| 标题 | 现代导向钻井技术的新进展及发展方向研究 |
| 范文 | 张春阳 摘要：随着现代导向钻井技术在油气勘探领域中的广泛应用，有必要探索研究该技术的最新进展及发展方向。本文首先概述了导向钻井技术，其次分析了现代导向钻井技术的最新进展，最后指出了现代导向钻井技术的发展方向。 关键词：现代导向钻井技术；新进展；发展方向 当前，随着现代导向钻井技术的不断发展，其已经成为了油气勘探过程中不可或缺的重要工具，通过对现代导向钻井技术的新进展及其发展方向进行研究，现实意义巨大，相关人员必须予以高度重视，将现代导向钻井技术运用到实践中去。 1导向钻井技术 导向钻井主要涵盖了效能较高的钻头、导向动力钻具、随钻测量，同时配备了计算机软件，共同构成导向钻井系统，在石油钻井领域中得到了广泛应用，能对定向与开转盘两种工况进行适时变更，不间断地进行定向造斜、增斜、稳斜、降斜等作业，有效克服了过去需要起钻变更钻具组合的问题，不仅作业效率快，而且还实现了高品质的井身轨迹。 导向钻井技术的阶段有：（一）从导向工具角度上看，包括滑动导向钻井与旋转导向钻井。其中，滑动导向钻井工具运行过程中，钻柱随着钻头的转动向前滑动推进。滑动导向钻井工具的缺陷是：钻柱存在较大的扭矩和摩阻，井眼清洗不净，钻井速率慢。旋转导向钻井过程中，钻柱跟钻头一起转动。井眼清洗全面，不过钻头扭矩会使下部钻柱发生扭转振动，且成本费用高。（二）从导向方式角度上看，包括几何导向钻井与地质导向钻井。其中，几何导向钻井主要在井下随钻测量仪器对存在的几何参数进行测量，将井斜、工具面的数值输送到控制系统中，由控制系统对井身轨迹进行调控。地质导向钻井不仅具备了几何导向作用，还随钻测井测量得出准确的地质参数，对井身轨迹进行实施调控，确保钻头顺利向前。 2现代导向钻井技术的新进展 2.1旋转导向钻井技术 旋转导向钻井技术适用于一些结构繁复的油井开采工作如水平井、多分支井等，在油井钻探作业中采用旋转导向钻井技术，不仅保证了井体轨迹的平滑性，而且钻探作业效率非常可观，无需花费太高的成本费用；不仅防止了大位移带来的较大摩阻与扭矩，而且有效处理了垂直钻井、超薄油藏水平钻井问题。旋转导向钻井技术的钻探深度可以实现十五千米左右，可谓是所有钻井技术中的“饺佼者”，所以旋转导向钻井技术受到了广泛欢迎。目前，探索研究旋转导向钻井技术的优越性和先进性已经成为了重点课题之一。 2.2滑动导向钻井技术 由于滑动导向钻井技术实际应用中暴露了一些缺陷，虽然能够进一步减少进尺费用，保证钻探速率，但是会发生马达磨损严重等问题。随着社会经济的快速发展，越来越多的人开始最求资源最大化，由于受到了油气藏地质及环境等因素的影响，致使钻探、开采工作无法正常有序开展，所以滑动导向钻井技术现已满足不了现代导向钻井的要求。滑动导向钻井过程中，作业人员为了实现控制井身轨迹、降低成本费用、提高钻探速率等目的，将转盘法与滑动导向钻井有机结合，进而开展交替钻井。然而即使运用了交替钻井也并未实现最终目的，并且还降低了钻探速率，下钻次数增多，最终导致井身轨迹平滑度不够、粘滑、井眼方位频繁变动等问题。通过滑动导向钻井技术进行钻探作业时，当钻井深度高出相邻井深度四千米左右，将无法实现均匀且不间断的滑动任务，给滑动钻进带来了极大的难度。如果滑动钻进过程中，钻柱不断朝下滑动，那么将影响旋转钻头功率，使钻头达不到应有的钻压，提高了摩阻力，最终阻碍了钻探速率的提升。 2.3垂直钻井技术 垂直钻井技术涉及四个方面：（一）偏轴钻具组合防斜打快技术。在较大钻压情况下，偏轴钻具组合因其上部设置了偏轴接头，因此偏轴接头部位就形成了极为显著的弯矩性能，进而导致偏轴钻具组合发生了弯曲变形情况。钻柱在转盘的作用下赋予了偏轴钻具组合更多的弓形回旋性能。