張艷成

（中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤(pán)錦124000）

定向鉆井技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策探討

張艷成

（中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤(pán)錦124000）

近年來(lái)，我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出了較大貢獻(xiàn)。為進(jìn)一步促進(jìn)石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以石油開(kāi)采過(guò)程中的定向鉆井技術(shù)作為主要研究對(duì)象，進(jìn)而對(duì)其在應(yīng)用過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題和對(duì)策展開(kāi)了深入研究。

定向鉆井技術(shù)；定向儀；定向井軌跡

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.058

1 定向鉆井技術(shù)

定向鉆井技術(shù)是使井身沿預(yù)先設(shè)定的方向和軌跡鉆至目標(biāo)層的一種鉆井工藝方法，隨著定向鉆井技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其對(duì)鉆井效率與石油開(kāi)采效率的影響也逐漸擴(kuò)大。需說(shuō)明的是，定向鉆井技術(shù)目前已被廣泛應(yīng)用于斜向鉆井、水平鉆井和對(duì)接鉆井的作業(yè)當(dāng)中。其中，尤以對(duì)接鉆井技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛[1]。此外，定向鉆井技術(shù)對(duì)于沙漠、海上和人工島等惡劣環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)，還能夠用于受地面條件約束的其他地區(qū)，如道路、河流等地。但也正因如此，定向鉆井技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中所受外部因素的影響較大，從而增加了該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的不確定性。

2 定向鉆井技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 定向儀問(wèn)題

定向儀若在石油開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生相關(guān)故障或問(wèn)題將直接影響石油的開(kāi)采效率，且對(duì)于操作人員而言，將無(wú)法繼續(xù)保證油井的精確性。當(dāng)發(fā)生定向錯(cuò)誤時(shí)，若相關(guān)作業(yè)人員仍然以原來(lái)的開(kāi)采方案繼續(xù)鉆井，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致定向井眼的軌跡發(fā)生偏離，在難以實(shí)現(xiàn)預(yù)定鉆井目標(biāo)的同時(shí)，也從整體上降低了石油開(kāi)采效率。需要說(shuō)明的是，在鉆井過(guò)程中，不入鍵是一類(lèi)常見(jiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致這一問(wèn)題的主要原因?yàn)槎ㄏ騼x失效，從而導(dǎo)致定向結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的鉆井目標(biāo)[2]。

2.2 定向井軌跡控制問(wèn)題

對(duì)整個(gè)鉆井工作進(jìn)行分析可知，定向井的軌跡控制是一項(xiàng)極為重要的工作，其直接影響著鉆井質(zhì)量和石油開(kāi)采效率。就現(xiàn)階段而言，我國(guó)鉆井過(guò)程中大都以堆積控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行定向井的軌跡控制，雖然此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于定向井的勘探工作而言具有較高的效率和安全性，但在進(jìn)行實(shí)際鉆井時(shí)，鉆井眼仍然會(huì)與預(yù)先設(shè)計(jì)的情況發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致鉆井軌跡并未按照預(yù)先設(shè)定好的軌道進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)此種情況發(fā)生時(shí)，工程方不得不對(duì)定向井進(jìn)行重新鉆取，從而大幅增加鉆井成本，降低工程單位的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 定向井氣體鉆井井斜問(wèn)題

井斜是定向鉆井技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的另一常見(jiàn)問(wèn)題。通常，在進(jìn)行鉆井時(shí)，為了對(duì)鉆井和石油進(jìn)行有效保護(hù)，大都會(huì)選擇氣體鉆井的方式展開(kāi)相應(yīng)的鉆井工作，而此種方法在應(yīng)用過(guò)程中一旦遇到井斜問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)油氣浪費(fèi)的情況。對(duì)于我國(guó)而言，定向鉆井技術(shù)的研究和應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，相關(guān)的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并不充足，故目前關(guān)于定向井氣體鉆井的井斜問(wèn)題尚未形成高效、統(tǒng)一的處理方式。

2.4 大斜度定向井井眼清潔問(wèn)題

定向鉆井技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的另一關(guān)鍵問(wèn)題是在大斜度定向井井眼的清潔度較低。對(duì)定向鉆井進(jìn)行分析可知，其作業(yè)環(huán)境較為惡劣，因鉆井過(guò)程中周邊巖屑過(guò)多，將極有可能在定向井的井眼位置形成對(duì)應(yīng)的巖屑床，特別是鉆井處于45°～60°斜角范圍內(nèi)時(shí)，巖屑床現(xiàn)象更加明顯，從而對(duì)定向鉆井工作的正常運(yùn)行產(chǎn)生較大阻礙，在一定程度上降低了石油開(kāi)采的效率。因此，在石油開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)格外注意井的位置以及井沿周邊的巖屑情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其周邊存在巖屑時(shí)，應(yīng)采取相關(guān)辦法對(duì)其進(jìn)行清理，確保后續(xù)鉆井施工的順利進(jìn)行[3]。

3 定向鉆井技術(shù)應(yīng)用措施

3.1 規(guī)范使用定向儀

定向鉆井技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，必須保證規(guī)范且科學(xué)、合理地使用定向儀，以此避免在使用過(guò)程中出現(xiàn)意外的人為因素而造成定位錯(cuò)誤。（1）規(guī)范使用定向儀時(shí)要保證儀器入鍵時(shí)盡量有效避免涉及造斜彎曲的地段，入鍵時(shí)應(yīng)采取上提、下放，或者上下來(lái)回提供鉆柱的方法；（2）下鉆的速度要嚴(yán)格且合理地控制，不能夠過(guò)快或者過(guò)慢，以避免出現(xiàn)鉆孔中沉積細(xì)固相的情況；（3）對(duì)鉆桿雜物進(jìn)行清除時(shí)，必須要采取圓柱狀物體進(jìn)行試通，該圓柱狀物體的外徑需要保證在3mm以上[4]。或者，可以在定向接頭的下端安裝一個(gè)比較便捷的逆止閥，能夠相應(yīng)降低儀器下行時(shí)所產(chǎn)生的阻力，保證儀器能夠勻速下行。

