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摘 要：目前我国经济发展十分快速，各行各业都在十分快速的发展。石油天然气开采与利用是各个国家经济构架中的重要组成部分，对国家经济发展起到了非常关键的作用。同时石油能源也影响着社会各个领域的发展。而推动石油开采的能力和产量，需要先进的科学技术作为支撑，从而才能提高油田的产量和生产效率。大斜度定向井工艺是定向井的一个分支，在其基础上延伸出来的一类新的钻井工艺，大斜度定向井是现阶段最先进的油田开采工艺之一，能够有效的降低油田开采的占有面积和范围，快速提升油田开采产能，同时还能大大改善对油田周围环境的影响，非常适应目前油田市场以及社会发展的需求。本文主要对大斜度定向井的认识、相关技术发展情况以及应用进行了研究。
关键词：大斜度定向井；技术；应用
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0148-02
引 言
大斜度定向井钻井技术穿越能力强，可提高钻探对象的整体开发速率，一般根据井位分布特点与剖面进行防碰设计和密集丛式井井眼轨道整体设计，也能够解决地面限制、地下限制、井眼碰撞等传统钻井技术问题。也是油气勘探开发发展的需要，更是钻井技术发展的需要。
1 大斜度定向井的认识
大斜度定向井主要是对油田断块油气井边缘的的油气井存储量进行开采、开发以及利用，大斜度定向井技术能够使得油井实现一井双靶甚至一井多靶的情况。达到油井能够一井多层开采的目的，降低了钻井口的数量，从而大大提升了油井生产的产量，减少了油气井开采的经济成本，同时还能有效降低对油气井四周围的坏境污染以及影响，因此，大斜度定向井是一项低成本投入、高能效产出的工艺措施。现阶段所采用的大斜度定向井均为双靶或者多靶的定向井，具有油气井斜度较大、所产生的层级裸露长度大、范围广、靶心直径短、油藏地理情况复杂以及油井开采温度较高等鲜明的特征。由于长时间油井开采作业，造成大斜度定向井地层压力系统被严重损坏，导致油井周围的地层压力出现不正常现象，从而会引发地层出水、漏失等各种油井生产事故，从而对油田钻井施工、生产开发制造了很大的难题。尤其是当大斜度定向井的斜度和自然斜度的方向发生偏差或者方向错误，会使钻井液的性能要求变的更加严格。难度比较大的大斜度三维定向井，设计的最大井斜角在46～85°之间，其斜度大、水平位移大，变动方位风险较大，增加了钻井难度和成本（如图1）。
2 项目大斜度定向井钻井技术的难点阐述
①面积存在局限性，实际钻井可用地面面积偏狭小，所以预计开挖150口油气井可能井口分布会稍显密集，其井口间距可能不足5m距离，而且在井眼轨道防碰设计与轨迹控制方面难度也会偏大。②大斜度定向井钻井技术本身要求大位移和长定向井段，几十口油气井的布局位移可能要超过2500m。大位移所造成的大摩擦阻扭矩也会造成钻井过程中防卡润滑难度的增大。③该项目中大斜度定向井的井段相对不利于进行钻井液携砂技术环节，因为研究表明该项目所开采油气井的井斜角度已经大于45°，在该角度状况下井内岩屑容易形成沉积最后生成岩屑床。所以在这些油气井的钻井过程中可能会存在卡钻风险。造斜点较浅，上部地层地层软，初始造斜率低。在上部地层井段定向作业中选用1.5°，9-5/8导向马达，在初始造斜阶段采用单泵钻进、双泵测斜、控制钻时的方法来控制造斜率。上部地层可钻性好，机械钻速高，岩屑产生量大，井下安全和MWD、导向马达等仪器钻具冲蚀严重。合适的钻井液性能和排量，有效的多级净化设备，优化钻具组合降低钻具压耗。
3 大斜度定向井技术
3.1 扭矩和摩阻
①施工前利用软件进行科学的扭矩和摩阻设计，施工中根据实际情况及时修正系数，准确计算，制定优先减少扭矩的措施。②钻柱与套管与井壁之间的弹力和摩阻系数是决定摩阻扭矩的重要因素，而弹力的大小与钻柱承受拉、压及井眼的狗腿、钻柱的外径、井眼的直径，钻柱的重量及井斜有关；其中井眼的狗腿严重度是影响弹力的关键因素，施工中科学地调整导向马达角度和结构，在保证造斜率的条件下，尽力减小“狗腿”，使轨迹平滑。③使用整体螺旋欠尺寸稳定器，减少弯外壳的总偏心度，减少钻柱旋转所产生的不平衡力的影响。④三开后最大限度地简化钻具结构，使用加重钻杆替代钻铤、使用无磁抗压缩钻杆替代无磁钻铤、优化导向马达上欠尺寸扶正器结构尺寸、使用斜坡钻杆、适当延长扭方位井段等措施达到最大限度地保障井眼平缓过渡的目的以减少弹力。⑤通过调整泥浆性能，合理填加泥浆水基润滑剂、及时加入极压润滑劑和固体润滑剂，来增加钻井液的润滑性减小泥浆摩阻系数。调整钻进参数，减少钻柱的多次弯曲来减少摩阻。
