定向井鑽井技術論文
定向井鑽井技術被應用到石油鑽井中是在19世紀中後期，小編整理了，有興趣的親可以來閱讀一下!
篇一
淺析定向井鑽井軌跡控制技術
[摘 要]定向井鑽井中的關鍵技術是井眼軌跡控制技術，本文在分析定向井井眼軌跡剖面優化設計技術的基礎上，對鑽井中的井眼軌跡控制技術進行了探究。
[關鍵詞]定向井;井眼軌跡;關鍵技術
中圖分類號：TG998 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X***2015***08-0056-01
隨著我國油氣資源勘探開發力度的不斷加大，對於地面遮擋物無法正常鑽井開採、地質情況複雜存在斷層等構造遮擋和鑽井發生事故需要側鑽等複雜油氣藏的勘探開發日益重視，而這些油氣藏一般需要採用定向井鑽井技術進行開發，從而增加油氣儲層裸露面積、提高油氣採收率、降低鑽井成本。但是，定向井鑽井的井眼軌跡控制難度較大，需要對井眼軌跡進行優化設計，並通過在直井段、造斜段和穩斜井段採用不同的鑽井軌跡控制技術進行控制，才能有效保證定向井的井眼軌跡，而對這些技術措施進行探究，成為提高定向井鑽井水平的關鍵。
一、科學進行定向井井眼軌跡和軌道設計
1、定向井井眼軌跡的優化設計技術
井眼軌跡的剖面設計是定向井鑽井施工的基礎，只有不斷優化完善井眼軌跡設計，保證井眼軌跡設計的科學性、合理性，才能確保定向井鑽井實現預期目標。在定向井井眼軌跡剖面優化設計中，要堅持一定的原則：要以實現定向井鑽井地質目標為原則，定向井鑽井的地質目標很多，包括穿越多個含油地層提高勘探開發效果、避開地層中的斷層等地質構造從而實現對地下剩餘油氣儲層的有效開採、實現油井井眼軌跡在油氣儲層目的層的大範圍延伸以增加油氣藏的裸露面積等，同時，因為鑽井或油氣開採中發生事故導致無法正常開採的油井，可以通過定向井實現對油氣儲層的側鑽來達到開採目的，存在地面障礙物無法進行正常鑽井的區域也可以通過定向井來實現鑽井開採的目的，為了節約鑽井成本，還可以通過叢式平臺定向井開發的方式來節省井場佔地面積;要以高校、優質、安全鑽井施工作為現場施工目的，在進行定向井井眼軌跡剖面設計時，結合所處區域的地質特徵進行設計，選擇在地層穩定、鬆軟度適中的位置進行造斜，造斜點要儘量避開容易塌陷、縮徑或漏失以及壓力異常的地層層位進行，要將造斜段的井斜角控制在15°-45°之間，因為過大的井斜角會增加施工難度且易引發鑽井事故，而過小的井斜角會造成鑽井方位的不穩定性，增加調整次數，還有就是在造斜率的選擇上，要綜合考慮油井所處地層的地質狀況和鑽井工具的實際造斜能力，在滿足定向井鑽井目標的前提下儘量減小造斜率並縮短造斜段的長度，實現快速鑽井的目的;要儘量滿足後期採油和完井工藝實施的要求，在滿足定向井鑽井要求的前提下，儘量減小井眼的曲率，方便後期抽油杆和油層套管下井，同時減小二者之間的偏磨，方便後期改造安全採油泵等井下作業施工。
2、定向井鑽井的軌道設計
根據定鑽井的目的和用途不同，可以將定向井分為常規定向井、叢式井、大位移井等幾種型別進行設計，常規定向井一般水平位移不超過1km、垂直深度不超過3km，叢式井可減小井場面積，大位移定向井的軌道一般採用懸鏈曲線軌道，在井眼軌跡上採用高穩斜角和低造斜率。我國定向井井眼剖面軌跡主要有“直―增―穩”三段制剖面、“直―增―穩―降”四段制剖面和“直―增―穩―降―直”五段制剖面三種類型，在具體設計時根據所在地層地質特徵不同進行優化設計。三種井眼軌跡各有優缺點：三段制井眼軌跡造斜段短，設計和施工操作比較方便，在沒有其他特殊要求時可以採用三段制軌跡剖面;四段制井眼軌跡剖面起鑽操作時容易捋出鍵槽加大下鑽的摩擦力，容易造成卡鑽事故，且容易形成岩屑床，一般不會採用，只在特殊情況下使用;五段制井眼軌跡剖面在目的油氣儲層中處於垂直狀態，有利於採油泵安全下入，且便於後期採油工藝的實現。
二、三段制定向井軌跡剖面鑽井控制技術
基於三種不同型別軌跡剖面的優缺點，在現實中多應用三段制和五段制井眼軌跡剖面進行定向井鑽井設計，而三段制井眼軌跡剖面最為常用，下面就對三段制定向井井眼軌跡鑽井控制技術進行研究。
1、直井段的井眼軌跡控制技術
