钻井井眼轨迹控制技术 钻井井眼轨迹控制技术

• 作 者: 秦小虎
• 出 处: 油气·石油与天然气科学
• 发表日期: 2021年12期

摘要：作为世界上人口最多的发展中国家，我国对于能源的消耗量是巨大的。尤其在当前新的发展时期下，各行各业都呈现出一片蓬勃的发展态度，对于能源的依赖程度始终处于高位。虽然我国已经探明的油气储量十分丰富，但是由于位置，技术等多方面因素的限制，大部分的油气资源尚未得到有效的开发。而一些正在开发中的油气井，由于经过数十年的开发，均已进入中后期阶段，采出量减少，开采难度加大，市场供应的形势十分严峻。所以，如何创新开采技术，提升油气资源的采收率，一直是油企，以及整个社会重点关注的课题。在油气资源的开发中，钻井作业是十分关键的一环，也是决定油气采收率的重要环节。高效，有序的钻井活动实施是保障采收率的重要前提。基于油气田地质特征以及开采需求的差异，钻井的形式也各不相同，比如有些油田需要采取定向钻井技术，有些油田需要进行大位移井作业，除此之外，还有水平井，侧钻井等多种钻井形式。钻井作业的差异能够造成采收率的差异，但这些钻井形式共同的前提是，在钻井作业实施之前，需要对井眼轨迹进行精准的控制，通过控制井眼轨迹，为钻井作业提供有效的指引，从而实现高效率的钻井作业，为油气的高产稳产奠定基础。

关键词：钻井;井眼轨迹;控制技术

前言：

作为资源需求大国，一直以来，就如何提高能源采收率，以及对于油气资源开发技术的研究与创新就从未停止过。钻井作业是决定油气开采率有效实现的关键性技术，随着我国油气开采技术的进步，钻井作业形式也越来越多样化，有效地缓解了能源紧张的局面。基于我国地质资源的多样化，在实施钻井作业之前，需要利用有效地井眼轨迹控制技术来为钻井作业的实施提供方向与指引。这样一方面可以避免由于轨迹不明而造成的无效作业，不仅无法有效的提升开采效率，同时还会造成成本的增加。因此，结合不同的油井特征，采取科学的井眼轨迹控制技术就显得尤为重要且必要。本文就井眼轨迹控制技术应用的重要性，以及井眼轨迹控制技术的具体应用进行简单阐述，以供参考。

1井眼轨迹控制技术应用的重要作用

基于钻井作业的重要性，以及在具体钻井过程中的复杂性以及不确定性，为了切实提升钻井效率，提高油气资源的采收率。唯有通过有效的技术手段对井眼轨迹进行控制，为有效钻井创造有利条件。井眼轨迹控制技术是可以使实钻井眼沿着预先设计的轴线钻达目标靶区的综合性技术。其主要内容包括，对钻井作业的钻具结构进行优化，对钻井参数进行研究之后优选出最适合的钻井作业工艺，同时对井眼轨迹进行预测和检测，以确认钻井作业实施的可行性，同时综合分析地层对井眼轨迹的影响规律，并结合规律对钻井作业的实施进行相应的调整。井眼轨迹的控制技术的有效实施，关系到后续测井工作，试油工作，以及在修井与采收等多个作业的质量实现。所以，毫不夸张的说，井眼轨迹控制技术是钻井作业实施中的关键性技术。尤其在一些定向井的钻井作业中，通过利用井眼轨迹控制技术，可以实现井眼规律的有效控制，在钻井井场的布局完成后便可进行下一步的钻井准备，一般情况下，作业油井间的井网的密集程度较高，如果不进行科学井眼轨迹设计与控制，那么在多井同时作业的情况就有可能会出现交叉、重叠、碰撞等问题产生，不仅严重影响钻井安全，同时还降低了钻井效率，所以，对井眼轨道进行科学的设计，可以有效地避免钻井过程中出现碰撞现象而影响钻井效率和钻井质量。在确保钻井安全的同时，实现钻井作业效率的提升，切实提升油气采收率，为企业良好经济效益的实现奠定基础。

