【論文摘要】回顧了中華人民共和國建國50年來石油天然氣鉆井技術(shù)經(jīng)歷的組建時期、發(fā)展時期和科學(xué)鉆井時期，以及每個時期所取得的成就，并展望21世紀(jì)我國鉆井技術(shù)的發(fā)展前景將是自動化、智能化鉆井。文中分析了我國與國際鉆井技術(shù)存在的差距，指出中國石油天然氣集團(tuán)公司目前鉆井技術(shù)水平將面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，提出了21世紀(jì)鉆井技術(shù)的五條技術(shù)發(fā)展措施和對策，即發(fā)展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、超深井鉆井技術(shù)、大位移鉆井技術(shù)，提高老油田產(chǎn)量的各類型鉆井技術(shù)和加強(qiáng)鉆井基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)鉆井裝備的更新改造技術(shù)。
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當(dāng)我們展望21世紀(jì)鉆井工程前景時，讓我們先回顧一下建國50年來鉆井取得的成就。我國石油鉆井從1949年建國開始到現(xiàn)在50年中為勘探找油氣、為開發(fā)采油氣、鉆井做出了巨大貢獻(xiàn)。
1 石油鉆井經(jīng)歷了組建、發(fā)展和提高時期
新中國的石油鉆井事業(yè)，從解放到現(xiàn)在50年中，取得了巨大的發(fā)展，經(jīng)歷了組建、發(fā)展和提高三個時期。
1．1 石油鉆井組建時期（1949年-1957年）
1951年新中國在新疆成立中蘇石油公司，以后在甘肅玉門油礦、陜西延長油礦、四郎廟和永坪，以及青海民和地區(qū)成立了鉆探大隊(duì)。四川成立了西南石油勘探處。從此，我國有了專門從事鉆井的機(jī)構(gòu)。1953年在西安成立了石油鉆探局，專門領(lǐng)導(dǎo)全國勘探、鉆井工作。鉆井隊(duì)也有了很快的發(fā)展，由1949年的 8個隊(duì)發(fā)展到1957年的205個隊(duì)，鉆機(jī)達(dá)到319臺。當(dāng)時鉆井集中在玉門的老君廟、三號重力高、鴨兒峽、白楊河、永昌、文殊山、教水，陜北的七里鎮(zhèn)、四郎廟、永坪，四川省的隆昌、龍女、合川、江油、厚壩、龍泉山、石油溝，新疆的獨(dú)山子、克拉瑪依、白堿灘、烏爾禾、百口泉、依?？死锟?。青海的民和、冷湖等地區(qū)。發(fā)現(xiàn)了克拉瑪依、鴨兒峽油田。年鉆井總進(jìn)尺由1949年的0.5萬米增加到1957年的52.9萬米，1957年平均臺年進(jìn)尺4 007m，該年原油產(chǎn)量達(dá)到145萬噸，比建國初期增長了12倍。
鉆井裝備是從前蘇聯(lián)、羅馬尼亞引進(jìn)的。3 200m的鉆機(jī)有Y2－4－3、Y2－4－5、Y2－4－5Д、R3200。1 000m左右的鉆機(jī)有貝烏－40、貝亞鉆機(jī)等。玉門、四川解放前還買了幾臺美國的30型、50型、75型鉆機(jī)。還引進(jìn)了前蘇聯(lián)、羅馬尼亞的套管、牙輪鉆頭、取心鉆頭、渦輪鉆具、鉆桿、鉆鋌、防噴器、水泥車、打撈工具等。
多數(shù)地區(qū)使用轉(zhuǎn)盤鉆井，只有延長油礦使用頓鉆。玉門、四川地區(qū)學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)還使用了渦輪鉆具鉆井。鉆井技術(shù)也有了進(jìn)步，過去40年代使用輕壓、小排量、低轉(zhuǎn)速鉆井。1952年6月玉門的河西區(qū)鉆井會議，確定推廣前蘇聯(lián)的“重壓、快轉(zhuǎn)速、大排量”的鉆井經(jīng)驗(yàn)。使用的鉆頭多從前蘇聯(lián)、羅馬尼亞進(jìn)口。這個時期開始鉆井深3 200m的井，鉆速很慢，要一年多才鉆一口井。1955年開始用渦輪鉆具進(jìn)行側(cè)鉆處理事故。同年用渦輪鉆具、彎接頭開始鉆我國第一口定向井C—215井，1956年完井。鉆井液多為細(xì)分散鉆井液，使用膨潤土和褐煤粉（或丹寧）燒堿配成煤堿液。套管采用324、219、146系列，1950年開始用蘇制水泥車固井，用人工割水泥袋。使用的鉆桿全部為細(xì)扣鉆桿，易發(fā)生折斷，用原油浸泡法解除卡鉆。測斜使用虹吸測斜儀。還使用了鉆機(jī)整體搬遷。管理上建立了生產(chǎn)管理工作責(zé)任制，技術(shù)管理上建立了工程師專責(zé)制。
