霍维东 袁 军
（中石化经纬公司录井分公司定向井技术服务中心 河南 郑州 450000）
摘要：定向井是当前石油勘探、地下勘测的主要方法，它是通过特殊的井下工具以及测量仪器，按照预先的轨迹进行施工的过程。定向井技术的应用具有一定的经济性和安全性，它可以提高工作效率的同时，降低钻井成本。在实际的钻井过程总，定向井的轨迹有着非常重要的作用，它是指导钻井的主要依据，需要采用相应的控制方法保证符合技术要求。本篇文章通过对定向井轨迹控制的原则进行阐述，分析定向井轨迹控制的关键技术，从而探讨定向井轨迹控制的未来发展。
关键词：定向井；轨迹控制；关键技术
引言：
对于石油来说，它一般埋藏在地貌复杂的地下空间中，需要通过钻井的方式探测它的分布面积，并且穿过复杂的地面构造，达到石油勘察的目的。定向井技术的应用可以有效的解决传统的问题，通过井斜等方面的控制，绕过地下的障碍，避免在采油过程中存在的故障问题。定向井在实际的应用过程中有着不同的类型，包括三维定向井、两维定向井以及水平井等，有关人员需要根据实际的地质条件以及技术要求进行选择，并且准备钻井的相关工具。在定向井的应用过程中，需要控制好钻头的行动轨迹，使其可以按照井眼轨道的方式进行移动，避免对石油勘探的影响。当定向井的工具在操作中柔性过大，它就会由于压缩荷载的作用，偏离原有的轨迹，对地层造成一定的影响，有关人员可以就此进行具体的研究，明确定向井轨迹控制的关键技术。
1、定向井轨迹控制的原则
1.1要以实现地质目的为基本原则；钻定向井的目的有很多种，或是要穿越多个含油地层，实现勘探开发效果的突破；或是要避开地下断层，挖潜剩余油；或是要使井眼轨迹在目的层中延伸最大，增加油气藏泄露面积；或是事故复杂无法进行处理而进行的侧钻；或者为了节省井场占地而进行的丛式平台定向井；或是要避开地面障碍物而钻的定向井等。无论是哪种形式的定向井，都要以实现地质目的为基本原则。
1.2要利于现场施工，能够实现安全、优质、高效钻井为目标；在进行一口定向井轨迹剖面设计时，一定要优选造斜点，选择在地层稳定、软硬适中的位置，一定要避开那些容易坍塌、容易漏失、容易缩颈、压力异常等层位进行造斜。同时根据地质目标的不同，会使定向井的井斜角有所不同，在进行定向井井斜角选择时，既不能过大，也不能过小，过大超过45°会使施工难度加大，易发生井下事故复杂，过小小于15°又会使方位不稳定，增加调整的频次，因此在实现地质目标前提下尽量使井斜角处在15°-45°之间。在选择造斜率时，要权衡所钻地层和工具的实际造斜能力，尽量降低造斜率和造斜井段的长度，以实现快速钻井。
1.3要满足后期的采油工艺要求，在满足地质目标和安全钻井的情况下，尽量降低井眼曲率，以便改善后期抽油杆和油层套管之间的偏磨，同时也利于后期改造安全采油泵和其它井下作业。
1.4加强井斜控制
在定向井的轨迹控制中，有关人员需要在保证定向井本身质量的前提下，加强钻进的速度，对井斜的变化率进行有效的控制，从钻井过程中的故障问题出发，对井斜的原因以及影响因素进行全面的分析，明确轨迹控制的相关要求，从而加强在参数上的计算和设置。另外一方面来说，在轨迹控制上，需要注意它的安全性和可靠性，避免对设备的损坏，对下钻次数等进行严格的要求，为后续的控制技术提供一定的保障。
2、定向井轨迹控制的关键技术
2.1直井轨迹的控制技术
