定向井常规控制理论

定向井常规控制理论

一、川东地区定向井概况

四川石油管理局川东钻探公司是全国大型专业化钻井公司，地处四川盆地东部。公司在川东地区高陡构造上面临井深(平均4500～5000米；最深达6016米)、地层倾角大(一般30～60°，最大达80°)、断层多、地层硬及高温、高压、高含硫、地质靶区狭窄等一系列恶劣的地层条件，实施钻井勘探作业已四十载。经过多年的探索，研究，使公司形成了独具特色的深井工艺技术，能承担各类深井、复杂井、工艺井技术作业。

定向井公司是川东钻探公司所属的专门从事定向井、特殊工艺井技术开发研究及技术服务、钻井工程设计的技术服务公司，我公司拥有业务熟练、工作态度踏实、任劳任怨、纪律性强的钻井专业技术人员和先进的工具仪器装备。目前已完成定向井、中靶工艺井及套管开窗侧钻井170余口，均准确中靶，为我局的油气勘探做出了突出贡献。所钻定向井中水平位移最大达1231.1米(茨竹1井)，最大井斜角56.3°(塔中59井)，完钻井井深最深5810米(云安7-1井)，造斜点最深4539米(龙会2井)，高精度双靶定向井，实钻靶心距仅1.54 m(下25井)。近年来分别到贵州、新疆、湖北、青海、河南及新星公司等油田进行了定向井技术服务，所承包的项目技术指标均达到甲方的要求。

（一）发展历史

第一阶段（1988年以前），为培训专业技术人才和专业工具配套准备阶段。在此期间，主要采用井下定向或地面定向的方法，成功地完成了数十口难度较大的定向侧钻井，其中有大井眼硬地层的定向侧钻井，如池2、罐8井等，也有小井眼深井段逆地层自然造斜方向的定向侧钻井，如卧90、板东14等井。这些井主要是井下事故难以处理及井斜超标，难以钻达地质目标而实施的定向侧钻井。该阶段主要成果是：成功地自行设计和指导完成川东钻探公司成立以来第一口定向井——天2井。

第二阶段（1989～1999年），为公司全面开展高陡构造定向钻井研究和实践阶段，以

及推广应用阶段。

这一阶段开展了对高陡构造地质形态的研究，认识到高陡构造地层倾角大，含气范围一般较窄，靶区要求十分严格，并且往往需要逆着地层自然造斜方向钻进的特点，采用普通定向井的手段，难以高效、低耗地准确钻达地质目标靶区。通过反复实践，逐步探索总结出一套行之有效的高陡构造常规定向钻井工艺技术，其中主要包括“逆地层自然造斜方向侧钻定向井技术”、“套管开窗侧钻定向井技术”、“饶障定向井技术”、“直井方位偏离设计范围，定向矫正方位技术”、“利用地层自然造斜规律定向钻井技术”、“川东高陡构造中靶工艺技术”等，从而形成了一个较为完善的高陡构造常规定向钻井体系。采用这一技术，用单点测斜仪监控，成功地钻成了多口难度较大的高陡构造定向井。其主要成果有：卧122A———国内第一口7"套管定向开窗定向井。

池39-1井———四川地区第一口石炭系定向井，获天然气井口测试产能207万方/日。

池17-1井———川东地区第一口钻机月速达到直井钻井水平的定向井。

月东1-1井———完钻井深5171m，最大井斜角26°。

温泉1-1———完钻井深4125m，最大井斜角40.5°。

云安7-1———完钻井深5810m，为川东地区最深的定向井之一。

第三阶段（2000～至今），引进先进的测斜仪器有线随钻和无线随钻，为高陡构造定向钻井工艺技术推广应用开辟了新的领域，提高了高陡构造综合勘探经济效益。

（二）目前现状

1、设备现状

通过几十年的发展，我公司已配套完善了定向井方面的专用仪器和工具，成功研制出不同尺寸的套管开窗工具和与之相配套的工艺技术，特别是多级复式铣鞋可有效地克服磨铣套管过“死点区”慢的难题，获国家专利。拥有一批测量精度高、性能稳定、比较先进的工具仪器装备，能满足定向井水平井施工的需要。具体配置如下：

我公司还拥有各种尺寸的无磁钻铤、随钻震击器、螺杆钻具、新型弯接头等定向井专用工具。

2、工程技术人员状况

我公司拥有一批钻井现场经验丰富和理论基础扎实的工程技术人员，全面掌握了定向井方面的专业知识，能胜任定向井钻井工程设计、定向井技术服务、中靶工艺井及套管开窗侧钻井的施工作业、技术咨询及工具开发，具备参与国内外相关专业市场竞争的能力。

3、相关的工艺技术和软件

通过对川东地区多口定向井、中靶工艺井及套管开窗侧钻井的钻井作业，总结并完善了高陡构造定向井钻井工艺技术，开发出适用于侧钻井定向井设计的软件《侧钻井定向井设计、设计评价及施工分析软件系统》和井身轨迹控制及预测的软件《井身轨迹系统软件》，确保了定向井施工的顺利完成和准确中靶。

高陡构造定向钻井工艺技术主要包含以下内容：

²根据地下靶心优选地面井位技术

²高陡构造定向钻井优化设计

²高陡构造定向井井身轨迹控制技术

²高陡构造定向井安全钻井技术

²高陡构造定向井固井工艺技术

²高陡构造定向井取心工艺技术

²高陡构造定向井钻井液技术

4、近年典型定向井井例

川东地区已累计完成定向井、中靶工艺井及套管开窗侧钻井170余口，其典型井例如下：

（1）茨竹1井——川东地区第一口双目标定向井

1997年6月完钻，井深5625m 。该井设计二个目标靶区，垂深相差

700m，水平位移最近初仅差9m，(既中第一靶后在井斜角达30°的情况下，应快速降斜

（2）云安7-1井——四川地区最深的定向井

1995年11月完钻，井深5810m。该井从井深4000m造斜，7"裸眼钻进井段长达3056m(9-5/8"套管固井井深2218m)，准确中靶。

（3）卧122A——四川地区第一口7"套管内定向开窗侧钻定向井

1990年完钻，井深3480m。在井深2947m处定向开窗，并采用6"钻头在钻井液密度达1.97g/cm3硬地层条件下定向钻进496m并准确中靶。

（4）温泉5-1井——7"套管开窗定向钻井准确中靶

1999年10月完钻，井深4846m。该井在井深4339m处采用自行研制的CTB-140斜向器定向开窗(设计开窗方位180°，实际开出窗口179°，开窗点井斜角38.5°/H4339m)，然后采用6"钻头在钻井液密度高达1.92～1.95g/cm3，硬地层，小井眼条件下安全钻进507m 准确中靶，实钻水平位移达1022.54m，最大井斜角52°。

二、川东地区对井眼轨迹的要求

1．川东高陡构造的地质构造特点

（1）地面正向构造多为高耸的大山，相对高差500—800m，轴部出露地层多为中、下三叠系统碳酸岩。

（2）背斜褶皱强烈；两翼陡峻，甚至直立倒转