3.2 井眼清洁
①排量是确保井眼清洁的基础，通过计算得出确保井眼清洁所需的最小排量和最优的流变参数，在各井段的施工中充分满足排量的要求。②控制调整井段的曲率，采取措施使用低角度导向马达，减少复合钻进与滑动钻进的间隔，使间隔控制在4m-6m之间，在保证井眼平滑的同时，清除复杂段岩屑，坚固井壁防止键槽。③施工中实时监测井下拉力、阻力、扭矩的变化，适时调整泥浆性能，保证井壁稳定、井眼润滑，泥浆悬砂和携砂正常。④严格规范循环划眼短起下工艺，钻保证井眼处于良好状况。
3.3 对钻井液技术的使用
油气井工程在地质勘察期间发现其储层拥有强水敏、强盐敏特性，且不均质地层存在易漏特征，存在强封堵性kcl成膜封堵低侵入钻井液可能性。所以考虑为该工程钻井液选择多种材料复配，例如石墨、原油配合挤压润滑剂，复配混合钻井液能够更有效减摩减扭。而且在钻进地层前250m时，还要在钻井液中添加大量的聚合醇、磺化沥青和单向压力封堵剂，这些都能提高钻井液的抑制性特性并将API滤失量控制在4ml以内。通过这一技术改进，钻井液的封堵性与抑制性有所强化，可以在一定程度上降低复杂岩性地层的坍塌压力，对井段井壁稳定性有一定保持作用。 3.4 对油气井井眼的净化
要在施工过程中彻底清除大斜度定向井钻井过程中所形成的岩屑床，所以要采用井眼清洁技术，保证钻井液的动塑比始终大于0.5，这样有利于提升携岩性能，也能有效增加喷井直径，增大钻井液排量。该工程将井眼钻井液排量控制在大于30mL/s，且每一次气钻都会泵入150m长的稠浆塞推砂，提高固控设备使用率，特别是优化对双离心机的使用效率。另外，PDC钻头配合牙轮钻头交替使用，主要以PDC钻头为首选，牙轮钻头配合修正井壁位置，做到对井眼的彻底清洁，清洁后再开始短程起下钻。
3.5 对油气井的密集丛式井井眼轨道设计与控制
整体油气井井口区域面积偏小，井网相对密集，所以在井眼轨道设计过程前要对整体井口进行相应优选，然后才能开展轨道防碰设计。具体优化内容包括钻井实施顺序、施工实测数据，其井眼轨道防碰设计的主要原则为：首先制造300m以上的斜点深度，保证其造斜率在6-10°/30m。在井内设计二维轨道，这样有效减少空间占用程度，同时也为轨道调整预留利用空间。另外，防碰绕障轨道的设计预造斜方位应该紧靠偏移井口连线位置，以此获得最大的井眼有效间距。在这一调整过程中，主要依据完钻临井施工状况来完成预造斜方位布置。最后，要保证井眼轨迹圆滑，随时根據井内状况来采取简化钻具组合，配合欠尺寸稳定器来优化技术实施过程，确保大斜度定向井精确中靶，安全施工。考虑上述参数，对钻井玄武岩底层进行高效PDC钻头配合导向钻具、MWD复合钻井等技术，能达到提升机械钻速，缩短钻井周期的有效目的。
3.6 对钻井井场整体进行优化布局
如上文所述，井口布置采用井丛排方式，它的井口呈线形排列，并分成若干分组，排间距在20～50m左右，同一排井口间距为3～5m。为了迎合海上的常规钻机整体拖动施工技术，该项目还在南北方向布置了两排丛式井，每一井口间距设置在5m，排间距为50m，全岛设置油气井150口。
3.7 水力喷射泵工艺
水力喷射泵生产工艺具有构造简易、维护快捷、泵体排量大、具有较高的耐腐蚀能力等特点，被世界各大油田的大斜度定向井中所使用。目前我国也在对这项技术进行研制与开发，虽然介入比较晚，但是现阶段有了比较大的发展，预计在未来将会在各大油田大斜度定向井中得到进一步推广和应用。
4 结 语
大斜度定向井钻井技术的难点与要点进行了详细分析，主要采用密集丛式井井眼轨道设计配合轨迹控制，也对复杂地层钻井技术与井身结构进行了全面优化设计，大斜度定向井技术是定向井的一个分支，在其基础上延伸出来的一类新的钻井工艺。本文对该技术的应用进行了阐述。
参考文献
[1]李云峰，胡中志，徐 吉，等.南堡13大斜度定向井钻井技术[J].石油钻探技术，2014（1）：61～65.
