王麗媛

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶 163411）

定向井鉆井技術(shù)已經(jīng)成為了石油企業(yè)發(fā)展過程中的重要技術(shù)措施之一，定向井井眼軌跡的優(yōu)化主要就是優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)與井口不在一條垂直線上的井，同時在定向井井眼軌跡的設(shè)計過程中，還要對井眼軌道剖面類型進行優(yōu)化，因此定向井井眼軌道的優(yōu)化技術(shù)是定向井鉆井施工中的重點。

1 定向井剖面設(shè)計

定向井鉆井施工過程中，首先需要對定向井的剖面進行設(shè)計，這就需要我們采集到定向井的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，根據(jù)實際情況制定科學(xué)合理的定向井鉆井井斜角及水平位移。我們在設(shè)計定向井剖面之前，還要對定向井鉆井施工的地理環(huán)境進行考察，盡量最大程度收集有用信息，保障井眼自身結(jié)構(gòu)的完整。工作人員在設(shè)計的過程中一定要嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)流程執(zhí)行，設(shè)計出多種可能性的方案，滿足定向井實際施工需求，保障鉆井工作的方便、有序開展。

定向井鉆井施工過程中，想要保障施工安排的更加科學(xué)合理，就要了解和熟悉鉆井過程中井眼的自身結(jié)構(gòu)，同時還要滿足鉆探需求。定向井自身的結(jié)構(gòu)與布局在剖面安排中也十分重要，采取有效的施工技術(shù)措施，保障定向井鉆進施工中每個環(huán)節(jié)的緊密配合，才能實現(xiàn)鉆井工作的順利開展。定向井施工的難度一般比較大，想要降低施工難度，就要在定向井鉆井施工過程中選擇的剖面結(jié)構(gòu)相對容易些，同時也會提升工作效率，促進我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。定向井井眼軌跡的設(shè)計優(yōu)化工作一定要以實際施工情況為基礎(chǔ)，剖面結(jié)構(gòu)的選擇盡量簡單、容易，這種情況下定向井井眼軌跡的優(yōu)化方案也會簡單，施工的難度下降，施工進度加快，才能為我國油田企業(yè)經(jīng)濟效益的增長貢獻一部分力量。

2 定向井井眼軌道模擬的數(shù)學(xué)模型

2.1 井身剖面類型

定向井設(shè)計過程中主要的設(shè)計內(nèi)容為定向井自身的井深、井斜角等，井深又包括增斜井段、降斜井段、穩(wěn)斜井段等內(nèi)容。定向井井身需要根據(jù)地質(zhì)情況的不同，選擇相應(yīng)的類型結(jié)剖面，目前的井身剖面結(jié)構(gòu)類型主要分為以下四種，分別為三段式剖面、五段式剖面、懸鏈?zhǔn)狡拭?、拋物線剖面。我國在使用數(shù)學(xué)模擬方法對定向井井眼軌跡進行建模的過程中，井身剖面類型一定選擇正確，才能保障定向井井眼軌跡優(yōu)化技術(shù)的順利開展。

2.2 井身剖面曲線的數(shù)學(xué)模型

井身剖面曲線的數(shù)學(xué)建模需要建立五種井身剖面曲線模型，分別為三段式剖面、五段式剖面雙層穩(wěn)剖面、懸鏈線剖面、拋物線剖面，模型建立完成后才能進行井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計工作。

