定向钻井过程中定向效果异常状况分析与对策

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[摘 要]目前在国内石油定向钻井作业现场，普遍使用单弯螺杆+MWD无线随钻测量系统监测和控制定向井、水平井的定向施工，但在现场作业过程中由于多种因素的干扰，导致了定向工具与定向效果的差异性，行业成为定向效果异常，为有效的解决定向效果异常的问题，本文从多个问题点出发，梳理出导致定向效果异常的问题点及应对对策，在现场作业中具有广泛的应用价值。

[关键词]定向井；水平井；定向效果异常；问题研讨；应对对策

中图分类号：TE28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0399-01

定向井、水平井定向钻井过程中经常出现定向效果异常的现象，给现场轨迹控制工程师的轨迹控制带来严重的威胁，如果导致异常的原因判断不准，而采取了无效的措施，往往会使问题恶化，为有效发现和应对定向效果异常的现象，保证轨迹控制的顺利进行，本文立足海蓝YST-48R无线测量系统及单弯螺杆轨迹控制系统，着重从定向效果异常的不同产生原因，来阐述针对性的应对方法。

1 定向效果异常

所谓定向效果异常，就是指在单弯螺杆滑动钻进过程中，单弯螺杆的工具面方向与所钻出的井眼的井斜方位角存在差异性的现象。

2 导致定向效果的原因分析

2.1 仪器周向定位失效，导致仪器测量工具面失去有效性。海蓝YST-48R无线随钻测量仪器为自重坐嵌式仪器，由定位螺丝来实现仪器串的周向旋转，但在实际施工中会出现定位螺丝退扣脱落、损坏等定位失效的现象，这样直接导致了钻具旋转时，仪器串会与钻具产生相对运动，从而使滑动钻进时测量工具面与螺杆弯曲工具面的角差产生随机性变化，导致测量工具面不具备指导施工的意义。

2.2螺杆弯曲方向倒扣，导致螺杆弯曲工具面在随机发生变化。单弯螺杆的弯壳体都由丝扣连接，在井下工作过程中由于受到多种应力的左右，会发生井下倒扣的现象，一旦这种现象发生，会导致螺杆外壳弯曲方向随机变化，导致测量工具面不具备指导施工的意义。

2.3螺杆与坐键接头之间的连接扣发生了紧扣现象。由于在井口组合时，上述连接位置未按规定扭矩上紧，导致在钻井过程中，在钻头扭矩的作用下自动紧扣，导致井口测量螺杆角差失效，这种情况的角差量时固定的，而不是随机的。

2.4仪器及钻具的连接性固定角差测量错误。在井口测量坐键接头与螺杆钻具连接角差时出现错误，导致修正值错误，从而导致定向效果异常，但此误差值是固定的，而不是随机的。

2.5地层倾角大等特异性因素影响。定向井段由于地层倾角过大，导致地层应力大，在定向过程中地层应力与弯壳体定向造斜应力的矢量合力与工具面的定向方向存在一定的角度差，此角度差与地层的应力，螺杆的弯曲角度有关，此种角度差是随地应力变化而变化的，往往只针对某一段特殊地层，钻穿后，定向效果恢复正常，而且由定向效果反推的修正的装置不会太大，一般在30-50°的范围内。

2.6泥浆性、轨迹平滑性的井况条件不良因素的影响。在定向井的大井斜段，水平井的大井斜段及水平段，滑动定向钻进时，由于岩屑床、扭矩及泥浆摩阻高等因素的影响，导致井况条件复杂，影响实钻中工具面的掌控，从而导致定向效果异常，该效果差异存在随机性和低造斜率的现象。

3 定向效果原因判断方法及应对对策

3.1 随机性角差的判断和对策。在定向施工中如果出现定向效果异常，不能盲目简单的修正补偿值，首先应先判断角差时随机角差还是固定角差。判断方法第一步上提钻具，使钻具处于自由活动状态，测量此时工具面的测量值，然后将此时的钻具相对位置做好标记，启动钻具旋转，转速60-80r/min，旋转2-3分钟停止钻具旋转，将钻具转回原标记位置，重测工具面，重复三次测量如果工具面测量值不一致，则说明井下出现了仪器周向固定失效的问题，需要立即起钻检查修复，如果工具面稳定一致，则可通过计算角度误差，进行施工判断，效果继续异常，则可判断为螺杆弯壳体倒扣导致的定向效果异常，必须起钻检查更换螺杆。

3.2 固定性角差的判断和对策。螺杆与坐键接头之间的连接扣发生了紧扣现象和仪器及钻具的连接性固定角差测量错误，这两种因素导致的效果异常都有固定角差造成的可以通过计算修正。首先通过随机角差判断技术，排除随机性误差的可能性，然后通过定向效果与定向实际工具面的差值计算反推出，角差补偿值，根据新的工具面补偿值，调整工具面进行施工，及时跟踪测量的结果判断，修正是否正确，如果修正值在50°左右及以内的，应增加对地层倾角大等特异性因素影响的对比排查，固定角差反推计算公式：

4 结论

4.1 现场施工时应及时跟踪定向效果的测量情况，第一时间掌握异常状态，对及时判断原因，采取有效措施，至关重要。

4.2 井下出现定向效果异常时，应首先判断工具角差的随机性和固定性，这是现场决策是否起钻的关键。

4.3 实时掌握实钻时有效工具面的状况，是准确反推角差装置角的关键。

作者简介：

于鹏玺（1983.12-），男，汉族，籍贯：山东乳山，本科学历，工程师，研究方向：定向井技术管理与现场技术服务。