李炎伟
中海油服油田技术事业部 065201
摘要：定向井技术是石油勘探开发领域的先进钻井技术，它是利用特殊的井下工具和测量仪器，通过特定的工艺进行控制，使得钻头可以沿着既定的轨迹进行钻进。本文对石油定向钻井技术要求、设备机具以及定向井钻进工艺进行了分析，以探寻浅层石油定向钻井工艺在缩短施工工期、规避下部复杂地层定向施工风险等方面的应用优势。
关键词：浅层石油；定向井；钻进工艺；
前言
通过大量的现场实践，以及邻井分层对比，优选钻头和钻具组合，对井眼轨迹进行合理的布局，施工时尽量“少定多导”，预留出足够的位移余量，避免反扣等都是浅层定向技术的有效措施。对于石油开发项目而言，地质因素对于井眼轨迹的布局有着很大的影响，所以在施工前要充分考虑，对于储层较薄且发育不均匀情况，选择水平定向钻进技术，才能取得更高的经济效益和社会效益。
一、主要技术
定向钻井工艺是石油开采工程中广泛使用的工艺技术，定向井主要分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段，针对不同的地层和井深、位移，通常需要用到不同的钻具组合。
因井深相对较浅，浅地层中时常会伴有浅层气，且地层松软易垮塌，尤其是海上油田，钻时非常快，井斜控制比较困难，所以定向井作业的难度较大。根据这些困难和问题，在浅层丛式井实钻过程中，首先要求优选单井轨迹，其次要理清井眼的空间位置关系，并应用防碰技术来做好丛井式轨迹防碰预案。经过数十年钻井实践后，浅层定向井技术方面已经获得了明显的进步。
（一）浅层定向造斜率控制
1、严格控制造斜率
在硬地层，使用旋转钻进模式时，定向钻具组合通常呈现自然增斜的趋势，通过利用旋转钻进的特性，可以通过利用钻具组合的自然增斜特性来降低局部的严重度，再加上钻压与增斜率成正比，因此在钻压允许的范围内，也可以通过调整钻压的方式来控制轨迹的增斜率，来实现缩短滑动段长度、提高钻具组合造斜率的目的，进而提高整个定向钻进的作业效率。但在软底层，则自然增降斜趋势恰恰相反，因此需要通过使用近钻头扶正器、加大钻压来提高造斜能力。另外，研究表明，在软弱地层中，如果钻井液的排放量过大，会很容易造成井壁严重冲刷，井径扩大后，就会出现支撑力下降的情况，从而削弱钻头的侧向力，因此需要控制排量在较低水平，来降低井壁冲刷对造斜率的影响。
2、选择合理的造斜点和初始造斜长度
实际作业时，因浅层地层较软且易受冲刷，定向井工程师通常会采用低排量，不活动排量、允许方位内尽量加大钻压的方式，来保证造斜率。另外，受钻具长度局限，经常会出现在设计造斜点位置，钻进的方余不足或者钻具活动范围过窄，不利于控制井下卡钻风险的情况，这就需要定向井工程师按照实际方余上下调整实际造斜点，给钻具预留出安全的活动空间，降低滑动定向钻进过程中的卡钻风险。
与此同时，在进行实际定向钻进时，随钻测量仪的测点位置离井底都有10至20米的距离，为了降低造斜率或防止初始造斜率不足，建议定向井工程师利用动态井斜做为参考，实时测算钻具组合实际的造斜率，以便于有效控制轨迹。
通常，钻具尺寸越大，间距越大，更不利于定向井工程师做轨迹的预测。
这种情况下，就需要定向井工程师加密测点，实时计算工具的造斜率变化情况，进而对做出更准确的预测，实时进行调整，避免轨迹偏离设计过大，增大下步轨迹控制的难度。
（二）丛式井浅层防碰技术
丛式井浅层定向技术，就是指在平台或者井场上，布置若干个间距比较小的井口，通过定向钻井技术，使井眼在浅层位置按施工需要尽快安全分离，这就需要用到浅层防碰技术，浅层防碰技术可以有效防止钻遇临井套管，并且还能为后打的井预留出安全的作业空间，提高整个项目的作业效率。在丛式井开发项目作业时，初始造斜点深度越深，受直井段偏斜影响，往往会造成邻井间轨迹大段并行，防碰压力就会越大。因此，我们将从以下几个方面对丛式井浅层防碰技术展开说明。
1、丛式井防碰设计
丛式井轨迹的设计应该遵循以下几个原则：在满足开发要求的同时，优化井斜角，造斜率，造斜点深度，实现进尺最短的剖面；初始造斜深度尽量浅，达到尽快远离临近井眼的目的，防止邻井套管对于磁性测量仪器的干扰和影响等。
2、丛式井随钻防碰
防止井眼发生碰撞的最有效途径是，先实测井眼轨，并通过Landmark等定向井软件对井眼轨迹进行拟合，再应用Compass等定向井软件，采用最近距离等防碰扫描算法来计算正钻井同邻井的井眼轨迹的空间位置关系，从而通过定向钻井技术设法拉开同邻井的距离。丛式井随钻防碰工作存在以下几个要点：施工前，要全面复核井口的坐标、收敛角和数据类型等临井的数据；先使用最近距离扫描完成防碰扫描，再使用水平距离扫描法进行验证；使用的随钻测量仪器都要能有效的对磁倾角以及磁场强度进行检测；复测直井段的轨迹，精确定位轨迹空间位置；在防碰压力较大的井段，进行加密测量，如有必要，还需进行循环观察，确认返出为地层岩屑方可继续钻进。
（三）钻井液技术
钻井液是指钻井中满足钻井井眼清洁和稳定井壁需要的流体的总称，在定向钻井中发挥着冲击破岩、悬浮与携带岩屑、润滑与冷却钻具、稳定井壁、平衡地层压力等多项作用。泥浆性能是保证施工顺利的核心。在现场实践中，泥浆需要具备良好的携沙性和润滑功能，保证对于井眼的清洁，尤其是在含浅层气的区块，应提前走泥浆比重的上限，重浆储备要充足；在易漏区块，要准备好足够的封堵剂，提高泥浆的粘切力，控制好下钻的速度，控制好排量，尽量简化钻具结构；在易发生坍塌和缩径的区块，要选择合适的泥浆密度，控制好起钻和下钻的速度，降低激动压力，从而避免井壁垮塌卡钻事故的发生，为定向钻井作业创造良好的井眼条件，是定向作业更连续，造斜效果更有保障。
结语
在进行浅层定向井钻进时，一定要严格执行前文中提到的技术要求，时刻注意以下几点：（1）把好钻具检查的三道关，确保安全标准再入井。（2）钻压与钻速是成正比，也直接影响钻具的造斜能力，但是也要考虑到设备的能力、钻头的承载能力、以及井身的质量因素，所以钻压不易过大，确保安全的前提下，使井压尽可能的大。（3）在稳定井壁、平衡地层的前提下，使用密度较低，满足携沙和悬浮岩屑的粘度的钻井液，同时保持低失水。（4）做好轨迹预斜，保证和邻井的安全距离。只有做到以上几点，定向钻井的经济效益才能得到有效保障。
参考文献：
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