定向钻井井斜和方位的控制

2018-03-19 10:21:00

(1)转盘钻井的井斜控制。与钻笔直井相反，钻定向井要充分利用地层和钻具的造斜能力。钻柱结构的改变可以使井眼增斜、稳斜和降斜，将钻头稳定器放在钻头上面，作为钻头的支点，钻铤受压后弯曲产生的侧向力使井斜增加；将两个稳定器放在钻头和钻铤之间，起到“满眼”的作用，收到稳斜的效果。降斜采用“钟摆”法在钻铤的上面放一个稳定器，利用钻铤的重量，向中心摆动，可降低井斜。利用钻柱下部结构的改变来控制井斜，效果显著,已在定向钻井中得到广泛的使用，但是，用转盘钻井很难控制方位，因此，不能全部满足定向钻井的需求。
(2)用井下动力钻具钻定向井的井斜方位控制。用螺杆钻具或涡轮钻具配合弯接头造斜和定向是人工造斜和定向的主要方式。人工造斜的造斜力很高，可由100米增斜5度到100米增斜25度，造斜可达到90度。通常使用的弯接头的倾斜角为0.5度到2度。螺杆或涡轮钻具接上弯接头后其倾斜方向是产生最大侧向力的方向，称为造斜工具的工作面方向，可对准井眼360度方向的任何位置，控制工具面方向和井眼井斜方向的角度，可使井眼的井斜和方位产生变化，可增大井斜或减小井斜，增大方位或减小方位。井眼在360度的方向上分成四个区，弯接头工具面的方向在I区起到增加井斜和增大方位的作用；在Ⅱ区起到减小井斜增大方位的作用；在Ⅲ区起到减小井斜减小方位的作用；在Ⅳ区起到增加井斜减小方位的作用。例如需要增加井斜时就将弯接头工具面的方向对准井眼井斜的方向；如果要降斜就将弯接头工具面的方向对准井眼井斜的反方向。要增大方位就对准正东，减小方位则对准正西。在定向作业中，通过调整弯接头工具面的位置来控制井眼的井斜和方位，使井眼沿着预计的井斜和方位钻进。
定向的实质就是找“北”，找到了“北”，定向就有所遵循，在早期的定向钻井中曾使用过，依靠北极星和指南针找北，叫做“地面定向”。先在井场上用罗盘找到的方向，在转盘上做记号，然后把弯接头的工作面对准在转盘上所需设定的方位，再一根一根把这个方位记号传到最上面的钻杆。这种方法费时、费力，井深时也不精确，只在特殊情况下使用。20世纪50～60年代曾普遍使用过井下间接定向方法，即在下钻定向之前，第一步要下电测仪到井底测井眼的井斜方位，了解井眼方向和磁北极的角度；第二步要把带工作面方向定位键的弯接头随钻柱下到井底，第三步从钻柱内下钢丝测斜仪测量井斜方向和工具面方向的夹角，测到这个夹角也就知道了工具面方向与磁北极的夹角，最后把工具面的方向对准到需要的方向。井底间接定向方法也是费时、费力、不安全，定向时间往往占到生产时间的20%。70年代有了去磁钻铤之后，就可以把照相测斜仪和罗盘下到井底，直接测到井斜和工具面方向与磁北极的夹角。井下直接定向取消了电测井斜方位的工序，但下钢丝定向还需花费一些时间，而且要求测量时钻柱要静止不动，仍有卡钻的危险。80年代以来采用了最先进的随钻测量(MWD， measurement while drilling)定向方法，可随时测到井底井斜方位和弯接头工具面的方向，再通过计算机追踪井眼轨迹的变化，既省时、省力、准确，又能不间断地连续钻进。

阅读原文