定向井钻井工艺技术优化措施探讨

摘要：随着石油天然气勘探开发的不断深入，定向井钻井技术得到了广泛应用。定向井能够有效开发复杂地质构造中的油气资源，提高油气采收率，降低开发成本。然而，定向井钻井工艺技术仍面临着诸多挑战，需要不断进行深度剖析和优化改进，以满足日益增长的能源需求和复杂的开采环境要求。本文详细阐述了定向井钻井工艺技术，包括其施工概述、技术难点以及优化措施。通过对定向井钻井工艺技术的深入分析，旨在为提高油气开采效率、降低成本以及保障开采安全提供理论支持和实践指导，推动石油行业的可持续发展。

关键词：定向井；钻井工艺；优化措施；

1定向井钻井工艺技术施工概述

定向井钻井工艺技术在油气开采领域具有至关重要的地位和作用。其显著优势体现在多个方面，它能够巧妙地规避那些对开采效果产生较大负面影响的不良地质因素，从而确保油气资源的开采更加科学、合理，有效降低了开采成本，避免了因特殊地质环境而导致的不必要成本损耗，为石油企业实现利润最大化奠定了坚实基础。

从油气开采流程的安全性和合理性角度来看，定向井钻井工艺技术的应用使得钻井数量显著减少。这不仅节约了大量的人力、物力和财力资源，而且确保了油气开采工作达到预期的质量标准，有力地促进了钻井企业和油气开采企业经济效益的提升与发展。在我国油田开采中，定向井钻井工艺技术凭借其独特优势逐渐成为不可或缺的主要施工方式，尤其在油田开采后期，其应用更为广泛。它能够精准地满足对油气开采剩余部分的开采需求，同时有效降低石油钻井工艺的施工成本，保障整个油田开采过程在低成本、高效率的状态下顺利推进，为我国油气资源的高效开发提供了有力支撑。

2定向钻井技术难点

2.1钻压的选择

钻头的选择与岩石的坚硬程度密切相关，钻头钻进速度受目标方向分力作用影响显著。当钻进过程中遭遇坚硬地层时，为保证钻井效率，就必须加大钻压以增强钻头的钻进力度。然而，钻压的调整并非随意而为，只有依据地层的实际情况进行精准调整，才能在保障钻井速度提升的同时，避免因钻压不当引发的一系列问题，如钻头过度磨损、井壁稳定性下降等，确保钻井作业的顺利进行。

2.2注水井压力高

在特定区域的钻探中，目的层油层已处于注水开发阶段。但该油层渗透率低，连通性较差，导致注水井自然降压速度缓慢。截至目前，最高注水井井口剩余压力高达17.5MPa，如此高的压力在钻井过程中极易引发油气侵现象。油气侵不仅会影响钻井液的性能，降低其对井壁的稳定作用，还可能引发井喷等严重安全事故，给钻井作业带来巨大的风险和挑战。

2.3钻井液密度窗口窄

根据压力预测结果以及实际钻井情况，该井区所需的钻井液密度范围被限定在1.65-1.75g/cm³之间。然而，该区破裂压力梯度实测最低值为1.35，这就意味着几乎没有合理的钻井液密度设计窗口。从实际钻井情况来看，当在油层顶部钻井时，一旦钻井液密度超过1.65g/cm³，井漏的风险就会急剧增大。井漏不仅会造成钻井液的大量损失，增加开采成本，还可能导致地层压力失衡，引发一系列复杂的井下事故，严重影响钻井进度和开采效益。

