摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，而在石油钻井施工过程中，由于各种原因的影响，必然要产生井斜角，一旦井斜角超过规定的范围，那么将会给钻井施工带来严重的影响，因此要对井斜角产生的机理进行详细的分析，然后在现有技术条件下制定防止井斜角产生的施工技术措施，这样才能有效地保证井斜角在规定的范围，实现石油钻井施工安全。
关键词：石油钻井施工；井斜角原因；预防措施
引言
在石油钻井施工的过程当中，由于多种因素的影响，会产生井斜角，一旦井斜角超出一定的范围，就会给石油钻井工程带来不利的影响，比如探直井如果井斜角过大，那么就会引起垂直深度出现偏差，给钻井施工中的准确卡准目的层深度带来困难，甚至影响后期的开发；在平台开发井施工当中，如果直井段的井斜角过大，那么就会引起新井与老井之间发生相碰撞，造成老井新井和老井报废，引起巨大的经济损失。因此在石油工业钻井施工中要尽量控制井斜角。
1井斜角产生机理分析
1.1地层原因
地层原因是导致井斜产生的先天性因素，是不可更改的。一个是地层存在倾角可以引起井斜角产生，这是因为如果地层在漫长的地质年代沉积中并不是平滑的，而是会出现一定的倾角，这样的倾角如果越大，越容易产生井斜角，有相关研究发现，当地层倾角达到45°的时候，井眼将沿着地层倾角上倾的方向倾斜，如果地层倾角大于60°以后井斜将沿着地层下倾方向倾斜。二是地层的各向异性。当地层在沉积过程中如果呈现的是水平沉积的，那么就不容易产生井斜角，如果地层在沉积过程中如果呈现的是垂直沉积的，那么就很容易产生井斜角，而且方位还非常不稳定，当地层沉积过程中如果呈现的是倾斜沉积的，那么这种情况是最容易产生井斜角的。三是地层软硬交错。地层在沉积过程中不可能都是一样硬的，在不同的层位结合部分往往呈现的是软硬交错，因此当钻头钻遇到这样的软硬交错地层的时候钻头就会往软的地方前进，而逐渐偏离原来的垂直行进轨迹，达到一定的倾斜度后井斜角就自然产生了。
1.2工程原因
工程因素中对井斜角的产生影响最打莫过于下部钻具组合了，当下部钻具组合设计不合理的时候，主要是下部钻具组合的刚度不够强，当施加一定的钻压的时候就会使靠近钻头的下部钻具发生弯曲，使钻头倾斜而引起井斜角的产生，还有一种就是使用不当，为了实现高钻压、高机械钻速的目的而施加比设计高很多的钻压，这样也会使下部钻具组合发生弯曲变形，引起钻头的侧向切削而发生井斜角，而且在大钻压下钻具不仅发生一次弯曲，还有可能发生二次弯曲，无论是一次弯曲还是二次弯曲，一般都会引起井斜角的产生。
1.3人员原因
在充分分析地质原因与工程原因的基础上，还要对人员操作不当而产生井斜角的原因进行系统分析。人员操作原因主要是指在钻井施工中虽然设计了比较合理的防斜钻具组合，但是由于指挥和操作上的不当而引起井斜角产生。一个是技术人员指挥不当。当一口井钻进到软硬交错的地层和夹层的时候，必然会引起机械钻速的变低，有的技术人员没有观察振动筛上从井内返出的岩屑情况，急忙调整钻井参数，增大施加的钻压，结果机械钻速是提上来了，但是由于施加的钻压过大引起下部钻具组合弯曲变形，井斜角也就自然地产生了。二是司钻盲目操作。一般的司钻都是有多年钻井施工经验的老工人，自认为自己的技术水平高，所以在实际的操作中随意地更改钻压、转速和排量等相关技术参数，结果引起下部钻具组合发生一次弯曲或者二次弯曲而引起井斜角产生。
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2井斜预防措施
既然石油钻井过程中井斜角产生是不能够避免的，但是我们可以采取一些措施，保证井斜角在规定的范围内，把井斜角对石油钻井的影响降低到最小。
2.1钻具组合优化设计
在石油钻井工程中，我们最长应用的钻具组合主要为3种，塔式钻具组合、钟摆钻具组合和满眼钻具组合，在这3种钻具组合当中具有防斜、纠斜当属于钟摆钻具组合和满眼钻具组合。钟摆钻具组合一般有2个扶正器组成，有大钟摆和小钟摆之分，大钟摆组成为钻头+2根钻铤+螺旋扶正器+1根钻铤+螺旋扶正器，小钟摆组成为钻头+1根钻铤+螺旋扶正器+1根钻铤+螺旋扶正器，钟摆钻具组合主要具有防斜与纠斜功能，当井斜有出现的时候，第一个扶正器下面的组合就像一根钟摆一样，产生一根很大的恢复力，使井眼尽可能地恢复到垂直状态。在实际的使用过程中钟摆钻具组合受施加的钻压影响比较大，当施加的钻压高于极限钻压后将会使下部钻具发生弯曲，这个时候的钟摆钻具组合不但没有防斜与纠斜功能，还可能变成增斜钻具，使井斜增加很快，因此如果使用钟摆钻具组合一定要控制好施工参数，必要的时候可以使用轻压吊打，这样才能有效地发挥钟摆钻具防斜、纠斜功能。与钟摆钻具相比满眼钻具组合不具有纠斜能力，只有很好的防斜能力。满眼钻具组合在设计的时候要遵循下面几项原则，一个是最小间隙，这也就是满眼钻具的由来，在满足其它施工条件的情况要求钻具组合中使用的扶正器尺寸与井眼尺寸之间的间隙最小；二是要满足刚度的要求，也就是满眼钻具组合一般要有3个扶正器及其以上，并且第一个扶正器与第二个扶正器之间要配合短钻铤，这样才能使下部钻具组合具有非常大的刚性。满眼钻具组合由于具有比较大的刚性和比较小的间隙，因此在钻井施工过程中能够很好地扶正钻头，保证钻头处于垂直状态下，达到防斜的目的。
2.2应用先进工艺防斜
对于那些地层倾角特别大，常规钻具组合和防斜措施难以起到作用的地层，就需要应用先进的仪器与工艺进行主动防斜。随着科技的不断进步，目前随钻仪器已经发展的比较成熟，可以应用随钻仪器+单弯螺杆钻具进行主动防斜，这种钻具组合不仅可以随时监测井斜角的变化情况，还能根据变化情况进行及时纠斜操作，保证井斜角在设计范围内。还有比随钻仪器更为先进的垂直钻井系统，该系统通过地面的参数设置，能够自动进行纠斜，实现防斜、纠斜智能、自动化。
2.3其他防斜措施
首先在进行设备安装调试过程中要保证天车头、转盘和井口在一条直线上，为防斜打直奠定基础，然后在施工过程中加强对技术人员的培训，让技术人员安装操作规程进行施加钻压等施工参数，防止井斜角过大。
结语
石油钻井工程中井斜角的产生具有必然性，随钻科技不断发展，越来越多的先进仪器和工艺都将应用到钻井工程生产中，特别是随钻仪器的出现，使人们从被动防斜变为主动防斜，它不仅能够及时监测到井斜的变化趋势，还能有效地进行纠斜，保证井身质量，值得进行推广应用。
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论文作者:张旗,吕君泽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：斜角论文; 组合论文; 地层论文; 钻具论文; 钟摆论文; 钻头论文; 石油论文; 《基层建设》2019年第32期论文;