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【摘要】水力定向技术在钻井等施工中应用较广泛，能实现钻水泥塞、直井段、不同方位钻具及组合的功能发挥。尤其是在地层较浅的施工中，能节约钻井的时间和劳动力，也能减少钻机等消耗，减少了人工操作技术在施工中的比例，对施工的整体强度等都有直接影响。本文主要论述了水力定向技术的工作原理，并分析了施工技术中的关键问题。
【关键词】水力定向技术；应用研究
水力定向技术是在传统的喷射钻井技术基础上发展而来的，也是对喷射钻井技术及造斜施工的革新和发展。当前，大功率钻井机在工程施工中得到推广和使用，加长版喷嘴钻头在理论研究和实践应用中都有很大的突破，也为水力定向技术的进一步发展和应用提供参考和理论支撑。同时也为造斜施工提供了实现的可能性，在地质较松软的施工建设中，保证技术的推广实施。
一、水力定向钻头的设计分析
（一）钻头结构设计
水力定向钻头的设计是钻井施工的关键，在钻头设计时需要注意结合具体钻井施工需求，尤其是直井段旋转钻井的实现，是保证正常施工的关键；其次，要考虑到定向段施工要求，步骤完成之后，在没有起下钻的前提下能发挥增斜钻井的功能；最后，在满足钻井施工正常进行的基础上，还需要考虑到钻井的速度及对机器设备的损耗等。具体结构设计如下图1所示。
其中α夹角为喷嘴轴线与钻头轴线之间的角度，并保证喷嘴与井底的距离为38～40mm，并对钻头三牙进行改装。
（二）钻头的相关参数设置
在定向造斜井段施工中，可以借助机泵功率，尽量加大喷嘴的长度及喷嘴间的冲击力，以便提高施工效率。在喷嘴钻头的参数设置上，需要对相关工作理论进行分析，在此基础上对相关参数进行计算处理。通常情况下，其额定泵功率为1075HP，额定压力为25MPa，额定排量为58L/s，排量的范围设置为41L/s～51L/s之间；喷嘴的流量系数约为0.8，造斜点的选择一般为180～200m；此外，喷嘴的直径计算根据不同钻机，其直径也会有差异，其直井范围为8mm～18mm，具体则根据不同井下施工要求来计算。
二、水力定向技术应用原理及施工要点
（一）定向技术的原理
水力定向技术施工中其原理与水力喷射技术有相似之处，主要是借助水射流的压力进行破岩的作用，其设备包括地面高压射流装置、数据采集设备及井下作业工具等。在仪器的帮助下，对施工的深度和方位进行衡量和测定，再用水力喷射工具对相对应的位置进行定向喷射，以此来增加油井的产量和提高采油效率。
与传统的水力定向施工技术不同的是，新的技术在深层次定位、方位定向、污染度等方面具有明显的优势，能准确对地下相关目标对象进行定位和挖掘，并能调节钻机半径的长度，使得施工灵活性更强。具体施工技术原理如图2所示。
如图2所示，其套管开窗会受到井下作业的深度、套管的质量厚度、作业持续时间等影响，对开窗的压力、时间等有所影响；具体的喷射作业中，主要依靠喷头的破岩、悬浮等功能来实施作业。
（二）施工要点分析
水力定向技术是井下施工作业的关键技术，对整个井下作业的质量和效率都有重要影响，在多年的发展中，对其技术研究和理论分析也在不断增多。目前，在具体施工中需要掌握其技术要点，以便在应用中能很好地发挥技术的作用，为施工提供便利。
1、对井下施工的地质环境进行全面了解掌握
施工首先是要确定井田的位置，在此基础上，借助先进的科技手段，如电测相关资料、地质勘探仪器等对整个地质走向、地理层次的构成等有全面的了解。水力定向技术主要运用于地质较松软的井下作业中，因此，可以选择主要以成岩性较差、较为松软的砂石地段，作为水力造斜施工的主要选择源地，这也是节约施工时间并提高施工效率的要求。