在定向轨迹的控制中，直井阶段的轨迹可以通过稳定器的方式进行控制，工作人员需要明确在钻井过程中影响井斜的要素以及性能指标，对钻头的转角以及侧向力等参数进行具体的测算。一般来说，在直井轨迹的控制中，工作人员可以采用纵横弯曲连续法，将稳定器的相关组合作为轴向荷载，从而影响钻头的前进方向。在直井阶段的钻井过程中，工作人员需要根据公式测算以及环境地理位置等方面的要求，对稳定器的位置进行合理的设计，可以采用不同的方案进行对比，在钟摆原理的方式下，实现力学上的融合，从而对井斜进行有效的控制，保证其按照预先的轨迹进行运动。另一方面来说，在钟摆钻具组合前进的过程中，它由于惯性力等原因，还会产生一个回力，对它进行有效的制衡，从而达到纠斜的目的。
2.2造斜轨迹的控制技术
当定向井到达一定的地下深度后，它需要改变它的运动轨迹，有关人员需要对这个阶段的轨迹进行控制，尽量将造斜井段的井眼扩大到原有的尺寸，从而保证钻头在钻进中的有效性。对于造斜段来说，对运动轨迹的控制需要通过造斜器的方法注意在角度上的选择，当造斜器固定于井底时，它会根据钻头的转动采取不同的处理方式，使得在下井的过程中沿着造斜器的角度进行偏移，控制在合理的范围内。但是现阶段来说，由于它的操作过于复杂，一般是采用螺杆钻具的方式对造斜阶段的轨迹进行控制，它是通过弯接头方式的控制下改变轨迹的偏心扶正器的容积式液马达和涡轮。工作人员需要注意过程中各个参数的有效性，保证马达、钻头等工具全部进入到井下，并且提供有效的动力，从而优化钻头的实际进程。
2.3稳斜轨迹的控制技术
在定向井的造斜段完成后，还需要钻头沿着造斜的轨迹进行钻进，这就是定向井的稳斜阶段。稳斜轨迹控制的实际目的就是要保证钻孔按照直线的方式进行运动，将井斜控制在合理的范围内，直到下一个造斜阶段。一般来说，稳斜阶段的轨迹控制需要实时的追踪技术，在科学技术的发展下，可以通过红外线等方式，对地下的运动方式进行控制，一旦发生角度上的偏移，可以及时在计算机上显示出来，通过多个节点上的控制和设置，保证钻井的合理性，同时降低在此过程中产生的误差，避免对钻进速度的影响。
3、定向井轨迹控制关键技术的发展趋势
对于定向井来说，它在地下钻井中的应用，可以避免地下环境对于钻孔过程的影响，轨迹的控制技术可以降低过程中所产生的误差，保证井眼按照预期的设计进行钻进。在未来的发展中，有关人员还可以加大这方面的投资和研究，将更多的现代化技术应用到其中。
3.1优化钻具结构
在定向井的轨迹控制过程中，工作人员应该明确它的难点和重点，对于造斜阶段和稳斜阶段，可以适当的优化钻具结构，通过双刚性扶正器等方式，加强在外径等参数上的控制，对方位变化率以及井斜变化率进行记录，在应用的过程中，可以通过钻头的选择，注意扶正器的规格型号，提高钻井速度，尽量减少在过程中受到的影响。
3.2建立全过程监控
在智能技术的快速发展下，有关部门可以将自动化技术、传感器技术等手段应用到定向井的轨迹控制中，即使在地下，也可以实时的将钻进过程反映到计算机中，通过实时的监控，即使发现在钻进中存在的问题，并且保证信号在传输中的稳定性。有关人员也可以将神经网络和识别技术等内容应用到其中，进一步强化对井眼轨迹的管控，通过三维立体图的方式，提前规划处轨迹中存在的问题，同时采取有效的措施解决，使得轨迹可以自动的进行钻孔操作，提高工作效率和质量。
4、结语
综上所述，定向井是现阶段地下勘探和钻孔的主要方式，它有着一定的应用优势，有关人员应该明确定向井轨迹控制的主要原则，然后对直井、造斜以及稳斜阶段的轨迹控制技术进行全面的了解，明确其中应用到的设施和工具，并且对定向井轨迹控制相关技术的未来发展进行相应的展望。
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