淺談我國石油鉆井技術(shù)及發(fā)展趨勢

呂強

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411）

1 我國鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 鉆井裝備方面，目前已總體上實現(xiàn)國產(chǎn)化、機械式、電動式鉆機和大功率鉆井泵等。于2007年成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的12000m大型成套鉆機及配套設(shè)備，處于世界領(lǐng)先水平。另外，欠平衡和氣體鉆井裝備、井下螺桿鉆具和固井裝備等基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。

1.2 井下隨鉆測量、信息傳輸與控制技術(shù)，這是實現(xiàn)自動化鉆井和提高油氣井產(chǎn)量的核心技術(shù)

目前，我國通過不斷的技術(shù)攻關(guān)，研制出有線、無線隨鉆測量儀，MWD，電磁波式EM-MWD等。擁有獨立產(chǎn)權(quán)和多項專利技術(shù)的CGDS-1近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)已投入工業(yè)應(yīng)用，該系統(tǒng)的成功運用使我國成為了世界上繼美、法之后第三個掌握此項高端技術(shù)的國家。

1.3 深井和超深井鉆井技術(shù)，這是勘探開發(fā)深部油氣資源必不可少的關(guān)鍵技術(shù)

目前，我國已擁有成套常規(guī)地層條件下的深井和超深井鉆井技術(shù)，深井鉆井技術(shù)獲得長足進步。2008年我國陸上完成深井、超深井455口，占年鉆井?dāng)?shù)量的1.5%。

1.4 欠平衡和氣體鉆井技術(shù)的應(yīng)用

目前，我國已經(jīng)從液相欠平衡鉆井發(fā)展到氣相和氣液兩相欠平衡鉆井，欠平衡壓力鉆井配套技術(shù)的推廣應(yīng)用，引進配套了20多套欠平衡裝備并實現(xiàn)了國產(chǎn)化，編制了我國第一部欠平衡鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-《欠平衡鉆井技術(shù)規(guī)范》。

2 鉆井技術(shù)存在問題

2.1 在固井質(zhì)量方面

2.1.1 調(diào)整井高壓層（壓力系數(shù)1.70以上）特別是層間矛盾較大的井筒固井質(zhì)量難以保證，真正影響二次聲變檢測膠結(jié)質(zhì)量差的原因和對策還不明確，致使二聲界檢測的膠結(jié)質(zhì)量始終不高。

2.1.2 探井特別是外圍探井的固井質(zhì)量還不高，仍有不合格井存在，而深井固井質(zhì)量在配套水平上和針對性強化技術(shù)措施上尚需加強。

2.2 在提高鉆井速度方面

由于深部地層硬，溫度高，機械鉆速慢，因工具的不適應(yīng)造成鉆井井下事故較多，調(diào)整井和開發(fā)井在PDC或刮刀PDC鉆頭的研制與應(yīng)用方面仍需加強。

2.3 在特殊工藝井方面

雖然已經(jīng)開展了水平井、側(cè)鉆水平井、欠平衡鉆井技術(shù)研究，各項技術(shù)指標(biāo)達到了國內(nèi)先進水平，形成了配套技術(shù)，但這些指標(biāo)和配套技術(shù)都是在研究階段形成的，還沒有形成規(guī)模。有些特殊井如老井重鉆、小井眼探井、分支井尚未開展。

2.4 在深層儲層保護方面

只開展了砂巖儲層的研究與試驗，其它類型的儲層損害機理尚未研究，保護鉆井液體系有待于進一步完善。

3 鉆井技術(shù)研究方向

3.1 高新鉆井技術(shù)

3.1.1 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。地質(zhì)導(dǎo)向鉆井與井眼軌跡控制是鉆井技術(shù)發(fā)展的前沿課題，國內(nèi)外已經(jīng)研究并產(chǎn)業(yè)化，它包括用特殊的儀器和設(shè)備對直井和特殊工藝井的井眼軌跡進行監(jiān)測和控制，根據(jù)隨鉆測得的地層參數(shù)調(diào)整鉆具特性使井眼軌跡按設(shè)計的方向延伸。

3.1.2 連續(xù)管鉆井技術(shù)。連續(xù)管鉆井作業(yè)具有節(jié)約成本簡單省時安全可靠等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于油田修井、鉆井、完井作業(yè)等。鉆井作業(yè)主要用于小井眼鉆井、老井側(cè)鉆、老井加深。可節(jié)省費用50～70%。

3.1.3 套管鉆井技術(shù)。套管鉆井系統(tǒng)可節(jié)約鉆井成本15～30%。

3.2 完善鉆井技術(shù)

3.2.1 分支井水平井鉆井完井技術(shù)。研究形成具有2～4個分支井筒的鉆井技術(shù)，包括：井眼軌跡整體設(shè)計；強攜屑能力鉆井液研究；固井完井技術(shù)。

