“防斜打直”技术在钻井过程中的应用

“防斜打直”技术在钻井过程中的应用
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摘要：我国石油企业在人们需求增长的趋势下，不断地应用新技术和新手段，对
石油钻井技术进行尝试和实践应用，其中也包括“防斜打直”钻井技术，它主要是针对钻井过程中存在的井斜倾向进行控制，在对国内外井斜控制理论的研究和调研基础上，成功地在钻井作业中解决了断层、高层环境下井眼的质量问题。

本文在对井斜的影响因素分析之下，探讨“防斜打直”技术在钻井过程中的应用。

关键词：“防斜打直”技术;石油;钻井工程;应用
我国的石油资源储藏丰富，为了满足人们的需求，需要进行高效的油藏勘探和挖钻，但是，由于受自然、地理等条件的限制，我国的钻井工程相当艰巨，在不断的摸索和实践过程中，“防斜打直”技术成为我国钻井工程中的关键性技术，它在防斜、纠斜方面的技术性措施，极大地控制了井斜的问题，相当程度上保证了钻井的效率。

一、井斜在石油钻井工程中的危害
井斜偏差过大，会极大地影响地质勘探工作，出现意料不到的情况，使地质测量工作产生误差，不仅有可能漏掉油气层，也很可能干扰油气田开发方案，造成不可弥补的危害。

同时，井斜质量问题还对钻井工程造成破坏和影响，尤其是在深井中，钻头会由于井斜而出现卡钻事故、套管困难等现象，由于井管安装不直、井管下不到底，使填砾厚度不均、不实，造成井后涌砂、出混水;还会在后续的采油工艺中
影响井下开采，如：抽油杆断裂、管漏、扶正器损坏、下封隔器密封不好而影响注水工作等。

二、井斜的影响因素分析
井斜的影响因素是多方面的，它主要受地质因素和地面钻井因素的影响，具体阐述如下：
(一)地质影响因素。

1、地层各向异性构造影响。

它是指在同一地下沉积层内，不
同维度上的强度而产生的差异，由于岩层的机理不同，有平行方向的，也有垂直方向的，一般来说，垂直方向的钻头易产生偏差，不稳定而产生井斜，而水平方向的钻头则由于岩层不易破碎，因而稳定性较好，不易产生井斜。

2、大倾角地层构造
影响。

由于沉积地层存在大倾角及断层等地质情况，因而钻头在非均等面切削作用下，产生不平衡的钻进状态，导致钻头偏离原井眼轴线，产生“小变向器”作用，这一作用随地层倾角的角度增大而增强，井斜的程度也越大。

3、岩层软硬交错构
造影响。

由于沉积岩层的软硬度不同，钻头在由软地层向硬地层钻进，或者由硬地
层向软地层钻进时，会因为地层软硬程度不同，钻头产生“小变向器”作用，在软硬界面处形成“狗腿”。

(二)地面钻具影响因素。

地面所配的钻具组合对井眼也有影响，在钻进过程中，钻压和转速是主要参数之一，如果下部的钻具组合在较大的钻压下产生弯曲变形，则很容易使钻头偏离轴线，导致井斜;或者下部的钻头虽然没有弯曲，但是改变了原
来的作用方向，产生了一个倾斜角，也会间接导致井斜。

当然，还有一些其他的影响因素，如：设备质量、操作水平、“防斜”措施不当等，这些因素相对而言，是可以避免和预防的。

三、“防斜打直”技术的应用研究
在我国的石油钻井工程中，“防斜打直”技术是亟需解决的关键性技术，是国内外研究的重点和难点课题，一直以来困扰着我国的油田勘探开发建设，目前，我国以“钟摆防斜降斜”技术和“偏轴防斜”技术为主，分为“被动防斜打直”技术和“主动防斜打直”技术两类。

(一)“被动防斜打直”技术。

1、钟摆钻具组合“防斜打直”技术适用于不同地质
岩层，由于其钻压小，能够起到较好的防斜、纠斜效果，它的主要降斜机理是“钟摆效应”，依据钻具是遵循最垂直的方向而运动的特性，用侧向力切削井壁，从而提高钻井速度。

例如：在伊朗KRHDASHT区块的第三口探井GR.E-1井，就采用了这种钟摆钻具组合，在倾角大、岩层变化频繁的地质构造中，有利于其部分解放钻压，提升效果。

由于KRHDASHT地层的上部较为疏松，可以使用钟摆钻具降斜效果好的
优势，采用这项组合技术，它采用9根11′的钻铤，增强底部的钟摆重量，同时
由于实践应用中使用了11′的钻铤，环空间隙较小，在高转速下产生较大的离心
力合力，有效地控制了井斜。

2、满眼打直技术。

这种技术适用范围较窄，只适用
于地层倾角较小的地层，它是通过增强底部钻具的刚性，来提升钻具组合的抗弯曲能力，从而达到降斜、纠斜的目的。

3、动力学防斜、纠斜技术。

这种方法由于缺
乏相关动力学的仿真性研究，因而尽管这种技术也可以解放钻压，但是欠缺现场推广的条件和环境，无法进行普及性的应用。

(二)“主动防斜打直”技术。

这种技术通过自动或人工控制，运用专用工具进行钻井井眼轨迹的控制，这些专用工具有VDS系统、VertiTrak系统和PowerV系统等，这些专用工具较好地解决了井斜的质量问题。

但是，由于其成本较高，也严重制约了这种技术的普及和推广。

下面，主要介绍两种系统专用技术：
AutoTrak旋转闭环钻井系统。

它是一种可以对钻柱进行定向控制的新型钻井工具，它主要由非旋转导向套筒、信号接收和发射工具组成，在钻井工程实践应用中，它
可以通过对钻井参数的调整，对井下的井眼轨迹进行控制，它无须滑动钻进，无须弯接头，也不存在控制面的问题，可以极大提高钻具的钻速。

在我国的川科1井钻井工程的第二次开钻井段，就应用了这一技术，取得了较好的降斜效果。

PowerV垂直钻井技术系统。

它是全自动化的旋转导向垂直钻井系统，它在钻进过
程中解放钻井参数，用井下密封系统和高精度井斜方位测量仪器，进行自动的调整，通过促动仪器使井斜部位迅速返回垂直，适用于地层倾角大于40。

的大倾角地层。

它由上端的电子控制部分和下端的机械部分组成，使钻头始终朝向井眼的低边位置，保持旋转状态下的平滑和延续。

这项技术在我国的川东北地区得到了成功的应用，有效地解决了高陡地层构造的“防斜打直”问题。

四、结束语
由于地质岩层的不同构造情况，使钻井工程不可避免地要遇到井斜的问题，为了保证较高机械钻速，对井斜进行控制，使其井斜角不超过技术参数规定的标准，需要采取关键性的技术，而“防斜打直”技术就是有效进行控制井斜的措施之一，它在钻井工程应用中，通过综合性的运用，有效地解放了钻压，提高了钻井速度。

参考文献：
[1]陈正典，孙德宇.防斜打直技术在苏217井的应用[J]. 内江科技. 2011(02)
[2]张建阔.防斜打直钻井技术在GR.E-1井中的应用[J]. 科技信息. 2010(05)
[3]杨占峰.大倾角地层防斜打直[J]. 信息系统工程. 2010(02)
[4]梁武东，陈鑫，王迪，刘小静.直井防斜技术及防斜钻具综述[J]. 内蒙古石油
化工. 2009(18)。