了提升直井段的钻进效果，现场人员需要严格控制钻进路线，并应用技术手段抵消不良因素对钻进工作的影响，合理使用钻进工具，及时调整偏移轨迹，避免出现斜井问题。需要注意的是，在钻进过程中，现场人员不仅要合理使用轨迹控制技术，而且要严格控制钻头压力，且不可使钻头压力超过正常范围，同时确保井壁与扶正器可以紧贴贴合，正确使用满眼钻具，提升直井段的钻进效果。

2.2 造斜段的轨迹控制技术

在钻井阶段，造斜段是定向井中的重要组成部分。对于造斜段而言，其指的是以规划图纸中的造斜点为端点，对钻头的钻井角度进行调整，使其与垂线形成一个夹角，加快定向井的钻井速度。在钻井时，现场人员应以规定的角度开展钻进作业，及时纠正钻进偏差，确保井斜角符合要求。此外，在钻进过程中，现场人员应密切留意造斜率是否符合要求，加强现场监督力度，正确使用钻铤技术，保证钻头的钻进方向符合预定轨迹。

2.3 稳斜段的轨迹控制技术

一般来说，稳斜段是定向井钻井的最后阶段。在稳斜段钻井工作中，现场人员需要借助无线随钻技术，密切监测钻头的实际工作状态，及时调整钻进参数，保证稳斜段施工质量符合要求。与此同时，在无线随钻技术的帮助下，现场人员可以对钻头工作角度、井斜角等参数进行监测，如果钻头钻进方向与既定路线发生偏差，现场人员可以调整钻头方向，确保钻进轨迹与预定方向保持一致。对于现场条件有限且无法使用无线随钻技术时，现场人员可以将单点测斜仪、多点测斜仪与稳斜钻具结合使用，确保稳斜段钻井工作质量符合油气资源开采要求。

3 影响定向井钻井速度的因素

在定向井钻井过程中，影响钻井速度的主要因素有三个方面，即：工程因素、地质因素与技术因素，下面将对此进行详尽叙述。

3.1 工程因素

因工程因素制约，导致定向井钻井过程中速度达不到最佳状态，影响钻井效率。例如，在正式钻井工作开始前，开采企业没有对现场地质环境条件进行调研，使得钻井方案缺乏针对性，所以定向井钻井速度无法满足方案预定要求。与此同时，在定向井钻井阶段，钻井参数确定以及选择合适的钻井机械同样十分重要，但是部分开采企业对上述内容不重视，例如，钻井参数调整不当以及未能选择合适的钻井机械，从而导致钻具破损率大幅度增加，影响钻井速度。

3.2 地质因素

在定向井钻井过程中，地质因素将会对钻井速度产生明显影响。众所周知，我国地大物博，各个区域的地质条件存在显著差异，所以要针对地层特点，选择合适的钻井工具或钻井技术，方可确保钻井工作可以正常进行。此外，如果地层倾角、地层岩性存在差异，则同样也会影响钻井速度。对于定向井钻井工作来说，一旦钻进轨迹与预定方案存在差异，则现场人员需要及时调整钻进方向，否则将会出现斜井问题。因此，在开始钻进工作前，开采企业应重视勘察地质条件，及时调整钻进方案，确保钻井速度不会因地质因素产生影响。

3.3 技术因素

定向井钻井技术应用水平差异，将会直接影响最终的钻井速度，不同技术方式对钻井速度的影响十分明显。因此，为了保证定向井钻井速度符合开采方案要求，需要开采企业重视技术因素，并在钻井前组织人员了解定向井钻井工艺与技术，提升现场作业人员的专业素质，增强实际钻井工作经验，做好地质情况调研工作，及时根据现场情况调整定向井钻井方案，保证钻进轨迹与钻井速度符合要求。此外，概括地说，技术因素对钻井速度的影响可以概括为以下几方面[2]：①钻压的确定。在钻井过程中，钻头力度的大小与地下岩层的硬度有关，当有坚硬物体在钻进轨迹当中时，现场人员应适当增加钻头压力，确保钻井速度符合要求。②下部钻具的组合。为了控制井眼轨迹，需要确保下部钻具具有良好的稳定性。在钻井过程中，下部钻具稳定器的类型与数量要予以针对性的选择，井眼与稳定器之间的距离要精准计算，确保井眼运行轨迹符合钻井方案要求。在定向井钻井过程中，稳定器主要有两类类型，即：螺旋与滚子两种。如果钻井地点为中硬土，螺旋稳定器则更具适用。随着钻井深度的不断增加，井口直径会逐渐增加，此时要及时调整稳定器防止出现斜井问题，加快钻井速度。③调整钻井相关参数。在定向井钻井过程中，钻头压力、旋转速度等参数会影响钻井速度。因此，在钻井时，现场人员要根据钻井情况随时对参数进行调整，可适当增加转速，加快定向井钻井效率。

