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　　2　我國與世界鉆井技術(shù)的差距與對策

　　我國陸上鉆井雖然取得很大成就，但當(dāng)前國際競爭激烈，世界鉆井技術(shù)發(fā)展很快，我國今后面臨的形勢仍很嚴(yán)峻，如不加快發(fā)展，已經(jīng)縮小的差距，仍有拉大的可能，事實(shí)上，鉆井技術(shù)的一些領(lǐng)域，差距已經(jīng)加大了。

　2．1　世界鉆井技術(shù)的發(fā)展與我們的差距

　　這些年國外油公司和技術(shù)服務(wù)，兼并很多，總的趨勢是越兼并規(guī)模越大。油公司和油公司合并，技術(shù)服務(wù)公司之間合并，越合并鉆井技術(shù)越得到發(fā)展，鉆井技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目越多、越配套，更利于競爭。

　　21世紀(jì)世界鉆井發(fā)展的趨勢是向自動化、智能化鉆井發(fā)展。這個(gè)時(shí)期特點(diǎn)：一是將鉆井、電測、信息采集、傳輸，控制技術(shù)緊密結(jié)合；二是從地面人工控制發(fā)展為地下全自動閉環(huán)控制，從地面為主的間斷信息采集發(fā)展為地下直接連續(xù)的信息采集，能隨鉆及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣藏，減少油氣層損害。因此，必須知道近期國外鉆井的關(guān)鍵技術(shù)。

　2．1．1　老油田多種類型井，有利于提高采收率

　　大力發(fā)展重鉆井（Reentry），就是在老井加深，老井內(nèi)側(cè)鉆，鉆水平井等。在老油田中針對不同類型油氣藏特點(diǎn)，選擇鉆多底井、側(cè)鉆水平井、徑向水平井、水平井、小井眼井等，老油田通過鉆這些井，提高了單井產(chǎn)量，節(jié)省了投資，提高了采收率。中國石油天然氣集團(tuán)總公司在老油田鉆了一些老井側(cè)鉆井與水平井，但數(shù)量少。其他類型井基本上未鉆，還未將鉆以上類型井作為老油田提高采收率的一種有效手段。

　　2．1．2　旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

　　這是邁向自動化、智能化鉆井的重要標(biāo)志，國外在水平井、大位移井、大斜度井、三維多目標(biāo)井中推廣應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，既提高了鉆井速度，減少了事故，也降低了鉆井成本。我們目前只應(yīng)用了初級導(dǎo)向鉆井技術(shù)，對地面人工控制的導(dǎo)向鉆井與井下全自動閉環(huán)控制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井尚未應(yīng)用。

　2．1．3　超深井鉆井技術(shù)

　　國外新區(qū)第一口超深井（6 000m）一般一年鉆一口，而我們一般兩年鉆一口，花費(fèi)0.8～1億元。

　 2．1．4　大位移鉆井技術(shù)

　　國外鉆大位移井在海上和灘海地區(qū)見到了好的效果，海上可少建人工島和平臺，節(jié)省大量投資。灘海地區(qū)可從陸上鉆大位移井，可代替修堤和鉆井平臺，目前國外鉆10km水平位移的大位移井技術(shù)已完全掌握，我們陸上灘海尚未鉆過3km以上位移的大位移井。

　2．2　集團(tuán)公司今后應(yīng)采用的技術(shù)和對策

　　東部老油田油藏類型多，多進(jìn)入開發(fā)中、后期，含水高，殘余油多。西部為儲量接替地區(qū)，油藏埋藏深。東部灘海地區(qū)要進(jìn)行勘探、開發(fā)。長慶、新疆、青海、四川等地區(qū)要加快發(fā)展天然氣。根據(jù)以上地區(qū)勘探開發(fā)要求，為趕上國際水平，集團(tuán)公司應(yīng)采用以下關(guān)鍵技術(shù)和對策。

　 2．2．1　發(fā)展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

　　導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（steeralle drilling system ）就是用一種最優(yōu)的下部鉆具組合，用它能增斜、降斜，后又發(fā)展能穩(wěn)斜。導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最初只用在定向井、叢式井。隨著油田類型的增多以及開發(fā)的要求，需要鉆大斜度井、水平井、三維多目標(biāo)井、大位移井等。因此導(dǎo)向鉆井有了相應(yīng)的發(fā)展，導(dǎo)向鉆井發(fā)展可分為三個(gè)階段：初級導(dǎo)向鉆井、地面人工控制的導(dǎo)向鉆井以及全自動的井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井。

　　（1）初級導(dǎo)向鉆井。

　　就是用彎外殼螺桿鉆具（斜度0.8°～1°），用這套鉆具造斜、降斜，旋轉(zhuǎn)鉆具時(shí)也可穩(wěn)斜。也就是用這套鉆具在造斜段、降斜段實(shí)行滑動鉆進(jìn)，在穩(wěn)斜段實(shí)行旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。遼河、大港、勝利等油田已大量使用這項(xiàng)技術(shù)。

