古秀留
石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司 257000
摘要：随着我国油田开发技术的不断发展，定向井钻井施工技术得到广泛应用。定向井钻井技术水平不断提升，应用体系不断完善。在钻井施工过程中，很容易受到地层岩性及地下土质的影响，存在一些问题。我国定向钻井技术的应用要比直井钻井技术的应用晚许多，随着我国油田陆续进入开采的中后期，为挖掘油藏潜力，提高石油企业的经济效益，就要多打定向井，不断提升定向井的钻井速度。在定向井钻井施工过程中，井眼轨迹控制受到地下地质状况以及矿井本身的影响程度较小，但却在一定程度上影响钻井工艺以及钻井的效率，一旦定向钻井速度受到影响，就会影响整个钻井施工效率和周期，为此要对影响定向井钻井速度的因素进行分析，制定科学合理提升措施。基于此，本篇文章对定向井钻井工艺技术优化措施进行研究，以供参考。
关键词：定向井；钻井工艺；技术优化措施
引言
作为煤炭伴生矿产资源，煤层气的开发对保障煤矿安全高效生产，增加天然气资源供给和减轻温室气体排放具有重要意义。根据煤层气开采原理，降压是诱导煤层气解吸和运移的主要方式。因此，如何通过工程手段对煤层气储层进行广泛而彻底地降压是煤层气井开发成功与否的关键所在。无论是采用地面井抽采还是煤矿井下抽采均需要通过在煤层内或者围岩建立通道，直接或者间接对储层压力进行降压，才能有效抽采煤层气。我国地质历史时期构造活动强烈，使得我国煤层气储层地质条件复杂多变。随着煤储层埋深增大，不同储层地质条件表现出不同的变化趋势，深部煤层气储层具有储层压力大，地应力高，渗透率低等特点，开发难度更大。。目前的增产改造技术难以适应我国煤层气储层地质条件是导致我国煤层气单井产量低的主要原因。对此，必须发展适合深部煤层气地质条件的改造方法。
1定向井钻井工艺技术施工概述
定向井钻井工艺技术不仅可以对开采效果影响较大的不良地质因素达到科学规避的效果，还可以确保油气资源利用的合理性，最大程度降低油气开采成本，避免特殊地质环境对油气资源开采造成不必要的成本损耗，实现石油企业利润的最大化。另一方面，对于油气开采流程来说确保了整个开采过程的安全性和合理性。定向井钻井工艺技术的应用使得钻井数量大大减少，在节约人力、物力、财力的同时使油气开采工作达到了应有的质量水平，进一步促进钻井企业和油气开采企业经济效益水平的提升和发展。定向井钻井工艺技术因其自身独特的优势，在我国油田的开采中逐渐成为不可或缺的主要施工方式，在油田开采的后期中应用更为广泛，不仅可以很好地满足对油气开采中的剩余部分开采要求，还可以有效降低石油钻井工艺的施工成本，使整个油田开采过程在低成本、高效率的情况下进行。
2定向钻井技术难点
（1）钻压的选择。钻头的选择一定要根据岩石的坚硬程度，钻头钻进的速度与目标方向分力作用有着很大影响，一旦在钻进过程中遇到坚硬的地层，就要加大钻压，加大钻头力度，因此只有根据地层的实际情况，调整到合适的钻压，才能保障钻井速度的提升。（2）注水井压力高：该区钻探目的层P油层已注水开发，渗透率低，连通性较差，注水井自然降压速度慢，截止到目前，最高注水井井口剩余压力达到17.1MPa，钻井中易发生油气侵；（3）钻井液密度窗口窄：根据采油工程研究院压力预测结果和实钻情况，该井区需要使用的钻井液密度。范围为1.65~1.75g/cm3，而该区破裂压力梯度实测最低为1.35，无钻井液密度设计窗口。
根据实钻情况看，在P油层顶部，钻井液密度超过1.65g/cm3，井漏的风险较大；
3定向井钻井工艺技术优化措施
3.1进行钻柱力学及井眼净化仿真措施优化
通过计算机仿真软件对井下钻柱力学进行模拟，可较为准确地判断出斜度较大的定向井钻井开展的可行性，通过对准确性较高的数据进行析，以达到对钻井设计水平和施工质量的有效提升。在摩阻转矩识别、仿真旋转、滑动钻进、起下钻具等方面可以结合钻井设计软件。在完成钻井工具抗拉强度、抗扭强度等工作时，可以利用三轴应力的方法对其进行针对性的定性分析和校对，同时检测轴向载荷与正旋方向所产生的弯曲临界载荷之间的大小关系。除此之外，还应保证井眼的清洁程度，降低尘屑床生成的可能性，避免泵组的安全性能受到影响。
3.2配套提速工具
为解决托压问题，提高机械钻速，配套了水力振荡器。水力振荡器是一种用来解决托压，改善钻压传递的井下工具，尤其适合在定向井、大位移井、水平井中使用。它可以与MWD、井下动力钻具以及任何钻头同时使用。水力振荡器通过钻井液驱动动力部件高速旋转，动力部件驱动回转阀高速旋转，通过回转阀片过流面积周期性变化产生周期性液压力，周期性液压力通过震荡部件转化为周期性振荡力和工具振幅，从而带动紧贴井壁的钻杆活动起来，达到缓解滑动钻进时托压的目的。水力振荡器的安放在井底托压最严重的地方，当不能确定托压点时，可根据使用目的放置，解决定向段工具面不稳，托压严重的情况，通常可安放在距钻头约140.00~170.00m处。应用于水平井时，根据水平段长度安放，一般安放在距钻头170.00~210.00m处。钻具扭摆技术采用一个可编程控制器，接收MWD、钻杆扭矩、立管压力、大钩悬重等多个传感器数据，依照定向钻井控制流程，对顶驱进行程控编程，分析传感器数据，输出控制参数，控制顶驱精确转动，调整和保持工具面；运用扭矩摇摆技术顺时针逆时针交替旋转钻具，降低井眼摩阻，解决滑动托压，提高机械钻速。
3.3井眼轨道优化技术
结合现场实际地层情况，井眼轨道按照复合钻进增斜率、地层层位、岩性软硬程度等因素进行优化设计：合理优选造斜点，降低难钻层位的造斜率；采用分段优化井眼轨道的方法，尽量避免在研磨性强地层和页岩地层进行定向作业。
3.4网格化流体运移通道
常规煤层水力压裂裂缝数量单一，加之煤层内煤粉含量高，煤层气渗流过程中裂缝任何部位发生堵塞，均有可能导致煤层气无法运移至井筒；采用解堵措施，不仅增加了煤层气井运营成本，而且增产改造效果难以把握。对于定向井水力割缝方法而言，一方面定向井大大增加了井筒与煤层的接触面积，另一方面煤层内水力割缝产生的多组缝槽及其周围产生的网格化导流系统极大增加了煤层气渗流通道数量。这样使得煤层流体（气、水）以及固相颗粒（粉）可以通过多通道向井筒流动，避免了单一通道造成堵塞而引起整个煤层气井筒无法产气。
结束语
综上所述这，找到了影响定向井钻井速度的原因，根据实际情况制定定向井钻井速度提升的措施，充分考虑钻压、下部钻具组合、钻井作业相关参数等。对井壁的稳定性进行严格控制，适当优化和创新定向井作业技术，实现定向井施工作业速度的进一步提升，促进石油企业经济效益的可持续发展。
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