定向井

定向井技術是當今世界石油勘探開發領域最先進的鑽井技術之一，它是由特殊井下工具、測量儀器和工藝技術有效控制井眼軌跡，使鑽頭沿着特定方向鑽達地下預定目標的鑽井工藝技術。採用定向井技術可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經濟、有效的開發，能夠大幅度提高油氣產量和降低鑽井成本，有利於保護自然環境，具有顯著的經濟效益和社會效益。定向井就是使井身沿着預先設計的井斜和方位鑽達目的層的鑽井方法。

其剖面主要有三類：

（1）兩段型：垂直段+造斜段；

（2）三段型：垂直段+造斜段+穩斜段；

（3）五段型：上部垂直段+造斜段+穩斜段+降斜段+下部垂直段。

水平井是定向井的一種，一般的油井是垂直或傾斜貫穿油層，通過油層的井段比較短。而水平井是在垂直或傾斜地鑽達油層後，井筒轉達接近於水平，以與油層保持平行，得以長井段的在油層中鑽進直到完井。這樣的油井穿過油層井段上百米以至二千餘米，有利於多采油，油層中流體流入井中的流動阻力減小，生產能力比普通直井、斜井生產能力提高几倍。

勝利油田定向井技術聞名全國，勝利油田鑽井院和勝利油田鑽井工程技術公司已形成了普通定向井、多目標定向井、救援定向井、叢式定向井、水平井、分支井等幾十種類型的定向井施工工藝。勝利油田黃河鑽井總公司和渤海鑽井總公司的定向井施工能力享譽國內外。 ^[1] 

定向鑽井目前已成為陸地和海上油田開發的主要手段。定向井在石油勘探與開發中得到了廣泛的應用。在地面上難以建立井場和安裝鑽井設備進行鑽井的地區，要勘探開發地下的油氣資源，唯一的辦法就是從該地區附近打定向井。在海洋或湖泊等水域上勘探開發石油，最好是建立固定平台，或採用移動式鑽井平台，或從岸邊打定向井、叢式定向井。當在鑽達油氣層所經過的地層中有難以穿過的複雜地層時，用定向井可以繞過這些複雜地層，稱為繞障定向井。在發生斷鑽具、卡鑽以及井噴着火等惡性事故的情況下，採用側鑽井、救援井是處理此類事故的有效方法。近年來，各類水平井、大位移井、多分支井和二維及三維多目標井的出現和發展，更是把定向井的應用推進到了優化油藏開發方案，增加產量，提高採收率的範圍。另外，在非石油勘探開發領域，例如煤層氣、滷水、地熱、天然氣水合物、固體礦產等的勘探和開採，以及地下核試驗的採樣等，定向鑽井技術也有着非常廣泛的應用。 ^[2] 

地面限制

油田埋藏在高山、城鎮、森林、沼澤海洋、湖泊、河流等地貌複雜的地下，或井場設置和搬家安裝碰到障礙時，通常在他們附近鑽定向井。

地下地質條件要求

用直井難以穿過的複雜層、鹽丘和斷層等，常採用定向井。

如：安718段塊的井漏、二連地區巴音區塊的井，自然方位120-150度。

鑽井技術需要

遇到井下事故無法處理或不易處理時，常採用定向井技術。如：掉鑽頭、斷鑽具、卡鑽等。

經濟有效的勘探開發油氣藏的需要

Ⅰ原井鑽探落空，或鑽通油水邊界和氣頂時，可在原井眼內側鑽定向井。

Ⅱ遇多層系或斷層斷開的油氣藏，可用一口定向井鑽穿多組油氣層。

Ⅲ對於裂縫性油氣藏可鑽水平井穿遇更多裂縫、低滲透性地層、薄油層都可鑽水平井，提高單井產量和採收率。

Ⅳ在高寒、沙漠、海洋等地區，可用叢式井開採油氣。

隨着定向鑽井技術的發展，定向井的種類越來越多。 ^[3] 

