【摘要】水力定向技術(shù)在鉆井等施工中應(yīng)用較廣泛，能實現(xiàn)鉆水泥塞、直井段、不同方位鉆具及組合的功能發(fā)揮。尤其是在地層較淺的施工中，能節(jié)約鉆井的時間和勞動力，也能減少鉆機等消耗，減少了人工操作技術(shù)在施工中的比例，對施工的整體強度等都有直接影響。本文主要論述了水力定向技術(shù)的工作原理，并分析了施工技術(shù)中的關(guān)鍵問題。

【關(guān)鍵詞】水力定向技術(shù)；應(yīng)用研究

水力定向技術(shù)是在傳統(tǒng)的噴射鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，也是對噴射鉆井技術(shù)及造斜施工的革新和發(fā)展。當前，大功率鉆井機在工程施工中得到推廣和使用，加長版噴嘴鉆頭在理論研究和實踐應(yīng)用中都有很大的突破，也為水力定向技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用提供參考和理論支撐。同時也為造斜施工提供了實現(xiàn)的可能性，在地質(zhì)較松軟的施工建設(shè)中，保證技術(shù)的推廣實施。

一、水力定向鉆頭的設(shè)計分析

（一）鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

水力定向鉆頭的設(shè)計是鉆井施工的關(guān)鍵，在鉆頭設(shè)計時需要注意結(jié)合具體鉆井施工需求，尤其是直井段旋轉(zhuǎn)鉆井的實現(xiàn)，是保證正常施工的關(guān)鍵；其次，要考慮到定向段施工要求，步驟完成之后，在沒有起下鉆的前提下能發(fā)揮增斜鉆井的功能；最后，在滿足鉆井施工正常進行的基礎(chǔ)上，還需要考慮到鉆井的速度及對機器設(shè)備的損耗等。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖1所示。

其中α夾角為噴嘴軸線與鉆頭軸線之間的角度，并保證噴嘴與井底的距離為38～40mm，并對鉆頭三牙進行改裝。

（二）鉆頭的相關(guān)參數(shù)設(shè)置

在定向造斜井段施工中，可以借助機泵功率，盡量加大噴嘴的長度及噴嘴間的沖擊力，以便提高施工效率。在噴嘴鉆頭的參數(shù)設(shè)置上，需要對相關(guān)工作理論進行分析，在此基礎(chǔ)上對相關(guān)參數(shù)進行計算處理。通常情況下，其額定泵功率為1075HP，額定壓力為25MPa，額定排量為58L/s，排量的范圍設(shè)置為41L/s～51L/s之間；噴嘴的流量系數(shù)約為0.8，造斜點的選擇一般為180～200m；此外，噴嘴的直徑計算根據(jù)不同鉆機，其直徑也會有差異，其直井范圍為8mm～18mm，具體則根據(jù)不同井下施工要求來計算。

二、水力定向技術(shù)應(yīng)用原理及施工要點

（一）定向技術(shù)的原理

水力定向技術(shù)施工中其原理與水力噴射技術(shù)有相似之處，主要是借助水射流的壓力進行破巖的作用，其設(shè)備包括地面高壓射流裝置、數(shù)據(jù)采集設(shè)備及井下作業(yè)工具等。在儀器的幫助下，對施工的深度和方位進行衡量和測定，再用水力噴射工具對相對應(yīng)的位置進行定向噴射，以此來增加油井的產(chǎn)量和提高采油效率。

與傳統(tǒng)的水力定向施工技術(shù)不同的是，新的技術(shù)在深層次定位、方位定向、污染度等方面具有明顯的優(yōu)勢，能準確對地下相關(guān)目標對象進行定位和挖掘，并能調(diào)節(jié)鉆機半徑的長度，使得施工靈活性更強。具體施工技術(shù)原理如圖2所示。

如圖2所示，其套管開窗會受到井下作業(yè)的深度、套管的質(zhì)量厚度、作業(yè)持續(xù)時間等影響，對開窗的壓力、時間等有所影響；具體的噴射作業(yè)中，主要依靠噴頭的破巖、懸浮等功能來實施作業(yè)。

（二）施工要點分析

水力定向技術(shù)是井下施工作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，對整個井下作業(yè)的質(zhì)量和效率都有重要影響，在多年的發(fā)展中，對其技術(shù)研究和理論分析也在不斷增多。目前，在具體施工中需要掌握其技術(shù)要點，以便在應(yīng)用中能很好地發(fā)揮技術(shù)的作用，為施工提供便利。

1、對井下施工的地質(zhì)環(huán)境進行全面了解掌握

施工首先是要確定井田的位置，在此基礎(chǔ)上，借助先進的科技手段，如電測相關(guān)資料、地質(zhì)勘探儀器等對整個地質(zhì)走向、地理層次的構(gòu)成等有全面的了解。水力定向技術(shù)主要運用于地質(zhì)較松軟的井下作業(yè)中，因此，可以選擇主要以成巖性較差、較為松軟的砂石地段，作為水力造斜施工的主要選擇源地，這也是節(jié)約施工時間并提高施工效率的要求。

2、泥巖井段的沖進問題

由上述條件可知，一般會選擇成巖較差的地方，這樣的地段其地層上部以砂石為主，水力定向技術(shù)能得到很好地發(fā)揮，縮短沖進的時間，從而高效完成井段的造斜工作。但是在十幾種純砂巖的地段較為罕見，這種地質(zhì)條件下單純借助水射流來實現(xiàn)造斜是很困難的，常會出現(xiàn)理論研究與實地操作的很大差異，導(dǎo)致該項技術(shù)不能很好地實現(xiàn)，也無法高效完成剩下的井下作業(yè)，給施工帶來很大困擾，即常說的“泥沖進無進尺”問題。因此，在實際操作中可根據(jù)具體的破巖工作需要，對噴嘴的長度進行調(diào)節(jié)，并對相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，保證經(jīng)斜和方位的合理性。

三、技術(shù)應(yīng)用中的問題及認識

受技術(shù)研究及實際應(yīng)用的限制，水力定向技術(shù)在實際應(yīng)用中也會出現(xiàn)參數(shù)計算有誤、技術(shù)不到位等問題。對造斜工作的效率帶來不利影響。在實際操作中，也需要認識到技術(shù)應(yīng)用中的各項問題，并加以改進和完善。

在井段施工中，鉆頭造斜率會受到噴頭與鉆機軸線夾角的影響，造斜率與夾角的度數(shù)是正比例關(guān)系，因此，在該階段的施工中，會采用加長噴嘴長度來提高鉆頭的工作效率，但是長噴嘴在接下來的鉆增斜段時，會影響到工序的進行。夾角會對井壁產(chǎn)生很大的沖擊力，影響到井下施工的安全性。因此，要將噴嘴的長度控制在合理的范圍內(nèi)，在提高鉆井工作效率的同時，需要考慮到整個工程施工的進行。

結(jié)語：

綜上所述，水力定向施工技術(shù)在井下作業(yè)尤其是地質(zhì)條件較疏松的地段，對提高造斜效率和保證造斜質(zhì)量等方面有很大的幫助，該技術(shù)與加長噴嘴技術(shù)、定向水力噴射技術(shù)等在理論研究和實際操作中有很大的關(guān)聯(lián)性。因此要加大對技術(shù)的研究力度，對相關(guān)的參數(shù)等進行科學計算處理，從而減少井下施工中人力勞動的消耗，提高井下作業(yè)效率。

參考文獻

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