定向井钻井参数设计
刘嘉
中石油胜利石油工程有限公司钻井技术公司
摘要：科技的发展，人口的剧增，造成了对能源的巨度消耗。

这迫使人类去寻找更多的能源来满足这样的消耗，而石油便是其中之一。

在脚下的土地中，蕴含着大量的石油能源需要去勘探，这边需要有先进的开采技术，若是因开采方式的不当而造成对能源的大量浪费，便是得不偿失了。

一、定向井钻井技术概述
定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的技术之一，也是如今使用的越来越频繁的技术。

采用定向井技术开采石油，不仅可以在地下环境条件的严格限制下经济而有效的开发石油资源，在大幅度提高油气产量的同时，又不会对自然环境造成污染，是一项具有显著的经济效益的技术手段。

1.定向井：定向钻井是使井眼沿盂县设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。

2.定向井的分类：按照井型的不同，可将定向井分为常规定向井（即最大井斜角在60°以内的定向井）、大斜度定向井（最大井斜角在60°到90°之间，也成为大斜度井）、水平井（最大井斜角保持在90°左右的定向井）、分支井、联通井。

二、定向井的设备介绍
1.泥浆马达：以泥浆作为动力的一种螺杆状的井下动力钻具，主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、驱动轴总成和放掉总成等部分组成。

2.扶正器：在钻井过程中起支点作用，通过改变其在下部钻具中的位置可以改变钻具的受力状态，从而达到控制井眼轨迹的目的。

3.非磁钻铤：在钻具组合中使用非磁钻铤可以有效的放置由于钻具本身所带来的磁干扰，减少测量过程中的误差，使测量结果真实、有效。

4.浮阀：一个用来防止泥浆倒流损害井下工具及防止钻头水眼被堵的工具。

5.定向接头：为定向仪器提供稳定性的工具，便于准确了解马达等井眼下工具的方向，从而能够为下不作业的顺利进行提供保障。

三、定向井参数设计：
1.井深（Measure Depth）:指井口至测点的井眼长度，也称为斜深。

常用Dm 表示，单位为m。

2.井斜角：井斜角是指定向井中某点的中轴线与地球铅垂线之间的夹角，其范围为其范围为0°~180°。

3.垂直深度（Depth）：是指轨迹上某点至井口所在水平面的距离，常用字母D 表示。

4.水平长度（Length）：即水平投影长度，或简称为平长，是指井深在水面砂锅的投影长度。

5.水平位移：简称平移，是指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离。

国外也称闭合距。

6.水平方位角：指平移方位线所在的方位角。

即以正北方向为始边顺时针旋转到平移线上所转过的角度。

国外也称闭合方位角。

（二）、钻井过程中需要考虑的问题
1.选择合适的井眼曲率
一般来说，在定向钻井的过程中，井眼曲率不宜过小。

其原因在于过小的经验率会导致动力钻具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼长度增加，从而使井眼轨迹控制的工作量随之增加，钻井速度会受到影响。

但井眼曲率也不宜过大，否则会加剧钻具的偏磨、在钻的过程中受更大的摩擦力的阻碍，同时也容易造成键槽卡钻，还会给其他作业造成困难。

因此，在定向钻井过程中，要选取合适的井眼曲率。

2．井眼尺寸
除了要选择合适的井眼曲率，井眼的尺寸大小也是一个不可忽视的因素。

一般而言，尺寸大的井眼相对于尺寸小的比较容易控制轨迹，但同时因弯曲带来的钻压也较大。

小井眼要求使用更小、更柔的钻具，而且地层因素对轨迹有不可忽视的影响，从而小井眼的轨迹相较于大井眼更难于控制。

3．钻井液设计：
（1）定向井钻井液设计十分重要，有足够的润滑性和携砂能力的钻井液会减少卡钻的可能。

（2）钻井液性能控制对减少定向井钻柱拉伸与扭矩也很重要；（3）钻井液中应加润滑剂，钻井液密度与粘度必须随时控制。

该高压地层前下一层保护套管，以封固所有正常压力井段。

4．造斜点的选择
一般而言，选取造斜点不宜过深，也不宜过浅，选取线地层造斜会形成较大的井眼，同时浅地层相对较软，在造斜过程中要极度当心造成新的井眼。

因而，选取
适当的造斜点也是一个应注意的事项。

一般来说要选取一个适当浅的位置作为造斜点，不仅能减少钻深地层所需要的时间，而且容易形成相对稳定的井眼，同时也能最大程度的减少对仪器的磨损。

5．靶区形状和范围
通常由地质构造、产层位置、油田油井的分布情况都会对靶区形状和范围的确定造成一定的影响，靶区大小最终是由作业者确定的。

通常认为：过小的靶区和范围不仅会增加作业成本，同时调整方位的次数也会受此影响而增加，致使井眼轨迹粗糙，使转盘扭矩增加，同时也增加产生健槽卡钻的可能性。

四、定向井轨迹控制、
（一）、定向井轨迹控制的要求及实质
1.要求：在钻井过程中，要设法使实钻的井眼轨迹尽可能符合设计的井眼轨道。

2.实质：定向井轨迹控制的实质就是通过井眼控制轨迹，即通过不断地控制井眼的前进方向来控制钻井的轨迹。

（二）、定向井轨迹控制的主要做法：
1.打好垂直阶段
如果垂直井段打不好，将会给后续的造斜带来很大的困难。

想要打好垂直井段，首先要求实钻轨迹要尽可能的接近铅垂线，也就是说井斜角要尽可能的小。

定向井垂直井段的施工质量是后续轨迹控制的基础，因此质量要求很高。

2.定向造斜要做好
由于垂直井段并没有井斜方位角，这就要求在开始造斜时需要定向。

定向造斜段的方位偏差会导致以后难以控制轨迹。

因而，定向造斜时关键的一步。

3.跟踪控制
在跟踪控制阶段，需要遵守以下原则：
●既要保证中靶，又要加快钻速；
●要尽可能多的使用转盘钻的扶正器钻具组合来进行控制;
●尽可能的利用地层的自然规律；
5．定向造斜中的注意事项：
（1）如果定向作业前的裸眼段较长，应短起下钻一趟，保证井眼畅通。

（2）井下马达下井前应在井口试运转，测量轴承间隙；记录各种参数，工作正常方可下井；
（3）在MWD等仪器下井前，需要输入磁场强度、磁倾角等参数，以保证数据准确无误；
（4）定向造斜钻进，为保持恒定的工具面要按规定加压，均匀送钻。

（5）造斜钻进或起下钻，用旋扣钳或动力水龙头上卸扣，不得用转盘上卸扣；（6）起钻前方位角必须在20～30米井段内保持稳定，且保证预定的提前角。

总结：定向钻井技术现在已经得到了广泛的应用，并在石油行业中占据了较高的地位。

定向井技术的出现不仅解决了以往很多较复杂油藏开采困难的问题，而且提高了油田的开发效率，也提高了油田的采收率。

依靠现有的条件，改善目前的钻具，合理的使用地质导向技术，能大大加强定向钻井的命中率，也为定向钻井的进一步推广应用打下基础。

参考文献：
[1] 郭志勤.国内外钻井与采油工程新技术[M].北京:中国石化出版社 2000
[2] B B库里奇茨基著鄢泰宁译.定向钻井钻井的地质导向技术[M].北京:石油工业出版社 2002
[3] 赵金海韩来聚唐志军等.复合钻进中导向钻具稳斜能力的研究[J].矿山压力与顶板管理,2002
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