按設計井眼軸線形狀分

Ⅰ兩維定向井：井眼軸線在某個鉛垂平面上變化的定向井，井斜變化，方位不變化。

Ⅱ三維定向井：井眼軸線在三維空間變化的定向井，井斜變化，方位變化。可分為：三維糾偏井和三維繞障井。

按設計最大井斜角分

Ⅰ低斜度定向井：井斜小於15度，鑽井時井斜、方位不易控制，鑽井難度大。

Ⅱ中斜度定向井：井斜在15-45度之間，鑽井時井斜、方位易控制，鑽井難度相對較小，是使用最多的一種。

Ⅲ大斜度定向井：井斜在46-85度之間，其斜度大，水平位移大，增加了鑽井難度和成本。

Ⅳ水平井：井斜在86-120度之間，其鑽井相對較難，需要特殊設備、鑽具、工具、儀器。

按鑽井的目的分

救援井、多目標井、繞障井、多底井等。

按一個井場或平台的鑽井數分

Ⅰ單一定向井

Ⅱ雙筒井：一台鑽機，鑽出井口相距很近的兩口定向井。

Ⅲ叢式井（組）：在一個井場或平台上，鑽出幾口或幾十口定向井和一口直井。

（1）油氣資源供應的緊缺形勢和目前油氣生產遇到的問題，為定向鑽井技術提供了廣闊的發展空間。

目前油氣開發遇到的主要問題可概括為3個方面：一是新老油田如何提高採收率，新油田如何優化布井方案，老油田如何開採出更多的剩餘油，二是海上油田如何開發更能降低成本，提高產量；三是一大批低滲油藏、稠油油藏、裂縫油藏、薄油藏、邊際油藏等特殊油藏如何開發更為有效。定向鑽井技術在解決這些問題中都是大有可為的。

（2）中靶精度和軌跡符合率將大大提高。軌道設計曲線、軌跡控制模式和軌跡計算方法，將趨向於三者高度統一。

造斜工具和隨鑽測量、隨鑽定向技術的發展，已經大大提高了中耙精度和軌跡符合率。在未來的發展中，軌跡符合率必將列為定向井軌跡質量的重要評定項目。軌跡符合率高，意味着軌跡優化，有利於採油作業。目前軌道設計曲線可以有4種，但是軌跡控制模式卻只有一種“恆裝置角模式”，理論上只能鑽出恆裝置角曲線，無法準確鑽出其他3種曲線設計的軌道。軌跡符合率的進一步提高，必然要求軌跡控制模式與軌道設計曲線的高度統一。

（3）未來定向鑽井工作的重心將由靶前井段向靶區井段轉移。工作重心的轉移，有可能引出新的定向井類型。

目前的定向鑽井工作主要集中在靶前井段，重點是既要打得快、打得好，還要準確中靶。除了水平井以外，靶區井段都比較短，沒有多少工作量和難度。但是從發展趨勢看，水平井、多分支井和三維多目標井等出現後，意味着進入耙區以後，軌跡在靶區的延伸、發展和佈置越來越受到重視。特別是三維多目標井，國外稱為“Designer Wells”，國內根據其軌跡特點翻譯為“三維多目標井”並不完全恰當。因為“Designer Wells”所體現的重要設計思想沒有被翻譯出來。實際上，“Designer Wells”的出現，表明靶區井段在油藏開發中的重要性，設計者將更多地考慮軌跡在靶區內的延伸、變化和發展，從而優化開發方案，提高產量和採收率。一個新油藏的開發，利用多種軌跡類型的定向井優化開發方案，這種發展趨勢在論文（SPE 92085）中已初現端倪。順着這個趨勢，未來很有可能出現一種完全適應於設計者意願的新型定向井。

（4）隨鑽技術和導向鑽井技術的發展，最終將被引導到提高採收率的方向，可能會出現剩餘油導向鑽井技術。

目前正在發展的各種隨鑽技術（隨鑽測憊、隨鑽測井、隨鑽地層評價、隨鑽地震等）和各種導向（軌跡導向、地質導向等）鑽井技術，一方面極大地提高了軌跡控制能力，另一方面使得井下信息的實時獲得量大大增加，極大地提高了地下的透明度。考慮到老油田剩餘油的開採有着巨大的潛力和吸引力，隨鑽技術和導向鑽井技術必然會向着開發剩餘油的方向努力，利用某種原理，引導鑽頭向着剩餘油富集的位置和方向鑽進。 ^[4]