四川盐业地质钻井大队 四川自贡 643000
摘要：钻井工程是一项随着基础科学的发展和使用工艺的升级而不断延伸的工程技术学科。在钻井工程领域，为保证安全性与经济性，已经形成了钻井工艺、工具和地面设备的升级与改造，完善了以水平井、大位移井和多分支井等复杂工艺发展下的新型高效钻井工艺。为分析研究旋转地质导向钻井工艺技术应用效果，探讨了井下闭环旋转导向钻井工具机理，并根据该工艺技术的实际应用，表明了宏观上来看旋转导向钻井系统涵盖了动力机械、钻井液循环和工具部署的全方位系统性闭环自控理论。以指向式旋转导向钻井工具为核心的相关工艺运用，能全面优化钻井过程中的井下摩阻、提高钻探能力和控制精度，值得行业大规模运用与研究领域深入革新。
关键词：旋转地质；导向；钻井工艺；技术发展；应用
1概述
石油工业作为国家经济驱动和工业发展基础，具有举足轻重的地位。其中钻井作为油气藏勘探后验证性工序和后续大规模开发的前提性工作有着承上启下的作用。针对于不同地层、不同类别、不同等级的油气藏在不同位置需要运用多重复合钻井工艺并配备可选式钻具全面保障安全生产。在钻井工程领域，为保证安全性与经济性。针对钻井工艺、工具和地面设备的升级与改造不断完善。形成了以水平井、大位移井和多分支井等复杂工艺发展下的新型高效钻井工艺，综合克服了有限成本前提下的复杂地下地面环境施工难题。为当前非常规油气资源的经济开发提供了可能。当前国内外相关公司和研究院所热衷与旋转导向钻井技术及工艺的研究，目的在于提高单井利用率，更加方便而彻底地穿越相应油层。基于计算机技术和自动化技术为基础的旋转导向钻井工具能更好地适应水平井、大位移井和多分支井。在三维多目标明确的基础上有效提高钻井速度15%，同时降低6%的事故发生率和28％的钻井成本，极具发展潜能。导向钻井技术是一项涵盖多学科多领域的系统性工程实用技术。通俗来讲即为基于不同任务参数不同目标结果的“钻井导弹精确打击技术”。相关技术随着工具的升级和算法精确度的提升而有着无限可能的研究成果。本文基于笔者钻井一线多年工作经验，在理论结合实际的前提下系统总结笔者所知的旋转地质导向钻井技术。在工艺发展和现场运用上做深人探讨，为同行提供操控性意见。
2传统滑动导向钻井技术与旋转导向钻井技术对比分析
2.1传统滑动导向钻井技术
传统的滑动导向钻井技术在实际应用中，由于需要依靠相关技术人员对其进行操作，通过对设备滑动导向的工具进行实时的操纵控制，实现对井眼钻进轨迹的操控。具体而言，此种技术在实际应用中，存在诸多缺点。首先，采取滑动导向钻井技术工艺，在进行滑动导向钻井时，钻柱的部分会与井壁贴合，此部分无法完成旋转工作，因此，滑动导向钻井技术的摩阻较大。特别是在一些深井、大位移井的钻井工作中，由于此类矿井存在一定的倾斜角度，加之深度较大，井眼底边有岩屑床存在。采用此种钻井技术，钻柱与井壁的摩阻十分巨大，而且由于受到矿井因素的影响，井眼的净化不够彻底，钻井的质量不达标。导向钻具弯角不断增大，与之变化的摩阻也会不断增加。而且，在钻进时，由于设备的整个钻柱向下滑动，很难对其进行控制。钻进过程中，摩阻不断增大，造成钻头上的冲击压力减小，无法达到有效的钻进。这样一来，不仅会影响到旋转钻头的有效功率，也会造成钻进的速率较低，钻井工作所用周期变长等一系列问题，增加了钻井的实际成本。另外，在滑动钻井过程中，由于受到摩阻等因素的影响，钻进的过程中很容易出现问题，造成卡阻、涡动等故障问题的产生，既增加了钻井工作的实际成本，同时钻进工作井眼的净化达不到所要求的实际质量，钻速过低，周期过长，造成企业钻井工作所投入的成本增加，对于企业而言十分不利。
