定向井钻井直井段井斜控制技术与应用分析

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摘 要：对于定向井施工工程而言，前期对直井段的防斜打直处理是影响整个定向井施工的重要技术，其可以使整个施工过程的便捷性得到有效的提升。从油田开发的角度分析，为了减少钻井施工过程中存在的安全风险，加强对防斜、纠斜技术的研究力度是十分必要的。因此，本文主要分析井斜产生的原因，并在其基础上进一步探讨控制井斜的基本原理和与控制技术相关的其它要点内容。

关键词：定向井 直井段 井斜控制技术 应用

引言：

随着时代的发展和现代技术的进步，井斜控制技术也取得了迅速的发展，现阶段应用比较广泛的井斜控制技术包括偏轴钻具防斜技术和螺杆钻具复合钻井防斜技术等，其为油田开发中的钻井工程提供了极大的便利。因此，本文对定向井钻井直井段井斜控制技术的分析以及应用的探讨是十分必要的。

1 、造成井斜的主要原因分析

分析井斜原因是提出防斜技术的基本前提，从目前的研究情况分析与产生井斜相关的影响因素包括地质条件和钻具两个方面。首选，地质条件导致井斜的原因主要包括以下几个方面：1.造成井斜的重要原因是地层可钻性的差异性，即同一地质环境下，不同地层在垂直方向和平行层面方向上的可钻性存在较大的差异，例如对于沉积岩而言，其平行层面方向上的可钻性要明显低于垂直方向地层的可钻性。然而，在钻井过程中钻头的方向更倾向于可钻性高的方向；2.地层的倾斜是在地存在可钻性差异的基础上导致井斜的重要原因。不同的地层倾角下，钻头的钻井方向会产生不同的倾向性，例如地层倾角小于45度时，钻头前进方向产生倾向于垂直层面的趋势，从而形成偏离铅垂线的趋势；当地层倾角大于60度时，其与平行地层层面方向更加接近，同样会使铅垂线发生偏离[1]。

除上述两种主要原因以外，从地层可钻性的角度分析，造成井斜的原因还包括地层可钻性的纵向变化和轴向变化。地层可钻性的纵向变化又称之为软硬交替，即地层可钻性沿着垂直于地层层面方向出现一定的差异和不均匀性，当遇到软层时可钻性较高，当遇到硬层时可钻性低，从而使钻头在钻井过程中不断发生偏离，在地层倾斜的进一步作用下，使得井斜问题更加严重，地层轴向变化与其作用机理相似，是平行与地层层面的方向上地层可钻性出现了不同的变化[2]。

钻具造成井斜的主要原因表现在以下两个方面：1.钻具的倾斜是造成井斜的主要原因，即在靠近钻头的部分钻具发生倾斜时吗，其钻井方向也会发生不同程度的倾斜，从而产生偏离井眼的现象。2钻具的弯曲与上述作用关系相同。钻具的倾斜与弯曲会使钻头进行不对称的切削，从而使新钻的井眼与原井眼的方向发生一定程度的偏离。

其次，除了上述两大类造成井斜的主要原因以外，井眼扩大也是造成井斜的原因之一。当井眼扩大以后，钻头在井眼内的钻井方向会发生一定的移动，出现不同的靠向倾向，从而出现钻头轴线与井眼轴线偏离的现象，进而导致井斜[3]。

2、井斜控制技术分析

2.1满眼钻具组合控制井斜技术

满眼钻具组合控制井斜技术主要针对钻头对井底的不对称切割、钻头轴线与井眼轴线之间发生的偏离以及钻头上侧向力导致对井底的测向切割等问题对井斜展开的控制。满眼钻具是实现防斜目标的前提和核心工具，其主要由稳定器和钻铤构成，稳定器的特点为外径和钻头直径相近，钻铤的特点为外径较大。

满眼钻具的防斜机理主要表现在以下两方面内容：1.与光钻铤相比，满眼钻具的刚度具有明显的优势，其可以填满井眼，减少钻具在井眼内发生移动的可能性。此外其可以尽量控制在井内的居中位置，使钻头的偏斜角控制在一定范围内，减少其对钻井方向的影响；2.满眼钻具的稳定器在地层横向力的作用下可以支撑在井壁上，从而对钻头的横向移动进行有效的控制。其次，在靠近钻头的部位会产生一个抵抗地层力的纠斜力，从而进一步保证其井斜控制效果[4]。

满眼钻具组合控制井斜技术的特点如下：首先，满眼钻具中的稳定器的数量要控制在3个以上，不同的稳定器安置位置和作用功能不同，在稳定器的共同配合和作用下可以产生较好的井斜控制效果。其次，满眼钻井之所以可以控制钻头的横向移动，保持井眼的直线性，主要是因为其具有刚度大和填满井眼的特性。最后，满眼钻具组合控制井斜技术适用于地层倾斜趋势程度较弱的地层。

2.2钟摆钻具总和井斜控制技术

钟摆钻具总和井斜控制技术是对满眼钻具组合控制井斜技术的有效补充，其凭借较强的纠斜能力可适用于地层倾斜较大的地层。其主要针对的问题为钻头的侧向切削，即在纠斜的过程中借助钟摆力使钻头产生一个与井斜方向相反的测向切削作用，从而达到纠斜的目的。由于这种技术的纠斜作用较为便捷，因此其在应用过程中会与满眼钻具组合控制井斜技术结合在一起发挥作用。

结论：

综上所述，针对于不同的钻井工程要选择不同的井斜控制技术。一般情况下，当钻压较大时可以采用满眼钻具组合控制井斜技术对定向井的直井段进行防斜控制，当钻压较小且已经发生井斜的工程而言，要通过钟摆钻具组合井斜控制技术对其实施纠斜控制，从而满足钻井部分位置的直线性需求。此外，对于特定地层的井斜问题可以通过结合两种技术共同控制。

参考文献：

[1]史文专.定向井井眼稳定风险评估及安全钻井周期研究[D].长江大学，2012.

[2]余军.沾29区块水平井钻井技术研究及应用[D].西安石油大学，2010.

[3]刘明明.水平井钻井工艺技术在吉林乾安地区的应用研究[D].东北石油大学，2014.

[4]丁红，李俊胜，聂涛，王建毅，陈杰.鸭K区块定向井轨迹控制与提速技术[J].西部探矿工程，2014，12：32-34+37.