翟立偉

中海石油（中國）有限公司深圳分公司深水工程技術(shù)中心，中國·廣東 深圳 518000

近年來，平面大型鉆井技術(shù)的發(fā)展為油田開發(fā)后期采用監(jiān)測封閉技術(shù)調(diào)整開發(fā)方案提供了更廣闊的空間。鉆井施工中復(fù)雜區(qū)塊事故井和生產(chǎn)井的鉆探，實(shí)現(xiàn)了單管雙井、單管多井的技術(shù)，大大降低了鉆井成本。另外，定向井鉆井技術(shù)在縮短定向時(shí)間的同時(shí)，又避免了在較低復(fù)雜層定向施工的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在大范圍好、集群好的情況下，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，拓寬定向井工藝技術(shù)的應(yīng)用對(duì)中國石油能源的充分開采，提升能源的利用率具有重大意義。論文以A 油氣田為例介紹了拓寬定向井技術(shù)應(yīng)用的必要性和具體措施，以期對(duì)油氣田的鉆井技術(shù)應(yīng)用給出參考性建議。

拓寬定向井；工藝技術(shù)；應(yīng)用探究

1 引言

目前，大多數(shù)油田含水率較高，定向鉆井技術(shù)在當(dāng)前油田開發(fā)中占有重要地位，定向鉆井技術(shù)可以利用地下油藏中的原油(水平方向)，大大減少了鉆井次數(shù)，達(dá)到了目的。隨著科研人員的不斷研究，大大提高了技術(shù)目標(biāo)的準(zhǔn)確性，施工人員可以更好地控制鉆孔的角度和方向角，使獲得的鉆孔更適合上述情況。此外，研究人員還從事剩余油導(dǎo)向鉆井技術(shù)的研究，隨著該技術(shù)研究的深入，定向鉆井技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展[1]。隨著油氣藏的不斷開發(fā)、勘探和開發(fā)過程中，受相關(guān)因素的影響，使得在鉆井過程中不易接管垂直鉆井的類型。克服相關(guān)制約因素，開展相關(guān)勘探開發(fā)工作。由于油氣田所在盆地油氣資源豐富，通過對(duì)相關(guān)資料的分析可知，該區(qū)儲(chǔ)層物性相對(duì)較差，直井產(chǎn)能發(fā)揮會(huì)受到較大限制，為了在實(shí)際應(yīng)用過程中取得更好的效果，目前A 油氣田開展了定向井工藝技術(shù)研究并取得了滿意的效果。

2 定向井工藝技術(shù)概述

中國對(duì)定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，目前已開發(fā)出多種類型的設(shè)備和工具，其中包括跟蹤鉆井設(shè)備、采集鉆井?dāng)?shù)據(jù)、搜索分析和實(shí)現(xiàn)鉆井軌跡精確監(jiān)測的無線電裝置。定向軌跡技術(shù)的設(shè)計(jì)能力達(dá)到控制軌跡、保證施工質(zhì)量和要求的標(biāo)準(zhǔn)，采用一系列措施，充分解決施工中可能出現(xiàn)的各種鉆探問題，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是定向鉆進(jìn)的前提，同時(shí)還要選擇合適的施工工具和設(shè)備[2]。鉆井的工具主要專用工具是彎接頭、非磁性鉆井軸承和井下馬達(dá)。輸入定向鉆是一種特殊的工具，它能產(chǎn)生彎曲接頭的橫向力，方向偏差和旋轉(zhuǎn)方向在規(guī)則安裝在彎曲法蘭上一個(gè)循環(huán)套，外殼上一個(gè)標(biāo)記附著在彎曲方向上這個(gè)刀具表面的方向可以由一個(gè)點(diǎn)決定，轉(zhuǎn)向可分為固定角度和可調(diào)角度，彎曲機(jī)翼可分為機(jī)械式、電氣式和液壓式，彎曲角度可通過地面控制獲得調(diào)整以滿足旋轉(zhuǎn)方向、偏轉(zhuǎn)的要求，可有效地提升鉆井速度，加快鉆速和鉆削成本降低。降低非磁性鉆機(jī)主要由鉻/鎳鋼、蒙乃爾合金鋼、奧氏體鋼、錳及鉻銅合金等，這類鉆機(jī)不易磁化，交叉性很小，但在鹽水鉆井中更易腐蝕在為了控制穩(wěn)定器對(duì)羅盤的影響，必須使用非磁性鉆機(jī)，至非磁性鋼保存到深孔工具包括渦輪鉆孔工具、排量馬達(dá)和電動(dòng)鉆具。推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)可以確保原始鉆孔尺寸的鉆孔尺寸如果井里有一個(gè)橋接器，必須通過鉆井液流動(dòng)保持井底清潔。如果工作速度與空轉(zhuǎn)速度沒有區(qū)別，螺桿鉆具由四部分組成：旁通閥、發(fā)動(dòng)機(jī)、卡紙軸和齒輪波。循環(huán)鉆井液能量如果你當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，鉆井液進(jìn)入鉆具的發(fā)動(dòng)機(jī)，這是由于旋轉(zhuǎn)其螺孔，并驅(qū)動(dòng)齒輪箱和鉆床。如果無鉆井液循環(huán)，泵流量低，上部的彈簧效應(yīng)可以打開閥芯，鉆井液進(jìn)入井筒或從井筒中流出，將鉆井液的性能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

