定向井钻井轨迹设计与控制相关问题探讨

定向井钻井轨迹设计与控制相关问题探讨
发布时间：2021-04-14T14:11:58.970Z 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：张伟
[导读] 定向井的轨迹设计和轨迹控制是一项比较复杂、综合性强的系统性工程，需要我们从不同的角度、不同的层次进行分析和考虑。

首先要考虑的就是井眼轨迹设计时一定要根据现场的实际地质情况来进行，然后施工中控制好定向造斜、打好直井段、跟踪控制到靶点，最终才能实现定向井的准确中靶。

中石化经纬有限公司胜利定向井公司张伟
摘要：定向井的轨迹设计和轨迹控制是一项比较复杂、综合性强的系统性工程，需要我们从不同的角度、不同的层次进行分析和考虑。

首先要考虑的就是井眼轨迹设计时一定要根据现场的实际地质情况来进行，然后施工中控制好定向造斜、打好直井段、跟踪控制到靶点，最终才能实现定向井的准确中靶。

关键词：定向井钻井；轨道设计；轨道控制
一、引言
最近的几年中我国的油气资源勘探和开发力度逐渐的增加，很多油田油气勘探和开发已经进入了中后期，尤其是一些比较复杂地质情况的断层结构，无法正常钻井开采，或者是由于发生钻井需要侧钻的油气藏越来越多，这些比较特殊的油气藏在勘探和开发的过程中都需要使用定向钻井技术，保障油气采收率、节约钻井成本。

但是定向井钻井技术进行施工时，对井眼轨迹的控制难度比较大，需要我们对井眼轨迹进行优化和设计，针对不同的钻井井段采取不同的钻井轨迹控制技术，避免定向井钻井井眼轨迹出现偏差，提高定向井钻井技术水平。

工程设计和井身轨迹有着密切的关系，井眼轨迹不能确定，工程就无法实施，如果井眼轨迹出现偏差，也会给工程的施工带来巨大的困难，严重的话就会导致工程失败。

定向井钻井技术中井眼的轨迹控制是其中的关键环节，定向井井眼轨迹控制好坏对钻井施工的安全、施工效率、投资成本都有着直接的影响。

只有科学合理地对定向井轨迹进行控制，才能保障油田开采质量的不断提升，开采量的不断加大，促进油田可持续发展。

二、定向井轨迹设计
1.设计原则
首先施工前要对实际的地质情况进行考察。

定向井钻井技术施工时，钻井的目的有很多种。

可能是为了井眼穿越多个油层，可能是想避开坍塌的地层，可能是想连通井与井之间的死油气，可能是想节省占地面积方便后期维修，可能是想打事故救援井。

无论定向井想要实现以上的什么功能，都要根据实际的地质情况设计井眼轨迹，如果不根据实际的地质情况设计井眼轨迹，可能会造成定向井的钻井失败。

其次在定向井井眼轨迹进行设计时，在考虑实际地质情况的基础上，可能会有多种的井眼轨迹设计方式满足钻井需求，但是我们需要在这多种的钻井方式中选择难度系数最小、安全指数最高、扭矩和摩阻最小、方便对井眼轨迹进行控制的最佳方案，只有这样才能满足定向井钻井施工的安全、高效。

所以定向井井眼轨迹设计时，需要在比较稳定的地层确定造斜点，最大井斜角最好控制在45°以内，最小井斜角最好控制在15°以上，因为当井斜角大于45°时，定向井钻井施工的难度就会逐渐的增加，当井斜角角度小于15°时，我们对井眼轨迹的控制难度也会增加，只有井斜角的范围在15°~45°之间时，才能保障井壁堆积岩屑不会下落，保证井下施工安全。

最后定向井的施工一定要满足后期采油的需要。

定向井井眼轨迹的设计中，以上两个原则是十分重要的，但是满足后期采油需求也是必不可少的一项。

想要保障后期采油工作的顺利开展，我们在对井眼轨迹剖面类型和定向井轨迹造斜率设计时就要充分地考虑到油层和抽油杆之间的磨损问题，保障抽油泵下入过程的顺利，我们需要从不同的专业方向综合地进行设计和考虑。

2.类型选取
经过以上的分析我们可知，定向井钻井施工过程中，可以选择的剖面类型比较多，我们最终需要从众多的方案中选择一种最优的方案进行施工。

目前我们经常使用的定向井轨迹剖面设计分为三段制、四段制、五段制等，以上几种剖面设计方式都比较成熟，有着各自的优点和缺点，例如三段制操作比较简单；四段制使用的比较少，因为需要经过多次的调整，影响井下施工安全；五段制本身操作也比较复杂，需要经过多次的调整，但是五段制剖面的油层井段井斜设计基本为0°，有利于后期的采油作业施工。

因此我们需要根据不同的钻井目的、不同的钻井工艺选择合适的井眼轨迹剖面类型。

三、定向井轨迹剖面钻井控制技术
目前我们应用最多的还是三段制和五段制井眼轨迹剖面定向井设计，下面我们对三段制井眼轨迹钻井控制技术进行分析和研究，阐明其中的优点和缺点。

1.直井段的井眼轨迹控制技术
防斜打直是直井段定向井井眼轨迹控制技术的基础，直井段因为工程因素、地质因素、井眼扩大等因素的影响下，经常出现井斜的现象，地质因素是我们无法进行控制的，因此我们主要从工程和井眼扩大两个方面制定措施，控制直井段钻井井眼轨迹。

首先我们要根据直井段钻井的实际情况选择合适的钟摆钻具和满眼钻具组合，满眼钻具能够有效避免钻井施工中的倾斜现象发生，只要井壁和扶正器之间的间隙在合理的范围之内，就会防止井斜现象出现；钟摆钻具在施加小钻压的情况下能够在井斜超过范围值后产生一定的回复力，能够及时地纠正已经产生的井斜，如果钻压过大就会影响钟摆的回复力，出现井斜的现象。

2.造斜段的井眼轨迹控制技术
造斜段钻井施工是定向井钻井施工中的关键点，我们首先要选择合适的造斜点，根据实际的方位偏差、井斜角等数据对井眼轨迹的造斜率进行设计和计算，保障造斜钻井施工的顺利进行，通过调整滑动钻进、复合钻进的比例以及增加钻铤等措施保障钻头按照设计的井眼轨迹钻进，保障造斜段施工的顺利进行。

3.稳斜段的井眼轨迹控制技术
造斜段施工完成后，就要对稳斜段进行钻井施工，稳斜段的钻井施工过程中，首先要根据实际的情况选择合适的随钻测斜仪器设备，能够及时对钻进过程进行动态跟踪，实时监测钻进的方位角、井斜角等数据，避免钻进轨迹出现偏差，保障钻头中靶。

如果现场没有无线随钻测斜仪器设备，就需要利用稳斜钻具组合的形式进行钻进，一般采用单点、多点并用的测斜仪器进行定点测斜，保障井眼中靶，进一
步地提高钻井质量和效率。

综上所述，定向井钻井技术已经成为一项比较常规的钻井技术，在定向井钻井施工过程中，广大的工程技术人员要熟读定向井钻井工程设计，然后才能根据设计要求去选择造斜工具，在实际的增斜井段轨迹控制中时刻关注造斜率的大小，既保证满足设计要求，又要保证井眼光滑，这样才能保证定向井钻井的安全施工。

参考文献
[1]郭睿鹏,钟仕明,周海峰.定向井钻井轨迹影响因素与控制对策[J].云南化工,2018,45(4):189.
[2]鲁晋睿.定向井钻井轨迹控制探讨[J].石化技术,2018,25(8):238.。