張文濤

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和石油資源需求量的增加，石油的勘探開(kāi)發(fā)也不斷深入，定向鉆井技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，定向井鉆井技術(shù)能夠使鉆進(jìn)速度更快、井筒更加光滑，以降低作業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)油氣資源的經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)。本文闡述了定向井鉆井專用工具的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了定向井鉆井技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也對(duì)定向井鉆井技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：定向井；現(xiàn)狀；應(yīng)用

隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，定向井鉆井技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，在油田鉆井中廣泛使用。定向井在施工過(guò)程中難度較大，因此需要對(duì)施工前的一系列準(zhǔn)備工作進(jìn)行仔細(xì)檢查。另外定向井鉆井的設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要，設(shè)計(jì)要達(dá)到快速、整潔、優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員要收集大量的基礎(chǔ)資料，然后根據(jù)不同井的鉆探情況、井身剖面類型、鉆井液類型及完井方法等統(tǒng)計(jì)出方位漂移率，還要根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益的要求，依據(jù)靜態(tài)資料確定設(shè)計(jì)的角度。

一、定向井鉆井專用工具的發(fā)展現(xiàn)狀

鉆井工具的發(fā)展水平，在一定程度上決定了鉆井技術(shù)的發(fā)展高度，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，鉆井工具在應(yīng)用過(guò)程中得到不斷的改進(jìn)，目前應(yīng)用的主要工具是彎接頭、非磁鉆鋌、井下馬自達(dá)等。彎接頭內(nèi)通常安裝循環(huán)套，殼體上劃有彎曲方向的標(biāo)線，用作單點(diǎn)或有線隨鉆側(cè)斜儀確定工具面的方向，它的主要作用是使造斜鉆具產(chǎn)生側(cè)向力。彎接頭的種類較多，目前使用較多的是可調(diào)彎接頭，因?yàn)椋烧{(diào)彎接頭在使用過(guò)程中，優(yōu)勢(shì)明顯，具有減少起鉆次數(shù)、加快鉆井速度、降低鉆井成本等優(yōu)點(diǎn)。

井下馬達(dá)是動(dòng)力來(lái)源，大概分為三大類，渦輪鉆具、容積式馬達(dá)和電動(dòng)鉆具。各個(gè)馬達(dá)都有其自身的特點(diǎn)，在使用過(guò)程中，都具有很廣泛的應(yīng)用價(jià)值。它可以在開(kāi)始造斜前將井內(nèi)橋塞循環(huán)干凈，另外，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速相差的幅度較小有利于鉆頭選型。螺桿鉆具由萬(wàn)向軸、旁通閥、轉(zhuǎn)子、定子、和傳動(dòng)軸四部分組成。螺桿鉆具的工作動(dòng)力來(lái)自循環(huán)鉆井液，在壓力一定時(shí)，鉆井液泵入鉆具，進(jìn)入馬達(dá)的螺旋形空腔使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，然后經(jīng)萬(wàn)向軸傳遞到傳動(dòng)軸和鉆頭上。當(dāng)無(wú)鉆井液循環(huán)或低泵沖循環(huán)時(shí)，在彈簧的作用下，閥心處于上部位置，此時(shí)旁通孔開(kāi)啟，鉆井液可灌入鉆柱或自鉆柱泄出，所有鉆井液流經(jīng)馬達(dá)所作的功轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

二、定向井鉆井技術(shù)的應(yīng)用

該儀器在定向井中常用，通常我們說(shuō)的定向井是指井眼軌道已經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)好的，偏離井口垂線既定方向有一定的距離，具有一定的目標(biāo)的井。定向井的分類有一定的規(guī)律，通?？煞譃槠胀ǘㄏ蚓⒋笮倍染较蛩絽彩骄?。螺旋式和滾子式穩(wěn)定器是兩種主要的定向井穩(wěn)定器，鉆井過(guò)程中，使用最頻繁的是螺旋式穩(wěn)定器。穩(wěn)斜鉆具組合，可以減小零部件之間的相對(duì)距離，主要是穩(wěn)定器之間，穩(wěn)定器與鉆頭之間的距離，可以達(dá)到加強(qiáng)下部鉆具剛性的目的，這樣就能夠確保下部鉆具不會(huì)受壓也不會(huì)變形，可以達(dá)到穩(wěn)斜的效果，此外，這樣的組合還可以達(dá)到穩(wěn)定井斜和方位的目的。穩(wěn)定器出、入井口時(shí)，要對(duì)穩(wěn)定器的外徑進(jìn)行認(rèn)真測(cè)量，同時(shí)認(rèn)真檢查部件是否出現(xiàn)磨損和穩(wěn)定器在鉆具組合中的安放位置。通常來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定器的外徑磨損有嚴(yán)格的界定，即小于2毫米。實(shí)際施工過(guò)程中，在修整井眼過(guò)程中，可以使井眼曲率變化平緩、圓滑，有利于減少井下復(fù)雜情況。