3.2.2 欠平衡鉆井技術(shù)研究。欠平衡鉆井技術(shù)不是適應(yīng)于所有地層，必須針對不同的地層進行研究。水平井鉆井不僅是保護和高效開發(fā)油氣層，而且是發(fā)現(xiàn)新油氣藏的有效手段。

3.2.3 老井加深鉆井完井技術(shù)。主要在老井眼基礎(chǔ)上用小井眼鉆井加深鉆井，降低勘探成本。在這些井上加深，進一步探明深部儲層情況將降低勘探開發(fā)成本。

3.3 推廣和完善鉆井完井核心技術(shù)

3.3.1 水平井、側(cè)鉆水平井鉆井完井配套技術(shù)。主要內(nèi)容：井眼軌跡預(yù)測和控制技術(shù)；小環(huán)隙固井技術(shù)；鉆具防卡技術(shù)；鉆井液技術(shù)。

3.3.2 調(diào)整井固井完井配套技術(shù)。主要內(nèi)容：降壓泄壓技術(shù)；地層壓力預(yù)測技術(shù)；配套技術(shù)措施（DSK、封隔器等）；固井施工技術(shù)。

4 現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 發(fā)展方向-發(fā)現(xiàn)新油氣藏和提高油田采收率

20世紀(jì)末，國際石油產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，即尋找新的石油資源越來越困難，加之主要產(chǎn)油國家，油田開發(fā)多進入中后期，產(chǎn)量迅速遞減，而石油需求量卻越來越大，且油價攀升，突破60美元/桶。在此背景下，各大石油公司加大科研投入，對尋找新油氣藏和提高采收率給予了格外關(guān)注。石油鉆井界和相關(guān)服務(wù)公司在發(fā)展信息化、智能化鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上又開發(fā)了有利于發(fā)現(xiàn)新油氣藏和提高采收率的新鉆井技術(shù)。如欠平衡壓力鉆井、水平井及分支水平井鉆井、大位移井鉆井和多分支井鉆井技術(shù)，對原有的老井重鉆技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)和連續(xù)油管鉆井技術(shù)也給予了新的技術(shù)內(nèi)涵，最顯著的技術(shù)目標(biāo)是以最直接的鉆井方式溝通油氣藏，以最原始的狀態(tài)打開和保持油氣藏，從而達到最大限度地開采油氣藏，獲得最好的經(jīng)濟和社會效益。

4.2 信息化、智能化為特點，向自動化鉆井方向發(fā)展

20世紀(jì)80年代中期以后，國際石油鉆井中使用隨鉆測量、隨鉆測井、隨鉆地震、隨鉆地層評價、鉆井動態(tài)信息實時采集處理、地質(zhì)導(dǎo)向和井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向閉環(huán)鉆井等先進技術(shù)以來，鉆井技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，其變化特征為：

4.2.1 鉆井信息數(shù)字化。在鉆井過程中，井下地質(zhì)參數(shù)、鉆井參數(shù)、流體參數(shù)和導(dǎo)向工具位置及狀態(tài)的實時測試、傳輸、分析、執(zhí)行、反饋及修正，鉆井信息向完全數(shù)字化方向發(fā)展。越來越脫離人們的經(jīng)驗影響和控制，鉆井過程逐步成為可用數(shù)字描述的確定性過程。

4.2.2 工具和作業(yè)智能化、集成化。當(dāng)前的導(dǎo)向鉆具、測試工具和作業(yè)控制都日趨智能化。一項由國際數(shù)家公司組成，1990年開始，歷時5年，耗資950萬美元開發(fā)的集成鉆井系統(tǒng)(IDS)和集成鉆井作業(yè)系統(tǒng)(IDO)獲得成功，是鉆井系統(tǒng)及操作智能化的體現(xiàn)。而近年地面自動控制的導(dǎo)向鉆井工具和隨鉆地層評價測試系統(tǒng)(FEMWD)開發(fā)成功，更體現(xiàn)了工具和作業(yè)智能化趨勢。

結(jié)語

研究和發(fā)展先進適用的鉆井技術(shù)是降低勘探開發(fā)成本的重要切入點。隨著油田勘探開發(fā)工作的深入，對鉆井技術(shù)提出了更高的要求，鉆井技術(shù)的發(fā)展應(yīng)以提高整體經(jīng)濟效益為目標(biāo)，努力滿足勘探開發(fā)需要，解決油田勘探開發(fā)中急需解決的技術(shù)難題，加快技術(shù)創(chuàng)新，為油田可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

[1]陳濤平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工業(yè)出版社.2000.

[2]李田寧.現(xiàn)代石油鉆井工程關(guān)鍵技術(shù)實用手冊[M].石油工業(yè)出版社.2006.