探讨油田钻井防斜打直技术特点及应用发展

防斜打直技术的研究与应用中原石油勘探局钻井三公司二OO二年十一月目录一、前言 (1)二、井斜形成的原因 (1)1.地层因素 (1)2. 底部钻具弯曲 (1)三、井斜控制技术 (2)1、刚性满眼钻具组合防斜技术 (2)2、钟摆力纠斜技术 (3)3、离心力防斜、纠斜技术 (3)4、利用钻具弯曲防斜、纠斜技术 (3)5、导向钻井防斜、纠斜技术 (3)6、井下专用工作防斜、纠斜技术 (3)四、防斜打直技术在现场的应用 (4)1、塔式刚性钻具组合防斜技术的应用 (4)2、钟摆钻具组合防斜、纠斜技术的应用 (4)3、柔性钟摆纠斜钻具组合的应用 (4)4、偏轴接头防斜、纠斜钻具组合的应用 (5)5、动力钻具防斜、纠斜技术的应用 (5)五、柴窝堡凹陷井斜情况分析及防斜措施 (5)1、井斜情况统计 (5)2、钻具结构及防斜效果分析 (7)3、达1井二开防斜技术 (8)六、结论 (9)[参考文献] (9)一、前言防斜打直一直是钻井工程施工的一道难题。

井斜危害很大，井斜大了，可能造成钻探达不到目的，还会给钻井、完井、采油作业带来安全隐患。

特别是大倾角地层，井斜往往是制约钻井速度的主要因素。

柴窝堡构造有多套地层倾角均在30°以上，在钻进过程中井斜非常严重，井斜控制是柴窝堡地区钻井能否成功的关键之一。

本文在总结吐哈、三塘湖盆地及准噶尔柴窝堡凹陷地层及井斜特点的基础上，从理论和实践两方面探讨井斜控制技术，以期在以后的钻井施工中更好地实施井身质量控制。

二、井斜形成的原因钻井实践表明：引起井斜的因素有多种，有地层因素，如地层倾角大，有设备因素如井口安装不正，还有钻具结构因素如底部钻具弯曲。

其中影响井斜最基本因素是地层、底部钻具弯曲。

1.地层因素层状结构的沉积地层由于存在地层倾角和地层不均质性而导致井斜。

在倾斜的层状地层中钻进时，由于交界面处存在“小变向器”的作用，把钻头推向地层的上倾方向，从而引起井斜；同时，沉积岩层在不同方向的物性和强度是有差异的，一般来说，垂直层面方向岩石的强度低，可钻性高，钻头总要沿着破碎阻力最小的方向前进，当地层倾斜时就必然会导致井斜。

探讨钻井防斜打直技术特点与应用策略摘要：油田钻井工作中，一旦产生井斜情况会极大地危害油田钻井的正常运转和能源开采等工作。

本文详细分析钻井防斜打直技术概论，结合钻井防斜打直技术特点，进一步总结出钻井防斜打直技术应用策略。

关键词：钻井防斜打直技术；技术特点；被动防斜打直技术；组合模式油田勘探开发过程中，如何保证能源勘探工作的正常开展，始终是油田技术人员探讨的重要课题和研究内容，石油钻井工作开展过程中，如果井斜控制工作不当，必然会对后续能源开发造成不良影响，严重甚至导致钻井安全事故,所以需要根据井下施工现状，引进防斜打直技术，从根本上保证作业安全系数。

一、钻井防斜打直技术概论在社会经济水平以及技术手段不断发展与进步的今天，油田开采得到了技术优化，对于石油钻探的基础需求也随着社会的发展与进步大幅度增加，同时在油田钻探过程中，传统技术所展现的弊端导致开采困难程度提升，为此全新能源开采现状导致钻井技术和速度成为了保证油田才开经济收益的重要形式之一。

由于在特殊地质情况油田能源开采过程中，单纯使用传统开采技术存在着一定技术难度，对于油田能源开采的速度提升也具有不利影响，所以控制井斜时，我国目前主要利用塔式钻头以及结构稳定的防斜钻头等。

