關于沙特阿美公司鉆修井技術的研究

朱長勇

摘要：作為當今世界最大的石油生產(chǎn)公司，沙特阿美公司迄今已有60多年的歷史，阿美目前的平均原油日生產(chǎn)量約為800萬桶，占全球日生產(chǎn)總量的11%，其擁有世界最大的陸上油田和海上油田，世界原油儲量約66%都集中在中東，其中26%集中在沙特阿拉伯，而沙特阿拉伯的石油勘探開發(fā)和生產(chǎn)全部由沙特阿美公司控制，阿美公司石油儲量約為2700億桶，業(yè)務遍及沙特王國和全世界，其具有相當雄厚的經(jīng)濟實力和廣闊的市場；技術起點高、工作標準高、裝備配置高、隊伍素質(zhì)要求高、管理監(jiān)督嚴是阿特阿美公司的特點，其匯聚了國際上絕大多數(shù)的跨國石油服務公司，最先進的鉆修井工藝技術往往都是在阿美公司開始運用，并逐漸發(fā)展成熟起來的。說沙特阿美公司是石油高新技術的風向標，一點也不夸張。

關鍵詞：沙特阿美公司；鉆修井技術；研究

前言：

沙特阿美的油田是以石灰?guī)r和硬石膏地層為主的海相沉積型油田，地層為中生代和新生代，由白云巖、頁巖、石灰?guī)r、砂巖、硬石膏等不同地質(zhì)組成，主力油層在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地層；由于地層壓力梯度以及各層層厚厚不等，所以井漏、井涌時有發(fā)生，并且多數(shù)區(qū)塊產(chǎn)層含有H2S氣體，因此對井控要求非常嚴格。本文通過對沙特阿美鉆修井技術的發(fā)展及現(xiàn)狀，以及未來鉆修井技術的展望進行闡述，希望對國內(nèi)鉆修井工藝有一定的參考借鑒作用。

1.沙特阿美公司鉆修井技術的發(fā)展

石油鉆井技術發(fā)展已有上百年時間，隨著科學技術的發(fā)展，沙特阿美公司在鉆修井技術上不斷的研發(fā)與創(chuàng)新，阿美公司早期所用的勘探開發(fā)技術如：水平井鉆完井工藝、水力壓裂工藝、水平井和大位移井鉆井技術、膨脹管、套管鉆井、完井技術等技術，到后來所應用的空氣錘防斜打快技術、氣液介質(zhì)轉換技術、干井筒下套管等主體技術，其在鉆井性能與施工效果上不斷進行優(yōu)化和突破。以下簡要介紹幾種早期的鉆修井工藝；

1.1膨脹套（篩）管完井工藝

根據(jù)沙特油層的開發(fā)特點，有的水平井完井工藝采用膨脹套管工藝完井，將組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管管柱下入井內(nèi)至預定位置，并通過橡膠環(huán)緊貼于技術套管和井眼內(nèi)，在液壓作用下，膨脹錐使膨脹套管實現(xiàn)膨脹，對完井管柱提供懸掛密封，膨脹套（篩）管經(jīng)膨脹后，增大了回接套管內(nèi)徑，使之與井壁緊密相接觸，提高了井壁的穩(wěn)定性，增加濾砂面積，提高篩管防砂效果，便于后期采油與作業(yè)，延長了產(chǎn)油周期，提高產(chǎn)出原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低二次成本的投入。

1.2水平井段定向施工工藝

水平井段定向施工技術是使井身沿著預先設計的井斜和方位鉆達目的層的鉆井方法，是石油勘探開發(fā)領域最先進、應用最廣泛的鉆井技術之一，通過地面設備控制泵壓，調(diào)節(jié)井下工具面，可在旋轉鉆進時使鉆頭沿著特定方向鉆達地下預定目標，實現(xiàn)井下井斜和方位的控制，也稱為地質(zhì)導向鉆井。該技術的應用，大大提高了機械鉆速，縮短了鉆進周期，采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(jīng)濟、有效的開發(fā)，能夠大幅度提高油氣產(chǎn)量和降低鉆井成本，并且具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，同時利于生態(tài)環(huán)境的保護。

1.3修井工藝

通常采用堵水和防砂兩種修井方式，常用的堵水修井方法有堵水調(diào)剖、降低產(chǎn)量和人工隔板等，根據(jù)油田出水原因的不同選擇相應的修井工藝；防砂方法主要有機械防砂、化學防砂和復合防砂三大類，具體有割縫襯管（篩管）、礫石充填、人工井壁、化學固砂、壓裂防砂、射孔防砂。通常情況下礫石充填是常用的方法。

2.沙特阿美鉆修井技術的現(xiàn)狀

阿美公司近年來在鉆機裝備、鉆頭及破巖工具、控壓鉆井、高速信息傳輸、井下工具、鉆井液及新材料等方面取得顯著進展，干氣鉆井（空氣、氮氣）、霧化鉆井、泡沫鉆井及充氣鉆井四大主體技術，完成專用裝備配套：空壓機、增壓機、膜制氮、霧化泵、旋轉總成及地面管匯等， 推動了鉆井技術與裝備不斷進步。以下簡要介紹幾種現(xiàn)階段使用的鉆修井工藝；

