张艳成

（中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井二公司，辽宁盘锦124000）

定向钻井技术常见问题与对策探讨

张艳成

（中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井二公司，辽宁盘锦124000）

近年来，我国石油产业发展迅速，为推动国民经济增长做出了较大贡献。为进一步促进石油产业的发展，以石油开采过程中的定向钻井技术作为主要研究对象，进而对其在应用过程中的常见问题和对策展开了深入研究。

定向钻井技术；定向仪；定向井轨迹

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.058

1 定向钻井技术

定向钻井技术是使井身沿预先设定的方向和轨迹钻至目标层的一种钻井工艺方法，随着定向钻井技术应用范围的不断扩大，其对钻井效率与石油开采效率的影响也逐渐扩大。需说明的是，定向钻井技术目前已被广泛应用于斜向钻井、水平钻井和对接钻井的作业当中。其中，尤以对接钻井技术的应用最为广泛[1]。此外，定向钻井技术对于沙漠、海上和人工岛等恶劣环境具有较强的适应性，同时，还能够用于受地面条件约束的其他地区，如道路、河流等地。但也正因如此，定向钻井技术在应用过程中所受外部因素的影响较大，从而增加了该项技术应用的不确定性。

2 定向钻井技术常见问题

2.1 定向仪问题

定向仪若在石油开采过程中发生相关故障或问题将直接影响石油的开采效率，且对于操作人员而言，将无法继续保证油井的精确性。当发生定向错误时，若相关作业人员仍然以原来的开采方案继续钻井，势必会导致定向井眼的轨迹发生偏离，在难以实现预定钻井目标的同时，也从整体上降低了石油开采效率。需要说明的是，在钻井过程中，不入键是一类常见问题，导致这一问题的主要原因为定向仪失效，从而导致定向结果出现较大偏差，难以实现预先设定的钻井目标[2]。

2.2 定向井轨迹控制问题

对整个钻井工作进行分析可知，定向井的轨迹控制是一项极为重要的工作，其直接影响着钻井质量和石油开采效率。就现阶段而言，我国钻井过程中大都以堆积控制技术来进行定向井的轨迹控制，虽然此项技术对于定向井的勘探工作而言具有较高的效率和安全性，但在进行实际钻井时，钻井眼仍然会与预先设计的情况发生偏差，从而导致钻井轨迹并未按照预先设定好的轨道进行作业，当此种情况发生时，工程方不得不对定向井进行重新钻取，从而大幅增加钻井成本，降低工程单位的经济效益。

2.3 定向井气体钻井井斜问题

井斜是定向钻井技术应用过程中的另一常见问题。通常，在进行钻井时，为了对钻井和石油进行有效保护，大都会选择气体钻井的方式展开相应的钻井工作，而此种方法在应用过程中一旦遇到井斜问题，势必会出现油气浪费的情况。对于我国而言，定向钻井技术的研究和应用尚处于初级阶段，相关的研究成果和实践经验并不充足，故目前关于定向井气体钻井的井斜问题尚未形成高效、统一的处理方式。

2.4 大斜度定向井井眼清洁问题

定向钻井技术应用过程中的另一关键问题是在大斜度定向井井眼的清洁度较低。对定向钻井进行分析可知，其作业环境较为恶劣，因钻井过程中周边岩屑过多，将极有可能在定向井的井眼位置形成对应的岩屑床，特别是钻井处于45°～60°斜角范围内时，岩屑床现象更加明显，从而对定向钻井工作的正常运行产生较大阻碍，在一定程度上降低了石油开采的效率。因此，在石油开采过程中，应格外注意井的位置以及井沿周边的岩屑情况，当发现其周边存在岩屑时，应采取相关办法对其进行清理，确保后续钻井施工的顺利进行[3]。

3 定向钻井技术应用措施

3.1 规范使用定向仪

定向钻井技术的应用当中，必须保证规范且科学、合理地使用定向仪，以此避免在使用过程中出现意外的人为因素而造成定位错误。（1）规范使用定向仪时要保证仪器入键时尽量有效避免涉及造斜弯曲的地段，入键时应采取上提、下放，或者上下来回提供钻柱的方法；（2）下钻的速度要严格且合理地控制，不能够过快或者过慢，以避免出现钻孔中沉积细固相的情况；（3）对钻杆杂物进行清除时，必须要采取圆柱状物体进行试通，该圆柱状物体的外径需要保证在3mm以上[4]。或者，可以在定向接头的下端安装一个比较便捷的逆止阀，能够相应降低仪器下行时所产生的阻力，保证仪器能够匀速下行。