2井眼轨迹控制技术的应用

2.1优选钻具结构参数，实施直井段防斜打直

在井眼轨迹控制技术实施的第一步，是需要根据不同的油井特征，以及井眼的长度与尺寸来合理的选择钻具，同时确认钻具的结构与钻井所需相适应，这样才能够将井斜控制在要求范围内，也是直井段钻井作业中的关键点。一是可以有效地防止相邻井产生碰撞现象，二是便于定向井的造斜施工，這样才能够为井眼轨迹的控制提供有效的依据，否则井眼轨迹无法在控制范围内的话，后续的钻井作业不仅谈不上效率的提升，连最基本的安全问题，也很难得到保障。所以，必须把第一步工作落到实处。当前，在直井段防斜打直中最为适合的钻具为满眼钻具，以及塔式钻具和钟摆钻具。经过大量直井防斜打直的实践说明，这三款的钻具比较契合防斜打直的具体要求，以钟摆钻具为例，其结构相对简单，而且有良好的纠斜力，但其弱点在于没有防斜力，所以在直井段实施防斜打直作业时，要确保钻铤长度足够，那么就需要根据油井的地层特征来优选钻井参数。就塔式钻具来说，相对于钟摆钻具其优势更大，而且塔式钻具可以随着大尺寸钻铤长度的增加，相应的防斜能力也就越佳，塔式钻具尤其适应于加大钻压快速钻井，提高钻井速度。但由于钻头与钻铤的距离相隔较远，无法实现实时的检测，所以当井斜接近3度时，必须改变钻井参数来严格控制井斜，使直井段井斜不超过规定标准。使用塔式钻具结构的目的是以控制井斜为主，通过测斜而获取井眼轨迹参数，计算实际井眼剖面。而相对于钟摆钻具与塔式钻具的优缺点来说，满眼钻具是最好的防斜钻具，不仅可以加大钻压实现快速钻进，十分有利于提高钻进速度，在钻进效率上有较好的保障。

2.2实施定向造斜作业

确认好钻具结构参数之后，但开始着手进行造斜作业。造斜点是根据目标靶区的垂直井深，井眼水平位移，设计的剖面类型，增斜钻具的增斜率，丛式井井口数目等综合来确定。在造斜过程中要注意几个因素，一是目标点的垂深愈深，造向点相对较深。二是水平位移愈大，造斜点相对较浅。三是井眼剖面类型选择，直、增、稳三类剖面类型是满足我油田钻井目的的最理想的一种剖面，其最大井斜角在15°～45°的最佳井斜角范围之内。大量的实践证明，井斜角小于15度，方位不稳定，容易漂移;井斜角大于45°，测井和完井作业施工难度较大，扭方位困难，转盘扭矩大，并易发生井壁坍塌等现象。四是增斜钻具的增斜率。定向井的大多数井段是靠转盘带动钻具完成的。增斜钻具增斜率的大小、增斜井段的长度是确定造斜点位置的参考依据。增斜钻具的增斜率愈大，增斜段相对愈短，造斜点则较深;增斜钻具的增斜率小，增斜段相对较长，造斜点则较浅。五是丛式井井口的数量影响，丛式井中两口相邻定向井的造斜点深度要相互错开，错开距离应不小于30米，钻井顺序应先钻水平位移大，造斜点浅的井;后钻水平位移小，造斜点深的井。这样既有利于定向造斜时防止磁性测斜仪受邻井套管的影响，又有利于定向和井眼轨迹控制，同时，还有利于防止造斜点附近井眼串通或相碰。在定向造斜的具体操作中，定向一次成功率取决与直井段的井斜角，造斜点的偏移距，增斜段地层的自然方位漂移规律，增斜钻具的增斜率和增斜段长度，反扭角确定的准确度等。所以，要结合这些综合参数进行合理而准确的选择。