　　（2）地面人工控制的導(dǎo)向鉆井。

　　這種導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)就是使用變徑穩(wěn)定器加螺桿鉆具，用于造斜、降斜。變徑穩(wěn)定器加在上部，當(dāng)處于最小直徑時(shí)，靠近鉆頭穩(wěn)定器起支撐作用，使井眼增斜；當(dāng)變徑穩(wěn)定器處于最大直徑時(shí)，井底鉆具組合兩端受支撐，井眼可穩(wěn)斜或降斜。一般穩(wěn)斜或增斜，取決于地層性質(zhì)。變徑穩(wěn)定器直徑大小靠鉆壓調(diào)節(jié)，靠排量鎖定。變徑穩(wěn)定器是由3個(gè)螺旋狀翼片組成，翼片上裝有6個(gè)活塞，鉆具加壓，活塞伸出翼片表面，穩(wěn)定器直徑增加。第二階段的地面控制的導(dǎo)向鉆井比第一階段的初級導(dǎo)向鉆井的優(yōu)點(diǎn)是變徑穩(wěn)定器直徑可以調(diào)節(jié)，造斜率高。但這兩個(gè)階段的導(dǎo)向鉆井共同的缺點(diǎn)是造斜段、降斜段均需滑動鉆進(jìn)。滑動鉆進(jìn)時(shí)機(jī)械鉆速低，攜巖能力差，井眼不夠清潔，易發(fā)生粘吸卡鉆。

　　（3）全自動的井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井。

　　這個(gè)系統(tǒng)是從地面人工控制的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)發(fā)展成全自動控制的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可實(shí)施井下自動測量、辨別、處理、控制、傳輸。已經(jīng)擁有這個(gè)系統(tǒng)的公司有德國的VDS系統(tǒng)（VDS1、VDS3、VDS5），美國Baker Hughes 的SDD系統(tǒng)，又發(fā)展 Auto Trak即 RCLS系統(tǒng)，美國 Hallilurton的 TRACS系統(tǒng)以及英國 Camco公司的 SRD系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是造斜、降斜、穩(wěn)斜段均能實(shí)行旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，有利于提高機(jī)械鉆速、攜巖能力好，減少壓差卡鉆。可進(jìn)行 LWD（隨鉆電測）、 MWD（隨鉆測量），實(shí)行中子密度，補(bǔ)償雙向電阻率、伽瑪，近鉆頭電阻率測井，實(shí)行地質(zhì)導(dǎo)向，F(xiàn)EWD（隨鉆地層評價(jià)）。這個(gè)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)是在下部鉆具有一個(gè)非旋轉(zhuǎn)的筒形外套，中間有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上邊接鉆具，下邊接鉆頭。中間軸可用螺桿鉆具旋轉(zhuǎn)，也可用轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。非旋轉(zhuǎn)的筒形外套上裝有井斜、方位測量傳感器，可測量出井斜、方位、工具面角，并將數(shù)據(jù)傳到微處理器中，微處理器接到信息，經(jīng)過辨別、比較，然后給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令控制驅(qū)動裝置，操縱液壓閥、驅(qū)動活塞，控制三個(gè)棱塊伸出高度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。MWD將井下信息及時(shí)輸送到地面。

　　2．2．2　發(fā)展超深井鉆井技術(shù)

