定向井轨迹控制关键技术研究

定向井轨迹控制关键技术研究

黄军辉

江汉油田石油工程公司钻井一公司定向井公司湖北省潜江市433121

摘要：在油气田开发中，井眼轨迹控制技术措施是定向井钻井技术的关键，通过合理对井眼轨迹的设计，从而更好的提升定向井钻探施工质量。本文主要对井眼轨迹剖面优化设计技术和井眼轨迹控制技术进行了阐述，以供参考。

关键词：定向井；轨迹控制；关键技术；研究

ABSTRACT：Inthedevelopmentofoilandgasfields，welltrajectorycontroltechnologymeasuresarethekeytodirectionalwelldrillingtechnology.Throughrationaldesignofwelltrajectory，theconstructionqualityofdirectionalwelldrillingcanbebetterimproved.Inthispaper，theoptimumdesigntechnologyofboreholetrajectoryprofileismainlydiscussed.Thewelltrajectorycontroltechnologyisdescribedforreference.

Keywords：directionalwell；trajectorycontrol；keytechnology；research

1.石油钻井定向井轨迹控制技术的重要作用

随着我国的经济水平不断提升，我国的石油也在不断的被开发，然而对于石油的开发来说，钻井是其中必不可少的关键技术之一。随之我国的钻井技术种类也是越来越多，其钻井的技术也越来越好。其中最为重要的莫过于是定向井钻井技术，定向井对于河流湖泊以及处于断层遮挡等复杂的地形中的油藏有很大的优势。对于定向井的轨迹设计以及轨迹的控制都需要非常的准确，这样才能让定向井在复杂的地形当中很好的进行钻井。当然，井眼轨迹的设计对定向井的钻井质量也有着重要的影响力。因此，相关人员需要在定向井井眼轨迹的设计以及井眼轨迹的控制上进行研究，从而让定向井的钻井质量达到目前的标准。

2.井眼轨迹剖面优化设计技术

2.1优化设计原则

任何工作都有相应的管理措施，对于定向井的井眼轨迹设置，需要按照一定具体的规定进行管理，其主要的施工原则主要有以下几个方面。

1、以达到最终的目标为原则。钻定向井的最终目标分为很多种：为了穿越多层的含油地层，加速开发；合理的避让地下断层，开发参与油藏；使井眼轨迹最为明显，保证油气藏完全的展现出来；事故复杂无法进行侧钻处理；为了节约钻井场地而选择丛式结构形式。

2、有利于现场施工的正确实施，确保高效的进行钻井使用；在进行定向井轨迹剖面设计时，首先需要设置造斜点，同时尽量的选择稳定性高、软硬适中的开采位置，还要避让容易发生地质灾害的区域进行造斜处理。还应该根据地质目标的不同使得定向井的斜角存在一定的差异，进行定向井井斜角确定时，不能太大也不能太小，如果超过了45°则会加大施工的难度，导致了井下开采环境比较复杂；如果小于15°，则会导致了稳定性下降，频次变化不一致，所以应该保证该处的井斜角控制在15°-45°之间。在进行造斜率确定的过程中，应该根据开发区域的地层和工具所能达到的最大造斜能力，尽量的缩短造斜率和造斜井段的长度，以提升钻井效率

3、在实践过程中，为了能够满足开采后期钻井的实际需求，需要在确保安全的基础上，尽可能的对井眼的曲率进行减小，以保证开采的顺利进行，同时能够充分的保证后期改造中的安全性，促进整体工作效率的提升。