直井段的井眼軌跡控制技術主要是防斜打直，這是定向井軌跡控制的基礎，因為地質、工程因素和井眼擴大等原因，直井段鑽井中會發生井斜，地質因素無法控制，可通過在施工和井眼擴大兩方面採取技術措施進行直井段鑽井的軌跡控制，關鍵要選擇滿眼鑽具和鐘擺鑽具組合進行直井段鑽井，前者可以在鑽井中防止傾斜，將扶正器與井壁儘量靠近，就可以有效防止井斜問題出現;鐘擺鑽具的工作原理是超過一定角度後會產生回覆力，具有糾正井斜問題的作用，但要保證鑽壓適量，因為鑽壓過大會使鐘擺力減小而增斜力增大，妨礙糾斜效果。
2、造斜段的井眼軌跡控制技術
在定向井鑽井中，造斜段鑽井是關鍵部位，造斜就是從設計好的造斜點開始，使鑽頭偏離井口鉛垂線而進行傾斜鑽進的過程，關鍵是要讓鑽頭偏離鉛垂線開始造斜鑽進。要根據設計好的井眼軌跡，綜合井斜角、方位偏差來計算造斜率，以此指導造斜鑽井施工，通過增加鑽鋌等措施，調整滑動鑽進和複合鑽進的比例，從而使鑽頭按照設計的井眼軌跡進行鑽進，指導造斜段完成。
3、穩斜段的井眼軌跡控制技術
造斜段完成後，需要進行穩斜段的鑽井施工，在穩斜段的鑽進中，要選用無線隨鑽測井儀器對鑽頭的工作程序進行動態跟蹤，實時監測鑽頭的實際井斜角、方位角偏離情況並與設計值進行對比，確保鑽頭中靶。在沒有無線隨鑽測井儀器的情況下，需要通過穩斜鑽具組合進行鑽井，並應用單、多點測斜儀進行定點測斜，從而保證井眼中靶，提高鑽井質量。
三、結論
綜上所述，定向井是開採複雜油氣藏的有效手段，可以對常規油井無法開採的油氣藏進行開採，但要順利實現定向井鑽井，需要根據地質特徵等設計井眼軌跡剖面、選擇合適的軌道型別，並對不同井段採取對應的井眼軌跡控制技術，確保按設計的井眼軌跡鑽進，提高油氣資源開採效果。
參考文獻
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篇二
壽陽區塊煤層氣定向井鑽井技術淺談
摘要：本文介紹了壽陽煤層氣的開發現狀和煤層氣特徵，分析了定向井鑽井技術在施工過程中的應用，對今後在壽陽區塊內施工的定向井有一定的指導作用。
關鍵詞：壽陽區塊;定向井;造斜段;穩斜段
Abstract: This paper introduces the development status and characteristics of Shouyang coal-bed methane coal-bed gas, analyzes the application of directional drilling technology in the construction process, has the certain instruction function to the construction of directional well in Shouyang block.
Keywords: Shouyang block; directional well; oblique section; steady inclined section
中圖分類號：P634.5
1.概況
壽陽區塊位於山西省中部，沁水盆地的北端，沁水盆地是我國大型含煤盆地之一，蘊藏著豐富的煤層氣資源，根據遠東能源***百慕大***有限公司前期在沁水盆地南部施工的引數井和定向生產井所獲得的相關資料，顯示該區具有良好的開發前景。
1.1壽陽區塊勘探開發歷史和現狀
1995年由聯合國開發計劃署***UNDP***利用全球環境基金資助、煤科總院西安分院承擔的《中國煤層氣資源開發》專案，《陽泉礦區煤層氣資源評價》專題科研報告，對陽泉礦區***包括生產區、平昔區和壽陽區***煤層氣資源開發進行了評價和研究，其中重點對壽陽區的煤層氣資源開發進行了評價和研究。
中國煤田地質總局於1996～1997年在韓莊井田施工了一批煤層氣勘探引數井，獲得了該區有關的煤儲層引數，並對HG6井的主要煤層進行了壓裂改造和排採試驗，取得了該井合層排採的一整套資料。中聯公司1997～1998年在壽陽區塊施工了4口煤層氣生產井，其中1口探井，3口生產試驗井，獲得該區寶貴的煤儲層引數和生產資料。1998年完成了四條二維地震勘探線，共計167km，獲得了豐富的地質成果。2005年遠東公司在該區施工了3口羽狀水平井，其中2口在煤層段進尺超過3000m，3口井均在生產。
