定向钻井技术中的常见问题及对策分析

定向钻井技术中的常见问题及对策分析
摘要：定向井钻井工艺技术在很多行业有着不同程度应用，特别是石油行业，应用定向钻井技术可以钻出不同方向与不同倾斜度，有着非常好的灵活性，确保
油井得到更大程度开采。

当前要进一步提高定向井施工质量，为挖井工程提供更
高水平技术支持，保证工程精确度、提高钻井效率，需要对定向井钻井工艺技术
进行全面的、更高程度的优化，在原有基础上进一步发展，实现高效率油气开采。

关键词：定向钻井技术；常见问题；对策
1定向钻井技术发展
1.1第一代定向钻井技术
第一代钻井技术分为被动定向技术和主动定向技术。

被动定向技术：井眼轨迹处于地层的自然挠度中，钻柱屈曲和钻头情况会影
响井眼轨迹，但井眼轨迹无法得到精确控制。

主动定向技术：利用一些特殊的设备、工具和技术措施来主动控制井眼轨迹，主要方法是通过改变钻具组合和使用造斜器来改变工具轴与井眼轴的偏离程度。

钻具组合可分为造斜、降斜和刚性钻具组合，通过改变钻具组合可以帮助井眼清洁、减小钻柱阻力、减小狗腿角、节约钻井成本，但这种方法对方位的控制能力
不足。

早期的造斜器是一种专用工具，主要用于引导钻头偏离井眼轴线及设定所
需方向，造斜器可以控制方位角，解决了钻具组合控制能力不足的问题，但其也
有很多缺点：需要多次起下钻、浪费时间、操作复杂、准确度差等。

但在超高温
深井钻井，因为井下动力钻具因高温失效时，造斜器仍是一种有效的替代办法。

1.2第二代定向钻井技术
第二代定向技术以涡轮钻具、螺杆钻具及测斜仪等工具的发明和使用为代表。

螺杆钻具和涡轮钻具通过钻井液的动能配合其他工具（弯钻杆、弯接头、偏心接
头等）来达到改变井眼轨迹的效果。

主要的监测工具是测斜仪。

与第一代定向钻井技术相比，第二代技术的井眼轨迹更为平滑和准确，钻速也大幅度提高。

1.3第三代定向钻井技术
第三代定向钻井技术是更为先进的监控和钻进工具发展的结果。

主要特征是随钻测量工具（MWD）的出现，进一步提高了控制的精度，可以随钻进行定向操作。

此外，为了进一步提高定向效率，弯曲率螺杆也得到了广泛使用。

第三代定向工具的使用使定向操作的技术难度大幅度简化。

到目前为止，第三代定向技术仍是定向井和水平井施工的主要技术。

2定向钻井技术存在的问题
2.1定向仪问题
定向钻井技术应用中，定向仪是不可或缺的设备，只有借助于定向仪，才能够保障开采作业的顺利实施。

如果在技术应用时出现了测量误差，可能会增大开采作业中的安全风险，造成严重的安全事故，定向钻井失败以后，开采作业将难以开展。

油田工程中，通过定向仪器的正确使用，可以有效发挥定向钻井技术的有效应用，促进定向钻井目标的实现。

但实际情况是，很多油田企业在利用定向钻井技术时，并未严格遵守定向仪器的使用规范，出现了定向误差，严重限制了后续的开采作业，油田企业的开采效率和效益都难以保障。

2.2定向井问题
油田开采作业中，常常会遇到定向井的问题，当现场存在定向井时，开采效率将会大幅度降低，甚至在一些极端的条件下，可能会引起开采失败，使油田企业蒙受巨大的损失。

在定向井下存在的突出问题就是轨迹控制难度大、钻井旋转控制不当、井眼清洁不够，当这些问题没有按照定向钻井的施工规范加以处理，技术应用将会受到严重的干扰。

2.3定向井的轨迹控制
定向钻井工艺应用中的轨迹控制非常重要，只有做好了轨迹控制，才能够使
得钻井眼完全依据前期的轨道设计方向和路线来运行，保障钻井作业的高效开展。

当前很多油田工程的定向钻井技术应用过程中，定向井轨迹控制不当是常见的问题，因为井眼未根据前期的运行轨迹来运行，二次施工和返工不仅造成了严重的
资源浪费，还增加了施工成本和时间消耗。

