定向井軌道設(shè)計及其軌跡控制技術(shù)研究

王朋瑞

摘 要：在定向井工藝技術(shù)的發(fā)展長河中，定向井也從單一的定向井發(fā)展至當(dāng)前大位移水平井，并且機(jī)械鉆進(jìn)持續(xù)攀升，建井周期持續(xù)縮減，井眼軌跡控制成為影響鉆井速度的一個長期原因，定向井鉆井內(nèi)的主要技術(shù)則為井眼軌跡控制技術(shù)，通過對定向井軌道設(shè)計進(jìn)行分析，進(jìn)一步研究軌跡控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：定向井；軌道設(shè)計；軌跡控制技術(shù)

引 言：定向井屬于依照事先設(shè)計的井斜與方位鉆到目的層位的鉆井方式，通常使用在油田埋藏于深山、老林、城鎮(zhèn)、海洋、河流、湖泊、沼澤等地貌繁雜之處，或者在井場設(shè)定于搬家安裝時遇到困難，通常在其周遭鉆定向井。

一、科學(xué)定向井井眼軌跡與軌道設(shè)計

1、定向井經(jīng)驗軌跡優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

井眼軌跡剖面設(shè)計屬于定向井鉆井施工的根基，只有持續(xù)改良完善井眼軌跡設(shè)計，確保井眼軌跡設(shè)計的正確性以及科學(xué)性，從而保障定向井鉆井完成達(dá)成預(yù)定目標(biāo)。

對于定向井井眼軌跡剖面優(yōu)化的設(shè)計而言，需本著相應(yīng)的原則給予執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)將完成定向井鉆井地質(zhì)目標(biāo)作為原則，定向井鉆井具有諸多地質(zhì)目標(biāo)，包含了跨過諸多含油地層提升勘探研發(fā)成效、規(guī)避地層內(nèi)的斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而有效開采地下剩余油氣儲層、完成油井井眼軌跡大面積在油氣儲層的目的層內(nèi)延伸，從而加大油氣藏的外漏面積，并且，由于鉆井或油氣開采時產(chǎn)生事故而令油井無法被正常開采，具有地面障礙物不能正常鉆井的范圍，也能夠透過定向井完成鉆井開采，為了節(jié)省鉆井成本，還能夠透過叢式平臺定向井開發(fā)的方法節(jié)約井場的占地面積。需要通過安全、高效、優(yōu)質(zhì)的鉆井施工當(dāng)做現(xiàn)場施工的目標(biāo)，在執(zhí)行定向井井眼軌跡剖面設(shè)計中，融合所處范圍的地質(zhì)特點(diǎn)給予設(shè)計，挑選地層穩(wěn)定、松軟適宜之地進(jìn)行造斜，造斜點(diǎn)盡可能規(guī)避較易縮徑、塌陷、漏失乃至壓力有異的地層層位給予執(zhí)行，需把造斜段的井斜角掌控于15°至45°區(qū)間，由于井斜角過大則會加大施工的難度，并且容易造成鉆井事故的發(fā)生，反之則會令鉆井方位出現(xiàn)不穩(wěn)定性，加大了調(diào)整的數(shù)量，并且在選擇造斜率方面，需綜合考量油井所在地層的地質(zhì)情況與鉆井工具的真實(shí)造斜能力，在符合定向井鉆井的目標(biāo)下，盡可能降低造斜率并將造斜段長度縮短，達(dá)成迅速鉆井的目的。需盡可能符合后期采油與完井工藝進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)，在符合定向井鉆井的標(biāo)準(zhǔn)下，盡可能降低井眼的曲率，有利于后續(xù)抽油桿與油層套管的下井，并且降低兩者間的偏磨，有利于后續(xù)改進(jìn)安全采油泵等井下作業(yè)的施工。

2、定向井鉆井軌道設(shè)計

依照定鉆井的目標(biāo)及用處的差別，能夠把定向井分成常規(guī)定向井、從式井、大位移井等不同類別，常規(guī)定向井通常水平位移低于1km、垂直深度低于3km，叢式井能夠減少井場范圍，大位移定向井軌道通常使用懸鏈曲線軌道，在井眼軌跡匯總使用高穩(wěn)斜角與低造斜率。

在定向井井眼的剖面軌跡中包含了三段制剖面——直、增、穩(wěn)，四段制剖面——直、增、穩(wěn)、降，以及五段制剖面——直、增、穩(wěn)、降、直等類別，在具體設(shè)計中依照地層地質(zhì)特點(diǎn)的差異進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計[1]。

