淺議現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展

肖昊翔

【摘 要】旋轉(zhuǎn)鉆井的發(fā)展可分為初期階段、發(fā)展階段、科學(xué)化鉆井3個階段?？茖W(xué)化鉆井后期階段成果主要有3大項：實現(xiàn)了井下信息關(guān)時檢測、傳輸、處理、分析；開發(fā)了井下導(dǎo)向和井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)；發(fā)展了新鉆井技術(shù)?，F(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢是：向信息化、智能化方向發(fā)展；向多學(xué)科緊密結(jié)合、提高油井產(chǎn)量和油田采收率方向發(fā)展；向有效開采特殊油氣藏方向發(fā)展。建議：能引進(jìn)的采取引進(jìn)一消化一創(chuàng)新的技術(shù)路線來跟蹤前沿，不能引進(jìn)的國內(nèi)自主開發(fā)；在水平井鉆井技術(shù)、多分支鉆井技術(shù)和欠平衡壓力鉆井技術(shù)三大新鉆井技術(shù)方面，我國目前還有許多基礎(chǔ)工作要做，建議有計劃地組織攻關(guān)；鉆井科研工作者在觀念上應(yīng)有新的轉(zhuǎn)變。目前石油工程技術(shù)的發(fā)展要求鉆井工程不僅要建油流通道，而且要擔(dān)負(fù)提高單井產(chǎn)量和油田采收率部分任務(wù)以及開發(fā)開采特殊油氣藏的任務(wù)，因此鉆井科技人員應(yīng)熟悉和了解采油工程和油藏工程有關(guān)理論和技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】鉆井技術(shù)；趨勢；進(jìn)展

1 鉆井技術(shù)發(fā)展回顧

旋轉(zhuǎn)鉆井的發(fā)展可分為初期階段、發(fā)展階段、科學(xué)化鉆井3個階段。初期階段（萌芽階段）從1900年至1920年，發(fā)展階段（經(jīng)驗鉆井階段）從1920年至1950年，科學(xué)化鉆井階段年代從1950至現(xiàn)在?？茖W(xué)化鉆井階段又可分為前期階段（1950年到1980年）和后期階段（現(xiàn)代鉆井階段）。前期階段出現(xiàn)了9項單項技術(shù)：噴射鉆井技術(shù)、優(yōu)選參數(shù)鉆井技術(shù)、平衡壓力鉆井技術(shù)、保護(hù)油氣層技術(shù)、深井鉆井技術(shù)、叢式鉆井技術(shù)、高效鉆井技術(shù)、井控技術(shù)、洗井液技術(shù)。后期階段成果主要有3大項：（1）實現(xiàn)了井下信息實時檢測、傳輸、處理、分析。該項成果使用隨鉆測量（MWD）、隨鉆測井（LWD）、隨鉆地震（SWD）、隨鉆井下鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)實時檢測和處理技術(shù)（DDS）、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)（GST）及隨鉆地層評價（FEWD）等隨鉆測量技術(shù)，對地層參數(shù)、鉆井參數(shù)、井眼參數(shù)進(jìn)行實時檢測、傳輸、處理、分析。（2）開發(fā)了井下導(dǎo)向和井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。（3）發(fā)展了新鉆井技術(shù)（水平井鉆井技術(shù)、多分支井鉆井技術(shù)、欠平衡壓力鉆井技術(shù)），在此基礎(chǔ)上發(fā)展了新的小井眼鉆井技術(shù)、連續(xù)油管鉆井技術(shù)。

2 現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 向信息化、智能化方向發(fā)展信息化鉆井技術(shù)以MWDE、LWD、SWD、FEWD、GST、DDS為主要特征

