石油定向钻井技术的常见问题及对策分析

张晓军

摘要：定向钻井技术在石油行业占据着非常重要的地位，其所具备的灵活便捷、适应环境、经济高效等优势，能很好地提升石油开采效率、保障石油开采效果，因此，有必要加强对石油定向钻井技术的研究。在介绍石油定向钻井技术概况的基础上，指出了其常见问题，并提出了相应的优化对策。

关键词：定向钻井技术;石油;对策分析

石油与人们的生活息息相关，随着社会的不断进步和经济的不断增长，人们对石油的需求也在不断攀升。在石油行业，定向钻井技术占据着非常重要的地位，具备灵活便捷、适应环境、经济高效等优势，能很好地提升石油开采效率、保障石油开采效果。因此，十分有必要加强对石油定向钻井技术的研究。

1 石油定向钻井技术概况

石油定向钻井技术，即在石油开采过程中，按照提前设定的方向以及轨迹，使井身钻至目标层的一种技术。根据井的斜度，石油定向钻井技术通常划分为低中斜度定向钻井技术、斜度定向钻井技术以及大斜度定向钻井技术，具体来说，其操作过程较传统钻井技术更简单，可以灵活地钻出不同方向与斜度的油井。同时，其不仅能适应道路、河流、人口稠密等地面条件受限制的环境，还能适应沙漠、海底、人工岛等恶劣的环境。另外，其还可以最大限度地节约石油开采成本[1]。鉴于这些优势，石油定向钻井技术能够很好地提升石油开采效率、保障石油开采效果，在石油行业具有重要的地位。

2 石油定向钻井技术的常见问题

虽然石油定向钻井技术具有很多优势，得到了普遍的应用，但是仍存在许多问题，常见的问题有定向仪发生故障、定向井轨迹偏离、气体钻井遭遇井斜以及井眼清洁不足，具体如下。

2.1 定向仪发生故障

在运用定向钻井技术开采石油的过程中，定向仪是不可或缺的重要钻井仪器。有效运用定向仪，能够为定向钻井提供良好的指导，使定向钻井能够顺利完成提前设定的目标。然而在实际操作过程中，定向仪时常会发生故障。如果定向仪发生故障，会导致测量不精确、定向结果异常。若钻井人员在定向仪发生故障时继续按照原定方案钻井，必定会导致井眼的定向轨迹发生偏离，钻井不仅难以抵达提前设定的目标层，而且会造成人力、物力、财力的巨大浪费，与我国节约型能源产业的发展要求相悖，甚至会引发难以预料的钻井安全事故。值得一提的是，在定向钻井过程中，定向仪最为常见的问题是不入键，而引发这个问题的原因是定向仪无效或者是定向仪出现故障，导致定向结果发生异常，使钻井难以抵达提前设定的目标层。

2.2 定向井轨迹偏离

定向井轨迹控制，即在石油定向钻井过程中，完全依照提前设定的井眼轨迹进行钻井的一项技术，是石油定向钻井的重要技术，具有综合性的特点，贯穿于整个石油定向钻井过程。只有做好定向井轨迹控制，才能确保石油定向钻井顺利进行，切实提升石油定向钻井的效率。目前来看，我国多采用堆积控制技术进行石油定向井轨迹控制，虽然这种技术具备良好的安全性和较高的效率，但在实际的石油定向钻井过程中，仍会出现定向井轨迹偏离等常见问题。尤其当实钻井眼严重偏离提前设定的井眼轨迹时，会导致井眼抵达区域明显偏离提前设定的目标层。为挽救定向井轨迹偏离造成的后果，不得不再次返工、重新钻井，这不仅严重浪费了资源、消耗了时间、增加了成本，而且非常有可能引发难以预料的安全事故。

2.3 气体钻井遭遇井斜

在石油定向钻井过程中，为了有效保护石油以及钻井，通常会采用气体钻井的方法。气体钻井不仅能很好地提升钻井效率，而且能最大限度地保护油田。但是气体钻井也具有一定的特殊性，在采用气体钻井方法进行石油定向鉆井的过程中，非常容易发生井斜的问题。一旦遭遇气体钻井井斜问题，就会造成大量的资源浪费，甚至会造成填井后重新钻井的不良后果，这些都会延缓石油定向钻井的进度，降低石油定向钻井的效率。然而截至目前，我国对于高效解决气体钻井井斜问题的研究成果以及实践经验少之又少，很难对石油定向钻井过程中常常遇到的气体钻井井斜问题进行科学的指导。只有处理好气体钻井井斜问题，才能确保石油定向钻井的质量，提升石油定向钻井的效率，因此，必须对高效解决气体钻井井斜问题给予高度的重视。

2.4 井眼清洁不足

在运用定向钻井技术进行石油开采的过程中，井眼清洁不足是常见的问题之一。在石油定向钻井的过程中，往往会产生大量的岩屑，当钻井液的密度小于岩屑的密度时，岩屑就会沉积，形成“岩屑床”。特别是当井斜角在45°～60°时，“岩屑床”就会沿着井壁下滑，进而发生堆积。如果这些岩屑堆积的程度超出正常水平，就会造成井眼堵塞，这将急剧加大石油定向钻井过程中钻井工具的扭矩，增加石油定向钻井的阻力。通常情况下，随着石油定向钻井进度的推进，岩屑会越来越多，井眼堵塞的风险也就越来越大。如果这一问题得不到妥善解决，井眼堵塞必定会增加石油定向钻井的阻力，降低石油定向钻井的效率。因此，为了避免井眼堵塞造成的石油定向钻井进度减缓甚至停滞，就要积极解决井眼清洁不足这一问题。