2.4定向井气体钻井井斜问题
定向钻井技术应用中，井斜问题的出现频次也相对较高。

对一般的油田工程
而言，钻井作业开展的过程中，为实现对钻井和石油的保护，现场作业人员一般
会选用气体钻井技术，但这种技术条件比较特殊，一旦钻井作业中遇到了井斜的
情况，将会存在大量的资源浪费，影响钻井作业的正常实施。

我国定向钻井在长
期的发展中，虽然取得了一定的成绩，但并未进入成熟的发展阶段，技术经验相
对匮乏，尤其是定向钻井技术中的井斜问题处理，并未形成行业规范。

2.5大斜度定向井井眼清洁问题
定向钻井技术应用中，作业环节所携带的岩屑量是非常大的，甚至在一些极
端的情况下可能会伴随着岩屑床的问题。

在钻井作业中面临的是45°～60°的井
斜角施工作业，随着作业的进行，可能会伴随着岩屑滑落、堆积的问题，一旦这
些岩屑堆积的体积超出了正常的标准，就会加剧井眼的堵塞问题，进而导致正常
的作业受阻。

3定向井钻井工艺技术优化措施
3.1工具优化
在构建定向井之前需进行周密准备，选择合适的工具，降低钻井难度、提高
效率和安全性。

实际上施工中应先优化使用的工具，做好设备管理。

比如要根据
施工区域岩土特性、酸碱度等指标选择使用的工具，并进行编号和分类保管，定
期进行检修维护。

做好防锈处理、润滑处理等，保证钻井施工顺利进行。

施工中
应控制好钻井速度，能够均匀、低速操作，避免加重工具磨损和设备长时间运作
加速老化。

3.2优化井眼轨迹控制
控制井眼轨迹，需要分为两种情况，即垂直段井区施工和普通井段施工。

正
常施工中井眼轨迹基本一致，但后续施工要保证施工质量，需要首先选择好使用
的钻头型号，按照设计方案合理确定井眼轨迹施工造斜点等参数，尽量在比较稳
定井段选择好井眼位置，而避免油气高含水量位置。

其次在下钻过程中，需选择
钻井性较好的土层，减少对钻头的冲击，控制好井眼轨迹，减少井斜造成的影响。

然后要实现对井眼轨迹方案的全面保障，即使收集相关数据，优化使用的各项具
体下钻工具，使用稳定器顺利施工。

最后，特殊环境下施工发生井斜情况，需要
修改方案保证井眼轨迹正常。

3.3优化施工设计方案
在施工前，专业人员需先勘查现场地质情况，然后设计出专业方案、绘制钻
井设计图纸，上面要详细标出井斜角相关参数以及造斜井区段、稳斜井区段等部
分的方位、长度和角度等要求，展现出钻井工具和井眼轨迹控制优化结果，尽量
保证细致全面提高施工效率。

在钻井施工设计方案中，需要将各阶段施工技术呈
现出来，并结合各区段特点做好造斜点设计，选择合理的参数测量方法，减少测
量误差。

实际施工操作中，参考图纸中障碍井位置准确避开，避免影响到其他井眼、耽误生产过程、引发经济损失。

同时设计方案中需要设计好安全防护方案，
降低事故概率。

3.4钻柱力学及井眼净化仿真技术优化
可以利用计算机仿真技术建立井下钻柱力学模型，并使用模型操作获取准确
数据，结合定向井专业软件制定合理施工方案，不同的下钻施工过程使用技术模
型运用，实现高效率的钻机使用。

还要清洁处理好井眼，减少卡钻现象，施工中
控制好下钻的速度，提升井眼清洁运行。

此外就是要积极改良钻井技术，要关注
井筒施工中其欠平衡状态，多利用井控设备，保障施工安全性，降低喷井等问题
产生概率，优化施工工程。

钻井工具选择要注意不同工具间结合使用效果，避免
使用劣质工具，控制好钻具运行速度还可便利后期修补。

结束语
近年来，伴随着我国社会经济的繁荣发展，油田资源的开发力度日渐增大，一些复杂油田逐步被开发出来，在各类油田工程实施中，定向钻井技术的应用越来越多。

虽然定向钻井技术的应用频次逐步提高，加快了这一技术的发展，但技术应用中的很多问题并未得到彻底的解决，在未来的油田工程领域，专业人员要注重对这些问题的处理，加快定向钻井技术的更新。

参考文献
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