2.1三維定向井鉆井技術

三維定向鉆井可在任何一點開窗側鉆，工作過程中所有的外部件都旋轉，不依賴外部移動墊塊推靠地層產(chǎn)生側向，每個命令都有各自獨特的波動模式，并和預先設定的導向圖上的離散點一一對應，在工具下鉆之前都已經(jīng)通過編程方式輸入到工具的內(nèi)存中，減少了機械以及壓差卡鉆的可能性，能有效改善井身質(zhì)量。

2.2連續(xù)循環(huán)氣體鉆井技術。

針對傳統(tǒng)鉆井方式在接單根、起下鉆期間停止介質(zhì)循環(huán)后會誘發(fā)的井下復雜問題，閥式連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)，能保持鉆井介質(zhì)在循環(huán)狀態(tài)下完成接單根、起下鉆作業(yè)；閥式連續(xù)循環(huán)鉆與工具面相對位置保持一致的內(nèi)部閥門分流了部分泥漿到活塞。泥漿驅動活塞伸出來推靠導向套筒。在中性模式下，泥漿閥連續(xù)旋轉，鉆頭的側向力沿著裸眼井壁均勻分布，消除因停止循環(huán)所導致的一切井下復雜因素，提高氣體鉆井應對復雜地層的能力。

2.3隨鉆測井技術

隨鉆測井技術是在在鉆井的同時使用儀表化的鉆鋌對地層進行測量以完成測井作業(yè)，將巖石物理分析與油氣評價所需要的信息以及測量結果和鉆井信息實時送到地面進行處理和應用，便于實時指導鉆進的一種石油鉆井技術；與常用的電纜測井技術不同，隨鉆測井能及時獲得真實反映原狀地層特性的信息，精確地質(zhì)導向。因此，能大幅提高地層評價的準確性，實現(xiàn)實時監(jiān)測，便于降低井控事故率，具有較高的安全可靠性；能有效減少井場鉆機占用時間，提高鉆井效率。另外，在大斜度井，特別是水平位移超過800米的大位移水平井中，隨鉆測井是唯一可用的測井技術，是近20年發(fā)展速度最快和最為成熟的石油鉆井技術之一。

2.4井下閉環(huán)鉆井技術

井下閉環(huán)鉆井技術，包括井下隨鉆測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整體綜合解釋、井下操作自動控制等多項核心技術，是一種集成化鉆井技術。是信息化、智能化向自動化過渡過程中逐步形成的鉆井技術，井下閉環(huán)鉆井的發(fā)展經(jīng)歷了井下開環(huán)鉆井階段、井下半閉環(huán)鉆井階段、井下閉環(huán)鉆井階段和全閉環(huán)鉆井階段。鉆井施工主要包括兩部分：井下操作：即隨鉆測井，了解和分析井下地質(zhì)信息；平臺操作：即數(shù)據(jù)采集，收集整理鉆井需要的信息數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)翻譯成可以用于鉆井工程的參數(shù)。

3 鉆井新路徑，沙特阿美鉆修井技術未來的發(fā)展趨勢

縱觀近年來世界鉆井技術發(fā)展動向，鉆修井技術發(fā)生著深刻變化，在當前及未來的石油鉆井工程實施中，極端環(huán)境下的資源勘探開發(fā)正成為熱點和焦點，材料、通訊、計算機技術的飛速發(fā)展、鉆井的遠程控制和自動化操作使得作業(yè)區(qū)域不斷擴大；智能鉆井和生產(chǎn)將是數(shù)字油田的基石，通過隨鉆測井技術收集地質(zhì)、儲層條件等信息，指導鉆井工程，進行導向鉆井將成為發(fā)展趨勢之一；隨著無限數(shù)據(jù)傳輸技術在石油鉆井工程中的應用，無線測井成為可能，遠程控制和監(jiān)視儀器將使油氣井越來越自動化，石油鉆井將實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化傳輸，如：鉆井信息化技術井下寬帶信息傳輸技術、閥式連續(xù)循環(huán)裝置、遠程鉆井咨詢系統(tǒng)、實時錄井技術等等，能大幅度減少在偏遠地區(qū)井的作業(yè)人次；所以，智能化鉆井成為必然發(fā)展趨勢和主要發(fā)展方向；隨著石油鉆井機向著交流和變換頻率發(fā)展，石油鉆井深度也越來越大，集機、電、液一體化技術于一體的鉆井設備越來越大型化、自動化。智能儀器儀表、實時通信和先進的分析工具實現(xiàn)產(chǎn)量的提高，既能滿足石油鉆井的工程需要，又能保證鉆井工程的安全性和效益性。

總結：

綜合當今國際石油工業(yè)的發(fā)展趨勢和鉆井技術的發(fā)展，不難看出阿美公司應用新技術工藝的速度很快，鉆井工藝技術的發(fā)展趨勢主要以提高勘探開發(fā)的綜合效益為目標，向有利于發(fā)現(xiàn)新油氣藏和提高油田采收率方向發(fā)展；以信息化、智能化為特點，向自動化鉆井方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]光新軍，王敏生，閆娜，皮光林，思娜 沙特阿美石油公司石油工程技術創(chuàng)新戰(zhàn)略及啟示《石油科技論壇》，2017（3）：60-67