董云飞

（中石化华东石油工程公司江苏钻井公司，江苏扬州 225261）

0 引言

当前，经济高速发展，对石油的需求也是不断增加，现有的石油开采技术已经不能满足社会对石油的需求。因此，增加石油的开采产量与开采质量成为现阶段石油生产企业着重要研究的课题。油田定向钻井技术是近几年来引进的新型技术，开采效率高，受到越来越多石油生产企业的青睐，但是与发达国家油田开采设备相比，我国在开采过程中相关的钻井设备仍然存在些许不足，发展相对缓慢。

1 油田定向钻井设备发展现状

1.1 钻井设备落后

在油田定向钻井技术研究方面已经达到国际先进水平，但是在定向钻井设备的研发却相对落后。油田定向钻井设备在自动调节钻头压力、自动钻井、钻井数据实时反馈方面已经实现，但是在实际的油田定向钻井过程中，定向井属于带有小角度偏斜的油井，一般来说偏斜度在20°～50°，对于钻头轨迹的控制还不能由计算机完全自动控制，还需要人工进行相应的调整。因此油田定向钻井设备的停滞发展已经大大制约油田开采事业的发展。

1.2 钻井设备稳定性差

油田定向钻井设备的稳定性与钻井效率有着密切的关系。我国的油田定向钻井设备在工作中稳定差，从而浪费企业的生产时间，降低生产效率。发达国家的油田定向钻井设备稳定性强，自动化程度高，在开采阶段仅需要一个月至一个半月就能完成油田的钻井工作，而且在钻井成本上也相对于较低，这不仅提高企业的生效率，也增加油田开采企业的生产利润。

1.3 钻井设备寿命短

油田定向钻井装备在工作时，常常会遇到质地较硬的土壤环境，由于我国生产研发的钻井装备的额定功率和实际功率都比较小，因此在遇到此种情况时，往往会造成钻井装备中的动力系统的瞬时功率过高，在工作的过程中也会出现极大的噪声。长时间大功率的运转工作会严重缩短油田定向钻井设备的使用寿命，同时当噪声的频率与钻井装备的固有频率相近时，会使钻井装备产生共振，从而使其产生振动，同样影响钻井装备的使用寿命。振动筛是钻井装备上一个避免或减少设备本身振动的器件，但是由于我国生产的振动筛质量较差，大约10 h 左右就需要进行更换，这也大大降低企业的生产效率。

2 油田定向钻井设备设计关键技术

2.1 定向钻井设备轨道设计

油田定向钻井工作顾名思义就是确定钻井的方向后根据规划角度进行钻井作业，根据规划井道的倾斜角度可以主要分为：小倾斜、中倾斜和大倾斜3 种。当对不同倾斜角度进行作业时，定向钻井设备的运动轨迹是不同的。为保证在油田定向钻井作业能够快速、高效地进行，对钻井设备的轨道进行优化是非常有必要的。在实际的工作过程中，油田生产企业首先要对所要开采的油田的地质结构和自然环境进行充分勘测，并根据自身所具有的钻井装备制定出相应的施工方案。在对不同倾斜角的井眼进行作业前，首先要对所要开采的井眼进行分析和规划，确定不同种类的定向开采，并根据不同倾向角度、开采深度、宽度进行充分计算，确定大致的开采轨道；其次，要确定出钻井装备的轨道偏差，在作业之前，计算出钻井设备偏差量的具体值以及确定钻井设备在工作过程中由于外界因素或是设备本身的存在的振动所产生的偏差估计值，根据以上2 个数据对定向钻井设备的轨道进行大致的估计，并将所得结果进行相应的修正，确保定向钻井设备轨道的精度。

2.2 定向钻井设备钻头轨迹控制

在对油田定向钻井过程中，钻头由于受到不同地质环境或自然条件在作业中会出现较大偏移，当偏移量过大时，不仅对井身的倾斜角度产生影响从而使开采效率大大降低，也会使钻头在作业过程中产生极大的侧压力从而使钻头折断，因此非常有必要对油田定向钻井设备钻头的轨迹进行控制。在进行钻井作业前，①要对钻头的安装误差和间隙进行相关统计，确定钻头的摆动大小；②要对所要开采的井眼的的定位进行精准标定，确保在钻头对井眼位置进行精准的打入，由于钻头只是在轴向方向的进行伸缩进给，也要对钻头在工作过程中的进给量进行相应的计算，确保定向钻井设备的钻头轨迹的控制；③钻头在工作过程中要预留出一定的调整余量，目的是当钻头在作业过程中出现较大偏移或是轨迹出现偏差时，有一定的空间去调整。

3 油田定向钻井设备的发展趋势

3.1 发展先进钻井设备

目前，油田定向钻井设备在研发、生产和制造方面相对落后，要积极吸收发达国家在定向钻井设备方面的先进经验，并根据油田的自然环境和地质环境研发出适合油田环境的定向钻井设备。而且油田定向钻井设备的自动化、智能化程度不高，控制系统主要以人工作业进行操控，这样大大降低油田开采企业的生产效率，人工作业较多同时也增加企业的运营成本，从而使整个的油田开采成本大大提高，不利于我国油田开采事业的发展，因此大力发展先进的钻进设备非常有必要。

3.2 引进不同种类的钻井设备

面对幅员辽阔、复杂的地理环境，从东到西主要有大庆油田、渤海油田、克拉玛依油田以及塔里木油条等，这些油田分布较为广泛，且位于不同自然环境中，因此，对于油田定向设备的引进和研发过程中要根据不同的环境条件下进行，应该使引进的定向钻井设备多元化，相关的研发人员和设备生产人员要根据国情进行相应的改造，从而使定向油田钻井设备满足油田开采事业发展的需要。

4 结束语

分析现阶段在石油钻井设备上存在着技术落后、稳定性差、设备使用寿命短的情况，对油田定向钻井设备设计的关键技术进行研究，在定向钻井设备轨道设计和钻头轨迹控制3 方面进行充分地分析，从自身要求不断发展先进技术，在后续的研究工作中，要继续去钻研在油田定向钻井设备发展上的问题，为后续的油田定向钻井设备的发展提供更好地经验，同时促进我国油田开采工作的持续、稳定和健康的发展。