3.2 優(yōu)化定向井軌跡控制

對(duì)定向井軌跡的控制進(jìn)行優(yōu)化，主要是指對(duì)定向井井身的軌跡控制進(jìn)行優(yōu)化，其中涉及數(shù)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中的泛函極值變分知識(shí)內(nèi)容。應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時(shí)，操作人員若要對(duì)定向井井身的軌跡控制作出良好優(yōu)化，則必須要能夠建立恰當(dāng)?shù)淖顑?yōu)井身軌跡目標(biāo)函數(shù)，以此對(duì)井身的軌跡予以確定。在此基礎(chǔ)上，操作人員需要采取設(shè)極值曲線的方法，掌握函數(shù)極值變分知識(shí)內(nèi)容的情況下，逐步將極值問(wèn)題轉(zhuǎn)化成為多元函數(shù)的極值問(wèn)題，計(jì)算出定向井井身的最優(yōu)軌跡，便于進(jìn)行優(yōu)化控制[5]。

3.3 嚴(yán)格控制氣體指數(shù)

應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的定向井氣體鉆井井斜問(wèn)題，即會(huì)產(chǎn)生一定地層斜力。主要原因在于地層斜力受到了地層傾斜角及其指數(shù)的影響。針對(duì)該種情況，石油開(kāi)采應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時(shí)，必須要嚴(yán)格控制氣體指數(shù)。（1）必須要嚴(yán)格控制氣體鉆井當(dāng)中各類(lèi)異性指數(shù)；（2）必須要盡量減少地層的斜力，避免出現(xiàn)定向井井斜問(wèn)題。此外，在具體的定向鉆井過(guò)程中，由于鉆井速度較快，氣體會(huì)長(zhǎng)期存在，對(duì)定向井的井壁會(huì)產(chǎn)生不良影響，如使定向井井壁出現(xiàn)了沖蝕的現(xiàn)象等。為此，在定向鉆井時(shí)，應(yīng)該明確各個(gè)施工過(guò)程，以便對(duì)其進(jìn)行更加嚴(yán)格的控制和管理，保障石油開(kāi)采能夠順利進(jìn)行[6]。

3.4 保障定向井井眼清潔

應(yīng)用定向鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆井時(shí)，會(huì)在井眼相應(yīng)的位置產(chǎn)生大量巖屑堆積的情況，進(jìn)而導(dǎo)致鉆井的進(jìn)度無(wú)法保證，定向井的通暢度亦會(huì)受到影響。鑒于此，應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時(shí)應(yīng)該重視清潔井眼。在清潔井眼時(shí)，應(yīng)該解決的問(wèn)題為震動(dòng)篩鉆屑的返出問(wèn)題。清潔井眼時(shí)務(wù)必保證鉆屑的返出量在正常的范圍，若返出的鉆屑顆粒比較清晰，則可以證明該定向井的井眼清潔工作較好。一般情況下，對(duì)定向井的井眼進(jìn)行清潔時(shí)，均會(huì)采用科學(xué)調(diào)整鉆井液性能、合理使用鉆井液處理劑，或者做好鉆井返砂預(yù)防等技術(shù)方法。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的逐漸提高以及經(jīng)濟(jì)能力的不斷提升，我國(guó)在石油能源利用與開(kāi)采方面的需求亦在不斷增加。定向鉆井技術(shù)是石油開(kāi)采中常見(jiàn)的技術(shù)之一，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。但是，在具體的定向鉆井技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中卻存在著定向儀、定向井軌跡控制、定向井氣體鉆井井斜以及大斜度定向井井眼清潔等多方面的問(wèn)題。為此，希望石油開(kāi)采領(lǐng)域在應(yīng)用定向鉆井技術(shù)時(shí)能夠規(guī)范使用定向儀、優(yōu)化定向井軌跡控制、嚴(yán)格控制氣體指數(shù)，并且要保障定向井井眼清潔，以促進(jìn)我國(guó)石油開(kāi)采的穩(wěn)健發(fā)展。

【1】鄒憲斌.探討定向鉆井技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014,9(12):98.

【2】宋學(xué)芝.市政道路施工技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題與解決對(duì)策探討[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2016(3):225.

【3】保國(guó)沛.論述定向鉆井技術(shù)的常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2016,3(14):225.

【4】胡炎高.定向鉆井技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題與措施探討[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011,12(19):160.

【5】那自強(qiáng).定向鉆井技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題與措施探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015,3(7):63.

【6】方擎.地質(zhì)工程測(cè)量技術(shù)的常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013,2(22):73.

DiscussiononCommonProblemsofDirectionalDrillingTechnologyandCountermeasures

ZHANG Yan-cheng
(TheSecondDrillingCompanyofCNPCGreatwallDrillingCo.Ltd.,Panjin 124000,China)

Inrecentyears,China'soilindustryisdevelopingrapidly,andhas contributedalottopromotenationaleconomicgrowth.Tofurther promote the development of oil industry,this paper is aimed at the directional drilling technology in the process of oil production,and deeply analyzesthecommonproblems intheapplicationprocessandcountermeasures.

directionaldrillingtechnology;directionalfinder;directionalwelltrajectory

TD231

A

1007-9467（2016）10-0131-02

2016-08-26

張艷成（1985～），男，山東曲阜人，工程師,從事海外鉆井研究。