大斜度定向井技术的应用研究

大斜度定向井技术的应用研究
发布时间：2021-11-08T05:38:00.387Z 来源：《科学与技术》2021年6月第17期作者：贺晓伟孙震
[导读] 随着定向井钻井技术研究的不断深入
贺晓伟孙震
中国石油集团渤海钻探定向井技术服务分公司天津 300280
摘要：随着定向井钻井技术研究的不断深入，大斜度定向井钻井技术已经逐渐能够在穿越多个油层表面，同时在一定限度内增加油气泄漏的面积情况，从而从根本上提升我国石油采集工作中单井油田的采集产量情况。

通过对目前大斜度定向井钻井技术在实际应用中的重点、难点进行分析，从而将井深结构和剖面进行优化，以选择、设计最为优化的钻具组合和基础参数的设置等问题，以期从根本上最大限度的促进大斜度定向井钻井技术的实际应用情况。

关键词：大斜度定向井；技术；应用
前言
目前国家经济发展迅速。

石油天然气开采与利用是各个国家经济构架中的重要组成部分，对国家经济发展起到了非常关键的作用。

同时石油能源也影响着社会各个领域的发展。

而推动石油开采的能力和产量，需要先进的科学技术作为支撑，从而才能提高油田的产量和生产效率。

大斜度定向井工艺是定向井的一个分支，在其基础上延伸出来的一类新的钻井工艺，大斜度定向井是现阶段最先进的油田开采工艺之一，能够有效的降低油田开采的占有面积和范围，快速提升油田开采产能，同时还能大大改善对油田周围环境的影响，非常适应目前油田市场以及社会发展的需求。

一、对大斜度定向井技术的认知
大斜度定向井技术的穿透能力较强，可以提高钻探的整体开发进度，并一般根据井位分布与与剖面的特点进行防碰设计与密集丛式井井眼轨道设计，并可以用于突破一定程度的地面与地下的限制，或者井眼碰撞等钻井技术的传统问题。

大斜度定向井技术是油气勘探发展的需要，也是推动钻井技术发展的需求。

大斜度定向井可以对油田断块油气井边缘的油气井进行开发与利用，大斜度定向井技术能够实现对油田的一井双靶或者一井多靶。

大斜度定向井能够达到对油井一井多层开采，且可以降低钻井口的数量，并可以达到提升油井产量的目的，减少开采油气井的成本，同时还能有效的降低开采油气井对周边环境造成的破坏，所以大斜度定向井是一项可以降低油气开采成本并能提高产能的技术措施。

目前现阶段的大斜度定向井均采用双靶或多靶的定向井，具有油气井斜度较大、所产生的层级裸露长度大、范围广、靶心直径短、油藏地理情况复杂以及油井开采温度较高等特点。

但如果长时间进行油井开采的作业，将会造成大斜度定向井的地层压力系统受到损坏，并可能导致油井周围的地层压力不正常的现象，从而会引发地层出水、漏失等油井事故，对油田钻井施工、生产开发制造了很大的难题。

尤其是当大斜度定向井的斜度和自然斜度的方向发生偏差或者方向错误，会使钻井液的性能要求变的更加严格。

难度比较大的大斜度三维定向井，设计的最大井斜角在46°与85°之间，斜度大、水平位移大，变动方位风险较大，增加了钻井难度和成本。

二、大斜度定向井技术
（一）扭矩与摩阻
1.在施工前一般都将利用软件来进行科学的扭矩与摩阻设计，并在施工过程中根据实际情况及时修正系数，要求精准计算，并优先定制减少扭矩的措施。

2.钻柱、套管、井壁之间的弹力与摩阻系数是扭矩与摩阻的决定性因素，而弹力的大小又与钻柱受拉压、钻柱的外径、井眼的直径、钻柱的重量、井斜有段。

井眼的狗腿严重度是影响弹力的关键因素，施工中应在保证造斜率的前提下科学的调整导向马达的角度与结构，尽可能减少“狗腿”，让轨迹平滑。

3.可以使用整体螺旋欠尺寸稳定器，并减少外壳的总偏心度，可以减少钻柱在旋转时产生的力的不平衡的影响。

4.三开后最大限度的简化钻具的结构，使用加重钻杆替代钻铤、使用无磁抗压缩钻杆替代无磁钻铤、优化导向马达上欠尺寸扶正器结构尺寸、使用斜坡钻杆、适当延长扭方位井段等措施达到最大限度地保障井眼平缓过渡的目的以减少弹力。