2.2旋转地质导向钻井技术
通常情况下，旋转导向系统由多个子系统组成，主要包括地面监控系统、双向通讯系统、测量系统、通讯系统、工具系统。按照此种技术应用的导向方式进行划分，则可以分为指向式以及推靠钻头式两种子系统。其中，推靠钻头式的应用，主要是在钻头附近进行直接钻进。通过找到合适的位置，为钻头提供侧向力。而指向式则是在钻进的位置，寻找贴近钻进点的最佳区域，在该区域内通过近钻处钻柱的弯曲，进行钻进，同时还能够对钻井的轨迹、方向等因素进行控制。相较于传统的滑动导向钻井技术，应用此种技术主要具有井眼净化质量高、钻进速度快、整个钻进过程畅通无阻、无摩阻因素影响等优势。
3旋转导向钻井技术的实际应用
3.1旋转地质导向钻井技术的应用试验
对于目前能源开采工作来说，旋转地质导向钻井技术主要应用于石油油气的开发工作中，具有良好的应用优势。相较于一些西方国家而言，我国对于油气开发领域的研究相对较浅，技术更新较为滞后。随着科技的不断发展，旋转地质导向钻井技术应用范围不断扩大，在实际应用中，其技术水平也取得了明显的提高。我国旋转导向钻井技术在实际应用过程中，通过借助旋转导向系统，可以最大限度的提升石油油气水平段的开采产能。因此，此种技术可以应用到超深石油油藏的开采等工作中，为此类油藏的开采提供了有力的技术援助。我国针对旋转导向钻井技术的应用，主要是以以三口井的开采为试验对象。在试验过程中，通过对深入井下近1000m的矿井内放入旋转导向钻井技术设备，能够对深入地下的油气进行高效的开采。紧接着，第二个试验对象采取同样的方式，在井下1356m处放置旋转导向钻井技术设备，同样取得了良好的应用效果。随着试验工作的不断深入，旋转导向钻井技术设备的钻进速度有所提升，控制的精度也逐渐趋于完善。而且，应用旋转导向钻井技术，能够将钻井钻进工作中产生的倾斜问题得到有效的控制，可以将钻头的倾斜角度控制在0.3°以内。而在进行第二次试验过程中，在超过1000m的井下进行多次的钻探实验，所得到的数据参数并未出现明显的变化，由此可见钻进的精度具有一定保障。在试验过程中，钻井的速度始终保持匀速，但整体的开采效率却得到了显著的提升。相较于传统的钻井开采工作，其效率提升了95%以上。而且，相关技术人员针对旋转地质导向钻井工作还展开了稳定模式以及垂直模式下的试验，都取得了良好的实验结果。在实际钻进过程中，能够有效的解决钻井倾斜问题，提升钻井工作的精度以及质量。
3.2旋转地质导向钻井技术发展方向和前景
旋转地质导向钻井技术主要依靠于钻转导向钻井系统。该系统内部包括诸多子系统，同时还加装了枢轴稳定器、钻柱稳定器。这些设备能够为旋转导向钻井技术提供良好的性能支撑。在应用过程中，通过通讯子系统，可以实现信息的高效传输，借助电导管，能够将相关的设备信息传输到指定的系统中，并且做出一系列的反应。
结束语
钻井工程是一项随着基础科学的发展和使用工艺的升级而不断延伸的工程技术学科。其中以完备工艺结合相关工具而来的导向钻井分支技术是一项涵盖多学科多领域的系统性工程实用技术。从宏观上来看旋转导向钻井系统涵盖了动力机械、钻井液循环和工具部署的全方位系统性闭环自控理论。以指向式旋转导向钻井工具为核心的相关工艺运用，能全面优化钻井过程中的井下摩阻、提高钻探能力和控制精度。值得行业大规模运用与研究领域深入革新。而旋转地质导向钻井系统在稳斜作业过程和地层适应性上都各具优势。
参考文献
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