[2]史红刚.大斜度定向井钻井技术[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2014（10）：58～60.
[3]张 伟.顺9-1H大斜度定向井钻井技术[J].中国化工贸易，2014，6（8）：56.
收稿日期：2018-4-13
关键词：大斜度定向井；技术；应用
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0148-02
引 言
大斜度定向井钻井技术穿越能力强，可提高钻探对象的整体开发速率，一般根据井位分布特点与剖面进行防碰设计和密集丛式井井眼轨道整体设计，也能够解决地面限制、地下限制、井眼碰撞等传统钻井技术问题。也是油气勘探开发发展的需要，更是钻井技术发展的需要。
1 大斜度定向井的认识
大斜度定向井主要是对油田断块油气井边缘的的油气井存储量进行开采、开发以及利用，大斜度定向井技术能够使得油井实现一井双靶甚至一井多靶的情况。达到油井能够一井多层开采的目的，降低了钻井口的数量，从而大大提升了油井生产的产量，减少了油气井开采的经济成本，同时还能有效降低对油气井四周围的坏境污染以及影响，因此，大斜度定向井是一项低成本投入、高能效产出的工艺措施。现阶段所采用的大斜度定向井均为双靶或者多靶的定向井，具有油气井斜度较大、所产生的层级裸露长度大、范围广、靶心直径短、油藏地理情况复杂以及油井开采温度较高等鲜明的特征。由于长时间油井开采作业，造成大斜度定向井地层压力系统被严重损坏，导致油井周围的地层压力出现不正常现象，从而会引发地层出水、漏失等各种油井生产事故，从而对油田钻井施工、生产开发制造了很大的难题。尤其是当大斜度定向井的斜度和自然斜度的方向发生偏差或者方向错误，会使钻井液的性能要求变的更加严格。难度比较大的大斜度三维定向井，设计的最大井斜角在46～85°之间，其斜度大、水平位移大，变动方位风险较大，增加了钻井难度和成本（如图1）。
2 项目大斜度定向井钻井技术的难点阐述
①面积存在局限性，实际钻井可用地面面积偏狭小，所以预计开挖150口油气井可能井口分布会稍显密集，其井口间距可能不足5m距离，而且在井眼轨道防碰设计与轨迹控制方面难度也会偏大。②大斜度定向井钻井技术本身要求大位移和长定向井段，几十口油气井的布局位移可能要超过2500m。大位移所造成的大摩擦阻扭矩也会造成钻井过程中防卡润滑难度的增大。③该项目中大斜度定向井的井段相对不利于进行钻井液携砂技术环节，因为研究表明该项目所开采油气井的井斜角度已经大于45°，在该角度状况下井内岩屑容易形成沉积最后生成岩屑床。所以在这些油气井的钻井过程中可能会存在卡钻风险。造斜点较浅，上部地层地层软，初始造斜率低。在上部地层井段定向作业中选用1.5°，9-5/8导向马达，在初始造斜阶段采用单泵钻进、双泵测斜、控制钻时的方法来控制造斜率。上部地层可钻性好，机械钻速高，岩屑产生量大，井下安全和MWD、导向马达等仪器钻具冲蚀严重。合适的钻井液性能和排量，有效的多级净化设备，优化钻具组合降低钻具压耗。
3 大斜度定向井技术
3.1 扭矩和摩阻
①施工前利用软件进行科学的扭矩和摩阻设计，施工中根据实际情况及时修正系数，准确计算，制定优先减少扭矩的措施。②钻柱与套管与井壁之间的弹力和摩阻系数是决定摩阻扭矩的重要因素，而弹力的大小与钻柱承受拉、压及井眼的狗腿、钻柱的外径、井眼的直径，钻柱的重量及井斜有关；其中井眼的狗腿严重度是影响弹力的关键因素，施工中科学地调整导向马达角度和结构，在保证造斜率的条件下，尽力减小“狗腿”，使轨迹平滑。③使用整体螺旋欠尺寸稳定器，减少弯外壳的总偏心度，减少钻柱旋转所产生的不平衡力的影响。④三开后最大限度地简化钻具结构，使用加重钻杆替代钻铤、使用无磁抗压缩钻杆替代无磁钻铤、优化导向马达上欠尺寸扶正器结构尺寸、使用斜坡钻杆、适当延长扭方位井段等措施达到最大限度地保障井眼平缓过渡的目的以减少弹力。⑤通过调整泥浆性能，合理填加泥浆水基润滑剂、及时加入极压润滑劑和固体润滑剂，来增加钻井液的润滑性减小泥浆摩阻系数。调整钻进参数，减少钻柱的多次弯曲来减少摩阻。
3.2 井眼清洁