但是以上两种设备自身存在的降斜能力对于结构复杂，且高陡构造较高的地质无法保证安全且高效开采。

为了让以上问题得到有效解决，我国首先对主动式井口导向钻孔设备进行技术研究和优化处理，使直井防斜问题能够得到良好解决，但是该技术在实践操作和应用仍然处于初级阶段，此种现状要求技术人员对防斜打直技术进行详细分析和深入讨论，并且可以在相关技术应用空间以及方向的基础条件上，让油田能源开发和使用效率最大幅度提升，展现出该能源开展技术应有价值。

二、钻井防斜打直技术特点（一）被动防斜打直技术该技术使用时，其硬件设备主要包含：钟摆设备、偏重设备以及钻孔设备，以此满足设备能够利用组合模式承担自身运转压力以及形变的迫切需求，达到无需利用外界影响因素就可以实现防斜打直技术应用效果，然而由于该技术需要硬件设备较多，其内部结构复杂，一旦应用在地质条件多变的地区，防斜打直效果较弱。

一、前言直井钻井防斜，是现场经常碰到的难题之一。

在钻直井时，如果井斜过大，会使井眼偏离地下设计目标，打乱油气田开发的布局。

对于勘探工作来说，井斜大了，会使井深发生误差，使所得的地质资料不真实，甚至偏离勘探目标。

井打斜了，也给钻井工程本身增加了困难，甚至造成严重的井下故障。

在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲，易使钻柱和套管磨损，钻柱折断，套管脱落，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻等故障，有时甚至被迫填井侧钻。

井斜超标，也会影响固井质量，首先是造成下套管困难，同时套管下入后不易居中，这往往是造成固井窜槽、管外冒油冒气的原因之一。

因此，直井防斜打快问题一直是油公司和钻井工作者十分关心的一个重要技术问题。

防斜技术自上世纪五十年代鲁宾斯基发表论述至今，经过数代人几十年的发展，已经有了长足的进步，早期只有光钻挺、塔式组合；钻柱稳定器产生后又形成了钟摆、满眼等钻具结构，在此基础上，发展了柔性、偏轴等特殊防斜钻具组合。

随着定向技术的发展，以螺杆和随钻为主的导向钻井技术应用于防斜纠斜，在很大程度上避免了填井侧撞；近年来，自动垂直钻井技术得到了较好应用，但由于其技术含量、使用成本高，限制了使用的范围。

易斜地区大多仍然采取常规防斜纠斜技术。

在我国东部多个油田推广应用了自然造斜钻井技术，使易斜地区钻井速度得到了较大提高。

二、川东北典型地层简述与钻井技术川东北钻遇的中上部地层普遍存在着地层倾角大（30°～60°），局部小褶皱多，自然造斜率较强（自然造斜率大于1°/100m）等特点，井身质量难以控制，尤其是井斜控制难度大。

