大庆油田钻探工程公司钻井工程技术研究院定向井分公司 163000
摘要：伴随油田进入开发默契，定向井与丛式钻井技术的战略价值逐渐凸显，对于末期阶段的油田发展有了更为重要的意义。我国在该技术领域的研究上起步较晚，虽然近年来加快了研究力度，获得了多项研究成果，但在定向钻井中对轨迹的控制以及设计研究仍存在一定缺陷。课题研究由此出发，针对定向井钻井轨迹控制现状展开研究，分析常用控制手段以及轨迹控制技术的发展方向。
关键字：定向井；钻井轨迹控制；控制技术
伴随我国油气资源的不断开发，我国进入了油气资源的开发中后期阶段，为了保障我国能源供应充足及稳定性，油田企业纷纷加大了开发力度和规模，复杂地质情况的开发项目逐步增多，对定向钻井技术提出了更高的要求，对定向井钻井轨迹控制的研究也是提高尤其采收率，降低钻井成本的重要技术。
在定向井的钻井技术中，井眼轨迹控制技术难度最高，也对钻井效果影响最大。在钻井过程中需要对根据实际的钻井情况，选择相应的井眼轨迹控制技术和方法，不同的钻井井段适用于不同的钻井轨迹控制方法，才可以最大限度减少井眼轨迹的控制偏差，提供钻井技术水平。钻井轨迹控制技术对定向井钻井整体质量存在直接的影响，同时也对施工过程中的风险控制、施工效率、施工成本控制等工作均存在影响。
1.定向井轨迹设计
1.1设计原则
定向井井眼轨迹控制方案要根据实际的钻井情况以及地下情况进行制定，因此方案设计阶段的首要任务是进行地质情况的实地考察。在定向井的钻井施工中，施工目的较多，如让井眼穿透多个油层到达指定位置，打通不同位置井之间油气层、打事故救援井等等。不同的施工目的对轨迹控制有着不同的要求，同时不同的地质情况对轨迹控制技术也有着不同的需求，设计方案开始前应根据施工目的以及地质情况进行详细的勘察，取得原始数据进行最终的轨迹控制方案的制定。
其次，在进行方案设计和制定时，应根据勘探所的原始数据制定多种设计方案，以便施工队伍在施工中，根据现场情况选择应用难度系数最低，安全风险管控能力最强、扭矩和摩擦阻力最低的控制方案。在方案的制定中，要将最小井斜角控制在15°以上，将最大井斜角控制在45°以上，从而确保在钻进过程中岩屑掉落可能性的最低，提高井下施工的安全。
最后定向井的施工要满足后期采油的需要，在定向井井眼轨迹的设计中，以上两个原则是核心原则，也是技术难点所在。为了保障后期采油工作的顺利进行以及油井工作的稳定性及综合采收率，在轨迹控制方案的制定中，不仅要充分考虑井眼规矩的剖面类型以及综合造斜率，也要对油层和抽油杆之间的距离充分考量，降低井下潜油电泵的下放难度。
1.2类型选取
目前基于我国现有钻井技术，可以实现的定向井钻井剖面类型种类较多，在实际的使用中使用频率最高的一般为三段式井轨迹剖面设计方案、四段制井轨迹剖面设计方案、五段制井轨迹剖面设计方案三种。上述方案类型经过大量的实践完善已经相对成熟，但不同的剖面设计方案有这不同的优缺点和适用环境，需要根据实际情况进行选择。如三段结构优势在于操作简单，但井斜控制不够理想，后期采油作业施工难度较高。四段式结构在操作和井斜控制方面相对均衡。
五段式剖面控制方案操作复杂，施工效率不够理想，但五段式剖面结构可以实现0°井斜设计，为后期的采油作业施工提供了极大的便利。
2.定向井轨迹剖面钻井控制技术
前文中已经分析了我国目前相对成熟的三种剖面设计方案，由于三段式剖面设计方案和五段式剖面设计方案特点鲜明，优缺点十分明显，因此应用空间最为广泛。受操作工艺简单决定，三段式剖面设计结构应用最为广泛，下文的技术分析也围绕三段式剖面设计结构进行。
2.1直井段的井眼轨迹控制
直井段轨迹控制中，防斜是重要的技术目的之一。在直井段的钻井施工中，井眼轨迹容易受到多种因素影响发生偏移，如施工设备、施工技术、地质情况、井眼扩大等因素，均会导致井眼斜率的出现。在上述影响因素中，地质因素还目前通过人为方式进行有效的优化。因此需要从工程以及井眼扩大两个方面制定控制措施。首先，钻井工具设备的选择以及根据实际的地质情况以及施工情况进行选择，确保钟摆钻具或满眼钻具性能符合施工需求。满眼钻具对于直径段钻进过程中各类导致井斜发生的影响因素均有很好的规避作用。在钻进过程中井壁和扶正器之间的间隙可以得到有效的控制，就可以有效的降低井斜现象发生的可能。钟摆钻具与满眼钻具相比在对井斜直接控制方面相对薄弱。但钟摆钻具可以在井斜超过一定范围后产生一定的回复作用力，但如果钻压超过设备额定范围，回复力会降低，失去对井斜的控制作用。
2.2造斜段的井眼轨迹控制技术
造斜段钻井施工也是定向井钻井井斜控制难点之一，在造斜开始前，应根据实际施工进站和地下情况选择造斜点，并在施工过程中实时的对方位偏差、井斜角等数据进行监控，不同计算和调整造斜方案，确保造斜施工的顺利进行。
2.3稳斜段的井眼轨迹控制技术
在完成直井段和造斜段施工后，需要对稳斜段进行钻井施工，在稳斜段的钻井施工过程中对井眼轨迹控影响最大的是随钻测斜仪，该仪器的性能以及操作质量，对稳斜段的井眼轨迹控制有直接的影响。随钻测斜设备可以对实时监测钻进的方位角、井斜角等数据，避免钻 进轨迹出现偏差，保障钻头中靶。如果现场没有无线随 钻测斜仪器设备，就需要利用稳斜钻具组合的形式进行 钻进，一般采用单点、多点并用的测斜仪器进行定点测 斜，保障井眼中靶，进一步地提高钻井质量和效率。
总结
定向井的轨迹设计和轨迹控制是一项比较复杂、 综合性强的系统性工程，需要我们从不同的角度、不同 的层次进行分析和考虑。首先要考虑的就是井眼轨迹 设计时一定要根据现场的实际地质情况来进行，然后 施工中控制好定向造斜、打好直井段、跟踪控制到靶 点，最终才能实现定向井的准确中靶。
参考文献
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