2007年遠東能源***百慕大***有限公司根據取得的初步成果資料研究、分析後，認為該區15#煤層十分穩定，儲層引數比較有利，是煤層氣開發的有利區塊，決定在壽陽縣南燕竹鎮共計部署一批定向井及引數井，以獲取該地區15#煤層的埋深、厚度等儲層引數，進一步擴大勘探範圍，並逐步形成區域生產井網，爭取短期內該區煤層氣地面開發進入大規模商業化運營。
1.2壽陽區塊地質背景
沁水盆地北端位於北東向新華夏系第三隆起太行山隆以西，汾河地塹東側，陽曲——盂縣緯向構造帶南翼。總體形態呈現走向東西、向南傾斜的單斜構造。區內構造簡單，地層平緩，傾角一般在10°左右。燕山運動和喜馬拉雅運動期間，由於較大規模的岩漿侵入活動，大地熱流背景值升高，本區石炭二疊紀煤層在原來深成變質作用的基礎上，又疊加了區域岩漿熱變質作用，致使煤化作用大大加深，形成了本區高變質的瘦煤、貧煤以及少量無煙煤。
本區所鑽遇的地層為：第四系***Q***，三疊系下統劉家溝組***T1l***，二疊系上統石千峰組***P2sh***，二疊系上統上石盒子組***P2x***，二疊系下統下石盒子組***P1x***，二疊系下統山西組***P1s***，石炭系上統太原組***C3t***。
1.3壽陽區塊煤儲層特徵
主要含煤地層為上石炭統太原組及下二疊統山西組，含煤10餘層，其中3#、9#、15#煤為主力煤層。
3#煤層：俗稱七尺煤，全區煤層厚0～3.78m，煤層較穩定，壽陽礦區西部和陽泉三礦礦區煤層較厚，其他地區煤層變薄，甚至尖滅。結構簡單，有時含一層夾矸，頂底板為泥岩，砂質泥岩、粉砂岩，區域性為炭質泥岩和細砂岩。
9#煤層：全區煤層厚不一，煤層較穩定。結構簡單，頂底板為泥岩，砂質泥岩、粉砂岩，區域性為炭質泥岩和細砂岩。
15#煤層：煤層厚0.27～***8m，是壽陽區塊內煤層氣開發的主力煤層。15#煤含1～3層夾矸，結構中等，頂底板K2灰巖，底板為泥岩、砂質泥岩，區域性為炭質泥岩和細砂岩。
沁水盆地北端煤儲層厚度大，埋深適中;煤的熱化程度較高，己進入生氣高峰，煤層頂底板封閉效能好，含氣量高;煤儲層裂隙較發育，孔隙以小孔和微孔為主，滲透性較好;煤的吸附效能強，但含氣飽和度偏低。
2.裝置裝置選擇
2.1鑽機選擇
壽陽區塊定向生產井井深一般在在1000m以內，水平段不超過500m，根據我井隊現有裝置的情況，選擇了TSJ-2000、GZ-2000鑽機。該鑽機提升、迴轉能力均能滿足煤層氣定向生產井施工的需要。
2.2裝置配置
水泵：TBW-850***直井段***、3NB-1000、F-500;排量0～42L/s，壓力5～32MPa。
動力：PZ12V-190、PZ8V-190、12V135;功率120～800HP。
鑽塔：27.5m/A型塔***750KN***。
鑽具：Φ127mm鑽桿，Φ203鑽鋌，Φ178鑽鋌+Φ159鑽鋌。
2.3定向鑽具
Φ172***1.5°***螺桿、Φ165***1.5°***螺桿
Φ172MWD定向短節、Φ165MWD定向短節
Φ165mm、Φ159mm短鑽挺
Φ214mm扶正器、Φ48MWD
Φ165mm無磁鑽鋌、Φ172無磁鑽挺
3鑽井工藝
3.1井身結構
井身結構在鑽井工程中處於最基礎的地位，體現了鑽井的目的，也是決定該目的能否順利實現的重要因素之一。井身結構設計以鑽井目的為目標，以現實的鑽井工程和地質等條件為依據，使目標和過程統一起來。
一開採用Φ311mm鑽頭鑽至穩定基岩，且水文顯示正常，下入Φ244.5mm表層套管，固井並候凝48小時。
二開採用Φ215.9mm鑽頭鑽至完井，達到鑽井目的後，下入Φ139.7mm生產套管並固井。
3.2鑽頭選用
二開選擇造適巖的HJ537G鑽頭。
3.3動力鑽具選擇
為了適應軟及中軟地層，選擇了中轉速中扭矩馬達。
3.4鑽井液的選擇
煤層氣井施工時，煤儲層保護是關鍵。在煤層段鑽井中，主要採用清水鑽進，嚴格控制鑽井液中的固相含量、比重，井內巖粉較多時，可換用高粘無汙染鑽井液排出巖粉，既能保證孔內安全，又防止了儲層汙染。
4.定向鑽具組合及鑽進處理措施
定向井施工中主要分直井段、造斜段、穩斜段，要針對不同地層、不同井深、位移有效地選擇好三個井段的鑽具組合。實現設計的井身規跡是施工的關鍵。
4.1直井段鑽井技術
直井段的防斜是定向井施工的重要保證，一般要求井斜100m內小於1°。直井段的鑽具組合是關係到定向井下部定向造斜段的難易程度。