3定向井钻井工艺技术优化措施

3.1进行钻柱力学及井眼净化仿真措施优化

借助先进的计算机仿真软件对井下钻柱力学进行模拟分析，能够较为准确地评估斜度较大的定向井钻井作业的可行性。通过对模拟所获得的准确性较高的数据进行深入剖析，可以为钻井设计提供科学依据，从而有效提升钻井设计水平和施工质量。在实际操作中，在摩阻转矩识别、仿真旋转、滑动钻进以及起下钻具等关键环节，可以充分结合专业的钻井设计软件，实现对钻井过程的精细化管理。在完成钻井工具抗拉强度、抗扭强度等性能指标的检测时，可以运用三轴应力的方法对其进行针对性的定性分析和校对，同时密切关注轴向载荷与正旋方向所产生的弯曲临界载荷之间的大小关系，确保钻井工具在复杂的井下环境中能够安全、稳定地运行。此外，保证井眼的清洁程度也是至关重要的。应采取有效措施降低尘屑床生成的可能性，防止其对泵组的安全性能产生不良影响。例如，可以优化钻井液的性能，增强其携带岩屑的能力；合理设计钻井液的循环路径和流速，确保岩屑能够及时被带出井眼，从而维持井眼的清洁，为钻井作业的顺利进行创造良好的条件。

3.2配套提速工具

为有效解决托压问题，提高机械钻速，配套使用水力振荡器成为一种重要的优化手段。水力振荡器作为一种专门用于解决托压问题、改善钻压传递的井下工具，在定向井、大位移井、水平井等复杂井型的钻井作业中具有显著优势，并且可以与MWD、井下动力钻具以及各类钻头同时使用。其工作原理是通过钻井液驱动动力部件高速旋转，进而带动回转阀高速旋转。由于回转阀片过流面积呈现周期性变化，从而产生周期性液压力。这种周期性液压力经过震荡部件的转化，形成周期性振荡力和工具振幅，最终带动紧贴井壁的钻杆活动起来，达到缓解滑动钻进时托压的目的。在水力振荡器的安放位置选择上，应根据实际情况进行精准定位。一般来说，当井底托压最为严重时，应将其放置在该位置；若无法确定托压点，则可根据具体的使用目的进行放置。例如，在解决定向段工具面不稳、托压严重的情况时，通常可将其安放在距钻头约140.00-170.00m处；而应用于水平井时，则需根据水平段长度进行安放，一般安放在距钻头170.00-210.00m处。

此外，钻具扭摆技术也是一种有效的提速手段。该技术采用可编程控制器，接收MWD、钻杆扭矩、立管压力、大钩悬重等多个传感器数据，并依照定向钻井控制流程对顶驱进行程控编程。通过对传感器数据的深入分析，输出精确的控制参数，从而控制顶驱精确转动，实现对工具面的精准调整和保持。同时，运用扭矩摇摆技术顺时针逆时针交替旋转钻具，能够有效降低井眼摩阻，解决滑动托压问题，进一步提高机械钻速，为油气开采效率的提升提供有力保障。

3.3井眼轨道优化技术

结合现场实际地层情况，对井眼轨道进行优化设计是提高定向井钻井效率和质量的关键环节。在优化过程中，应充分考虑复合钻进增斜率、地层层位、岩性软硬程度等多种因素。

首先，合理优选造斜点至关重要。通过对地层的详细勘察和分析，选择在地质条件较为有利的位置进行造斜，能够有效降低难钻层位的造斜率，减少钻井过程中的阻力和风险，提高钻井效率。其次，采用分段优化井眼轨道的方法是一种行之有效的策略。应尽量避免在研磨性强地层和页岩地层进行定向作业，因为这些地层不仅钻井难度大，而且容易引发井壁失稳等问题。通过合理规划井眼轨道，选择在地质条件相对稳定、易于钻进的地层进行定向作业，能够显著提高钻井的安全性和成功率，降低开采成本，为油气资源的高效开发提供有力支持。

4结束语

综上所述，定向井钻井工艺技术在油气开采中具有重要意义，但也面临着诸多技术难点。通过采取钻柱力学及井眼净化仿真措施优化、配套提速工具以及井眼轨道优化技术等一系列优化措施，能够有效解决这些问题，提高钻井效率和质量，降低成本，保障油气开采的安全、高效进行，为我国石油行业的可持续发展注入强大动力。

参考文献

[1]王吉龙，牛意，余潞.定向井钻井工艺技术优化措施分析[J].化工设计通讯，2022，48（6）：14-16.

[2]田文.定向井钻井工艺技术优化措施探讨[J].科学与信息化，2020（28）：104.

[3]田媛.浅析定向井钻井工艺技术优化措施[J].石油石化物资采购，2023（3）：58-60.