同时，地层古老、岩石坚硬、研磨性强、岩性多变、地层可钻性低（可钻性级值5～8），机械钻速普遍较低，导致钻井生产效率低下。

川东北防斜打快是井身质量控制的难点，而陆相地层是防斜打快的重点。

如沙溪庙地层倾角大，须家河组研磨性强，又处于大井眼井段，防斜打快矛盾比较突出。

防斜打直钻井技术
在高陡构造、大倾角地层防斜打直，是国际钻井技术的前沿课题。

日前，中国石化胜利油田钻井院研发、具有自主知识产权的捷联式自动垂直钻井系统在贵州安顺1井现场应用获得成功，展现了我国在这一技术领域的实力。

2009年，胜利钻井院捷联式自动垂直钻井技术工程样机研制成功立项国家“863”课题。

目前，胜利油田钻井院已研制开发出16套自动垂直钻井井下工具系统样机，开展10余口井的现场试验。

该系统曾在胜利坨181井、宣页1井和高庙4井等进行过现场试验，安顺1井是应用该系统一次成功的工程化应用井。

安顺1井是中国石化在黔南坳陷部署的一口探井，设计垂深5600米。

该井所钻遇地层易斜、研磨性强，防井斜对于确保钻井质量至关重要。

在应用捷联式自动垂直钻井系统之前，井队采用常规打法钻进，井斜呈增长趋势，在井深2436米处井斜上升到6.25度。

为控制井斜，勘探南方分公司决定应用该系统。

垂钻工具自井深2436米下入，2518.37米起出，数据显示垂钻工作井段井斜呈下降趋势，在井深2492.58米处降为2.62度。

为进一步增强纠斜效果，钻井人员在井深2518.37米处，再次下入垂钻工具，井斜由2508.55米井斜2.5度，下降到2595.59米的0.24度。

与没有使用垂钻工具相比，井斜从最
初的6.25度降至0.24度，达到实现纠斜目的。

井斜控制技术的现状及发展井斜控制技术是指通过对钻井工具进行调整，使其偏离垂直方向而呈现一定的倾斜角度，以达到在地下钻井中进行定向钻探和导向钻井的目的。

随着勘探和开发工作的不断深入和需求的增加，井斜控制技术在油气勘探开发领域的应用也越来越广泛。

本文将围绕井斜控制技术的现状和发展进行详细阐述。

井斜控制技术的现状是相对成熟的。

目前，井斜控制技术已经广泛应用于石油勘探和开发领域，特别是在复杂地质条件下的井下作业中。

通过井斜控制技术，可以实现对井眼轨迹的精准控制，提高钻井效率和钻井质量，同时降低钻井事故的发生概率。

井斜控制技术的成功应用，为油气勘探开发提供了更多的可能性和机遇。

井斜控制技术的发展趋势是多方面的。

一方面，随着油气资源的逐渐枯竭和勘探难度的增加，对井斜控制技术的要求也越来越高。

未来的井斜控制技术将更加注重提高定向钻井的精度和效率，以满足勘探和开发的需求。

另一方面，井斜控制技术将与其他相关技术相结合，形成更加综合化的解决方案。

例如，井斜控制技术可以与导向测量技术、测井技术和地质解释技术等相结合，实现更加全面和准确的井下作业。

井斜控制技术的发展离不开科技进步的推动。

随着计算机技术、传感器技术和通信技术的不断发展，井斜控制技术也得到了极大的提升。

比如，利用计算机模拟和仿真技术，可以对井斜控制过程进行预测和优化，提高钻井效率和安全性。

同时，借助传感器技术的应用，可以实时监测井斜控制过程中的各项参数，及时调整和控制钻井工具的运动轨迹。

井斜控制技术的发展还面临一些挑战。

首先，井斜控制技术需要高精度的测量和导向设备，以及高可靠性的钻井工具，这对技术和设备的要求较高。

其次，井斜控制技术在复杂地质条件下的应用面临更大的挑战，如井壁稳定性、井眼塌陷等问题需要解决。

此外，井斜控制技术的应用还需要相关人员具备较高的专业知识和技能，以保证钻井作业的安全和顺利进行。

井斜控制技术在油气勘探开发中的应用前景广阔，具有重要的意义。

浅谈钻井工程中出现井斜情况分析及如何进行防斜一.井斜情况分析及防斜措施井斜情况统计取芯资料表明，柴窝堡地区多套地层倾角在35°以上，最高达60°，柴参1井上仓房沟群地层倾角为40°，柴参2井1350m处地层倾角高达60°。