　　根據(jù)“穩(wěn)定東部，發(fā)展西部”的方針，西部要加快發(fā)展，找到更多的儲量，就要加快西部勘探。西部油氣藏埋藏深，要加快勘探就要掌握鉆深井、超深井技術(shù)。我國西部塔里木、準(zhǔn)噶爾盆地，這些年鉆超深井水平有很大提高。塔里木鉆5 000m、 6 000m生產(chǎn)井速度快。但是西部新區(qū)第一口6 000m左右探井鉆井速度慢，一般兩年鉆一口，花費(fèi)0.8～1億元。要加快新區(qū)深探井速度應(yīng)從以下幾個(gè)方面解決：（1）控制探井的目的層數(shù)，一口探井目的層最好不超過兩層，目的層多了，帶來井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。（2）設(shè)計(jì)一個(gè)合理的井身結(jié)構(gòu)，對鉆成一口井是非常重要的，應(yīng)滿足勘探開發(fā)地質(zhì)及工程要求，設(shè)計(jì)套管層次應(yīng)留有余地，避免同一裸眼段內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)以上不同壓力系數(shù)地層，套管設(shè)計(jì)要充分考慮油氣層特點(diǎn)和地層特點(diǎn)。（3）徹底破除鉆井液密度高了，就槍斃油層的陳舊觀念。應(yīng)認(rèn)清造成油氣層損害的主要原因是井內(nèi)液柱壓力大于地層壓力差，而不是不考慮地層壓力大小，只注意鉆井液密度的高低。這個(gè)壓力差（△P）越大，鉆井液中濾液固相越容易進(jìn)入油氣層，對油氣層的損害也越大。不過，當(dāng)鉆開油氣層時(shí)，如果鉆井液中的固相顆粒尺寸與砂巖油氣層喉道直徑相配伍，這時(shí)，一定的壓差有利于在井壁形成質(zhì)量好的濾餅，阻擋濾液、固相進(jìn)入油氣層。（4）實(shí)行平衡壓力鉆井，選擇合理的鉆井液密度分幾種情況：①一般情況，鉆井液密度等于地層空隙壓力加一個(gè)壓差（△P），△P油井為1.5 MPa～3.0MPa,氣井為3.0 MPa～ 5.0MPa。②遇鹽巖層時(shí)，應(yīng)按鹽巖層蠕變曲線確定鉆井液密度。③遇高壓鹽水層時(shí)應(yīng)按鹽水層壓力確定密度。④遇不穩(wěn)定地層，應(yīng)根據(jù)地層空隙壓力、坍塌壓力、破碎壓力確定密度。

　　 2.2.3　采用大位移鉆井技術(shù)

　　這些年，國外大位移鉆井技術(shù)發(fā)展很快，水平位移已達(dá)到10km，大位移井主要用于海上和灘海地區(qū)，鉆大位移井可減少人工島或平臺數(shù)量，灘海地區(qū)可從陸上向近海鉆大位移井，可節(jié)省大量投資。建議遼河、大港、冀東灘海地區(qū)盡快發(fā)展大位移井，大位移井的關(guān)鍵技術(shù)是：（1）為減少阻力和扭矩，使用準(zhǔn)懸鏈線井身剖面及油基鉆井液，用帶護(hù)箍的鉆桿。（2）使用高扭矩接頭，高扭矩潤滑油，高強(qiáng)度鉆桿。（3）保持井眼穩(wěn)定。（4）保持井眼清潔。（5）避免套管磨損，固井時(shí)部分套管懸浮，轉(zhuǎn)動尾管提高固井質(zhì)量。

　 2.2.4　老油田應(yīng)選擇重鉆井技術(shù)

　　在老油田如砂巖注水油田、稠油油藏、低滲透油藏、斷塊油藏等都不同程度存在一些死油區(qū)塊、枯竭井等。在這些不同類型的老油田中，應(yīng)有選擇的鉆重鉆井（Reentry）如老井加深井，套管內(nèi)側(cè)鉆井以及鉆多底井（分枝井），側(cè)鉆水平井、定向井、大斜度井、大位移井（包括三維多目標(biāo)大位移井即蛇形井）、徑向水平井、水平井等，加上使用導(dǎo)向鉆井技術(shù)，使這些類型井真正成為老油田提高單井產(chǎn)量，降低成本，提高采收率的有利手段。

　2.2.5　加強(qiáng)鉆井基礎(chǔ)理論研究

　　過去4個(gè)5年計(jì)劃中鉆井重大技術(shù)取得很大進(jìn)步，是由于總公司鉆井局、科技局及各油田抓了鉆井重大科技攻關(guān)，重視鉆井基礎(chǔ)理論的結(jié)果，石油工程委員會還專門成立了鉆井基礎(chǔ)理論學(xué)組。今后鉆井基礎(chǔ)理論應(yīng)重點(diǎn)研究石油鉆井巖石力學(xué)、石油鉆井巖石破碎力學(xué)、鉆井流體力學(xué)、石油鉆井化學(xué)、鉆井管柱力學(xué)、鉆井控制工程學(xué)等。

　2.2.6　加強(qiáng)鉆井裝備的更新改造

　　前面介紹了集團(tuán)公司裝備取得的成就,隨著使用時(shí)間的推移,目前集團(tuán)公司鉆井裝備新度系數(shù)低,加上國外鉆井裝備的進(jìn)步,集團(tuán)公司的裝備顯得不夠適應(yīng),大慶Ⅰ、Ⅱ鉆機(jī)傳動效率低，搬遷車次多，部件壽命短。4 500m、6 000m鉆機(jī)缺少電驅(qū)動鉆機(jī)、頂部驅(qū)動設(shè)備。還應(yīng)加強(qiáng)高效固井設(shè)備、隨鉆電測儀器（LWD）新型高效牙輪鉆頭、PDC鉆頭等的攻關(guān)和研制。由于目前的體制，鉆井單位無力改造、更新設(shè)備，集團(tuán)公司應(yīng)研究籌措資金予以解決。