2.3 井眼軌道曲線的數(shù)值模擬

井下作業(yè)的力學(xué)分析以及機械采油管柱井下作業(yè)的力學(xué)分析是井眼軌跡曲線數(shù)值模擬過程中的兩個重要內(nèi)容。我們需要利用井斜角、方位角等數(shù)據(jù)信息設(shè)定出一個參數(shù)，這個參數(shù)是井眼軌跡曲線模擬過程中的重要參照。鉆井工程中的基本參數(shù)包括很多類型，主要有井深、井斜角、方位角等。想要對井眼軌跡進行數(shù)值模擬，我們就要提前確定好相關(guān)參數(shù)的數(shù)值，保障數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確度。井深的測量方法就是從測量位置開始到井口的長度，井深的測量結(jié)果十分重要，只有保障井深數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確度，才能保障后期建模設(shè)計的順利開展。方位角的測量也是模型數(shù)值模擬過程中的一個重點內(nèi)容，方位角測量過程中參照物的選擇十分重要，同時也要將方位角的測量控制在一定的范圍之內(nèi)，提高方位角數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確度，進一步提升井眼軌跡數(shù)值模擬的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度的提升才能幫助領(lǐng)導(dǎo)人員做出正確的決策。所以建模過程中各個數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確度是重中之重，數(shù)據(jù)參數(shù)準(zhǔn)確度的提升，才能保障井眼軌跡曲線模擬建模結(jié)果的更加準(zhǔn)確，為后期定向井鉆井施工奠定堅實的基礎(chǔ)。

3 測量誤差對井眼軌跡的影響

定向井鉆井施工過程中，我們主要分兩個方面對井眼軌跡進行確定，首先是測斜，就是將井眼軌跡上多個點的測斜數(shù)據(jù)測量出來；然后是計算，在井眼軌跡的數(shù)學(xué)建模中輸入測斜數(shù)據(jù)，就會顯示出相應(yīng)的井眼軌跡曲線。測斜時可能會受到外界各種因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)參數(shù)產(chǎn)生偏差，這就需要我們針對實際的情況有效解決測斜過程中可能出現(xiàn)的各種問題，降低或者徹底消除井眼軌跡的誤差現(xiàn)像。

3.1 測斜儀器精度的影響

任何電子儀器都會存在細微的誤差，這種誤差是不可避免的，測斜儀器也不例外，因此測斜數(shù)據(jù)中也會產(chǎn)生細微的誤差，是采取任何措施無法消除的，無論是使用加速度計、磁通門還是陀螺傳感器都沒有明顯的效果。測斜儀器產(chǎn)生的誤差可能存在多種可能性，主要包括刻度系數(shù)誤差、溫度影響誤差、裝配誤差等，以上誤差一旦出現(xiàn)，就會影響測斜儀器最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。同時測斜儀器在出廠時的安裝、調(diào)試也會影響儀器的測量準(zhǔn)確度，目前我國油田針對儀器誤差所采取的主要措施就是使用重力加速度計和磁通門傳感器兩個部件后，生產(chǎn)出測量精度非常高的無線隨鉆測斜儀。

3.2 測斜數(shù)據(jù)取值的影響

我國目前主要采用的測斜方式是對每個點進行單獨的測量，沒有達到井眼軌跡連續(xù)測斜的能力，每個測斜點之間保持一定的距離，測斜數(shù)據(jù)參數(shù)是井眼軌跡模型建立的基礎(chǔ)。因此想要保障井眼軌跡建模曲線與實際曲線的相似，測斜點數(shù)量在理論上設(shè)置的越多越好，但是實際上過多的測斜點會造成施工量的增加，施工難度的增加，同時給測斜設(shè)備帶來較大的負荷，可能還會受到工作環(huán)境的制約。我們在實際測斜點的設(shè)計過程中，可以根據(jù)每個定向井的實際情況，設(shè)計不同的測量間距。在一些曲率小、直井段多的井段，測斜間距可以適當(dāng)增加。針對方位變化較大、井斜率較大的井段，測斜間距就得降低，盡量不能超過10m距離。避免影響測斜結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.3 現(xiàn)場磁干擾對測量數(shù)據(jù)的影響

