定向井钻井井眼轨迹的设计与控制

刘峰

【摘 要】随着油田钻井技术的不断发展进步，定向井已成为油田开发勘探的重要措施。本文介绍了定向井井眼轨迹的设计技术，对井眼轨迹的控制措施进行了阐述。只有全面掌握这些关键施工环节，才能施工定向井游刃有余，保障定向井施工顺利进行。

【关键词】定向井；施工；井眼轨迹；轨迹控制

一、定向井剖面设计

定向井的剖面设计工作，作业人员必须提供靶点水平位移和提供井口方位角与靶点的坐标位置，计算出方位角和水平位移。还要通过资料查找地理位置和井身结构等情况。

设计人员应根据定向井不同的钻探情况对设计井的井身剖面类型、钻井液类型、完井方法等进行合理设计，以利于整洁、优质、快速钻井。要根据不同的钻探目的对设计井的井身结构、剖面类型、完井方法等进行合理设计。对靶点的层位要选择合理：井身结构、井控措施等应满足要求，尽可能选择简单的剖面类型，以减少井眼轨迹控制和施工难度，加快钻井速度，靶区半径要合乎操作要求。

二、定向井井眼轨迹的设计

（一）定向井井眼轨迹设计的原则

井眼轨迹就是指井眼轴线，是井身在地层中分布的一条具体空间曲线，井深、井斜角以及井斜方位角是井眼轨迹设计中最为重要的三个设计参数，也是钻井过程中对井眼轨迹进行有效控制的具体标准。井眼轨迹的设计与计算主要应满足一下三个原则：一、可满足实际工程需要，二，能实现安全快速钻进，三、要有利于采油工艺措施。

（二）选择造斜点

（1）地层比较稳定，要避免在破碎带、漏失层、流沙层、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。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。

（三）定向井井眼軌迹设计注意事项

（1）地质施工条件的考虑。地质施工条件是设计人员进行井眼轨迹设计的主要依据，地质资料即包括了地质部门经勘查后给出的施工区块的整体地形、地貌以及地层情况，还包括了钻井施工单位对定向井造斜点、井眼曲率等方面的具体施工要求。

（2）轨道类型的选择与关键参数的计算。进行定向井井眼轨迹设计时，首先应根据地质施工条件选择合适的轨道类型，再根据所选轨道类型进行具体关键参数的计算，最终设计出定向井井眼轨迹。特别需要注意。对于不同类想的二维定向井。其井眼轨迹关键参数的计算方法各不相同，计算设计过程中需要加以区分。

三、定向井钻井过程中的轨迹控制措施

定向井的钻井工作是对定向井井眼轨迹设计的具体落实，是定向井施工的具体环节，也是定向井施工效果好坏的重要影响因素。下面就定向井钻井过程中的三个主要工作环节分别展开论述。

（一）造斜工作的进行

造斜工作时定向井钻井施工的难点也是重点，造斜工作的质量好坏直接影响着此后的钻进效果与定向井的整体钻进质量。下面就定向井造斜工具及造斜层位的选择分别进行分析。

1.主要造斜工具及选择

目前，定向井钻井施工中常用造斜工具主要包括动力钻具造斜工具与转盘造斜工具两大类。动力钻造斜工具位于钻铤与钻头之间，主要包括涡轮钻具、螺杆钻具与电动钻具三大类，通常利用循环钻井液所产生的动力来带动钻头破碎地层，常应用与定向造斜施工。钻盘造斜工具包括变向器、射流钻头以及扶正器组合，其在实际造斜工作的应用并不广泛，相较于动力钻具造斜工具，其最大的优势在于钻速，实际工作中为了提高钻进效率，长长会在造斜段钻进完成后使用转盘造斜工具继续钻进。

2.造斜层位的确定以及实施

定向井造斜工作的重点在于井斜方位角的确定。为保证井斜方位角的准确，通常会选择地层性质较为稳定，均匀性较好的地层展开造斜工作。具体实施定向井造斜时还应根据具体地层条件选择适当的造斜手段及相应的造斜工具。

（二）井眼轨迹的控制

二维定向井通常可分为垂直井段、增斜井段、稳斜井段以及降斜井段四个部分。对于定向井钻井过程中的不同井段，一般使用不同的钻井工具，钻井过程中的井眼轨迹控制方法也有较大差异。定向井钻井过程中，实施井眼轨迹修正通常需要根据实际情况使用不同的造斜工具和钻具，更换造斜工具与钻具则势必耽误定向井的钻井进度，降低钻井效率。因此，在定向井的钻井过程中，既要尽可能保证井眼轨迹与设计方案一致，又要注意提高钻井效率，控制钻进成本。因此，在定向井钻进的跟踪控制阶段，还应尽可能使用钻盘钻的扶正器钻具组合，而不是动力钻具，这样可有效提高钻具的钻速，从而保证钻进效率。

（三）钻进参数的优选

（1）钻速、钻压与转速的优选。通常情况下，随着钻速、钻压与转速的增加，井眼钻进速度也会增加，然而由于钻头磨损、起下钻等问题的客观存在，如何设计合理的钻速、钻压与转速，还需要经过严格的理论计算。

（2）水里参数的优选。水利参数也会对定向井钻进效率产生一定影响，实际施工中除了要确定最大钻头水功率与最大射流冲击力以外，还要对甭排量、喷嘴直径等具体参数进行确定。

（3）钻井液的影响。钻井液性能对定向井钻进影响极大，其即起着携带岩屑，清洗井眼的作用，又能平衡地层压力，还对钻头钻速有所影响，施工中无比全面考虑，进行优选。

（四）选好螺杆钻具

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，使其转子转动，然后经万向轴传到传动轴和钻头上，当无钻井液循环时，弹簧会使阀门芯处于上部位置，致旁通孔开启，钻井液可灌入钻柱或从钻柱泻出，把水功率转化为机械能。

四、结束语

定向井在油田勘探开发中的运用范围越来越广，目前已经已成为了油田勘探开发的中坚力量。同时定向井钻井技术对于提高钻井效率、降低钻井作业的成本有着极为重要的作用。定向井井眼轨迹设计关系到油田开发的效果，也直接关系到施工的顺利进行。在定向井钻井过程中，井眼轨迹控制技术是施工的关键，需要现场施工技术人员和操作人员引起足够的重视。

【参考文献】

[1]岳翠广.如何提高定向井施工速度[J].理论研讨.