垂直钻井

2026-06-27 16:03:00

直井的井眼轨道设计是垂直的,如果钻井时直井的井眼轨迹发生了偏斜则会造成偏离目的层,这是我们不希望出现的结果。都说直井好打,但想打得不偏不斜并不容易。想要知道井为什么打不直,先要看看影响井斜的因素有哪些,进而才能制定有针对性的防斜技术措施。

井是在地层中向下钻,首要的因素自然是地质因素,包括地层倾斜和地层可钻性的不均匀性两个方面,以及它们的结合情况。一般情况下,沉积岩一层层地铺展开来。垂直层面方向的可钻性高,平行层面方向的可钻性低。钻头总是有向着容易钻进的方向前进的趋势。地层倾角小于45°时,钻头偏向垂直地层层面的方向;地层倾角超过60°时,钻头沿着平行地层层面方向下滑;地层倾角在45°~60°时,井斜方向属不稳定状态。除了地层的倾斜角度以外,地层的可钻性的纵向、横向变化也在影响钻井的井斜。纵向方面,地层倾斜且软硬交错,钻头偏向垂直地层层面方向;横向变化方面,垂直于钻头轴线方向上可钻性的变化,例如在钻头的一侧下面钻遇溶洞或较疏松的地层,而另一侧则钻遇较致密的地层。

地质原因是客观因素,无法改变;而钻具因素属于可控的主观因素。钻具倾斜和弯曲会引发钻头偏斜和侧向切削,主要原因包括:钻具与井眼间存在间隙、钻具自身弯曲、转盘或井架安装不正,以及井眼扩大导致钻头轴线偏移。对于后者,可通过优化防斜钻具组合等措施主动控制。

为了控制井斜,总的来说有两种方式:一种是利用钻柱动力学特征进行的防斜打直技术,包括采用钟摆钻具组合、满眼防斜钻具组合、偏轴钻具组合、反钟摆钻具组合、防斜器钻具组合、水力加压器钻具组合、利用地层自然造斜规律控斜钻具组合等进行防斜;另一种是反馈式井斜控制技术,包括导向钻具防斜打快技术、自动垂直钻井系统等,它的特点是首先使用随钻测量工具对井斜进行测量,根据测量值进行人工或者自动纠斜。

导向钻具防斜打快技术,采用MWD随钻测量设备+单弯或双弯螺杆+稳定器的井下动力钻具组合,工作时如果不需要纠斜,可以使用转盘和弯螺杆进行稳斜复合钻进,并实时测量井斜角是否超出控制要求,一旦超出后就需要采用定向方式进行施工,首先调整工具面角,使弯螺杆的弯角方向和井斜方向相反,锁住转盘面后定向钻进,通过调整钻压控制降斜施工中的狗腿度,钻压小时产生的狗腿度较小,一般来说纠斜施工中要避免形成较大的狗腿度,以免影响后续作业。采用导向钻具防斜打快技术,优点是可适用于高陡地形,稳斜时可以使用复合钻进方式,能够充分释放钻压;缺点是纠斜时只能进行滑动钻进,狗腿度较大,井眼轨迹不光滑。在高陡构造、断层、盐层等地层构造施工时,一般采用自动垂直钻井系统,实践证明这种工具在各种恶劣地层条件下都可以适用,已经成为最先进甚至不可或缺的防斜打直钻井技术。自动垂直钻井系统要求对井斜及方位角在钻柱旋转的动态条件下实时测量,由于井下钻柱振动等复杂状况的影响,对动态实时测量造成了很大的困难,这是研发自动垂直钻井系统需要解决的最关键环节之一。

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