定向井水平井地质导向与摩阻处理的理论研究

梁定火

摘要：石油前线的钻井技术工作者都面临钻井作业的危害，所以，我们结合了川渝地区的案例进行了研究，本文主要是由三个脉络组成：钻柱力学、钻柱强度，以及定向水平井摩阻，在保证安全施工的前提下，对其进行了深入的分析，以便于顺利控制定向井和水平井钻井。

关键词：定向井；水平井；优化处理

定向井存在斜角，因此定向井壁和钻柱设备之间存在一定的摩擦力。综合分析工程项目应用的算法、工程项目的施工特点等，我们不难发现钻井工作在不同情况下作业时，磨阻的大小和方向也有较大的差异。所以，在实际的作业过程中，为了保证作业人员的安全，就要精准计算摩擦阻力的大小和方向，因此，需要分析钻柱力学和钻柱强度。

1. 川渝地区定向井水平井地质导向和建模

水平井地质导向技术是进行开发的有效手段。川渝地区进行作业的时候多会采用随钻测井技术来提高复杂储层钻遇率，国内外的许多公司都使用了此项技术钻井，并且在不同的区域进行大量的工作，尽管在作业的时候面临了诸多的挑战，但是也取得了丰硕的成果和经验。近些年来，川渝地区更多的考虑成本问题，川渝地区只是通过自然伽玛，所以相关的资料也比较少，同时也面临着许多的挑战，例如一些复杂的地质构造为施工带来了一定的难度，对作业人员来说也极具挑战性。

鉴于此，在川渝地区对不同地层开展了随钻测井的研究，并且利用地质导向方法进行了随钻测井项目便于解决地质比较复杂的问题，并在川渝地区进行了多次的实践，积累了很多成功经验^[1]。

例如，在面对低孔低渗等复杂储层特征的时候，作业人员一般会面临井轨迹水平段地质导向难控制的现象，针对这些情况的主要对策有：计算并控制好入靶点的角度和深度，并将地层产状进行及时的判断并做好相应的调整。在面对低孔低渗储层的时候，地质导向技术人员要了解这类储层的非均匀性以及一些特点，以及譬如难以识别和追踪优质储层的难点，进而会影响储层的钻遇率，所以技术人员要做好储层物性的预测工作和反演，还要持续地关注气测录井和岩屑录井随钻资料，相互结合，提高储层钻遇率。

其实川渝地区在解决上述的一些问题的时候主要采用的是地质导向技术，这项技术的综合性比较强，涉及的内容比较广泛，而且操作的时候相对来说比较麻烦，所以在施工的时候要兼顾各方面，要求作业人员不仅仅要考虑全局，还要考虑到工作的重点，所以作业人员要把握好以下四个方面的工作：一是，进行多学科联合作业，地势导向的成功是以成功的建模为基础的；二是要充分认识录井、地质等工作；三是钻井轨迹的有效控制。要重点建设的3个模型：结构模型、地层模型、储层模型。地层模型主要包括电相模型和岩相模型，底层模型中的标志层比较重要，主要用于对比、判断、解释、计算、导向、轨迹控制等。储层模型主要是为了建立井测资料，建立有效的模型用于指导水平井钻井^[2]。

川渝地区会对地质导向进行风险测评，包括地层、构造、储层、流体等，会查看厚度、裂缝、孔隙度等，进而可以降低导向的失败率、工程的复杂程度，以及减少事故的发生，并且会将整个风险分析控制贯穿于整个工程的始终。

2.定向井与水平井中的“钻柱力学”

定向井和水平井中含有钻柱力学的知识，建立一套完整的理论知识要以科学为基础,对分析研究川渝地区的油田开采工程具有重要的意义。在研究的时候，我们可以将整个井筒当成一个圆柱，利用界面的分析方法研究定向井钻柱的受力，并以此制作一个分析模型，在钻井前期准备中，可以通过计算得到的数据来研究钻柱磨阻的受力情况和方向。

在钻井时，要注意到定向井和水平井钻柱的整体受力情况，以及整体的受力特性，对钻井内不同区域的受力条件以及平衡面的接触条件进行对比分析，依照截面扭矩计算公式对横向力进行判断，最后通过各项参数确定钻进过程中的摩擦力大小，最终保证钻井的安全。

3.“钻柱强度”对定向井和水平井磨阻的影响

钻柱的强度对于摩擦阻力来说具有控制导向作用，在施工中，钻井不仅被外部流体的压力影响，还影响到了整个承接面的应力。在弯曲力和扭曲力的综合作用下，加强了整个钻井内部的受力程度，影响到了钻井的安全性和稳定性。可以通过对比各项参数，找出最大的等效应力作用，并对其进行精准运算，从而得出整个钻柱的等效应力大小。钻柱的强度关乎定向井和水平井的钻井周期，对钻井人员有人身安全的威胁，所以要加强考虑水平井和定向井摩擦力的强度。

通过分析和研究川渝地区定向井和水平井钻井，分析和校核施工的相关工具以及钻柱的强度，可以有效保证定向井和水平井的作业安全，从而提高整个油田开采工作的质量、安全和效率。

4.对水平井、定向井的摩阻分析

分析研究水平井和定向井的磨阻大小，可以有效控摩阻压力，并且以摩阻压力理论以及参数来开展后续的工作， 在经历了钻井技术人员的分析以后，就可以得出水平井摩阻降低会引起扭矩的降低，所以钻井人员必须要高度重视水平井如何降低摩阻的问题，并且要保持清醒的头脑进行作业才能够保证钻井安全，否则就会出现井下复杂。全角变化率是影响摩阻的一个重要因素，水平井眼的全角变化率由定向技术人员的操作水平直接决定，而且很容易受到人为因素的影响，进而不断地增大钻井过程中的摩阻，进而影响到扭矩的大小，也让钻柱失效的风险大大地增加^[3]。

水平井的地质导向工作时也存在着较大的摩阻，一般存在于钻柱水平之间的接触面，所以在钻井的时候要计算好摩擦阻力的大小。与此同时，定向井中存在高曲率井段，就会引起钻柱与井壁之间的多次接触和摩擦，所以很难计算水平井的正向压力和摩擦阻力的大小。因此为了保证准确计算出钻井摩擦阻力的大小，可以利用阻力方程式进行分析，将井段分成若干个小段，计算出各个阶段的摩擦阻力大小，这些测量和计算都直接影响到水平井和定向井的钻井速度^[4]。

总结

通过分析我们发现在钻井的过程中，地质建模与实际地层的符合性、摩擦计算的精确性，结合随钻测井导向，是确保工作人员的安全和作业工作的顺利进行的有效保证。

参考文献：

[1]任岚;赵金洲;胡永全;孙健.断块油藏中阶梯水平井的渗流特性[J].石油学报.2011(01)

[2]闫铁;刘维凯;邹野;毕雪亮;毕春林.阶梯水平井轨迹优化设计[J].石油钻采工艺.2007(03)

[3]黄世军,程林松,赵凤兰,李春兰.阶梯水平井生产段油藏渗流与井筒变质量管流的耦合模型[J].水动力学研究与进展(A辑).2005(04)

[4]张书瑞;申胡成;杨春和;王迎成;杨新斌.南246-平309阶梯水平井井眼轨迹控制技术[J].石油钻采工艺.2007(04)