5.通过调整泥浆性能，合理填加泥浆水基润滑剂、及时加入极压润滑剂和固体润滑剂，来增加钻井液的润滑性减小泥浆摩阻系数。

调整钻进参数，减少钻柱的多次弯曲来减少摩阻。

（二）对井眼的清洁
1.确保井眼清洁的基础是排量，要通过计算得出能够确保井眼清洁所需要的最小排量与最优流量的参数，并在各井段的施工过程中能够满足排量的要求。

2.控制调整井段的曲率，可以采取使用低角度导向马达的措施，减少复合钻进和滑动钻进的间隔，并让间隔保持在4m到6m间，在能够保证井眼平滑的前提下，再清理复杂段岩屑，坚固井壁防止键槽。

3.施工过程中应实时监测井下的拉力、阻力与扭矩的变化程度，及时调整泥浆的性能，确保井壁的稳定、井眼润滑、泥浆悬砂与携砂的正常。

4.严格规范循环划眼短起下工艺，并确保井眼时刻处于良好状况。

（三）钻井液技术的使用
在进行油气井工程前，在低质勘察时如果发现储层拥有强水敏、强盐敏且不均质地层存在易漏特征时，将存在强封堵性kcl成膜封堵低侵入钻井液可能性。

所以应当为工程钻井也考虑，采用多种材料复配，例如石墨、原油配合挤压润滑剂，复配混合钻井液能够更有效减摩减扭。

而且在钻进地层前250m时，还需要在钻井液中大量添加聚合醇、磺化沥青、单向压力封堵剂，提高钻井液的抑制性特性并将API滤失量控制在4ml以内。

通过这一技术的改进，钻井液的封堵性与抑制性将得到提升，并可以在一定程度上降低复杂岩性地层的坍塌压力，对井段井壁稳定性起到一定作用。

（四）油气井井眼的净化
需要在施工过程中实现对大斜度定向井在钻井过程中产生的岩屑床进行彻底清除，所以需要井眼清洁的技术，并保证钻井液的动塑比
率大于0.5，提高携岩性能，增加井喷的直径，并增大钻井排量。

保持井眼钻井液排量大于30ml/s，且每一次气钻都会泵入150m长的稠浆塞推砂，提升固控设备的使用率，特别是对于双离心机使用效率的优化。

并且PDC钻头要配合牙轮钻头交替使用，但以PDC钻头为首要选择，牙轮钻头主要是修正井壁的位置，并做到对于井眼的清洁作用，并再开始短程起下钻。

（五）油气井的密集丛式井井眼轨道设计与控制
油气井井口区域的面积整体偏小，且井网相对密集，所以再进行井眼轨道设计前，需要对整体井口进行相应优选，后才能开展轨道防碰设计。

具体优化的内容主要为钻井实施顺序与施工实测数据，对井眼轨道防碰设计的原则：要制造在300m以上的斜点深度，并要保证斜率在6%～10%/30m。

在井内设计二维轨道，减少对于空间的占用程度，为轨道调整预留利用空间。

防碰绕障轨道的设计预造斜方向应该紧靠偏移井口连线的位置，为达到获取最大井眼有效间距的目的。

在调整过程中应该主要依据完钻临井施工状况来完成对预造斜方位的布置。

在要保证井眼轨迹圆滑的技术上，能够随时根据井内情况来选取简化钻具的组合，并配合欠尺寸稳定器来优化技术的实施过程，保证大斜度定向井能精准中靶。

（六）钻井井场整体的优化布局
根据井口布置采用井丛排方式，井口呈线形排列，并进行分组，排间距应在20m到50m左右，且同一排的井口间距应为3m到5m间。

为了适应海上的常规钻机整体拖动施工技术，还可以在南北方向布置丛式井，并将每一个井口的间距色还是为5m，排间距为50m，油气井设置为150口。

（七）水力喷射泵
水力喷射泵具有结构简单、检泵方便、排量大、耐腐蚀磨损等优点，正获得广泛的应用。

但我国对水力喷射泵的研究和应用较晚，只是在最近几年才有发展，但预计未来将会在各大油田大斜度定向井中得到进一步推广与应用。

结语
随着我国大斜度定向井钻井技术研究、应用的不断深入，其中存在的问题也愈发的明显，由此，在实际的应用环节，应用管理者应根据自身的情况对技术进行相应的调整，从而达到大斜度定向井钻井技术应用效果的最优化。

参考文献
[1] 徐亮. 大斜度定向井钻井技术的运用探析[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2017(11).
[2] 陈贡生, 文湘杰, 王学良,等. 大斜度定向井固井技术研究与应用[J]. 石油地质与工程, 2001(z1):28-30. 作者简介：贺晓伟（1985-）男，汉族，天津人，中级工程师，主要从事石油工作。