从实钻井斜情况可以看出：该地区钻进过程中极易发生井斜，完成的几口井都不同程度地存在井斜，有的甚至很严重，最大的达到6°（见表2-表4）。

表2 柴参1井井斜统计表井深(m) 井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)5 0.25 45 0.25 107 0.25 148 0.67 208 0.67 288 1.00 390 0.00 515 0.16 590 0.08 740 0.16 940 0.75 1040 1.83 1214 2.58 1315 3.25 1490 3.50 1560 5.50 1715 4.75 1890 5.67 2030 5.00 2125 6.33 2250 4.00 2375 2.00 2675 2.00 2775 2.50 2825 1.75 2870 2.42 2950 2.83 3030 2.75 3070 2.67 3110 2.33表3 柴参2井井斜情况井深(m) 井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)井深(m)井斜(°)5 0.67 60 0.75 150 0.58 300 0.92 390 0.92 600 1.16 660 2.83 720 1.50 780 2.50 900 2.83 965 4.50 1085 3.00 1265 3.33 1410 4.00 1500 3.67 1650 3.00 1710 2.25 1880 1.83 2090 1.67 2210 1.00 2300 1.16 2400 0.92 2540 0.92 2660 2.33 2675 1.00 2775 2.16 2855 2.50 2945 2.67 2975 2.67 3005 3.00表4 柴参3井井斜情况井井方位井深井斜方位井深井斜方位井深井斜方位深(m) 斜(°)(°) (m) (°) (°) (m) (°) (°) (m) (°) (°)151 0.30 172.3 1351 2.31 182.3 2350 0.80 156 3447 2.57 353 251 0.10 134 1351 3.66 187 2450 0.40 152 3547 3.31 349 351 0.06 42.4 1450 4.80 186 2550 0.60 83 3647 2.59 339 451 0.41 35.2 1550 4.20 174 2650 1.00 25 3747 2.37 329 551 0.26 109.1 1650 4.20 168 2750 1.40 338 3847 2.61 312 651 0.61 130.8 1750 2.41 164 2850 1.20 327 3947 2.66 300 751 1.62 155.6 1850 2.00 174 2950 2.80 338 4047 3.61 291 851 1.80 148 1950 1.20 169 3050 3.40 339 4147 3.32 293 951 1.84 163 2050 1.50 160 3150 3.10 356 4247 3.99 201 10511.60 172.4 2150 1.60 159 3250 2.20 354 43473.39 306 11511.80 197.3 2250 1.50 165 33472.23 9 44973.05 323 钻具结构及防斜效果分析⑴柴参1井①钻具结构（见表5）表5 柴参1井钻具结构及钻井参数开钻次序实际钻具结构钻井液密度（g/cm3）钻压（KN）转速（rpm）最大井斜（0）1 φ444.5mm钻头+φ241mm钻铤×45.30m+φ203mm钻铤×53.98m+φ178mm钻铤×54.76m+φ127mm钻杆+φ133mm方钻杆。

直井防斜技术一、直井防斜的意义优质、快速、低成本是对钻井工作提出的基本要求，所谓优质是指井身质量、取心质量和固井质量而言，衡量井身质量的最主要标准就是井斜问题。

除了定向井、水平井之外，只要是直井，就希望把井打得笔直，但在实际工作中，这是不可能的，因为影响井斜的因素很多，且十分复杂，目前虽有解决的办法，但成本相当昂贵，难以推广应用。

开发一个油田，要制定开发方案，在地面上按一定的规则布置井位，希望地面与井下能符合一致，但如井身质量不能控制，其结果将超乎人们的预想，达不到合理开发的目的。

如图 1-1 所示。

在小而复杂的断块油田，井斜与方位的偏差，可能导致钻探的完全失败。

所以地质家往往对钻井提出一些近乎苛刻的要求，三、四千米的井，井底位移不准超过 20m 或 30m，这在过去是很难想象的，但现在要求你必须做到，否则你在市场上就站不住脚。

井钻斜了，给钻井工作本身也增加不少困难，甚至造成严重事故。

在斜井内，钻柱易靠井壁，产生磨阻；在弯曲井段，钻柱易产生弯曲，发生疲劳折断；在井斜突变处，易产生键槽，发生卡钻；井斜大了，下套管困难，且不能居中，固井质量，不能保证；更有甚者，井斜超过合同要求，达不到钻井目的，被迫填井重钻，既报废了部分井眼，又拖延了施工时间，造成的直接经济损失是非常大的。

斜井也会给以后的采油作业带来麻烦，如井口偏磨，起下封隔器困难等。

因此，井斜问题就成为目前需要研究并予以解决的热点问题。

图1-1 井斜对开发方案的影响二、产生井斜的原因一.地质因素:１．地层倾角的影响：石油钻井多在沉积岩中进行,沉积岩呈层状结构，开始沉积时是水平状态，以后经过地壳运动，发生了倾斜，最大的倾斜角可能达70～80°。

又由于各个时期的沉积环境不同，物料来源不同，压实程度不同，充填性质不同，油气水的饱和度和压力系数不同，就构成了千差万别的地层特性，有的地层硬，有的地层软，这就为钻直井带来了一系列的困难。

在诸多因素中，起主要作用的是地层倾角。