4 提升石油定向井钻井速度的具体措施

为了进一步加快定向井钻井速度，开采企业可通过以下措施实现提升定向井钻井速度的目的。

4.1 有针对性的优化钟摆结构

在定向井钻井工作中，为了保证钻井工作可以有序进行，优化钟摆结构是很有必要的。其中，在直井钻井阶段，为了出现钻井偏差问题，开采企业应对钟摆结构进行优化，确保钻井轨迹符合要求，加快钻井速度。此外，优化后的钟摆结构可以及时对钻头的钻进轨迹进行监测，了解钻头的钻进状态，如有斜井问题可以第一时间进行修正，加快定向井钻井速度。

4.2 保持井壁的稳定性

在定向井钻井过程中，为了加快钻井速度，井壁稳定性是否符合要求是十分关键的。在钻井时，如果发生井壁坍塌问题，不仅会影响钻井工作的安全性，同样也会影响钻进效率。因此，开采企业应采取措施确保井壁的稳定性符合标准要求，密切监测钻井压力值的波动情况，确保钻井压力值始终保持平衡状态[3]。此外，开采企业应做好钻井前的勘探工作，了解地质条件，以地层密度为基础，合理设定钻井压力值，防止出现井壁坍塌。与此同时，在钻井过程中，确保钻井速度保持合理区间，防止因抽吸现象而降低井壁的稳定性。如有必要，为了增加地层的承载性能，开采企业可通过灌注钻井泥浆的方式提升井壁的稳定性。如果井壁的剥蚀性能比较差，可将一定比例的防塌剂添加到井壁表层、中层，降低失水问题出现概率，使井壁更加稳定。最后，在钻井时，为了保持井壁的稳定性，现场人员应对井壁表层、中深层的失水量进行监测，可通过添加防塌剂、聚合醇等药剂将失水量控制在合理区间，有助于提升井壁的稳定性。

4.3 优化定向井钻井技术

为保证定向井钻井速度符合开采要求，提升定向井钻井效率，开采企业应投入更多精力对定向井钻井技术进行优化。以直井段为例，开采企业可对钟摆结构进行优化，如果井身斜度增加，可将钟摆提升来降低斜向作用力，确保井身斜度符合钻井施工方案要求。另外，针对地下结构特性不同的特点，开采企业应对现有钻井工艺技术进行优化，或者选型更加现代化的钻井工艺，例如，预测技术、井眼轨迹控制技术与随钻测量技术等，加强对井眼轨迹监测的力度，确保井眼轨迹的连续性、光滑度符合要求，有助于加快钻井效率，提高钻井速度。

4.4 规范操作定向仪

在钻井时，定向仪操作不规范，将会影响钻井速度。在实际钻井作业时，开采企业要求有经验的人员来操作定向仪，确保钻进轨迹符合要求。在使用定向仪过程中，多个现场作业人员应在钻井时规范的操作定向仪，不得私自违规操作，防止安全事故出现。另外，在钻井前，作业人员应对定向仪的工作状态进行查验，做好保养工作，确保定向仪的测量精度符合标准要求，提升定向仪工作的精准性[4]。一般来说，随着定向井钻井速度增加，钻头遇到的阻力也会增加，所以定向仪切不可在造斜弯曲时使用。总之，为了加快钻井速度，除了要加强现场作业人员培训力度外，还要保证定向仪的精度在标准要求范围之内，随时解决定向仪工作过程中出现的问题。

4.5 优化井眼轨迹控制技术

提升定向井钻井速度，关键是严格控制井眼轨迹。在钻井过程中，一次定向成功概率越高，则钻井作业效率越高。所以，在钻井时应用无线随钻设备，可以对钻头运动轨迹进行监测，跟踪并控制钻头的工作状态，确保井眼轨迹符合要求。以增斜作业为例，以设计方案为基础，准确计算井眼曲率剖面，使井眼轨迹符合设计方案，防止出现轨迹不规则问题。在稳斜井区段作业时，控制频率应加大，时刻测量钻头的运动轨迹，利用软件对测量信号进行分析、计算，快速纠正轨迹运动偏差，提升钻井速度。

4.6 按时清理井眼

在定向井钻井过程中，开采企业应对井眼清理工作加以关注，在规定的时间内指派人员对井眼进行清理，提升定向井钻井速度。与此同时，在钻井时，岩屑不稳定问题时常在作业中出现，所以现场人员使用专业处理液对井眼进行清理，消除钻屑稳定性差问题，加快钻井工作效率。另外，在清理井眼前，开采企业应完成井眼清理方案的制定，优化清理方法，确保可以在要求的时间内完成清理工作，降低钻井成本。最后，开采企业应做好人员培训工作，了解井眼清理要点，做好检查工作，确保井眼清理符合后续钻井工作要求。

5 结束语

速度决定经济效益，在定向井钻井工作中，面对可能影响钻井速度的诸多不利因素，开采企业应明确钻井工作要点，提前完成地质勘测工作，合理制定钻井作业方案，加强钻井现场监督力度，采取有效措施提升定向井钻井速度，对提升我国定向井钻井工艺水平具有重要意义。