1．2 石油鉆井發(fā)展時期（1958年-1977年）
在這20年中，雖然經(jīng)過1958年到1960年3年自然災(zāi)害與1966年到1976年10年文化大革命禍害，但由于石油工業(yè)部組織了11次石油大會戰(zhàn)，即玉門、四川、大慶、勝利、大港、江漢、遼河、長慶、吉林、河南、華北會戰(zhàn)，會戰(zhàn)中加強(qiáng)了領(lǐng)導(dǎo)，集中了全國人力、物力，組織科技攻關(guān)，克服了重重困難，取得突出成果，鉆井隊(duì)伍有了很大發(fā)展，鉆井隊(duì)達(dá)570個，鉆機(jī)達(dá)到942臺，1977年鉆井總進(jìn)尺352.3萬米，臺年進(jìn)尺7 206m，鉆井取得較大進(jìn)展。
1.2.1 提高了鉆井速度
大慶會戰(zhàn)將我國淺井（1 000m左右井）鉆井水平大大提高了，1971年大慶油田1205鉆井隊(duì)創(chuàng)造年進(jìn)尺12.7萬米的最高記錄。一個隊(duì)一個月可鉆5口～6口井。2 000m左右的井，勝利油田臺年進(jìn)尺達(dá)到18 000m，接近國際水平。1973年勝利油田3252鉆井隊(duì)鉆2 000m左右的井，創(chuàng)年進(jìn)尺15.1萬米最高記錄。3 000m左右的井，玉門、大港油田均鉆了一批井，一個月鉆一口井。這個時期鉆超過4 000m的深井31口，其中大港的新港57井（5 127m）、勝利東風(fēng)2井（5 006m）、江漢王2井（5 163m）、四川女基井（6 011.6m）均超過5 000m，但鉆速很慢。
1.2.2 鉆井技術(shù)有了發(fā)展
?。?）通過四川、華北會戰(zhàn)摸索出一套對付裂縫性碳酸鹽巖和古潛山油氣藏的鉆井方法。四川采用先期完成，清水、空氣、天然氣鉆開氣層，中途測試，“十快、十細(xì)”動作，1958年、1965年兩次會戰(zhàn)，幾十臺鉆機(jī)實(shí)行欠平衡鉆井,邊噴邊鉆。勝利油田形成了一套使用刮刀鉆頭，滿眼鉆具防斜，鐘擺鉆具糾斜，“重鉆壓，快轉(zhuǎn)速，大排量”的快速鉆進(jìn)方法。江漢油田在78°地層傾角構(gòu)造上，利用自然造斜規(guī)律打“中靶上環(huán)”井。
?。?）特殊工藝井鉆井技術(shù)取得進(jìn)展。1960年前，玉門油田用渦輪鉆具鉆定向井8口，雙筒井4雙8口，多底井2口，空氣鉆井1口。四川局1963年在南充構(gòu)造270號井鉆成1口3個井底的多底井，1964年用空氣鉆成1口井；1965年鉆成磨3井水平井，水平位移444.2m（井深1 685m，井斜92°)；1976年鉆成1口大斜度井(巴24井)，水平位移537.7m（井深1 332m，井斜119°）。1962年大慶油田在南1－3－39井鉆成我國第一口救援井，井深911.5m，井斜13.3°。1973年吉林油田鉆成第二口救援井火3井，井深329m。
?。?）鉆井液技術(shù)有了發(fā)展。從細(xì)分散發(fā)展到粗分散鉆井液，1962年使用羧甲基纖維素處理劑，四川使用密度小于1的油包水鉆井液，使用石灰石粉加重鉆井液。1964年大慶研制成功水解聚丙稀腈與木質(zhì)素磺化鐵鉻用于深井，1973年勝利油田首先采用聚丙稀酰胺鉆井液，華北、遼河、四川、大港使用水解聚丙稀酸鈣鉆井液，形成了低固相聚合物鉆井液體系。江漢油田使用酸性羧甲基纖維素飽和鹽水鉆井液鉆厚鹽巖層。
（4）出現(xiàn)了新型鉆頭。大慶、勝利、大港先后研制成噴射式刮刀鉆頭、硬質(zhì)合金刮刀鉆頭、聚晶金剛石三刮刀鉆頭。勝利油田一只刮刀鉆頭進(jìn)尺3 135m。江漢油田試驗(yàn)了密封軸承牙輪鉆頭。
?。?）取心工具和技術(shù)有了發(fā)展。1959年四川使用單筒取心，1961年大慶使用投砂憋泵單筒取心，玉門、四川于1963年、1964年使用雙筒取心，大港研制了疏松地層取心工具，大慶、勝利、大港創(chuàng)造一次取心超過100m，取心收獲率100%的成績。大慶油田為獲得準(zhǔn)確的開發(fā)原始數(shù)據(jù)，研制成密閉取心工具。