2.2井眼轨道类型选择

通常情况下，我们需要选择的井眼轨迹主要有以下三种情况，这三种的剖面形式为：“直--增--稳--降--直”五段制剖面、“直--增--稳--降”四段制的剖面，“直--增--稳”三段制的剖面。在进行井眼优化设计的过程中，需要根据目标的不同而进行最终的确定。但是我们也知道，因为不同类型的井眼轨迹存在不同的优势和缺点，尤其是三段制的情况，在设计上来说操作方法比较简便，造斜井段也比较短，现场施工的难度比较小，通常情况下，对于这种情况要求比较低。在“直--增--稳--降”四段制轨迹剖面中，非常容易出现的现象就是岩屑床，在起钻和下钻的过程中钻头所受到的外力比较大，非常容易出现卡钻的情况，一旦发生上述情况，则会造成了施工中出现事故，所以这种形式使用率非常低。而对于“直--增--稳--降--直”五段制剖面进行轨迹剖面的设置，比较适用于后期采油中的一些实际操作中，可以充分的保证采油泵正常的进入。

3.井眼轨迹控制技术

3.1直井段的井眼轨迹控制技术

直井段的钻探施工采取防斜钻具组合的形式，保证井眼轨迹的垂直。实时监测井眼轨迹数据，当发现井眼出现偏西的情况，采取必要的纠斜措施，使其恢复正常钻进的状态。对于丛式井的钻探施工，预防井下发生碰撞，采取必要的防碰技术措施。存在磁场干扰的状况，采用陀螺测斜仪测量井斜方位。

3.2造斜井段的井眼轨迹控制技术

造斜井段的钻探是从造斜点开始，改变垂直井眼的钻探施工。设法使钻头偏离井口的铅垂线，达到造斜井段的井斜角。应用螺杆实现造斜达到设计的造斜率，降低实际钻探施工中的造斜率和设计造斜率的偏差，达到造斜井段的钻探目标。定向造斜钻具的优选，能够提高造斜井段钻探的质量。如采用定向弯接头和螺杆钻具的组合形式，就能够达到设计的造斜率。

造斜井段采用随钻跟踪测斜技术措施，及时调整造斜井段的井斜角，使其满足定向井施工设计的要求。优化钻井施工参数，通过调整钻进的参数，可以调整井斜角，改变近钻头钻具的组合，控制井斜方位的变化，满足造斜井段的技术要求。

3.3稳斜段轨迹控制技术。

在造斜结束后，对于直-增-稳三段制结构的井眼轨迹剖面来说，接下来的任务就是进行稳斜井段的施工。稳斜井段施工最好选用无线随钻测量仪器进行跟踪控制，实现动态监控，发现实际井斜角、方位角偏离设计值及时进行调整，保证中靶。但有时在没有无线随钻测斜仪器时，就需要下入稳斜钻具组合，应用单、多点测斜仪定点测斜，使实钻轨迹离开设计轨迹“不要太远”，既要保证中靶，又要提高机械钻速。一方面如果实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹剖面偏离太远，那么就可能造成脱靶，使井身质量不合格；另一方面的意思就是如果始终要求实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹误差很小，那么势必要非常频繁的测斜，频繁的起下钻更换钻具组合，必将影响机械钻速，增加钻井周期。

4.总结

在石油开采中，石油钻井定向井是不可缺少的技术。在钻井过程中，通过对定向井轨迹控制，可以更好的提升定向井钻探施工质量。另外在钻井过程中，需要做好优化工作，达到减少一操作的时间效果。

参考文献

[1]申文东.石油钻井井喷事故致因机理分析及预警系统研究[D].西南石油大学，2017.

[2]赵隆军，梁宇超.钻井井身轨迹三维可视化技术的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2014，34（08）：33.

[3]王建彬.石油钻井工程事故的预警技术研究[D].中国地质大学（北京），2013.

[4]张继豹，谢晋.钻井井（孔）眼轨迹计算与图形绘制软件的设计[J].电脑知识与技术，2009，5（26）：7543~7544.

[5]莫若平，武文，李喜平.浅谈定向石油钻井的经济效益和社会效益[J].中国煤田地质，2002（02）：86~87.

[6]刘根梅.定向侧钻井井身轨迹的计算法[J].石油钻采工艺，1983（03）：27~31.