复杂地层钻井井眼轨迹控制技术

复杂地层钻井井眼轨迹控制技术

舒波

黑龙江省煤田地质一一 0 勘探队，黑龙江 双鸭山 155100

摘 要：时代在发展，科技在进步，在国民经济发展的驱动下，井下资源被大量开发，为了确保开井的顺利进行，井眼轨迹控制技术就显得尤为重要，而井眼控制过程中受到很多因素的影响，特别是地质条件、地貌特点以及井眼开发等因素，但是由于地质特点是人力可不控制的，就需要加强对井眼钻进轨迹的有效控制，本文主要对钻井井眼轨迹控制技术中的常见参数进行介绍，针对不同阶段的井段轨迹控制过程操作和技术进行简要分析以及合理的控制。

关键词：钻井，定向井，井眼轨迹

一、井眼轨迹的基本参数

井眼轨迹主要指的是实际钻进的井眼轴线，在实际钻进施工过程中，井眼轴线其实就是钻进时的一种空间曲线，想要控制井眼轨迹，首先要全面掌握这条空间曲线的整体形状和分布特点，简单来讲就是井眼轨迹测量，也称为测斜。现阶段，我国使用比较普遍的测量方法是每隔一个测段进行一次点测。通常情况下，轨迹参数主要包括井深、井斜角以及井斜方位角这三个基本参数。

1.井深

井深又称斜深或者测量井深，主要指的是从井口到测量点之间的长度，井口的位置一般以转盘面为基准点，一般情况下，通过对电缆或者钻井的长度进行测量来获取井深值，因此，井深是一种双向指标，是测量参数又是位置标志。在测量过程中，井深值的增加量叫做井段，在同一个测量段上的两个不同测量点，井深值相对小的点叫做上测量点，反之，井深值较大的点叫做下测量点，两个测量点之间的长度差叫段长，井段计算方式为下测量点与上测量点之间的差值。

2.井斜角

井斜点主要指的是在钻井测量点地方的井眼线与重力垂直线之间的角度，而井斜角则表示的是井眼轨迹与井斜点的斜率值，在同一区域内，下测点与上测点的差值代表的就是该测段内的斜率增加量。

3.井斜方位角

所谓的井斜方位线指的是在井眼空间曲线某一个点上沿井眼水平方向投射到水平面上的线，在投射线上的点作切线，并将切线向着井眼统一延伸，就可以获得该点的井眼方位线。以钻井上的某一点的正北方向为基准边，沿着顺时针方向进行旋转所获得的角度即为井斜方位角。

二、对钻具组合进行设计

根据钻井区域地质结构、地貌特点、人文环境、自然条件等的不同，地质结构的复杂程度也不尽相同，这就使得不同地域要根据自身实际发展情况选用适合钻进技术及钻井工艺，而钻井工艺流程都有自己独特的钻具体系，以从式井钻井为例，运用比较广泛的是井下动力钻具，并将钻具与测量技术结合体为技术导向。此外，作为井眼轨迹控制技术中常用的一种技术，滑动导向复合钻井技术具有较强的适应能力，能够准确的完成定向钻进以及增斜要求的各项操作，安全性能较高。
三、井眼轨迹控制技术

1. 直井段防斜打直

我国复杂地层钻井方式主要分为水平钻井和定向钻井两种，而保证钻井垂直度的方法就是控制井眼轨迹，在对地层进行钻井时，一旦直钻过程中未能做到轨迹垂直，那么设备钻进到该处时就会出现角度偏离，这种钻进角度的偏离将直接影响到直井段的定向偏斜，特别对于这种上方钻进位移所造成的位置偏离对一道工序井道的产生轨迹也会带来不同程度的影响。当钻进井道斜坡的倾斜度位移偏离小于零时，施工人员为了确保施工效果能够满足实际生产、建设需求，在具体钻进期间，要最大程度的制造施工坡度的倾斜角度，反之，当井道斜度偏离位移超过零时，就需要减小斜面角度。如果施工斜井按照图纸设计要求的方向出现偏移的话，就会从二维变为三维定向井，会对后段施工井眼轨迹的控制工作带来一定程度的难度。而从式井在钻进期间，一旦垂直井段施工过程中发生井斜偏离，那么就容易出现在垂直井段内的两个方向的定向井在钻进时出现碰撞的风险，容易引发安全事故，对经济效益及人身安全带来严重的损害，该项操作并没有使新钻空的作用得以高效发挥，同时还会使原有的钻孔遭到不同程度的损坏，造成浪费能源，成本投入的增加。另外，如果防斜钻井与垂直井段在钻进过程中出现相互碰撞，一般会使用井下动力钻具，运用一些先进的机械钻井技术共同完成直井段的钻进。