3 應(yīng)用定向井工藝取得的成效分析

隨著當(dāng)前勘探技術(shù)和鉆探領(lǐng)域的不斷完善，在鉆探過程中，針對(duì)斷層造成的地層重復(fù)，落入陡峭地帶，對(duì)這些鉆井的實(shí)際鉆探資料的分析，確定了新的地質(zhì)目標(biāo)，為了充分利用這些鉆孔，采用定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行定向側(cè)鉆和精確鉆進(jìn)，隨著油氣勘探從綜合氣田向區(qū)塊氣藏的發(fā)展，鉆井目標(biāo)必然狹窄，常規(guī)垂直鉆井技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。由于該區(qū)域地層俯沖角度大，需要對(duì)鉆井的壓力和揚(yáng)程進(jìn)行控制，導(dǎo)致油氣田硬地層鉆速極低。同一構(gòu)造垂直鉆井偏斜規(guī)律的統(tǒng)計(jì)分析移動(dòng)地面鉆孔位置，利用變形規(guī)律增加鉆壓，采用旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和穩(wěn)定器相結(jié)合的方法控制鉆孔[3]。

4 拓寬定向井工藝技術(shù)應(yīng)用的措施

4.1 充分認(rèn)識(shí)到拓寬定向井工藝技術(shù)的必要性

根據(jù)油氣田的儲(chǔ)層特征、地貌特征和開發(fā)現(xiàn)狀，有必要推廣定向鉆井技術(shù)，油氣田地下儲(chǔ)層多為破碎儲(chǔ)層，與垂直鉆井相比，定向井技術(shù)加大了油氣排采范圍，顯著提高了油氣產(chǎn)量，定向鉆技術(shù)在低滲透油藏的應(yīng)用，可以擴(kuò)大油氣排采范圍，降低油氣排阻，達(dá)到提高油氣產(chǎn)量的目的，如果失去探井，將定向波技術(shù)應(yīng)用于定向側(cè)鉆，水平井要充分論證，確定儲(chǔ)層的準(zhǔn)確參數(shù)(垂向深度、儲(chǔ)層厚度、產(chǎn)狀因素等)，然后鉆水平井，以反映水平井在油氣藏開發(fā)中的實(shí)際優(yōu)勢。

4.2 全面優(yōu)化現(xiàn)有的定向井工藝技術(shù)