二、定向井軌跡控制技術(shù)分析

1、直井段防斜打直

直井段防斜打直在定向井井眼的軌跡控制的井段中極為基礎(chǔ)，直井段出現(xiàn)井斜是由于地質(zhì)、工程乃至井眼擴(kuò)大等原因。地質(zhì)原因成為無法控制的方面，所以，若想完成防斜打直，只能夠透過工程因素以及井眼擴(kuò)大等方面找出解決的方法。對于鉆具組合而言，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行下部鉆具組合的方式，在現(xiàn)場施工中，挑選滿眼鉆具組合與鐘擺鉆具組合而執(zhí)行防斜打直。滿眼鉆具組合可以防斜，可是無法糾斜，滿眼鉆具組合中，“滿”尤為重要，指的是需扶正器和井壁相互間的間隙盡量小，從而確保滿的狀況，謹(jǐn)防出現(xiàn)井斜。鐘擺鉆具組合是通過在鐘擺擺過相應(yīng)角度時，會出現(xiàn)回復(fù)力，此回復(fù)力會由于鐘擺擺過的角度加大而增多。當(dāng)鐘擺鉆具組合降低擺動力后，增斜力加大，如此則無法具有防斜及糾斜的效果。在鉆壓過低時，鐘擺鉆具組合才能夠展現(xiàn)出防斜和糾斜的作用，因此在運(yùn)用當(dāng)中，鐘擺鉆具組合無法令鉆壓徹底開釋，會在某種程度中對機(jī)械鉆速的提升具有影響。所以在執(zhí)行防斜打直時，應(yīng)當(dāng)依照狀況的差異挑選相應(yīng)的鉆具組合。

2、將定向造斜關(guān)掌握好

造斜的過程則為由造斜點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制鉆頭脫離井口鉛垂線增斜鉆進(jìn)的歷程，在這一區(qū)間的重要工作則為如何令鉆頭脫離井口鉛垂線，令造斜過程更為順利，所以應(yīng)當(dāng)挑選適宜的造斜工具，確保造斜率。并且即便直井段打造的十分直，可是依舊會在井斜角及方位角中具有一定的偏差，所以在進(jìn)行定向以前，應(yīng)當(dāng)將直井段測斜數(shù)據(jù)輸入至定向井核算軟件當(dāng)中，且給予計算分析，之后依照直井段的井斜與位移偏差，綜合原定向井軌跡進(jìn)行設(shè)計，再次對定向段給予改正設(shè)計，并且核算出定向各段的造斜率，而指引定向造斜施工。在定向造斜當(dāng)中，為了有效掌控造斜工具的造斜率，規(guī)避由于造斜率較高或較低對井身的質(zhì)量具有影響，則應(yīng)當(dāng)在施工中持續(xù)定向2個單根，找尋出螺桿實(shí)際造斜率，并且依照井眼曲率的慣性作用，核算出所有定向單根的滑動鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)的比率，令實(shí)際施工造斜率盡量靠近設(shè)計軌跡造斜率，從而令井眼更為平滑[2]。

3、穩(wěn)斜段軌跡控制技術(shù)

穩(wěn)斜段施工的最佳方式是選擇無線隨鉆測量設(shè)備給予跟蹤掌控，完成動態(tài)監(jiān)控，發(fā)覺實(shí)質(zhì)井斜角、方位角偏離設(shè)計值及時給予調(diào)整，確保中靶?？墒侨粼诓痪邆錈o線隨鉆測斜儀器時，則應(yīng)當(dāng)將運(yùn)用穩(wěn)斜鉆具組合，使用單、多點(diǎn)測斜儀定向測斜，令實(shí)鉆軌跡不要脫離設(shè)計軌跡過遠(yuǎn)，不但要確保中靶，還應(yīng)當(dāng)提升機(jī)械的鉆速。首先，假如實(shí)鉆井眼軌跡和設(shè)計井眼軌跡的鋪面脫離過大，則會釀成脫靶現(xiàn)象，令井身質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)。其次，假如一直需要實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計井眼軌跡之間的誤差較小，則一定要時常進(jìn)行測斜，時常起下鉆替換鉆具組合，從而則會對機(jī)械的鉆速具有影響，加大鉆井的周期。

結(jié)束語：總而言之，定向井屬于開采繁瑣油氣藏的良好方式，能夠?qū)ΤＲ?guī)油井不能開采的油氣藏給予開采，可是想要順利進(jìn)行，則應(yīng)當(dāng)依照地質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，而且應(yīng)當(dāng)針對井段的差異性選擇相應(yīng)的井眼軌跡控制技術(shù)，以此能夠依照設(shè)計的井眼軌跡進(jìn)行鉆進(jìn)，從而提升油氣資源的開采成效。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏微，范海洲，慕鑫.西峰油田定向井軌跡控制技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用[J].遼寧化工.2012.（1）：58-61.

[2]徐鳳和.定向井軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)[J].硅谷.2014.（05）：60，56.