油田定向井钻井技术现状及展望

陈楠（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院钻井工艺研究所，黑龙江 大庆 163000）

定向井的钻井难度较大，因为钻井施工前需要做一系列准备工作，如：确定井的地理位置、井身结构、方位角和水平位移等精确数据。定向井钻井的设计工作至关重要，设计要达到快速、整洁、优质的目标，设计人员要收集大量的基础资料，然后根据不同井的钻探情况、井身剖面类型、钻井液类型及完井方法等统计出方位漂移率，还要根据经济效益的要求，依据静态资料确定设计的角度。为了在一定程度上减少井眼轨迹控制和施工难度，加快钻井速度，要尽量选择那些简单的剖面类型。

1 定向井钻井专用工具的发展现状

钻井工具的发展水平，在一定程度上决定了钻井技术的发展高度，经过近几年的发展，钻井工具在应用过程中得到不断的改进，目前应用的主要工具是弯接头、非磁钻铤、井下马自达等。弯接头内通常安装循环套，壳体上划有弯曲方向的标线，用作单点或有线随钻侧斜仪确定工具面的方向，它的主要作用是使造斜钻具产生侧向力。弯接头的种类较多，目前使用较多的是可调弯接头，因为，可调弯接头在使用过程中，优势明显，具有减少起钻次数、加快钻井速度、降低钻井成本等优点。

井下马达是动力来源，大概分为三大类，涡轮钻具、容积式马达和电动钻具。各个马达都有其自身的特点，在使用过程中，都具有很广泛的应用价值。简要介绍一下常用的容积式马达的优点，它可以在开始造斜前将井内桥塞循环干净，另外，空转转速与工作转速相差的幅度较小有利于钻头选型。螺杆钻具由万向轴、旁通阀、转子、定子、和传动轴四部分组成。螺杆钻具的工作动力来自循环钻井液，在压力一定时，钻井液泵入钻具，进入马达的螺旋形空腔使转子转动，然后经万向轴传递到传动轴和钻头上。当无钻井液循环或低泵冲循环时，在弹簧的作用下，阀心处于上部位置，此时旁通孔开启，钻井液可灌入钻柱或自钻柱泄出，所有钻井液流经马达所作的功转换为机械能。

2 常见钻井设备的技术应用现状

2.1 钻进稳定器的应用

该仪器在定向井中常用，通常我们说的定向井是指井眼轨道已经预先设计好的，偏离井口垂线既定方向有一定的距离，具有一定的目标的井。定向井的分类有一定的规律，通常可分为普通定向井、大斜度井、径向水平丛式井等。螺旋式和滚子式稳定器是两种主要的定向井稳定器，钻井过程中，使用最频繁的是螺旋式稳定器。稳斜钻具组合，可以减小零部件之间的相对距离，主要是稳定器之间，稳定器与钻头之间的距离，可以达到加强下部钻具刚性的目的，这样就能够确保下部钻具不会受压也不会变形，可以达到稳斜的效果，此外，这样的组合还可以达到稳定井斜和方位的目的。稳定器出、入井口时，要对稳定器的外径进行认真测量，同时认真检查部件是否出现磨损和稳定器在钻具组合中的安放位置。通常来说，稳定器的外径磨损有严格的界定，即小于2毫米。实际施工过程中，在修整井眼过程中，可以使井眼曲率变化平缓、圆滑，有利于减少井下复杂情况。

2.2 钻井中的水泥注入技术现状

随着油田钻井技术的发展进步，一些高难度钻井技术已经从室内模拟实验逐渐应用到实际钻井中，例如：定向井、水平井注水泥顶替技术，这项技术虽然在大型油田中已经比较成熟，但在很多小油田，还不够完善，缺乏相应的配套措施，因为，一些小油田的钻井工作量比较小，没有接触此类高难度的井，在理论上就缺乏认识，更没有全面研究注水泥的顶替机理。当井斜角和偏心度比较稳定时，相对稳定的配比存在于水泥的密度差与相应的顶替排量之间，实践证明，要想获得较好的顶替效果，就要合理搭配密度与雷诺数。也就是说，出现比较大的井斜角度时，也会出现较大的密度差。此时，顶替的液体沿环外空低边进入的趋势就会更明显，当偏心度增加到一定程度时，顶替液就会顺着环外空高边率轻易的先进行顶替；当井斜度角减小到一定程度时，偏心程度与密度差的变化成正比，他们同时变化，可以减小雷诺数，对于环空顶替会有效果；此外，雷诺数的相应增大同样会使顶替液趋于沿着高边率先顶替，由此，要想配比合理的密度差和雷诺数，就要使顶替效果更加明显。

当井斜角比较小或井眼相对垂直、层流注入水泥的时候，套管居中时大的正密度差有利于顶替效率的提高；而当油井套管在井内的中心出现偏移时，正密度差的增大，有利于克服偏心的影响，从而有利于顶替效率的进一步提高。所以当井斜角较大或水平时，套管居中小的密度差顶替效果会比较明显，密度差无论正与负，在顶替时都容易产生分层流动的现象；而当套管出现偏移中心时，正密度差会在重力的作用下和对顶替效率产生影响。

3 结语

定向井钻井由于其技术难度较大，在很多油田还没有普遍使用，但相信，随着技术的不断完善和油田开发的需要，该项技术会在油田中应用的越来越广泛，该项技术也会在应用中不断完善和成熟，为我国油气开发做出更大贡献。

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