2、泥岩井段的冲进问题
由上述条件可知，一般会选择成岩较差的地方，这样的地段其地层上部以砂石为主，水力定向技术能得到很好地发挥，缩短冲进的时间，从而高效完成井段的造斜工作。但是在十几种纯砂岩的地段较为罕见，这种地质条件下单纯借助水射流来实现造斜是很困难的，常会出现理论研究与实地操作的很大差异，导致该项技术不能很好地实现，也无法高效完成剩下的井下作业，给施工带来很大困扰，即常说的“泥冲进无进尺”问题。因此，在实际操作中可根据具体的破岩工作需要，对喷嘴的长度进行调节，并对相关参数进行调整，保证经斜和方位的合理性。
三、技术应用中的问题及认识
受技术研究及实际应用的限制，水力定向技术在实际应用中也会出现参数计算有误、技术不到位等问题。对造斜工作的效率带来不利影响。在实际操作中，也需要认识到技术应用中的各项问题，并加以改进和完善。
在井段施工中，钻头造斜率会受到喷头与钻机轴线夹角的影响，造斜率与夹角的度数是正比例关系，因此，在该阶段的施工中，会采用加长喷嘴长度来提高钻头的工作效率，但是长喷嘴在接下来的钻增斜段时，会影响到工序的进行。夹角会对井壁产生很大的冲击力，影响到井下施工的安全性。因此，要将喷嘴的长度控制在合理的范围内，在提高钻井工作效率的同时，需要考虑到整个工程施工的进行。
结语：
综上所述，水力定向施工技术在井下作业尤其是地质条件较疏松的地段，对提高造斜效率和保证造斜质量等方面有很大的帮助，该技术与加长喷嘴技术、定向水力喷射技术等在理论研究和实际操作中有很大的关联性。因此要加大对技术的研究力度，对相关的参数等进行科学计算处理，从而减少井下施工中人力劳动的消耗，提高井下作业效率。
参考文献
[1]苏建.水力喷射定向深穿透压裂技术研究与应用[J].石油化工高等学校学报，2014，13（02）：43-45.
[2]范军，窦林名，贺虎.定向割缝水力致裂顶板关键参数研究[J].中国矿业，2014，23（04）：89-91.
【关键词】水力定向技术；应用研究
水力定向技术是在传统的喷射钻井技术基础上发展而来的，也是对喷射钻井技术及造斜施工的革新和发展。当前，大功率钻井机在工程施工中得到推广和使用，加长版喷嘴钻头在理论研究和实践应用中都有很大的突破，也为水力定向技术的进一步发展和应用提供参考和理论支撑。同时也为造斜施工提供了实现的可能性，在地质较松软的施工建设中，保证技术的推广实施。
一、水力定向钻头的设计分析
（一）钻头结构设计
水力定向钻头的设计是钻井施工的关键，在钻头设计时需要注意结合具体钻井施工需求，尤其是直井段旋转钻井的实现，是保证正常施工的关键；其次，要考虑到定向段施工要求，步骤完成之后，在没有起下钻的前提下能发挥增斜钻井的功能；最后，在满足钻井施工正常进行的基础上，还需要考虑到钻井的速度及对机器设备的损耗等。具体结构设计如下图1所示。
其中α夹角为喷嘴轴线与钻头轴线之间的角度，并保证喷嘴与井底的距离为38～40mm，并对钻头三牙进行改装。
（二）钻头的相关参数设置
在定向造斜井段施工中，可以借助机泵功率，尽量加大喷嘴的长度及喷嘴间的冲击力，以便提高施工效率。在喷嘴钻头的参数设置上，需要对相关工作理论进行分析，在此基础上对相关参数进行计算处理。通常情况下，其额定泵功率为1075HP，额定压力为25MPa，额定排量为58L/s，排量的范围设置为41L/s～51L/s之间；喷嘴的流量系数约为0.8，造斜点的选择一般为180～200m；此外，喷嘴的直径计算根据不同钻机，其直径也会有差异，其直井范围为8mm～18mm，具体则根据不同井下施工要求来计算。