優(yōu)化定向鉆井技術(shù)措施，充分控制井流量，達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)定向鉆井施工安全管理。為達(dá)到定向鉆孔設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化鉆具組合形式設(shè)計(jì)，鉆具的配制包括試驗(yàn)儀器、鉆具、鉆孔用鉆具、定向彎管、無磁鉆機(jī)、穩(wěn)定器等的配制。為了保證定向鉆進(jìn)的順利進(jìn)行和不平衡鉆進(jìn)作業(yè)的選擇，必須對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。它足以使井眼保持平衡狀態(tài)，防止鉆井液進(jìn)入儲(chǔ)層這個(gè)鉆探設(shè)備和器材的使用，可以保證整個(gè)鉆探過程的安全，實(shí)現(xiàn)工具的組合形式，并根據(jù)不同的情況更換相應(yīng)的定向井鉆井工具。高質(zhì)量使用有效位，減少鉆具在殼體中的旋轉(zhuǎn)并損壞殼體阻止[4]，接受低轉(zhuǎn)速路徑，實(shí)現(xiàn)高鉆壓斜井段鉆進(jìn)，防止殼體磨損損壞，影響鉆孔耐久性。

定向井軌跡的設(shè)計(jì)是確保定向井設(shè)計(jì)科學(xué)合理的關(guān)鍵。垂直井部的施工與以往的井有很大的不同，為了確保垂直井部的施工品質(zhì)，可以優(yōu)化定位類型的選擇。方向井需要嚴(yán)格按照建設(shè)設(shè)計(jì)方案的規(guī)定進(jìn)行控制。使用鉆探后的測試裝置收集數(shù)據(jù)，計(jì)算韋爾參數(shù)，同時(shí)詳細(xì)分析收集的數(shù)據(jù)。傾斜點(diǎn)的選擇必須科學(xué)且合理地結(jié)合優(yōu)化的鉆探技術(shù)以獲得高品質(zhì)傾斜部分。在實(shí)際運(yùn)行中，將穩(wěn)定器用于下井運(yùn)行，以減少定向井施工時(shí)軌道與設(shè)計(jì)軌道的偏差。當(dāng)產(chǎn)生與良好軌道設(shè)計(jì)方案的偏差時(shí)，需要立即校正，并且需要制定最短時(shí)間的最佳校正方案以減少良好軌道的偏差度和減少時(shí)間損失。井下軌道的控制在偏離的區(qū)間內(nèi)不緊密。軌道應(yīng)被嚴(yán)格控制，以避免操作中的井下偏差。偏差制作點(diǎn)的設(shè)計(jì)完成后，分析垂直井區(qū)間的偏差，根據(jù)需要增大偏差，選擇適當(dāng)?shù)钠钤黾臃椒?。在建造過程中，必須檢查位的磨損程度，以避免由于位的過度磨損造成的負(fù)面影響。

在開始進(jìn)行定向井鉆探技術(shù)工作之前，應(yīng)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案中載有井身具體計(jì)劃，其中還包括對(duì)井斜和方位角的要求，以及對(duì)井斜、穩(wěn)定和水平段的要求。設(shè)計(jì)包括優(yōu)化相關(guān)的施工工具和施工參數(shù)，從而有效地減輕壓力，事故時(shí)安全水平低，保證人員安全具體的施工技術(shù)在每個(gè)地區(qū)。根據(jù)井型的不同，具體的偏離設(shè)定了參數(shù)。儀器工作狀態(tài)和鉆井參數(shù)。根據(jù)每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)，確定測量井徑的方法和具體的控制措施。為了保證井眼施工質(zhì)量，必須給井提供特定的位置，以便于在鉆井過程中準(zhǔn)確避免井下事故。制定安全對(duì)策計(jì)劃，減少安全事故發(fā)生率，整頓鉆井工作。在施工過程中，對(duì)附近土壤層的地層樣品進(jìn)行分析，分析鉆機(jī)的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，以確定鉆機(jī)及工具的質(zhì)量，并多次測量和制作數(shù)據(jù)記錄，充分了解鉆井工程的質(zhì)量和環(huán)節(jié)的進(jìn)展。在定向井設(shè)計(jì)中，應(yīng)包括分期施工的技術(shù)措施，捕捉設(shè)計(jì)偏差的深度，提供施工過程中各井段的鉆具組合形式和鉆井參數(shù)的施工，提出井身曲線測量系統(tǒng)，為確保對(duì)該井的井眼軌跡進(jìn)行充分控制，達(dá)到預(yù)期的鉆井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高鉆井作業(yè)安全性，列出了定向鉆井安全注意事項(xiàng)。通過稍微增大偏差范圍，有必要對(duì)長井段的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，增加內(nèi)聯(lián)量規(guī)的密度，隨時(shí)觀察偏差，做好記錄，觀察鉆盤的扭矩變化，檢查工具是否異常，評(píng)估屏障效果，井內(nèi)是否有鉆屑和水泥，評(píng)價(jià)井段鉆井質(zhì)量，確定鉆井工藝，達(dá)到設(shè)計(jì)的定向軌道。