首先，偏轴钻具组合存在一定的陀螺效应，发挥了稳斜作用，有效避免了井斜问题。其次，其钻头对井壁周围进行了均匀切削，有效解决了因常规钟摆钻具钻头增加上井壁斜度的问题。（二）偏心“刚柔”钻具组合防斜打快技术。查阅有关研究资料后发现，偏心“刚柔”钻具虽然能规避井斜问题，保证钻探效率，但是不具备动力学效应。如果将偏心“刚柔”钻具运用到一些倾斜度大的地层中开展垂直钻井工作，那么将很难实现预期的防斜目的。基于此，通过合理设计偏心控制部位，并在该部位上设置相应的偏心控制器，于是就产生了偏心“刚柔”钻具组合。 3现代导向钻井技术的发展方向 虽然上述的现代导向钻井技术带来了诸多的便捷性，但也不可避免有一些不足，对现代导向钻井技术的健康发展造成了不小的影响。所以加强改善现代导向钻井技术十分重要和必要。 3.1健全旋转导向钻井控制理论 我们在健全旋转导向钻井控制理论过程中，应切实考虑以下内容：第一，通过旋转导向矢量控制理论对井身与待钻探井身间的偏差进行有效控制。第二，通过智能控制理论对钻井中出现的各不确定性因素及滞后性情况进行有效控制。第三，将控制指令从地面传达到井下，接着通过旋转导向工具就能根据指令顺利开展作业。第四，通过自主制导理论支持自主式旋转导向钻井系统的设计。第五，加强钻井领域中的钻柱力学理论、模型等研究力度。 3.2健全旋转导向钻井系统 在健全旋转导向钻井系统过程中，应做好以下几点：第一，软件系统。旋转导向钻井系统在钻井过程中涉及的软件有：专门用于控制旋转导向工具的软件、预置井身轨迹设计软件、可视化与导向闭环钻井系统软件等。第二，地面监控系统。该系统在旋转导向钻井系统中涉及了智能决策支持系统、传输与接收信号的子系统、地面计算存储分析模拟系统。由地面向井下传达具体的控制指令，这是地面监控系统的核心点，在闭环信息流基础上对井身轨迹进行有效调控和监视。第三，井下与地面双传输通讯系统。无线泥浆脉冲双向传输系统是该系统的关键性技术，不过无线泥浆脉冲双向传输系统还有一些不足和滞后情况。第四，随钻实时测量参数系统。涵盖了随钻工程参数、随钻测井、随钻井身几何参数等。当前，随钻测井过程中已经采用了多联随钻测量仪器，并且普及了随钻声波、随钻压力等测量手段，还实现了多元化随钻地震技术。第五，出于在极端井下环境中正常开展钻进工作的考虑，现代旋转导向钻井技术正逐步优化完善自身的技术指标。 3.3完善现代垂直钻井技术 在完善现代垂直钻井技术过程中，应考虑以下内容：第一，积极研究开发一类能够有效解放钻压，能够有效防止井斜的垂直钻井技术。第二，在定向井与水平钻井技术基础上形成的旋转导向钻井技术已经成为了垂直钻井作业的重要工具。所以我们当前应重点考虑研究开发用于垂直钻井的导向工具。 3.4推动快速闭环钻井技术 随钻测量和地面可遥控导向钻井技术现已成为了钻井领域的重要工具，快速闭环钻井技术在我国还处于发展探索阶段，将研究重心放在了自主导向钻井技术和全闭环自动导向钻井技术层面上。这是现代导向钻井技术的重点发展方向，未来会在航空与航海等领域中发挥作用。与此同时，几何导向与地质导向也是现代导向钻井技术的发展对象，成为了现代导向钻井技术中不可或缺的构成部件，发展速度较快，实际工作中，应结合具体的工作要求科学使用几何导向技术与地质导向技术。 4结论 综上所述可知，现代导向钻井技术在我国取得了较好的发展和成效，将其应用到油气勘探、开发领域中，有利于提高作业质量和作业效率。需要注意的是，现代导向钻井技术实际应用过程中暴露了一些漏洞问题，对现代导向钻井技术的持续稳定发展造成了不小的阻碍，所以应通过一系列的措施加以完善，以确保现代导向钻井技术整体效用淋漓尽致发挥，為油气勘探、开采工作做出巨大的贡献。 |
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