①排量是确保井眼清洁的基础，通过计算得出确保井眼清洁所需的最小排量和最优的流变参数，在各井段的施工中充分满足排量的要求。②控制调整井段的曲率，采取措施使用低角度导向马达，减少复合钻进与滑动钻进的间隔，使间隔控制在4m-6m之间，在保证井眼平滑的同时，清除复杂段岩屑，坚固井壁防止键槽。③施工中实时监测井下拉力、阻力、扭矩的变化，适时调整泥浆性能，保证井壁稳定、井眼润滑，泥浆悬砂和携砂正常。④严格规范循环划眼短起下工艺，钻保证井眼处于良好状况。
3.3 对钻井液技术的使用
油气井工程在地质勘察期间发现其储层拥有强水敏、强盐敏特性，且不均质地层存在易漏特征，存在强封堵性kcl成膜封堵低侵入钻井液可能性。所以考虑为该工程钻井液选择多种材料复配，例如石墨、原油配合挤压润滑剂，复配混合钻井液能够更有效减摩减扭。而且在钻进地层前250m时，还要在钻井液中添加大量的聚合醇、磺化沥青和单向压力封堵剂，这些都能提高钻井液的抑制性特性并将API滤失量控制在4ml以内。通过这一技术改进，钻井液的封堵性与抑制性有所强化，可以在一定程度上降低复杂岩性地层的坍塌压力，对井段井壁稳定性有一定保持作用。 3.4 对油气井井眼的净化
要在施工过程中彻底清除大斜度定向井钻井过程中所形成的岩屑床，所以要采用井眼清洁技术，保证钻井液的动塑比始终大于0.5，这样有利于提升携岩性能，也能有效增加喷井直径，增大钻井液排量。该工程将井眼钻井液排量控制在大于30mL/s，且每一次气钻都会泵入150m长的稠浆塞推砂，提高固控设备使用率，特别是优化对双离心机的使用效率。另外，PDC钻头配合牙轮钻头交替使用，主要以PDC钻头为首选，牙轮钻头配合修正井壁位置，做到对井眼的彻底清洁，清洁后再开始短程起下钻。
3.5 对油气井的密集丛式井井眼轨道设计与控制
整体油气井井口区域面积偏小，井网相对密集，所以在井眼轨道设计过程前要对整体井口进行相应优选，然后才能开展轨道防碰设计。具体优化内容包括钻井实施顺序、施工实测数据，其井眼轨道防碰设计的主要原则为：首先制造300m以上的斜点深度，保证其造斜率在6-10°/30m。在井内设计二维轨道，这样有效减少空间占用程度，同时也为轨道调整预留利用空间。另外，防碰绕障轨道的设计预造斜方位应该紧靠偏移井口连线位置，以此获得最大的井眼有效间距。在这一调整过程中，主要依据完钻临井施工状况来完成预造斜方位布置。最后，要保证井眼轨迹圆滑，随时根據井内状况来采取简化钻具组合，配合欠尺寸稳定器来优化技术实施过程，确保大斜度定向井精确中靶，安全施工。考虑上述参数，对钻井玄武岩底层进行高效PDC钻头配合导向钻具、MWD复合钻井等技术，能达到提升机械钻速，缩短钻井周期的有效目的。
3.6 对钻井井场整体进行优化布局
如上文所述，井口布置采用井丛排方式，它的井口呈线形排列，并分成若干分组，排间距在20～50m左右，同一排井口间距为3～5m。为了迎合海上的常规钻机整体拖动施工技术，该项目还在南北方向布置了两排丛式井，每一井口间距设置在5m，排间距为50m，全岛设置油气井150口。
3.7 水力喷射泵工艺
水力喷射泵生产工艺具有构造简易、维护快捷、泵体排量大、具有较高的耐腐蚀能力等特点，被世界各大油田的大斜度定向井中所使用。目前我国也在对这项技术进行研制与开发，虽然介入比较晚，但是现阶段有了比较大的发展，预计在未来将会在各大油田大斜度定向井中得到进一步推广和应用。
4 结 语
大斜度定向井钻井技术的难点与要点进行了详细分析，主要采用密集丛式井井眼轨道设计配合轨迹控制，也对复杂地层钻井技术与井身结构进行了全面优化设计，大斜度定向井技术是定向井的一个分支，在其基础上延伸出来的一类新的钻井工艺。本文对该技术的应用进行了阐述。
参考文献
[1]李云峰，胡中志，徐 吉，等.南堡13大斜度定向井钻井技术[J].石油钻探技术，2014（1）：61～65.
[2]史红刚.大斜度定向井钻井技术[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2014（10）：58～60.
[3]张 伟.顺9-1H大斜度定向井钻井技术[J].中国化工贸易，2014，6（8）：56.
收稿日期：2018-4-13