***1***鑽具組合：一開採用塔式鑽具組合：Φ311鑽頭+Φ203鑽鋌+Φ178鑽鋌+Φ159鑽鋌+Φ127鑽桿。
二開：Φ215.9鑽頭 +Φ178鑽鋌+Φ159鑽鋌+Φ127鑽桿。
***2***鑽進引數： 鑽壓 10～80 kN排量 12 L/s 泵壓 0.5～2MPa
鑽井液效能： 密度 1.02～1.10g/cm3粘度 21 s
***3***見基岩時要輕壓慢轉，防止井斜。
***4***直井段換徑時要吊打，換定向鑽具前測井斜。
4.2造斜段鑽井技術
造斜段下鑽到底後，EMWD儀器無干擾開始定向鑽進;施工採用1.5°單彎螺桿，測得實際造斜率為9°/30m，定向過程中採用滑動鑽進與複合鑽進交替作業，確保狗腿度滿足要求。
***1***鑽具組合Φ215.9鑽頭+Φ172***1.5°***螺桿+Φ172MWD定向短節+Φ172無磁*1根+Φ178鑽鋌*2根+411*4A10+Φ159鑽鋌*9根+Φ127鑽桿
***2***鑽進引數：鑽壓 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵壓 2～4MPa
鑽井液效能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 16 s
***3***要調整好鑽井液效能，採用三級固控裝置控控制固相含量不超標。
***4***及時測量井斜、方位，發現與設計不符，應馬上採取措施。
***5***做好泥漿的效能維護，提高防塌效能和攜帶岩屑的能力，清潔井眼。
4.3穩斜段鑽井技術
穩斜段鑽具組合在本區可採用以下三種方法，也可以交替作業，確保井斜方位滿足要求，三班各鑽井引數要保持一致辭，並保證井下安全。
***1***採用螺桿複合穩斜鑽進
鑽具組合：Φ215.9鑽頭+Φ172***1.5°***螺桿+Φ172MWD定向短節+Φ172無磁*1根+Φ178鑽鋌*2根+411*4A10+Φ159鑽鋌*9根+Φ127鑽桿
鑽進引數：鑽壓 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵壓 3～5 MPa
鑽井液效能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 17s
***2***採用近鑽頭扶正器穩斜鑽進。
鑽具組合：Φ215.9鑽頭+Φ214扶正器+Φ172MWD定向短節+Φ172無磁*1根+411*4A10+Φ159鑽鋌*9根+Φ127鑽桿
鑽進引數：鑽壓 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵壓 2～4 MPa
鑽井液效能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 17s
***3***採用光鑽鋌鑽進。
鑽具組合：Φ215.9鑽頭+Φ172MWD定向短節+Φ172無磁*1根+411*4A10+Φ159鑽鋌*9根+Φ127鑽桿
鑽進引數：鑽壓 80～120 kN排量 20～24 L/s 泵壓 2～4 MPa
鑽井液效能：密度 1.02～1.05g/cm3粘度 16 s
5.經驗與建議
通過對本區FCC-HZ-23D、FCC-HZ-33D、FCC-HZ-11D、FCC-HZ-47D、FCC-HZ-70D井的施工，取得了以下經驗：
***1***及時測斜、準確計算、跟蹤作圖是保證井身軌跡的關鍵。使用MWD能準確掌握井身軌跡的變化情況，使軌跡得到有效的控制。
***2***在鑽井過程中，隨時觀察扭矩、泵壓的變化，發現問題及時分析與解決。
***3***勤測泥漿中固相含量的變化，確保固相含量不超標，從而影響螺桿的使用。有條件的話可以上三級固控裝置。
***4***採取“轉動+滑動”的複合鑽進方式，利用無線隨鑽實時監測，能有效的確保井眼軌跡質量，使施工安全、快速進行;在穩斜過程中採用“轉動+滑動”的複合鑽進方式，有效降低摩阻和扭矩，降低施工風險。
***5***在定向造斜過程中使實際井斜略超前設計井斜，提前結束造斜段，使實鑽穩斜段井斜略小於設計穩斜段井斜，在複合鑽中使井斜微增至設計軌跡要求，達到快速、安全目的。參考文獻
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