三、定向井鉆井技術(shù)的發(fā)展

1、工程和地質(zhì)數(shù)據(jù)的隨鉆測(cè)量與實(shí)時(shí)獲取

鉆井?dāng)?shù)據(jù)的測(cè)量與實(shí)時(shí)獲取是提高定向鉆井水平的基礎(chǔ)，特別是面對(duì)提高鉆井延伸位移和高密度鉆井的情況。高密度鉆井需要在一個(gè)井場(chǎng)鉆多口井，在一個(gè)區(qū)域鉆成百上千口井，對(duì)井位進(jìn)行精確定位，確保井間合理距離非常重要。為獲取深部地層信息及其準(zhǔn)確性，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，石油公司一直在努力提高其數(shù)據(jù)獲取和傳輸技術(shù)。發(fā)展趨勢(shì)是利用更尖端的MWD/LWD工具來(lái)獲取實(shí)時(shí)地質(zhì)信息，特別是易漏失地層，應(yīng)了解地層孔隙壓力，優(yōu)化套管下放位置，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，以提高鉆井效率。利用隨鉆地震和近鉆頭LWD技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)鉆頭前方地層特性，保持井眼軌跡在儲(chǔ)層中，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。智能鉆桿以其高速的傳輸速度、高容量的傳輸能力，能使作業(yè)者實(shí)時(shí)獲取井下信息，將是未來(lái)井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕较蛑弧?/p>

2、更加注重井眼質(zhì)量和工具可靠性

技術(shù)進(jìn)步使得定向鉆井工作量大幅增長(zhǎng)，井眼軌跡越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)業(yè)界對(duì)井眼質(zhì)量和作業(yè)效率要求不斷提高，反過(guò)來(lái)促進(jìn)了定向鉆井技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)提高井眼質(zhì)量和工具的可靠性，減少井下復(fù)雜事故和工具失效引起的非生產(chǎn)時(shí)間，使得“一趟鉆”完成1個(gè)鉆井開(kāi)次成為可能。以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)為代表的定向鉆井技術(shù)在水平井的定向控制中收到了大幅提速的效果，降本效果顯著，通過(guò)一系列改進(jìn)，提高了工具性能和造斜能力，使得大斜度水平井的二開(kāi)“一趟鉆”完鉆成為可能。

4、人工干預(yù)向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變

自動(dòng)化鉆井分4個(gè)階段，第1階段是定向井工程師根據(jù)馬達(dá)和鉆井液脈沖上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，具有滯后性。第2階段是利用智能鉆桿或電磁波、連續(xù)波等進(jìn)行高速M(fèi)WD/LWD數(shù)據(jù)的傳輸，使定向井工程師迅速做出決策。第3階段是自動(dòng)導(dǎo)向能力，將程序嵌入到鉆機(jī)控制系統(tǒng)，上傳的數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過(guò)定向井工程師決策，使得鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)更快、更精確的導(dǎo)向。在不久的將來(lái)，將達(dá)到第4階段，定向井和地質(zhì)工程師可以不在井場(chǎng)，從遠(yuǎn)程作業(yè)中心控制和管理多臺(tái)鉆機(jī)。目前，遠(yuǎn)程作業(yè)中心能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向和監(jiān)督井場(chǎng)作業(yè)，但不能直接控制井下工具，還需要定向井工程師人工干預(yù)控制井眼軌跡。最終的發(fā)展方向是將井眼軌跡的設(shè)計(jì)加載到鉆機(jī)上，將工具放入井下，讓鉆機(jī)自動(dòng)鉆進(jìn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

定向井鉆井由于其技術(shù)難度較大，所以在使用過(guò)程中要注意的事項(xiàng)比較多，但隨著技術(shù)的不斷完善和油田開(kāi)發(fā)的需要，該項(xiàng)技術(shù)會(huì)在油田中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，定向鉆井技術(shù)也會(huì)在應(yīng)用中不斷完善和成熟，為我國(guó)油氣開(kāi)發(fā)做出更大貢獻(xiàn)。