?。?）固井裝備和技術(shù)。1965年大慶、勝利、大港研制成氣動下灰設(shè)備，各油田使用管匯車，散裝水泥庫，渦輪流量計(jì)，1964年新疆使用雙級注水泥成功。采用雙凝水泥，加回壓候凝等。
1.2.3 鉆井裝備有改善
1966年大慶油田將5Д鉆機(jī)改成電驅(qū)動鉆機(jī)，1971年我國自制成5 000m鉆機(jī)，3 200m鉆機(jī)換上了600馬力鉆井泵，大慶油田將貝烏40鉆機(jī)改成電驅(qū)動鉆機(jī)。1972年大港油田研制成功液壓防噴器和萬能防噴器。1974年研制成功閃光對焊鉆具設(shè)備和摩擦焊機(jī)等。
1.2.4 管理方面
鉆井隊(duì)普遍建立以崗位責(zé)任制為主要內(nèi)容的八項(xiàng)制度即崗位責(zé)任制、交接班制、巡回檢查制、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制、質(zhì)量檢查制、崗位練兵制、安全生產(chǎn)制、班組經(jīng)濟(jì)核算制。機(jī)關(guān)和后勤單位干部都制訂崗位工作制度。這些制度促進(jìn)了干部、工人的工作責(zé)任心。會戰(zhàn)期間加強(qiáng)“三基”（基層建設(shè)、基礎(chǔ)工作、基本功）工作，培養(yǎng)“三老四嚴(yán)”作風(fēng)（三老是做老實(shí)人、說老實(shí)話、做老實(shí)事。四嚴(yán)是嚴(yán)格的要求、嚴(yán)密的組織、嚴(yán)明的紀(jì)律、嚴(yán)肅的態(tài)度），鍛煉和培養(yǎng)了一批思想好，作風(fēng)好，能打硬仗的隊(duì)伍。
1．3 科學(xué)鉆井時期（1978年到現(xiàn)在，也是鉆井提高時期）
1978年，中國石油鉆井進(jìn)入科學(xué)鉆井時期，科學(xué)鉆井就是主要靠先進(jìn)設(shè)備、工具、測量儀器、計(jì)算機(jī)以及先進(jìn)鉆井理論和技術(shù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工的鉆井工程?？茖W(xué)鉆井時期，無論從完成的鉆井工作量、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、鉆井技術(shù)和裝備達(dá)到的水平，均超過以往任何時期，不少鉆井技術(shù)趕上和接近國際水平。
1.3.1 完成的鉆井工作量大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高
每年鉆井總進(jìn)尺由1977年（石油部）的322萬米，提高到1997年（中國石油天然氣總公司）的1 749萬米，每年交井口數(shù)由1977年的1 693口增加到1997年的10 908口（見表1），臺年進(jìn)尺增長快（見表2）。
表1
年 總進(jìn)尺
（萬米) 交井口數(shù)
(口) 動用井隊(duì)
(個) 平均井深
（m) 臺年進(jìn)尺
(米/年)
1977 352 1693 469 1886 7206
1997 1749 10908 741 1610 23613
表2
井深
（m) 臺年進(jìn)尺
（m） 一年交井
口數(shù)（口） 達(dá)到指標(biāo)
的油田 先進(jìn)隊(duì)指標(biāo)
1200 40000～
50000 35～40 大慶 1202隊(duì)1天鉆完井深
1200m的井
2200 30000～
35000 14～16 勝利 32661隊(duì)6天鉆完井深
2602m的大206－2井
3000 25000～
30000 8～10 勝利 32918隊(duì)14天鉆完井深
3100m的岔80－10井
4500 18000 4 塔里木解放
渠（生產(chǎn)井) 6087隊(duì)52天鉆完井深
4550m的解放11－4井
4935～
5000 20000 4 塔里木輪南
（生產(chǎn)井) 6029隊(duì)50天鉆完井深
5131m的真86井
6000 12000 2 塔里木河塘
（生產(chǎn)井) 95天鉆完井深6180m
