定向井优快钻井技术分析
赵林军
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赵林军,. 定向井优快钻井技术分析[J]. 天然气进展,2021.6. DOI:10.12721/ccn.2021.157052.
摘要: 随着油田的快速发展,定向井的钻井技术水平正在逐步提高,凭借成熟的钻井工艺,将钻井技术加以优化,将钻井速度加以提升,最终创收更客观的经济效益。
关键词: 定向井;优快钻井技术;复合钻井
DOI:10.12721/ccn.2021.157052
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一、关于钻井速度的影响因素

定向井的钻井速度作为后期油田开采的首要问题,弄清楚其影响因素有助于钻井速度提高。首先,井体剖面方面的影响。由于井斜较小,增斜段较长,施工中需要不停的变更钻具,延长了钻井时间。其次,方位漂移方面的影响。施工中由于漂移方向及余量难以确定,增加了钻井难度系数,影响钻井进程。再者,施工所选钻头型号的影响。PDC是当前较为常用与先进的钻井钻头,然而在定向井的钻井施工中却不太适用,若适用传统型的牙轮钻头却又无益于优快钻井速度。最后,钻探过程中出现的意外事故以及不可预料的突发情况,都对钻井速度有着直接性的影响。

二、关于钻井轨迹的影响因素

钻井轨迹遭受限制和影响也会造成钻井速度变慢,因此分析钻井轨迹的影响因素也是必要的,如目标泛函值的设置,表层、直井段、造斜段、以及稳斜井段的钻进问题,钻具组合,钻头偏转、钻井参数等。另外,地质因素的影响是客观性存在,需要仔细分析考究当地已有的钻井资料方可具体了解到该油田区块的各个井段、井斜以及方位的变化资料。钻头类型和结构组合的选用,通常取决于钻井尺、钻井时间及地层,它们都是影响钻井轨迹的次要因素。而钻头力、下部钻具组合以及钻井参数均是影响钻井轨迹的主要因素,分析透彻这些影响因素有助于提高优快钻井速度。

三、定向井优快钻井技术的改进对策建议

1.导向钻井技术

当前我国定向井钻井技术主要是导向钻井技术,此技术一般使用更加简捷的滑动导向钻井工具,且在实际的使用上同时具有安全、结构简单等优势。滑动导向复合技术在实际的使用中,井眼的轨迹调整简便、中靶精度高、钻具更换快捷等优势。在实际的使用中获知,滑动导向技术,旋转复合钻与螺杆转具,两者的纯转进时间上,旋转复合钻明显具有优势,其单弯度数与之成正比。对于导向钻井技术的实际应用,应根据实际情况酌情进行选择,一般情况浅层定向可以全面运用。对于中深度定向井则要对螺杆钻具进行频繁更换,更换时间长且成本高,因此在实际的使用上不具优势,对于大位移井与水平井,因其轨迹难以控制,因此在此类井可以进行全井使用。

2.PDC钻头技术

PDC钻头与导向钻具共同实行复合钻进。在实际的工作环节中,此技术的特点是:机械转速能控制在合理的范围内,钻具转速稳定且相对较低,钻头则保持高速。滑动钻井与旋转之间的有效结合,能够有效提升井眼轨迹的准确性,另外还能够有效避免因井斜与方位的因素而产生的影响。在面对有较大钻井难度的定向井的钻井控制环节,能够恰当的采用轨迹控制与位移。此类技术在实际的使用中同样存在着不足之处,为此针对PDC钻头存在的一些问题,如定向性等,进行改造与完善,使其能够满足定向钻井的工作需求。

3.辅助时间技术

轨迹检测仪器的选择。以前主要使用的是照相式的单、多点测斜仪,因科技的进步,现今则使用的是电子测斜仪,随钻测量仪依据钻井液来实现测斜数据的传递,对井底方位、井斜、实现了随时性检测,且没有电缆等设备的介入,大大降低了因需要检测而产生的工序与时间。旋转钻进环节中,因井底数据能够做到随时监测,与传统的多点监测相比,节约了大量时间,同时也降低了安全隐患。通过实际的使用中,随钻测量仪,较之传统的单、多点测斜仪,时间上节约了80%左右。对于井斜与位移较大的定向井,其容易产生岩屑床,为此在实际的施工环节可以采用改进的PDC复合片,依据其破岩机理,对切消齿的角度、密度、布齿方法重新设计,有效降低钻头的螺旋刀翼与井壁间的接触力及钻头回旋次数,对清洗井底岩屑有一定作用。

四、改进优化井身轨迹问题便于优快钻井技术

定向井钻探施工前,首先必须予以确定的便是井身轨迹,所选的井身轨迹适当与否,对于钻探进程、钻井速度甚至后期开采施工的成败都有着直接的影响。为此,实际施工中,定向井的井身轨迹的选择与确定是极具关键性的,不但对钻井速度产生制约,也对石油开采工程的安全性以及工程所需成本与效率有着深远的影响,为此,定向井钻探施工中,控制好井身轨迹的各种影响因素,是钻探施工的前提基础与保障。我国的油田区地形具备多样性与复杂性,所在地区的油田地形条件的各不相同对定向井的钻探施工而言具有极大的挑战性,因此摸清影响井身轨迹的影响因素,找出对应的改进优化对策,方可优快钻井技术,促进工程的顺利完成与经济收益的增加。

1.探求最优化的井身轨迹

探求获取最优化的井身轨迹,是获取对井眼轨迹有效控制手段的途径之一,其根本便是在实际钻探施工中,对井眼前进方向进行持续性的控制,因此,实际钻探轨迹务必最大程度的与设计轨道相符。而最优化井身轨迹的探求过程就是求取最优目标泛函值,利用科学合理的详细剖析,设定目标泛函值以求获得最优化井身轨迹。另外,获取最优化井身轨迹需要特别注意将摩阻力控制在最小值,定向井实际钻探施工中,钻柱方面需要加倍留意,它的起钻与下钻是动态过程,因此起钻的一瞬或者完成下钻的一刹那间,便是摩阻力在此动态过程里的最小值。而目标泛函π的选择,则取决于定向井安全性与成功率。

2利用复合钻井法解决钻井问题

定向井实际钻探过程,包含表层、直井段、造斜段以及稳斜井段的钻井施工工序,上述所提的井段钻井施工中所产生的各种问题,可选用复合钻井法解决,便于钻井速度的提速与钻井技术的优化。使用符合钻井法的优势在于:首先,此法可有效将施工方案进行简化,通过使用复合型技术将各井段的钻井施工顺利完成;其次,钻井速度与效率的有效提高;再次,有效降低钻井施工的难度系数,确保钻井施工的安全性;再者,是极为关键的一点,此法可对于井身轨迹的控制起到较好的效果,同时还可对井身轨迹予以随时调整;最后,复合钻井法使用的四合一的钻具,其钻具结构加上无线随钻的配合使用能让PDC钻头的性能获得充分有效的发挥。

综上所述,为了改进优化定向井钻井施工中的井身轨迹,实现钻井技术的优快目标,除了目标函数值的合理确定,科学使用复合钻井工具,确保井身质量,加快钻井速度。

参考文献

[1]余泓远.定向井钻井技术探析[J].化工管理,2014(36):133.

[2]王旱祥等.定向井和水平井套管柱的优化设计[J].石油机械,2013(11):65-66.

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