智能化鉆井技術(shù)是由井下導(dǎo)向工具、測試工具、作業(yè)控制三者組成的閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。l990年由數(shù)家大石油公司合作，歷時5a，耗資1000萬美元，成功開發(fā)了集成鉆井系統(tǒng)（IDS）和集成鉆井作業(yè)系統(tǒng)（IDO）。井下閉環(huán)鉆井發(fā)展階段分為井下開環(huán)、井下半閉環(huán)、井下全閉環(huán)、地面井下全閉環(huán)4個階段。

目前已投入商業(yè)運作的鉆井系統(tǒng)有垂直鉆井系統(tǒng)（VDS）、自動定向鉆井系統(tǒng)（ADD）、自動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（AGS）、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（SRD）、旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。

2.2 向多學(xué)科緊密結(jié)合提高油井產(chǎn)量和油田采收率方向發(fā)展以水平井為例

2.2.1 水平井設(shè)計程序

水平井設(shè)計程序是1992年11月由美國石油工程協(xié)會、地質(zhì)家協(xié)會、地球物理家協(xié)會和測井分析家協(xié)會共同開會約定的。該設(shè)計內(nèi)容由地質(zhì)、鉆井、采油、成本核算4部分人員共同合作完成。

設(shè)計步驟：（1）提出候選目標(biāo)油氣藏。由作業(yè)公司提出候選目標(biāo)油氣藏。（2）地質(zhì)評價。審查油氣藏條件是否適合鉆水平井，是否有法律爭議，是否符合公司經(jīng)營戰(zhàn)略。（3）初步篩選油氣藏。初步進(jìn)行產(chǎn)量遞減和現(xiàn)值研究、儲量分析。（4）經(jīng)濟(jì)效益分析。初步經(jīng)濟(jì)分析和初步成本預(yù)測，是否受土地租賃和規(guī)劃條例限制。（5）詳細(xì)油氣藏分析。用分析模型或大型計算機(jī)數(shù)值模擬程序進(jìn)行詳細(xì)的油氣藏分析。（6）生產(chǎn)戰(zhàn)略。與詳細(xì)油氣藏分析相結(jié)合，進(jìn)行油氣藏生產(chǎn)特性的分析，確定水平段長度，距流體接觸面距離。（7）增產(chǎn)措施及完井對策。是否需要下套管、固井、射孔和壓裂，這些環(huán)節(jié)將耗費作業(yè)費用，需要認(rèn)真進(jìn)行投入與產(chǎn)出預(yù)算，作出經(jīng)濟(jì)預(yù)測評價，再作出完井方法及相關(guān)設(shè)計。（8）詳細(xì)設(shè)計（油井設(shè)計）。由石油公司鉆井部設(shè)計，包括井眼剖面、水平段長度、井徑、套管程序、套管柱設(shè)計、注水泥設(shè)計、井控、保護(hù)儲集層設(shè)計及鉆井液密度設(shè)計。（9）鉆井施工設(shè)計。包括鉆頭類型、鉆井液設(shè)計、鉆井參數(shù)設(shè)計、鉆柱設(shè)計、鉆柱下部結(jié)構(gòu)設(shè)計、鉆井設(shè)備選擇。在以上基礎(chǔ)上，進(jìn)行詳細(xì)成本預(yù)測和費用核算，重做經(jīng)濟(jì)分析，以確定水平井是否經(jīng)濟(jì)有效。（10）完井試油后評價。進(jìn)行回顧總結(jié)，以便總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)。以上設(shè)計程序稱為水平井綜合設(shè)計平臺。國外各石油公司都有自己的綜合設(shè)計平臺和軟件。軟件可融合地質(zhì)模型、鉆井模型、采油油藏模型、成本和費用核算模型，以便考證水平井的有效性和經(jīng)濟(jì)性。我國現(xiàn)在缺少此類模型。

