定向井优快钻井技术研究

王迎春

（大庆钻探工程公司钻井二公司,黑龙江 大庆 163413）

1 概述

定向井钻井技术主要用于开发由于受地面条件限制而难以用直井开发的地下资源。定向井钻井技术不仅可以用于增加剩余油藏的单井产量，也可以通过形成丛式定向井来节约占地面积，从而有利于地下管道的集中铺设和油井的集中管理。虽然经过多年的技术改革及进步，定向井施工技术得到了大幅度提高。但是实际施工过程中，还是有一些定向井的钻井速度慢、施工效率低，影响了油田勘探开发的整体效率和经济性[1]。因此有必要对定向井的优快钻井技术进行分析和研究，找出影响钻井施工速度的主要因素，为钻井行业人员提高定向井的钻井作业效率提供参考。

2 定向井的分类

目前，定向井的分类方法比较多，但最主要的分类方法是根据倾斜角的大小来划分，因为倾斜角的大小直接影响定向井的施工难度，这种分类方法最为直观，也最容易理解。其中，低斜度定向井的施工过程中井斜和方位的控制难度很大，稍有不慎就会偏离靶点；中斜度定向井在钻井过程中可以使用稳斜钻具来辅助控制，施工相对容易，是目前最为常见的定向井井型；大斜度定向井的施工难度也较大，并要求钻井液具有良好的润滑性和稳定井壁能力，这样才能避免出现卡钻和剥落掉块等复杂事故。

3 影响定向井钻井速度的因素分析

3.1 地质因素

地质因素是影响定向井钻井速度的主要因素之一，不同埋藏深度的岩石具有不同的硬度、稳定性和倾角。如果定向井施工中钻遇可钻性较差的岩石机械钻速将会大幅度降低，如果钻遇稳定性较差的岩石，将容易导致剥落掉块等复杂，这些都将大大影响定向井的施工效率；当定向井施工钻遇地层差异性较大且存在软硬交错地层时，容易发生井斜超标，往往需要通过控制钻压来纠正井斜，甚至更换钻具[2-3]。而起钻更换专用钻具的过程不但增加钻井工人的劳动强度，还会降低定向井的施工速度和效率，影响最终的施工效率。

3.2 工程因素的影响

工程因素包括前期的工程设计和钻前施工准备。如果不对施工井位进行调查，仅依靠地质部门给出的井位坐标进行前期的道路铺设、场地平整和搬迁作业，则往往会给实际施工带来很多麻烦，影响钻井工程的整体进度。在定向井的井眼轨迹设计中，如果设计人员仅依靠工程软件设计定向井剖面，会造成理论与现场实际情况不符合，不能很好地找到目的层，严重的甚至导致脱靶，也会影响定向井施工的整体效率和后续的采油作业。

3.3 人为因素的影响

人为因素也是影响定向井施工作业效率的重要环节之一。定向井施工过程中的数据分析和仪器控制是比较专业的技术环节，地面仪器人员和钻台控制人员必须密切配合，根据钻压、扭矩、方位、偏移角与方位角之间的偏移量等来修正井眼轨迹。如果技术人员不能根据技术参数做出正确的实时判断，往往会导致实际井眼轨迹偏离设计值，影响钻井施工的整体进度。此外，钻井液配制人员如不能很好地保持钻井液的性能，会增加钻具的扭矩和拖压，甚至导致井壁失稳等复杂问题出现。

4 定向井提速措施分析

通过以上对定向井施工速度影响因素的分析中可以看出，工程因素和人为因素是提速的主要突破口。

4.1 井身结构优化

如果要优化定向井的井身结构，首先应提高钻井设计人员的自身技术能力，加强其与现场施工人员之间的技术交流，使设计人员不仅在理论上熟悉整个施工中定向井的工艺和技术，并在实际工作中知道自己的设计细节对现场施工的指导作用。此外掌握定向井剖面模型中三阶段、四阶段和五阶段轨道设计模式的不同特点[4-5]。在完成设计后，要及时跟踪现场施工的具体情况。根据所选的轨道类型，进一步优化设计指标，使现场定向施工人员在后续的钻井施工过程中能够更准确地进行井眼轨迹控制并提高工程效率，达到提高钻井速度缩短钻井周期的目的。

4.2 施工参数优化

施工参数是否科学合理、贴合现场实际情况也是影响钻井速度的主要因素之一。首先是在定向井设计中优化钻压、转速和位移。如果要在普通的215.9mm井眼中实现快速定向钻进，应确保WOB为40～80kN，同时，应确保排量大于34L/s，以便螺杆钻具可以发挥最佳功率，输出更大扭矩，从而提高螺杆钻具的使用效果。

4.3 加强井壁稳定性

在定向井钻进过程中，如果井壁不稳定，会造成一系列安全事故，甚至导致定向井钻井失败。为了提高井眼的稳定性，施工人员需要在近平衡压力钻井技术的帮助下，严格遵循设定的密度和失水，并增强钻井液的其他各项性能。

4.4 其他技术措施

一是优化钻具组合的结构。在定向井的施工过程中，由于存在倾斜角，在施工过程中必须及时调整施工参数和BHA，来控制井斜。为了确保垂直截面的偏角控制在设计范围内，需要在结构上进一步优化BHA。

二是应用导向钻井技术。地质导向技术目前已经成为常用的钻井提速手段，在成本可控的情况下，针对复杂定向井可以优先使用该技术。该技术可以更为准确和及时地调整实钻井眼轨迹，可以提高钻井过程中的安全性，有助于发现目的层和提高钻井效率。

三是提高钻井液性能。优异的钻井液性能是保障定向井钻井成功的关键之一，但由于分工不同，定向施工技术人员往往更重视井斜方位等参数，追求砂岩钻遇率和中靶率等技术指标，而往往忽视了与钻井液工程师之间的相互配合。单纯为了抢进尺而提高机械钻速会导致钻井液在携带岩屑能力方面出现问题。因此，在大斜度定向井施工过程中要及时监控并调整钻井液性能，使钻井液具有良好的润滑性能和井眼稳定能力，提高其携带岩屑净化井眼的能力。

5 结论

定向井钻探是一项系统工程。定向井的钻进速度直接关系到定向井的钻探质量和后期采油情况。影响定向井施工速度的原因很多，本文通过分析定向井施工的影响因素，提出了优化轨迹设计、提高定向井专业水平人员水平、优化施工参数等针对性的技术措施，为提高定向井施工的整体速度和勘探开发效率提供了技术参考。