3.2 优化定向井轨迹控制

对定向井轨迹的控制进行优化，主要是指对定向井井身的轨迹控制进行优化，其中涉及数学领域当中的泛函极值变分知识内容。应用定向钻井技术时，操作人员若要对定向井井身的轨迹控制作出良好优化，则必须要能够建立恰当的最优井身轨迹目标函数，以此对井身的轨迹予以确定。在此基础上，操作人员需要采取设极值曲线的方法，掌握函数极值变分知识内容的情况下，逐步将极值问题转化成为多元函数的极值问题，计算出定向井井身的最优轨迹，便于进行优化控制[5]。

3.3 严格控制气体指数

应用定向钻井技术时会出现一定的定向井气体钻井井斜问题，即会产生一定地层斜力。主要原因在于地层斜力受到了地层倾斜角及其指数的影响。针对该种情况，石油开采应用定向钻井技术时，必须要严格控制气体指数。（1）必须要严格控制气体钻井当中各类异性指数；（2）必须要尽量减少地层的斜力，避免出现定向井井斜问题。此外，在具体的定向钻井过程中，由于钻井速度较快，气体会长期存在，对定向井的井壁会产生不良影响，如使定向井井壁出现了冲蚀的现象等。为此，在定向钻井时，应该明确各个施工过程，以便对其进行更加严格的控制和管理，保障石油开采能够顺利进行[6]。

3.4 保障定向井井眼清洁

应用定向钻井技术进行钻井时，会在井眼相应的位置产生大量岩屑堆积的情况，进而导致钻井的进度无法保证，定向井的通畅度亦会受到影响。鉴于此，应用定向钻井技术时应该重视清洁井眼。在清洁井眼时，应该解决的问题为震动筛钻屑的返出问题。清洁井眼时务必保证钻屑的返出量在正常的范围，若返出的钻屑颗粒比较清晰，则可以证明该定向井的井眼清洁工作较好。一般情况下，对定向井的井眼进行清洁时，均会采用科学调整钻井液性能、合理使用钻井液处理剂，或者做好钻井返砂预防等技术方法。

4 结论

综上所述，随着我国科学技术水平的逐渐提高以及经济能力的不断提升，我国在石油能源利用与开采方面的需求亦在不断增加。定向钻井技术是石油开采中常见的技术之一，具有重要的应用价值和意义。但是，在具体的定向钻井技术应用当中却存在着定向仪、定向井轨迹控制、定向井气体钻井井斜以及大斜度定向井井眼清洁等多方面的问题。为此，希望石油开采领域在应用定向钻井技术时能够规范使用定向仪、优化定向井轨迹控制、严格控制气体指数，并且要保障定向井井眼清洁，以促进我国石油开采的稳健发展。

【1】邹宪斌.探讨定向钻井技术常见问题与对策[J].中国石油和化工标准与质量，2014,9(12):98.

【2】宋学芝.市政道路施工技术常见问题与解决对策探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2016(3):225.

【3】保国沛.论述定向钻井技术的常见问题与对策[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2016,3(14):225.

【4】胡炎高.定向钻井技术常见问题与措施探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2011,12(19):160.

【5】那自强.定向钻井技术常见问题与措施探讨[J].中国新技术新产品，2015,3(7):63.

【6】方擎.地质工程测量技术的常见问题与对策探讨[J].科技创新与应用，2013,2(22):73.

DiscussiononCommonProblemsofDirectionalDrillingTechnologyandCountermeasures

ZHANG Yan-cheng
(TheSecondDrillingCompanyofCNPCGreatwallDrillingCo.Ltd.,Panjin 124000,China)

Inrecentyears,China'soilindustryisdevelopingrapidly,andhas contributedalottopromotenationaleconomicgrowth.Tofurther promote the development of oil industry,this paper is aimed at the directional drilling technology in the process of oil production,and deeply analyzesthecommonproblems intheapplicationprocessandcountermeasures.

directionaldrillingtechnology;directionalfinder;directionalwelltrajectory

TD231

A

1007-9467（2016）10-0131-02

2016-08-26

张艳成（1985～），男，山东曲阜人，工程师,从事海外钻井研究。