二、水力定向技术应用原理及施工要点
（一）定向技术的原理
水力定向技术施工中其原理与水力喷射技术有相似之处，主要是借助水射流的压力进行破岩的作用，其设备包括地面高压射流装置、数据采集设备及井下作业工具等。在仪器的帮助下，对施工的深度和方位进行衡量和测定，再用水力喷射工具对相对应的位置进行定向喷射，以此来增加油井的产量和提高采油效率。
与传统的水力定向施工技术不同的是，新的技术在深层次定位、方位定向、污染度等方面具有明显的优势，能准确对地下相关目标对象进行定位和挖掘，并能调节钻机半径的长度，使得施工灵活性更强。具体施工技术原理如图2所示。
如图2所示，其套管开窗会受到井下作业的深度、套管的质量厚度、作业持续时间等影响，对开窗的压力、时间等有所影响；具体的喷射作业中，主要依靠喷头的破岩、悬浮等功能来实施作业。
（二）施工要点分析
水力定向技术是井下施工作业的关键技术，对整个井下作业的质量和效率都有重要影响，在多年的发展中，对其技术研究和理论分析也在不断增多。目前，在具体施工中需要掌握其技术要点，以便在应用中能很好地发挥技术的作用，为施工提供便利。
1、对井下施工的地质环境进行全面了解掌握
施工首先是要确定井田的位置，在此基础上，借助先进的科技手段，如电测相关资料、地质勘探仪器等对整个地质走向、地理层次的构成等有全面的了解。水力定向技术主要运用于地质较松软的井下作业中，因此，可以选择主要以成岩性较差、较为松软的砂石地段，作为水力造斜施工的主要选择源地，这也是节约施工时间并提高施工效率的要求。
2、泥岩井段的冲进问题
由上述条件可知，一般会选择成岩较差的地方，这样的地段其地层上部以砂石为主，水力定向技术能得到很好地发挥，缩短冲进的时间，从而高效完成井段的造斜工作。但是在十几种纯砂岩的地段较为罕见，这种地质条件下单纯借助水射流来实现造斜是很困难的，常会出现理论研究与实地操作的很大差异，导致该项技术不能很好地实现，也无法高效完成剩下的井下作业，给施工带来很大困扰，即常说的“泥冲进无进尺”问题。因此，在实际操作中可根据具体的破岩工作需要，对喷嘴的长度进行调节，并对相关参数进行调整，保证经斜和方位的合理性。
三、技术应用中的问题及认识
受技术研究及实际应用的限制，水力定向技术在实际应用中也会出现参数计算有误、技术不到位等问题。对造斜工作的效率带来不利影响。在实际操作中，也需要认识到技术应用中的各项问题，并加以改进和完善。
在井段施工中，钻头造斜率会受到喷头与钻机轴线夹角的影响，造斜率与夹角的度数是正比例关系，因此，在该阶段的施工中，会采用加长喷嘴长度来提高钻头的工作效率，但是长喷嘴在接下来的钻增斜段时，会影响到工序的进行。夹角会对井壁产生很大的冲击力，影响到井下施工的安全性。因此，要将喷嘴的长度控制在合理的范围内，在提高钻井工作效率的同时，需要考虑到整个工程施工的进行。
结语：
综上所述，水力定向施工技术在井下作业尤其是地质条件较疏松的地段，对提高造斜效率和保证造斜质量等方面有很大的帮助，该技术与加长喷嘴技术、定向水力喷射技术等在理论研究和实际操作中有很大的关联性。因此要加大对技术的研究力度，对相关的参数等进行科学计算处理，从而减少井下施工中人力劳动的消耗，提高井下作业效率。
参考文献
[1]苏建.水力喷射定向深穿透压裂技术研究与应用[J].石油化工高等学校学报，2014，13（02）：43-45.
[2]范军，窦林名，贺虎.定向割缝水力致裂顶板关键参数研究[J].中国矿业，2014，23（04）：89-91.