常用的導(dǎo)向鉆井技術(shù)概述1.1直井防斜技術(shù)（1）井斜產(chǎn)生的原因地層傾角是引發(fā)井斜的主要因素，這是因?yàn)榈貙釉诼L(zhǎng)的地質(zhì)年代沉積中并不平滑，會(huì)出現(xiàn)一定的傾角，如果傾角越大，越容易產(chǎn)生井斜角。二是地層的各向異性[22]。當(dāng)?shù)貙釉诔练e過(guò)程中如果呈現(xiàn)的是水平沉積的，那么就不容易產(chǎn)生井斜角，如果地層在沉積過(guò)程中如果呈現(xiàn)的是垂直沉積的，那么就很容易產(chǎn)生井斜角，而且方位還非常不穩(wěn)定，當(dāng)?shù)貙映练e過(guò)程中如果呈現(xiàn)的是傾斜沉積的，那么這種情況是最容易產(chǎn)生井斜角的。三是地層軟硬交錯(cuò)。地層在沉積過(guò)程中不可能都是一樣硬的，在不同的層位結(jié)合部分往往呈現(xiàn)的是軟硬交錯(cuò)，因此當(dāng)鉆頭鉆遇到這樣的軟硬交錯(cuò)地層的時(shí)候鉆頭就會(huì)往軟的地方前進(jìn)，而逐漸偏離原來(lái)的垂直行進(jìn)軌跡，達(dá)到一定的傾斜度后井斜角就自然產(chǎn)生了。工程因素中對(duì)井斜角的產(chǎn)生影響最大過(guò)于下部鉆具組合了，當(dāng)下部鉆具組合設(shè)計(jì)不合理的時(shí)候，主要是下部鉆具組合的剛度不夠強(qiáng)，當(dāng)施加一定的鉆壓的時(shí)候就會(huì)使靠近鉆頭的下部鉆具發(fā)生彎曲，使鉆頭傾斜而引起井斜角的產(chǎn)生。還有一種就是使用不當(dāng)，為了實(shí)現(xiàn)高鉆壓、高機(jī)械鉆速的目的而施加比設(shè)計(jì)高很多的鉆壓，這樣也會(huì)使下部鉆具組合發(fā)生彎曲變形，引起鉆頭的側(cè)向切削而發(fā)生井斜角[23]。（2）防斜鉆具組合1）鐘擺鉆具主要有光鉆鋌、單穩(wěn)定器、雙穩(wěn)定器三種組合方式。降斜原理是利用斜井內(nèi)鉆鋌勺井壁切點(diǎn)以下鉆鋌重量的橫向分力使鉆頭壓向下井壁，切削井眼底部低邊，以達(dá)到逐漸減小井斜的效果。這個(gè)橫向分力也稱鐘擺力，可以抵抗地層造斜力和鉆頭側(cè)向力。2）滿眼鉆具一般是由幾個(gè)外徑與鉆頭直徑相近的穩(wěn)定器與一些外徑較大的鉆鋌所組成的。它的防斜原理基本上有兩條：一是由于此種鉆具比光鉆鋌的剛度大，并能填滿井眼，因而在大鉆壓下不易彎曲，能保持鉆具在井內(nèi)居中，減小鉆頭傾角，所以能減小和限制鉆頭的橫向移動(dòng)，同時(shí)能在鉆頭處產(chǎn)生一個(gè)抵抗地層力的糾斜力。二是在地層造斜力的作用下，穩(wěn)定器能支承在井壁上，限制鉆頭的橫向移動(dòng)，同時(shí)能在鉆頭處產(chǎn)生一個(gè)抵抗地層力的糾斜力。為了發(fā)揮滿眼鉆具的防斜作用，在鉆具上至少要有三個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，即除靠近鉆頭有一穩(wěn)定器外，其上面應(yīng)再安放兩個(gè)穩(wěn)定器才能保持有三點(diǎn)接觸井壁。這種組合使地層因素對(duì)井斜的影響減小，能有效地控制井斜變化率，避免出現(xiàn)嚴(yán)重狗腿；另外鉆壓的影響也小得多，在井斜不嚴(yán)重的情況下可以采用較大的鉆壓。1.2定向井軌跡控制技術(shù)（1）常規(guī)動(dòng)力鉆具控制技術(shù)在定向井鉆井軌跡控制過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到在保持井眼方位角不變的情況下改變井斜角的情況，此時(shí)稱為增井斜或降井斜，而大多數(shù)情況下則需要同時(shí)改變井斜角和方位角或者有時(shí)保持井斜角不變而改變方位角，此時(shí)稱為扭方位[24]。工具面角就是定向井施工現(xiàn)場(chǎng)人員用來(lái)確定造斜工具的方向，在井斜方向和方位方向上分配造斜率，進(jìn)行井眼軌跡控制的主要參數(shù)。（2）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具控制技術(shù)靜態(tài)推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是BakerHughes石油技術(shù)服務(wù)公司于20世紀(jì)末最先研發(fā)并成功應(yīng)于商業(yè)化的導(dǎo)向工具，該工專門針對(duì)復(fù)雜的3D井、超深保直井、難以開采的小型邊緣斷塊油氣田以及大位移井（ERD）等高難度、高精度井身結(jié)構(gòu)的油氣井定向鉆井開采而服務(wù)的。該導(dǎo)向工具采用液壓三支撐掌執(zhí)行機(jī)構(gòu)并輔以高精度電液伺服控制，并且導(dǎo)向工具內(nèi)部為壓力潤(rùn)滑油環(huán)境，使得整個(gè)導(dǎo)向工具內(nèi)部組件能夠得到較好的潤(rùn)滑，與定向螺桿鉆具相比，具有較高的井下工作壽命[25]。BakerHughes石油技術(shù)服務(wù)公司目前是開發(fā)和使用靜態(tài)推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)最為成熟的公司。該系統(tǒng)最核心的技術(shù)就是液壓偏置機(jī)構(gòu)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，見圖1.1?；竟ぷ髟頌椋?個(gè)120°。均布的液壓活塞支撐掌，分布于相對(duì)心軸不旋轉(zhuǎn)的外套上，支撐掌在液壓力的作用下伸向孔壁。通過(guò)精確調(diào)整和控制每個(gè)支撐掌液壓力的大小，使其偏置合力按照定向井需要的造斜強(qiáng)度和造斜方向推靠井下總成(BHA)造斜鉆進(jìn)。圖1.1靜態(tài)推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)工作原理靜態(tài)推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在定向鉆進(jìn)時(shí)，其造斜能力取決于造斜段地層、液壓偏置機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的偏置合力和整個(gè)造斜系統(tǒng)的并下鉆具組合(BHA)，如圖1.2所示。圖1.2靜態(tài)推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)同樣的地層，不同的偏置合力矢量對(duì)于同一井下鉆具組合產(chǎn)生不同的造斜能力。偏置合力矢量的幅值越大，造斜能力就越強(qiáng)；反之，造斜能力就越弱。此外，由于定向井井眼軌跡的三維空間分布性，要求偏置機(jī)構(gòu)產(chǎn)生