2. 造斜段轨迹控制技术

造斜过程首先从造斜点位置开始，利用钻具等外界力量强行使钻头偏离原来井口并垂直增加斜度钻进的一个施工作业过程，该项操作的首要任务是利用技术手段确保钻头偏离井口位置，保证后续造斜过程施工的顺利开展。在此期间，造斜段所表现出最为突出的特点是具有较高的偏移点，由于土质结构不够坚硬，相对比较松软，不利于受力点的支撑，当钻进期间遇到其他结构结实的障碍物时，极易产生钻井方向的偏离，这就需要重新调整角度进行再次钻孔。故而，在复杂地层中进行钻井亦或是开井期间，当出现障碍物时，首先选用开孔或者划眼的方式将障碍物清除，能够有效规避新井眼的出现。此外，在进行井斜角施工作业时，一般会运用旋转与滑动钻进两种技术的综合应用，还要保证井斜角增加度数的缓慢性，同时设定增加速度并按照该速度进行造斜及边坡作业。为了确保井眼轨迹表面的光滑度和平整性，施工作业时要严格遵循先低后高的边坡修理方式，从而最大程度的减少边坡左右不平衡的问题。

3.稳斜段轨迹控制技术

当造斜段钻进完成后，针对直一增一稳三段制构造的井眼轨迹控制进行分析，需要完成对稳斜井段的作业，通常情况下，在该段作业过程中会使用比较先进的无线随钻测量仪器，该测量仪能够准确、快速完成各项施工任务的监控，实时动态监控能够及时发现钻进实际操作过程中的井斜角以及方位角与方案设计值之间发生的位置偏移并做出钻进方向的调整，从而确保井眼轨迹可以中靶。然而，在不具备使用无线随钻检测仪器的条件下，需要使用稳斜钻具组合进行井眼轨迹的控制，利用单点和多点井眼测斜仪来完成定点的测斜，减少井眼设计轨迹与实际钻井轨迹之间的偏差，做到确保中靶的同时还能提高钻井的机械效率。当井眼钻井的设计轨迹与实际轨迹两者之间的剖面存在很大的偏离时，很容易出现拖靶的现象，导致井身出现严重的质量问题，反之，当设计轨迹与实际轨迹之间的偏离值很小，就要频繁的进行井眼轨迹测斜操作，多次的起下钻和频繁的更换钻具组合，势必降低设备的机械钻速，降低工作效率，延长钻井的施工周期。

四、结束语

综上所述，随着经济建设的快速发展，推动互联网技术的迅猛发展，使越来越多的井眼轨迹检测设备变得更加智能化、标准化、数字化。因此，复杂地层的钻井井眼轨迹的钻进施工作业正逐步朝着安全可控性方向发展。使得钻井井眼轨迹控制过程中的三维定标逐步精细化，能够有效辅助地面钻进工作。此外，在确保井眼轨迹无误的同时还要全面控制成本的投入，合理进行资金分配，使优选钻具、机械设备使用寿命以及泥浆材料循环利用上做到资源优化，既要保证钻井质量又要确保经济利益的最大化。

参考文献

[1]边跃龙.浅析复杂地层钻井井眼轨迹控制技术[J].云南化工,2018(3).

[2]刘恩武.GX6511井钻井井眼轨迹控制技术[J].石化技术,2018,25(12):282.

[3]王亚南.钻井井眼轨迹的控制措施[J].数字化用户,2019,25(9):55.

作者简介：舒波，男，汉族，1970、6、5 ，大专，哈尔滨工业大学。