大斜度定向井钻井的优化设计研究

穴强 高嵩 王涛 李峰 王志玲

摘要：石油开采工作中，会遇到很多地质结构复杂、含岩层多的油井，对后期的石油开采工作带来很大的难度，这时可以采用大斜度定向井钻井技术，在对井段结构进行充分了解后，通过对井眼轨迹、钻具组合以及钻井液进行优化设计的方法来选择科学合理的钻井方案，从而提高石油开采效率。

关键词：大斜度定向井;钻井;优化设计

大斜度定向钻井技术是一种新型的钻井技术，尤其是针对那些地质结构复杂，含岩量高的油井而言，具有很大的应用效果。本文首先针对大斜度定向井钻井技术进行分析，然后在具体分析在实际的油田开采工作中如何对大斜度定向井钻井技术进行充分应用。

一、定向井钻井技术

随着科学技术的不断发展，石油开采技术也在不断进步，定向井钻井技术是现在石油开采作业中应用最为广泛的方法之一，且具有很大的应用效果。采用大斜度定向井技术可以在钻井的过程中穿越多个油层，不断扩大油气的泄露面积，从而提高单井的油气产量。对于一些地质结构比较复杂的油井而言，定向井钻井技术是最好的选择。另外采用定向井钻井技术具有环保作用，避免对环境造成污染。

定向钻井技术就是使井眼沿着提前设计好的井眼轨迹进行运动，从而到达预定位置，开始进行钻井工作。因为每个单井的结构不同，所以油井的倾斜角度的不同我们可以把定向井分为不同的类型。例如我们将倾斜角度在0度和60度以内的成为常规定向井。将最大倾斜角度在60度到90度之间的称为大斜度的定向井。将最大倾斜角度在90度左右的成为水平井，除此之外，还包含有分支井和联通井，根据井的类型的不同来对井眼轨迹、钻具组合等進行优化设计，从而提高单井的石油开采效率。

二、大斜度定向井钻井技术应用中需要注意的事项

（一）对井眼的曲率进行正确选择

在使用定向井技术进行钻井的过程中，应该选择正确的井眼曲率，如果井眼曲率偏小，就会增加动力钻具的造斜井段长度，增加斜井段的井眼长度，不利于工作人员对井眼的运动轨迹进行有效控制，实际的钻井工具速度也会受到影响，从而影响石油开采效率。但是如果井眼的曲率值偏大也会造成不利影响，例如曲率偏大，就会加大对钻具的磨损力度，钻具在钻井的过程中受到摩擦力的阻碍，不仅会造成钻具的损坏，影响钻具速度，造成卡钻的问题，还会影响到其它钻井作业的顺利进行。因此在使用定向井钻井技术时需要根据井段的实际情况选择合适的井眼曲率。

（二）合理选择井眼的尺寸

定向井使用过程中，需要加强对井眼尺寸大小的控制，通常情况下，大尺寸的井眼比小尺寸的井眼好控制，但是大尺寸的井眼在钻进的过程中会产生较大的钻压，会对钻具造成影响，出现卡钻的问题。小尺寸井眼的运动轨迹虽然比较好控制，但是如果在地层较为复杂的井段中，小尺寸的井眼会更不容易控制。

（三）合理选择钻井液

定向井使用的过程中，会用到钻井液，因为钻井液有润滑和携砂的作用，所以使用钻井液可以将井段中的泥砂等物质带出去，避免钻井的过程中出现卡钻的问题。另外使用钻井液可以有效避免定向井钻井过程中对钻柱造成拉伸和扭矩的的问题。

（四）合理选择造斜点

定向井钻井技术使用的过程中，合理选择造斜点是十分重要的，如果选择的造斜点地层较深或者较浅，就会在造斜的过程中形成比较大的井眼，如果遇到较软的地层，需要着重注意避免在造斜的过程中产生新的井眼。选择正确的造斜点，一方面可以对井眼的运动轨迹进行稳定，另一方面可以有效降低对钻井工具的磨损，以免在钻井的过程中因钻具的损坏而影响开采效率。

（五）对靶区的形状以及范围进行合理控制

钻井过程中，靶区的形状和范围会受到井段的地质结构、油层位置的影响，如果没有进行合理控制，就会增加对井眼运动方向的调整次数，不利于保证井眼位置的平稳，因此在钻井的过程中作业人员应该对靶区的形状和范围进行合理控制，从而降低开采成本。

三、如何有效控制定向井井眼的运动轨迹

定向井技术使用过程中，最重要的是对定向井的井眼运动轨迹进行控制，钻井之前，工作人员会根据对井段地质的考察而设置井眼的运动轨迹，因此定向井实际钻井过程中，需要尽量保证井眼的运动轨迹符合设计要求，要想保证井眼的运动轨迹，就需要对井眼运动的前进方向进行控制。尤其是遇到垂直井段时，需要打好垂直井段，否则将不利于后期的井眼造斜作业。垂直井段打直过程中需要对井眼的运动轨迹进行控制，使其能够尽量接近铅垂线，最大可能的缩小井斜角度。垂直井段中是没有井斜方位的，因此在造斜的过程中需要对造斜点的角度进行控制，避免造斜方位差生偏差，以免影响后期井眼的运动轨迹。在对井眼的运动轨迹进行跟踪控制时，需要加快钻具的钻进速度，使用扶正器来保证钻具的钻进方向。

四、定向造斜的优化措施

定向造斜的过程中，如果裸眼段的长度比较长，则应该下钻一趟，使井眼尽量保持通畅。如果要在井下使用马达，应该先在井上对马达的运转状态进行试验，对各项参数进行记录，使马达保持正常的运行状态。如果是MWD等仪器需要下井时，需要提前输入正确的地层中的磁场强度和磁倾角度，保持仪器的正常使用。定向造斜过程中，需要根据开采工作的实际要求对工作面进行施压，使钻具保持均匀稳定的钻速。造斜钻进和起下钻的过程中，需要正确运用旋口钳或者是动力水龙头来进行卸扣，不能直接用钻盘进行卸扣。

总 结：

综上所述，石油开采过程中，由于部分油井地质结构复杂，岩层较多，无法用常规的开采方法对油井进行开采，导致石油开采效率不高，为了有效解决这一问题，可以采用大斜度定向井钻井技术，该技术可以根据油井的实际地形结构和地质情况对井眼的运动轨迹进行控制，并通过优化钻具组合，合理利用钻液等方式来提高石油开采效率。定向井钻井技术应用过程中需要重视对井眼曲率、井眼尺寸大小以及造斜点的合理选择和控制，根据油井的实际情况来对定向井开采工作方法进行规划，从而保证石油开采作业的顺利进行，提高石油开采效率。

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