一些學(xué)者對(duì)井下鉆柱力學(xué)的模擬技術(shù)進(jìn)行了研究，并利用計(jì)算機(jī)模擬軟件對(duì)井下鉆柱力學(xué)的模擬技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，分析結(jié)果可作為大井斜鉆井可行性的數(shù)據(jù)支持，為大角度鉆井的研究提供有力的支持定向鉆進(jìn)的施工與實(shí)施。利用鉆機(jī)設(shè)計(jì)軟件確定摩阻扭矩、滑鉆及模擬變化。為了驗(yàn)證抗扭性和抗拉強(qiáng)度，采用三軸拉伸法，同時(shí)對(duì)軌道特性進(jìn)行測試，進(jìn)行相應(yīng)的定性分析確定井身橫向荷載與臨界彎曲荷載的關(guān)系是否符合要求，在實(shí)際施工中應(yīng)高度重視井眼的清理，因?yàn)榫鄣那謇碇苯佑绊懙骄鄣陌踩途诘馁|(zhì)量，可以在不影響泵使用安全的前提下增加排量，環(huán)空返速可控制在臨界值以上，若井的鉆進(jìn)地層較軟，則鉆進(jìn)速度過快，導(dǎo)致清孔不清，適當(dāng)控制轉(zhuǎn)速和機(jī)械鉆進(jìn)速度，保持井內(nèi)清潔。

4.3 在更多種類的石油儲(chǔ)層中應(yīng)用定向井工藝技術(shù)

油氣田普遍存在不勻質(zhì)儲(chǔ)層，已研究開發(fā)了部分構(gòu)造，修建了部分集輸管道，這是非常重要的，為了提高勘探開發(fā)的整體效益，針對(duì)此類油藏定向鉆井技術(shù)的不同情況，采用了不同的定義，對(duì)于富集的儲(chǔ)層，可采用部分直井開窗或磨銑。利用定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆一套新的壓裂體系，恢復(fù)該類鉆井的油氣產(chǎn)量，對(duì)于因增稠或鉆井誤差等原因無法達(dá)到壓裂體系的垂直鉆進(jìn)，選擇有利的方位，為了重新實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的和維持生產(chǎn)，在打開窗口或改變方向后，如果得不到油氣，可以選擇多底井技術(shù)，選擇有利的裂縫發(fā)育目標(biāo)獲得油氣。此外，對(duì)于低滲透類型的油氣田也可以使用定向井工藝技術(shù)進(jìn)行開采。

5 結(jié)語

目前，定向鉆井是大型油田的主要鉆井選擇，特別是在油田開發(fā)后期，為了滿足剩余油氣生產(chǎn)的條件，更多地采用水平井鉆井，根據(jù)油氣田生產(chǎn)現(xiàn)狀，定向裂縫的鉆探是最好的解決方案，通過水平井鉆井的勘探，定向鉆井技術(shù)優(yōu)化研究將采取最佳的鉆井技術(shù)措施，以滿足油氣田勘探開發(fā)的技術(shù)要求。定向鉆井技術(shù)的優(yōu)化可以提高定向鉆井的整體鉆井質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)油氣田的更好開發(fā)利用，在不同井段定義不同的優(yōu)化規(guī)則后，實(shí)現(xiàn)特定井段的鉆井施工。