磁性測斜儀器是目前我國各個油田廣泛應(yīng)用的一種測斜儀器，井眼軌跡的測量主要是利用磁通門器件在地球磁場的作用下，測量某一點的井斜方位角。磁性測斜儀器在使用的過程中，附近不能出現(xiàn)磁場干擾，保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。一般情況下測斜現(xiàn)場出現(xiàn)的磁場干擾都是來源于地下的磁性礦石，磁性礦石發(fā)出的磁場很容易造成鋼制鉆具的磁化，就會影響井眼周圍鄰井。同時傳感器的輸出值在磁場干擾的情況下工作會發(fā)生紊亂，井斜方位角的測量數(shù)值就會出現(xiàn)較大的偏差。想要了解儀器是否出現(xiàn)干擾，就要對磁場強度參數(shù)、儀器測量出的重力值等進行判斷，我們通常想要消除磁場的干擾可以使用無磁鉆鋌，定向井鉆井施工過程中，想要進一步地提升測斜儀器的準(zhǔn)確度，可以從以下兩個方面入手，首先在無磁鉆鋌中，測斜儀器的探管放置位置一定要合適，然后是無磁鉆鋌的長度要參考測量井段的井斜角與方位角確定，無磁鉆鋌的長度隨著井斜角的增加而加長。

4 鉆井井眼設(shè)計方面的軟件優(yōu)化

4.1 地質(zhì)特性數(shù)據(jù)管理

與傳統(tǒng)地面鉆進施工相比較，定向井鉆井施工主要是在地下進行，因此可能會受到一些不可控因素的影響，出現(xiàn)各種問題。所以我們想要避免鉆井施工過程中各種因素產(chǎn)生的影響，就需要施工人員具有較高的技術(shù)水平，同時熟悉和了解鉆井施工的地質(zhì)情況，實現(xiàn)鉆進工作的順利開展。

4.2 工具數(shù)據(jù)管理

在鉆井井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計過程中，工具數(shù)據(jù)管理工作也是重要的組成部分。定向井鉆井施工過程中使用到的重要機械設(shè)備就是鉆頭和鉆具，因此我們需要對鉆頭與鉆具進行科學(xué)合理的管理，才能保障定向井鉆井工作順利的開展。鉆具的管理有著自己的管理體系，需要根據(jù)鉆井系統(tǒng)的電壓、頻率、鉆頭重量、放入井深等數(shù)據(jù)參數(shù)才能選擇合理的鉆具。所以定向井井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計之中，工具數(shù)據(jù)管理工作起到了十分重要的作用，是我國油田企業(yè)發(fā)展過程中的重要基石。

4.3 井眼軌跡幾何形狀數(shù)據(jù)庫的建立

定向井井眼軌跡幾何形狀數(shù)據(jù)庫的建立是為了保障在一些比較特殊的環(huán)境中，鉆具能有效地鉆進地層之中，科學(xué)合理地控制鉆井的角度，避免出現(xiàn)位置偏差影響鉆井施工質(zhì)量和施工周期。定向井井眼軌跡幾何形狀的確定，要根據(jù)井深剖面類型、鉆井施工地層的地理情況等。通常情況下，定向井井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計過程中，將幾種比較常見的幾何圖形建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)我國鉆井技術(shù)的進一步提升，促進石油企業(yè)經(jīng)濟效益的可持續(xù)增長。

4.4 鉆井工藝參數(shù)

鉆井工藝流程中，我們在對數(shù)據(jù)采集工作高度重視的同時，還要重視參數(shù)的選擇問題，一旦參數(shù)選擇出現(xiàn)失誤也會對施工過程產(chǎn)生影響，鉆井工藝參數(shù)的選擇一定要根據(jù)鉆井施工當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境而定，選擇的鉆具類型一定要滿足使用需求，一定要選擇合適的鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆頭鉆壓、鉆井液比例、泥漿類型等。避免以上環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，影響定向井井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計，促進我國鉆井技術(shù)的長遠發(fā)展。

5 結(jié)語

進過以上的研究和分析發(fā)現(xiàn)，定向井鉆井施工技術(shù)已經(jīng)成為了我國鉆井施工中的重要技術(shù)措施之一，定向井井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計也是定向井鉆井施工中的難點，需要我們進一步的研究和開發(fā)，加強這方面的資金投入。我國在定向井井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計方面與世界發(fā)達國家相比較還存在一定的差距，尤其在設(shè)計及軟件創(chuàng)新上需要不斷的努力和創(chuàng)新，借鑒國外的先進技術(shù)，根據(jù)我國的實際情況，形成符合我國國情的產(chǎn)品類型，促進我國油田企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟效益的進一步增長。