3 石油定向钻井技术的优化对策

针对石油定向钻井技术的常见问题，现提出避免定向仪发生故障、控制定向井轨迹、防止气体钻井井斜以及加强井眼清洁工作的优化对策，具体如下。

3.1 避免定向仪发生故障

为避免定向仪发生故障，应该从多个方面作出努力。在石油定向钻井前，一方面，要对定向仪的相关操作人员进行培训，不仅要让他们保持严谨的工作态度，还要提高他们规范操作定向仪的能力，这样既能有效避免人为因素造成的定向仪故障，还能提升石油定向钻井效率;另一方面，要对定向仪进行全面的检查和维修，提升定向仪本身的有效性，确保石油定向钻井的效果。在石油定向钻井过程中，要避开造斜弯曲地段，采用下放、上提或者上下来回的方式入键[2];也要维持合适的钻井速度，过快的钻井速度会增加定向仪所承受的阻力，而过慢的钻井速度又会使石油开采的效率降低;更要及时清理钻孔内、钻杆间的杂物，并且在清理钻杆时，要有效使用具有合适外围直径的圆柱物体和逆止阀。通过以上方法避免定向仪发生故障，可以实现良好的定向效果，使钻井顺利达成提前设定的目标。

3.2 控制定向井轨迹

为解决定向井轨迹偏离问题，需合理有效地控制定向井轨迹，进而确保石油定向钻井的顺利进行，有效提升石油定向钻井的效率。对定向井进行轨迹控制，主要是指对定向井井眼的轨迹控制。要想实现定向井井眼的轨迹控制，最重要的就是要依照定向钻井目标，在充分考虑不同地层实钻差异性的基础上，通过数学、物理等领域的专业公式和模型等科学合理地设定井眼轨迹。另外，在控制石油定向井轨迹的过程中，可以运用数学领域设极值曲线的方法来确定定向井井眼的最优轨迹，实现对定向井的精准定位，达成定向钻井提前设定的目标。总而言之，只有消除了定向井轨迹偏离问题，才能避免其造成的无效后果、资源浪费和不该发生的安全事故。

3.3 防止气体钻井井斜

为防止石油定向钻井过程中出现气体钻井井斜问题，需找到造成气体钻井井斜问题的原因，然后从根源上杜绝气体钻井井斜问题的发生。气体钻井井斜问题是地层造斜力造成的后果，而造成地层造斜力的主要原因便是不合理的地层倾角与相关气体钻井异性指数。一方面，在运用气体钻井方法进行石油定向钻井时，若井下应力分布条件有差异，井斜问题就会有所不同，加之岩屑颗粒不停碰撞，使井径不断增加，进而引发井斜问题。要想防止井斜问题，就要将地层倾角保持在合理的区间内，以减小地层造斜力。另一方面，如果在运用气体钻井方法进行石油定向钻井时，气体钻井相关异性指数设置不合理，就会增大地层造斜力，进而引发井斜问题。要想避免在这种情况下发生井斜问题，就要及时调整与优化气体钻井相关异性指数，以减小地层造斜力。

3.4 加强井眼清洁工作

为避免井眼堵塞导致的石油定向钻井进度减缓甚至停滞，就要积极加强井眼清洁工作。一方面，要从技术层面加强井眼清洁工作，主要是解决好振动筛钻屑的返出问题。要采用先进的技术和方法定期维护振动筛，将钻屑的返出量控制在合理的范围内。此外，也要采用合理改善钻井液性能、科学使用钻井液处理剂等方式防止返砂现象的发生。当振动筛返出的钻屑量在合理的范围内且返出的钻屑颗粒较清晰时，井眼就不易堵塞，井眼的清洁工作也就得以落實。另一方面，要从人员层面加强井眼的清洁工作。石油定向钻井对操作人员有着较高的技术要求，因此，要对相关操作人员进行科学的岗前培训以及在岗培训，使其能够高效地做好井眼的清洁工作，有效提升石油定向钻井效率。

4 结语

定向钻井技术在石油行业占据着非常重要的地位并得到了普遍的应用，但仍存在许多问题，如定向仪发生故障、定向井轨迹偏离、气体钻井遭遇井斜以及井眼清洁不足。针对这些问题，提出避免定向仪发生故障、控制定向井轨迹、防止气体钻井井斜以及加强井眼清洁工作等对策，以期较好地提升石油开采效率并保障石油开采效果。

[参考文献]

[1]田文，李璐.定向钻井技术中的常见问题及对策分析[J].石化技术，2021（5）：77-78.

[2]张瑜.定向钻井技术常见问题与对策[J].当代化工研究，2016（2）：12-13.

Analysis of common problems and countermeasures of oil directional drilling technology

Zhang Xiaojun

（Yanchang Oil Field Co. Ltd.， Jingbian Oil Production Plant， Yulin 718500， China）

Abstract： Directional drilling technology occupies a very important position in the oil industry. Its advantages of flexibility and convenience，acclimatization and economic efficiency can well improve oil mining efficiency and guarantee oil mining effect， so it is necessary to strengthenthe research on oil directional drilling technology. Based on the introduction of oil directional drilling technology， the common problems arepointed out， and the corresponding optimization countermeasures are proposed.

Key words： directional drilling technology; oil; countermeasures analysis