魏斯壮

（中海油田服务股份有限公司，天津300450）

随着油田的发展和科技的进步，定向井施工技术逐渐的完善，水平有了很大的提高。但是受地面和地下遗迹相关钻井工艺技术的制约，定向井在钻井速度上还是较直井落后[1]。油田发展的中后期，定向井的比例会越来越高，提升定向井的钻井速度能有效的创造经济效益。为了促进我国社会经济建设，近年来我国加大了油气资源的开采规模，越来越多的油气井得到了开采，极大地满足了我国社会经济发展的需求[2]。由于我国加大了对定向井钻井技术的研发投入，使得定向井钻井技术的应用水平不断提升。但是，在实际钻井过程中，钻井条件比较恶劣，加之存在许多因素的制约，导致定向井钻井速度达不到要求，严重影响后续开采作业的进行[3]。所以，为了确保定向井的钻井质量与速度符合油气井的开采要求，需要积极采取有效方法提升定向井钻井速度。

1 定向井钻井速度的影响因素

1.1 钻井速度影响因素

定向井钻与其他设计具有明显的不同。在定向井施工过程中，由于其固有的可变性和复杂性，导致施工环节较多，因此对所有参与定向井施工人员的专业素养和专业水平要求也较高。在定向井开工前，作为施工人员，必须清楚地了解工作的主要内容，以及工作的重点和难点[4]。在实际施工中，还需要明确井的方位和倾角在当前位置二次施工时的要求和标准，提高定向井钻井的整体质量。但是，在日常钻井作业中，垂直和偏斜的井眼轨迹要求比较多，要求非常高。在设计定向井的钻井时，设计人员大多将井的垂直截面的倾角设计为零。但是，在分析大量实际定向井作业时，通常无法确定井垂直剖面的倾斜程度，达标数值为零，一旦达不到零，在定向钻井后期，就会使后续作业复杂化，增加钻井压力，直接影响后期的钻井效果和钻井速度[5]。为此，现在需要提高钻井垂直段的产能，并在施工过程中考虑到后续操作的复杂性，以减少后期工作的难度。同时，要求竖井施工的操作者在井的竖向段的施工中必须控制好每口井段的位移和角度的变化，并严格记录数据[6]。

1.2 明确钻井轨迹影响因素

从定向井轨迹分析来看，定向井内部结构较为复杂。无论是曲率的变化，还是定向井的稳定性，钻井作业都难以顺利进行。实践表明，钻井技术受以下因素影响：地质因素、地层倾角、方位角、钻具底部节点、地层钻井各向异性参数等[7]。为此，为了提高定向井的钻井速度，需要科学掌握钻井轨迹，明确影响井各段轨迹的因素，地质因素是钻井过程中尤其不可忽视的客观因素。他们的存在是不可避免的[8]。地质条件因地区而异，必须考虑钻井轨迹的不同影响，需要分析钻井数据的深度和该区域的钻井模式。该地区定向钻进还需要考虑井斜变化、井眼截面变化和方位角变化。在分析影响钻井轨迹的三个重要因素，即钻头力、钻具底部设计和钻井参数时，只有综合考虑这些数据才能提高斜井的钻井速度。

2 提高定向井钻井速度的重要性

目前，定向井施工技术在我国油田产业获得了广泛的应用，并且也取得了不错的应用效果（见图1）。

图1 定向井钻井技术示意图

然而，尽管定向井施工具有完善的技术体系，但是在具体施工环节，由于存在设计以及施工等因素的影响，导致定向井的钻井速度迟迟得不到提升，并且在速度上略逊于传统直井钻井技术。为了提升油气田的开采效率，必须要从钻井速度上入手，采取有效办法提升定向井钻井速度，使之符合我国油田行业的发展要求。但是由于我国不同地区的地质条件存在差异，给定向井钻井技术的应用带来了极大的挑战[9]。因此，要求油田工作人员针对影响钻井速度的因素进行分析，采取有针对性手段提升定向井钻井速度，不仅可提升油气资源的开采效率，而且也有助于为油田企业获得更多的经济效益。

3 定向井钻井速度的影响因素

影响定向井速度的因素主要有两个方面，即：设计因素与施工因素。

3.1 设计因素

在定向井钻井过程中，如果钻井速度不达标，不仅会影响钻井效率，而且也会影响最终的钻井质量。在计算钻井速度过程中，设计人员除了要考虑钻井地区的实际特点外，还要对设计人员本身的专业素质、经验等方面有着严格要求。但是，由于部分设计人员经验有限，加之专业能力不够突出，导致定向井钻井速度的设计值无法满足实际要求，定向井结构设计不合理，从而影响定向井的钻井效率[10]。另外，由于我国具有广袤的国土面积，不同地区的地形特点、地质与水文条件等存在差异，导致难以科学地确定定向井钻井速度。随着科学技术的不断发展，三维设计技术已经在钻井速度设计方面获得了广泛应用（见图2），但是由于地质条件比较复杂，并且钻井过程中存在大量障碍物，给钻井速度设计工作带来了极大的挑战。对于三维设计技术而言，其在井眼曲率校核的精确度方面仍然存在许多问题，所以也会因此影响定向井钻井速度设计的精准性与合理性。

