我国定向井钻井技术发展现状浅析
摘要：当今的世界石油工业中，定向井钻井技术是一项新型实用技术，在钻井技术领域有着广阔的应用前景，定向井已成为主要发展趋势之一。

本文就我国定向井钻井技术的发展进行了分析探讨，并重点对定向井轨道设计与控制技术和定向井专用工具进行了介绍，对促进定向井钻井技术的发展具有一定的参考作用。

关键词：定向井；钻井技术；发展；探讨
定向钻井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。

定向钻井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术，目前在油田开发中广泛使用。

采用定向钻井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。

一、我国定向井钻井技术的发展
我国定向钻井技术始于50年代。

1956年，玉门油田钻成第一口定向井，1962年起，四川油田进行了多种型式的涡轮钻定向钻进试验。

70年代以来，我国海洋定向钻井迅速发展，在渤海湾海面打丛式井，在一座钻井平台上施工多达12口定向井。

1977～1982年，全国共完成定向井316口，平均井深2478.9m。

自1986年，通过攻关及推广，各油田“七五”期间钻各类定向井4317口，掌握了定向井、丛式井优化设计技术及计算机软件包，包括丛式井开发油田平台数和平台位置的优化设计技术，三维绕障井和三维多目标井设计技术。

“八五”期间，重点攻关“石油水平井钻井成套技术研究”，到1997年钻成长、中、短半径三类水平井共153口，掌握了水平井井眼轨迹优化设计方法，建立了水平井下部钻拄大挠度受力分析模型，以及水平井井眼轨迹预测模型，定向钻井技术总体上达到了90年代国际先进水平。

之后几年通过研究与引进，我国石油勘探部门基本上拥有了国外专用于定向井的先进工具、仪器，如无线随钻测量仪、有线随钻测量仪、单点陀螺测斜仪等。

现今，我国又掌握了如定向井轨道设计与控制技术、套管防卡技术、地层测试技术等技术，并拥有了新的钻井设备和专用工具，如非磁钻铤、迪那钻具、螺杆钻具等。

二、定向井轨道设计与控制技术
定向井轨道设计内容
根据地质要求，选择轨道类型。

①确定增斜率和降斜率.选择造斜点.②求得全井最大井斜角。

③计算各井段的井斜角、垂深、水平位移、井斜方位角和井深.
④作垂直投影图和水平投影图.必要时绘出控制安全圆柱。

常规定向井轨道有三
段制剖面和五段制剖面.由地质条件、要求，可演化为多靶三段制剖面、双增剖面等。

2.选择造斜点
①地层比较稳定，避免在破碎带、漏失层、流砂层、易坍塌等复杂地层造斜.
②可钻性比较均匀的地层，避免在硬夹层造斜。

③垂深大位移小的定向井，应下压造斜点，以发挥直井段钻井优势；垂深小位移大的定向井，应提高造斜点，可减少定向施工的工作量。

④在井眼方位漂移严重的地层钻定向井，造斜点的位置尽可能使斜井段避开方位漂移大的地层或利用方位自然漂移规律钻达目标点。

3.定向井井眼轨迹控制技术
准备施工前，必须制定好每一口井的具体施工方案。

然后，准备好施工的仪器和工具，在地面进行试运转和校验。

计算出方位角的允许偏差。

地质给出的水平井靶区通常是一个在目的层内以设计的水平井眼轨道为轴线的筒状靶.其横截面多为矩形或圆。

控制水平井井眼轨迹中靶的要素是实钻轨迹在靶柱内的每一点的位置要到位。

实践表明，控制轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道.并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控制。

控制点的井斜角偏大可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。

实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位置和矢量方向的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。

在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高工作效率，减少起下钻次数。

在水平井井眼轨迹的控制过程中.由于地质因素、钻具的造斜能力，钻井参数等发生变化。

往往使实际的造斜率与设计或理论造斜率不同或者由于地质设计目的层发生变化等，这都需要根据实钻情况在现场随时预测待钻井眼的钻进趋势，及时调整和修改设计方案，采取相应措施。

现场待钻井眼的设计和预测，在不同的条件和具有不同的中靶要求下具有不同的计算公式。

但水平井待钻井眼轨迹设计和预测的目的都是要计算在一定前提条件下钻至入靶窗口时的垂深、投影位移、井斜角和井斜方位角是否符合要求（也即控制实钻轨迹点的位置和矢量方向在设计精度范围内中靶）。

三、定向井专用工具
1.弯接头
弯接头是定向钻井中定向造斜、扭方位的一种专用井下工具，它能使造斜钻具产生侧向力。

目前弯接头内通常安装循环套，壳体上划有弯曲方向的标线，用作单点或有线随钻测斜仪确定工具面的方向。

2.非磁钻铤
非磁钻铤主要由蒙乃尔钢、铬/镍钢、奥氏体刚，锰含量和铬铁铜合金组成。

这是一种不易磁化的钻铤，价格较低，但对盐水钻井液的腐蚀较为敏感。

3.井下马达
井下动力钻具分为涡轮钻具、容积式马达和电动钻具三大类。

容积式马达具有以下特点：所钻井眼尺寸与原井眼完全相同；井内有桥塞时，可以在开始造斜前将井底循环干净；空转转速与工作转速相差幅度较小，有利钻头选型。

其中以迪那钻具和螺杆钻具最为常用。

3.1迪那钻具
迪那钻具可分为Mach1型单头螺杆马达、Mach2型多头螺杆马达、Mach3型单头螺杆马达。

它主要由维纳钻具、定子、转子、轴承总成和传动轴等组成。

3.2 螺杆钻具
螺杆钻具是有万向轴、旁通阀、马达和传动轴四部分组成。

其工作动力来自于循环钻井液，在压力一定时，钻井液进入马达的螺旋形空腔，使转子转动，然后经万向轴传到传动轴和钻头上；当无钻井液循环时，弹簧会使阀芯处于上部位置，致旁通孔开启，钻井液可灌入钻柱或从钻柱泄出，把水功率转化为机械能。

四、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。

它的出现解决了以往很多较复杂油藏开采困难的问题，提高了油田的开发效率。

但是仍不能完全满足人们对油气资源的需求。

随着全球油气资源的可持续利用问题的日益突出，定向井技术发展和创新已迫在眉睫，我们应该依靠现有的条件，充分利用其它学科先进的技术，改善目前的钻具，合理的使用地质导向技术，加快新技术如自动化、智能化技术的应用水平与程度，为定向井技术的发展开拓更为广阔的空间。

参考文献
[1]王岳.石油钻井技术智能化发展研究[J].知识经济，2011（08）.
[2]岳小骐. 定向井轨道设计与控制技术研究[J].技术研究，2006（12）.
[3]向兴华. 定向井气体钻井新技术[J].钻采工艺，2007（11）。