张小平 陈宏刚

摘要：文章分析了大位移定向井钻井技术的难点问题，大位移定向井钻井的设备、工具配套组合、水力学分析，造斜控制等诸多方面都是钻井成功的主要问题，提出了大位移定向井钻井井身轨迹设计控制方法，对油田推广大位移定向井技术提供了技术支持和理论依据，有利油田开发中后期阶段进行大位移定向井的推广，解决了目前低油价时期油田开发中的诸多难题，是新时期效益开发、经济开发的技术支持。

关键词：大位移；定向井；造斜点；钻井轨迹

1绪论

近年来国内各大油田的大位移定向井钻井数量逐年增多，技术服务项目也相应丰富起来，但是由于大位移定向井技术尚未形成规范的技术规范，各大钻井公司和技术设计部门在钻井参数、钻具配套使用、大尺寸井眼轨迹设计等许多方面都没有统一的标准和权威认可的理论支持。因此有必要对大位移定向井技术的造斜点选取，定向井身轨迹控制等理论和技术进行分析总结，推出一套适合大位移定向井钻井技术的技术参考和操作规范[1]。

2 大位移定向井的造斜点选取

2.1钻井施工难点

2.1.1 造斜点浅，井眼尺寸大，造斜率高

大位移定向井往往造斜点選择在浅层，此时地层成岩差、松软、易垮塌、易产生键槽，加上造斜率高、井眼尺寸大，井下施工安全问题特别突出。

2.1.2 井斜大、稳斜井段长、位移垂深比大

大位移定向井稳斜段井斜大，极易产生岩屑床，随着水平位移的逐渐加长，摩阻及扭矩将逐渐增大，因而如何保证有效携砂、保持井眼清洁，尽量降低摩阻、扭矩，也是为钻井施工的技术难点之一[2]。

2.1.3 钻井液要求高

现在油气生产对环保要求相当严格，对钻井液药品的加入有严格的管理规定，不允许加入原油等有荧光的处理剂，这不仅给钻井液处理带来很大困难，也对井下安全提出了更高的要求[4]。

2.1.4 套管防磨问题突出

因为造斜段设计造斜率较高，且斜井段较长，套管防磨问题将十分严重。

2.2造斜点设计

现在以目标点垂深2650m，水平位移4000m，造斜点深度变化范围300～600m，稳斜角65°-80°，按圆弧形轨道剖面，在不同造斜点深度和稳斜角时，进行轨迹剖面计算和摩阻/扭矩计算，不同条件下钻柱摩阻、摩扭和井眼长度不同[5]。

2.2.1 井眼长度

当造斜点一定时，井眼长度随着稳斜角增大，井眼长度依次增加随着造斜点深度下移，井眼长度也随着依次增加，稳斜角越大，增加幅度越大。

2.2.2 起钻摩阻

当造斜点一定时，稳斜角越小，起钻摩阻越大随着造斜点深度下移，起钻摩阻也随着增加，稳斜角达到75°时，起钻摩阻相对较小。

2.2.3 滑动钻进摩阻

当造斜点一定时，稳斜角在65°-80°区间内，稳斜角在区间的两侧，滑动钻进摩阻相对都较大，而当稳斜角靠近区间中点时，滑动钻进摩阻相对较小当随着造斜点深度下移，滑动钻进摩阻也随着增加，稳斜角越小时增加越快，而稳斜角达到75°左右时，滑动钻进摩阻相对保持不变[6]。

2.2.4 旋转摩扭

当造斜点一定时，稳斜角越小，旋转摩扭越大，当稳斜角达到75°-80°时，旋转摩扭几乎相同但随着造斜点深度下移，稳斜角越小，旋转摩扭增加越快，而当稳斜角达到75°-80°时，旋转摩扭增加相对较慢。

通过理论研究与计算表明，造斜点深度越浅，井眼长度越短，起钻摩阻、滑动钻进摩阻和旋转钻进摩扭越小，所以大位移井的造斜点应以实施井区块地层允许造斜的最高点为宜。

3大尺寸井眼轨迹控制技术研究

井眼轨迹控制技术是定向钻井的关键技术之一，在大尺寸井眼定向井钻井时的井眼轨迹控制主要是单井造斜率和丛式井防撞技术控制。钻井施工中钻遇不同岩性的地层时同一钻柱组合的造斜能力也是不一样的，因此定向井钻井过程中要时刻关注岩性变化情况，及时调整造斜段的长度，保持井身轨迹正常。在井数较多的是时候采用的丛式井进行防碰控制时候首先要保证单井轨迹的控制，然后利用先进的技术手段人情丛式井的井间关系，实现合理的防碰[7]。

3.1 大位移定向井眼造斜率控制难点和要点

一般钻井时主要根据实钻轨迹数据来计算和控制井身轨迹，要求合理的控制每根立柱定向钻进和钻动钻进的比例，是井身轨迹平滑完整。钻机钻进时跟去区域地质资料，预先判断主要岩层出现的深度和时间，减少岩性变化产生的误差[8]。

3.2 提高大位移定向井造斜率的方法

（1）采用大钻压和低转速，保证关键深度的造斜效率；

（2）在浅层钻井时，减小钻井液排量可以提高钻具的造斜能力；

（3）控制钻头压降数值，实现水力推力平衡，降低喷射对井壁的冲刷；

（4）滑动钻进完成后，上下多次钻头保证井眼通畅，然后进行下一次定向位置的钻井。

4结论

大位移定向井的造斜点选取与轨迹优化，不仅考虑钻机和顶驱设备的能力，设计轨道的摩阻扭矩大小和现场施工的难易程度，同时还要考虑钻柱的强度优化设计及套管磨损等因素。大位移井的轨道设计，绝不是简单的几何曲线的计算，而是与钻柱力学、钻井现场实际作业密切相关的一个系统工程。

参考文献

[1]高来春.A油田大位移定向井事故原因与施工对策[J].西部探矿工程，2019，31（03）：54-55.

[2]聂涛，周小东，胡晓辉，林琦淞，白乐.浅谈苏77区大位移定向井钻井技术[J].石化技术，2018，25（10）：321.

[3]夏阳，冉辉，王若沣，陆川，宋健，杨靖尧.苏里格气田东区大位移定向井钻井液技术优化与应用[J].石油化工应用，2018，37（09）：64-66+69.

[4]刘春波.抽油机变频控制柜在采油管理中的应用[J].黑龙江科技信息，2008（05）：50.

作者简介：陈宏刚，男，延安吴起人，工程师，主要从事地质工程研究。

（作者单位：延长油田股份有限公司吴起采油厂.陕西延安）