图2 定向井三维轨迹

3.2 施工因素

以图3所示的定向井施工现场为例，在实际定向井钻井过程中，主要有以下因素影响钻井速度，具体为：1）在定向井钻井过程中，如果回水阀门的泵压与排量不符合钻井施工要求，将会导致表层钻进阶段频频出现打滑现象，甚至会引发井漏事故，不仅会增加钻井成本，而且也会降低定向井钻井速度，影响钻井效率。2）在钻井过程中，如果施工区域为直井段，为了防止钻头与井壁发生接触，需要及时调整钻进方向。如果井距方向调整存在问题，将会提升钻头与井壁相互接触的概率。在实际钻进过程中，由于钻井人员疏忽大意，导致碰井问题时常出现，从而对钻井速度形成不利影响。3）钻井过程需要不同专业的人员进行相互配合，由于配合熟练度不高，致使钻井速度得不到明显改善。4）在钻井过程中，由于地层阻力的影响，导致钻头时常脱离规定的钻进路径，致使钻进速度下降，如果没有做出有效应对，不仅会加剧钻进方向的偏离程度，而且也会对钻井速度产生限制作用，引发极为严重的风险问题。

图3 定向井施工现场

4 提高定向井钻井速度的有效办法

在定向钻井整个过程中，应考虑到由于定向井本身的稳定性较差，经常会出现各种不同的施工意外状况，不仅导致钻井的速度难以提升，甚至会对钻井的工作人员造成身体伤害。在定向井钻井过程中，为了提升钻井速度与效率，需要通过做好以下工作。

4.1 加大定向井钻井设计重视力度

为了使定向井钻井速度可以持续提升，对于设计人员而言，在设计定向井前，应对采油现场进行仔细勘察，利用实地勘察的方式了解钻井区域的地质与地势条件，并在专业软件以及大量实际经验的帮助下，高质量的完成定向井钻井速度的设计工作，为后续钻井工作顺利开展提供详实的技术保障。

4.2 注重增强定向井壁的稳定性

在钻井过程中，如果定向井的井壁稳定性不达标，不仅会引发安全事故，而且也会对钻井速度起到限制作用，影响钻井效率。因此，在钻井前，相关人员应采取措施增强定向井井壁的稳定性，具体为：1）在平衡压力钻井技术的帮助下，钻井人员应严格执行具体要求，使井壁的压力处于平衡状态，防止发生塌井事故，并且要对钻井速度严格控制，钻井速度不得大于标准要求。2）在钻井液中添加一定量的防塌剂（见图4），并对钻井液的排量进行严格控制，将岩屑快速地排放出去，使井壁的稳定性符合钻井要求。

图4 钻井用防塌剂

4.3 不断优化定向井钻井技术

在优化定向井钻井技术时，需要对直井段的钻进工作予以严格控制，以免影响后续钻井工作。对于钻井人员而言，其要不断利用并开发出符合我国钻井工程特点的新技术，并在钻井时积极利用现代化钻井设备，严格控制井身轨迹，根据地质条件的差异合理调整钻进速度，确保定向井钻井工作可以快速完成。当前钻井多用复合钻头，可有效提升掘进能力（见图5）。

图5 复合钻头

4.4 设计最佳的井身轨迹

钻井人员应对井身轨迹进行严格控制，确保井眼的前进方向与设计要求保持一致。不仅有助于降低钻进过程中的摩擦力，而且也可确保钻头始终保持高速运转的状态。在钻井过程中，起钻与下钻是钻井工作中重要的一环，合理地控制井身轨迹，将会是确保起钻与下钻过程中钻头的摩擦阻力达到最大值的必要条件，同时也有助于加快钻井速度。

4.5 应用复合钻井方法

复合钻井技术的应用，除了可以保证钻井质量、降低钻井难度外，还可以提升钻井速度，确保定向井钻井工作可以使钻井轨迹得到严格控制，及时调整钻进方向，确保定向井钻井工作可以按时且高质量的完成。应用旋转导向地面决策控制系统控制钻井方向和轨迹（见图6）。

图6 旋转导向地面决策控制系统操作

5 结语

由此可见，随着我国社会对油气资源需求量的不断增加，加大对钻井技术的应用研究力度就显得特别重要。在钻井过程中需要对钟摆的设定加以重视，同时还需要考虑到不同地区在开展定向井钻井时，井斜、井段轨迹的标准，确保钻井整体效率的提升，提高定向井钻井的速度。合理的控制钻井速度影响因素，能为油田作业的开展带来积极影响。对于定向井而言，如果钻井速度过慢，将会影响定向井后续油气资源的开采质量与效率。因此，在定向井钻井工作中，为了提高钻井速度，保障开采企业的经济效益，油气资源开采企业应针对影响定向井钻井速度的因素进行综合分析，并提出有效的钻井速度提升方法，同时在实际钻井作业中采取措施降低各类因素对钻井速度的影响，对全面提高定向井钻井速度具有十分重要的意义。