2.2.2 水平井效益問題

水平井鉆井技術(shù)從20世紀(jì)80年代初開始研究，90年代大規(guī)模推廣應(yīng)用，目前已作為常規(guī)鉆井技術(shù)應(yīng)用于各類油藏。水平井鉆井成本已降至直井的1.5～2.0倍，甚至有的水平井鉆井成本只是直井的1.2倍。水平井產(chǎn)量則是直井的4～8倍。應(yīng)用水平井技術(shù)開發(fā)整裝油氣田，是20世紀(jì)90年代水平井應(yīng)用發(fā)展的主要趨勢之一，它不僅可顯著提高油田產(chǎn)量，更可以有效地提高油田采收率。

2.3 向有效開采特殊油氣藏方向發(fā)展

以低滲透油氣藏為例，我國已探明儲量中，低滲透油氣藏占總探明儲量25，預(yù)計近3～4a約60的新增儲量來自低滲透油氣藏。鉆井技術(shù)。美國20世紀(jì)90年代以前用水基鉆井液+常規(guī)保護(hù)油氣層技術(shù)鉆直井和用油基鉆井液鉆井（成本高）；90年代以后普遍用欠平衡技術(shù)鉆水平井，包括氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井、充氣鉆井等，方法選擇需根據(jù)儲集層特性進(jìn)行選配。某致密氣藏用常規(guī)鉆井液鉆直井，平均日產(chǎn)量為30萬m3。如用空氣鉆井，直井產(chǎn)量提高3倍，水平井產(chǎn)量提高10倍。

近2O年來鉆井技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程以信息化和智能化鉆井為核心，全面提高了鉆井技術(shù)水平，使鉆井技術(shù)由部分定量分析研究進(jìn)入全面定量分析研究，從而發(fā)展了水平井鉆井技術(shù)、多分支井鉆井技術(shù)和欠平衡壓力鉆井技術(shù)，使鉆井手段、鉆井任務(wù)、鉆井類型和鉆井對象等方面都發(fā)生了巨大變化。鉆井工程在石油工程中的作用和地位比過去更為重要。

3 參考建議

1）信息化、智能化鉆井的有關(guān)設(shè)備和技術(shù)，能引進(jìn)的采取引進(jìn)消化一創(chuàng)新的技術(shù)路線來跟蹤前沿，不能引進(jìn)的國內(nèi)自主開發(fā)。國內(nèi)三大石油公司也可以采取聯(lián)合開發(fā)的方法盡快縮短差距。

2）近10年來國外開發(fā)的三大新鉆井技術(shù)（水平井鉆井技術(shù)、多分支鉆井技術(shù)和欠平衡壓力鉆井技術(shù)）對世界石油的開采有重大影響。我國水平井鉆井技術(shù)近年來發(fā)展較快，水平井?dāng)?shù)量增多。水平井軌道控制技術(shù)比較成熟，但水平井井控技術(shù)、水平井井壁穩(wěn)定技術(shù)、水平井完井技術(shù)、水平井?dāng)y帶巖屑技術(shù)（巖屑床問題）、水平井壓裂技術(shù)等還有許多工作要做。另外我國目前所鉆水平井基本為單一水平井和雙臺階水平井，而分支水平井和多分支水平井尚未廣泛應(yīng)用，影響了水平井的經(jīng)濟(jì)效益。

3）鉆井科研工作者在觀念上應(yīng)有新的轉(zhuǎn)變。長期以來鉆井工程的主要任務(wù)是建造油氣從油氣層流至地面的通道，其衡量指標(biāo)是每米進(jìn)尺成本最低，建井時間最短，井眼質(zhì)量符合規(guī)定要求。目前石油工程技術(shù)的發(fā)展要求鉆井工程不僅要建油流通道，而且要擔(dān)負(fù)提高單井產(chǎn)量、油田采收率的部分任務(wù)和開采特殊油氣藏的任務(wù)。鉆井工程與采油工程、油藏工程必須緊密結(jié)合，這是石油工程技術(shù)發(fā)展的客觀要求，也是石油工程技術(shù)近10年來發(fā)展的總趨勢，不可逆轉(zhuǎn)。

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