的東河4－3井
1.3.2 重大鉆井技術(shù)達(dá)國際水平
這個時期在注意與國外技術(shù)交流和赴國外考察的同時，更重要的是通過“五五、六五、七五、八五規(guī)劃”國家科技項(xiàng)目攻關(guān)，各油田與院校緊密協(xié)作，使我國的重大關(guān)鍵技術(shù)趕上并達(dá)到國際水平。
?。?）噴射鉆井技術(shù)（“五五”國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目）。
噴射鉆井主要是提高泵壓和鉆頭比水功率，提高噴射速度，適當(dāng)縮小噴嘴尺寸和排量，結(jié)合“六五”優(yōu)化鉆井技術(shù)，優(yōu)選水力參數(shù)和機(jī)械參數(shù)，充分發(fā)揮水力和機(jī)械交互破巖作用。使用組合噴嘴、長噴嘴，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。堅(jiān)持提高噴射鉆井二、三階段鉆機(jī)。“七五”期間噴射鉆井二、三階段占完成井比例已上升至95.1％，由于二、三階段的增加，提高了機(jī)械鉆速，“七五”期間全國平均機(jī)械鉆速達(dá)7.1m/h,比“六五”期間機(jī)械鉆速提高36%,多鉆進(jìn)尺365萬米,節(jié)約二十多億元。
?。?）平衡壓力鉆井與井控技術(shù)（“六五”國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目）。
通過攻關(guān)及推廣，各油田掌握了不同地層條件下，如何合理選擇鉆井液密度，實(shí)行平衡壓力鉆井，做到及時發(fā)現(xiàn)溢流正確關(guān)井。各油田按規(guī)定配備和安裝了防噴井口裝置，掌握了一次控制、二次控制技術(shù)理論及處理井噴失控、著火技術(shù)。井噴失控率由千分之二三降到1990年的千分之零點(diǎn)八。
?。?）定向井、從式井鉆井技術(shù)（1986年～1990年的“七五”國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目）。
通過攻關(guān)及推廣，各油田“七五”期間鉆各類定向井4 317口，節(jié)約土地7 500畝，節(jié)約資金2.5億元。遼河油田叢式井整體開發(fā)大民屯油田，勝利油田在一個井場鉆42口叢式井。各油田掌握了定向井、叢式井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟件包，包括叢式井開發(fā)油田平臺數(shù)和平臺位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，三維繞障井和三維多目標(biāo)井設(shè)計(jì)技術(shù)。各油田均開發(fā)了定向井專業(yè)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件。在井眼軌跡控制方面，掌握了一套適合井下條件的增斜、降斜鉆具組合。由于掌握了計(jì)算機(jī)掃描監(jiān)測技術(shù)，大大提高了井眼軌跡防碰和繞障技術(shù)的水平。
?。?）油氣層保護(hù)技術(shù)（1986-1990年“七五”國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目）。
通過5個油田5年攻關(guān)，在7種類型油氣藏進(jìn)行攻關(guān)試驗(yàn)，即①超低滲透油藏②低壓、低滲透油藏③低壓中滲透油藏④稠油油藏⑤古潛山油藏⑥含鹽巖油藏⑦碳酸鹽巖氣藏7種類型油氣藏。形成了八項(xiàng)保護(hù)油氣層技術(shù)，即：①油氣層損害的實(shí)驗(yàn)室評價方法②油氣層損害機(jī)理③油氣層損害的現(xiàn)場評價④保護(hù)油氣層的鉆井液、完井液⑤平衡壓力鉆井與井控技術(shù)⑥固井技術(shù)⑦射孔技術(shù)⑧壓裂酸化技術(shù)。針對砂巖油藏敏感礦物類型，含量選擇與油氣層配伍的鉆井液、完井液。研制了油基、水基、泡沫、充氣鉆井液，以及酸溶、水溶、油溶暫堵劑。“七五”期間在14個試驗(yàn)區(qū)使用，“八五”期間至今已大量推廣應(yīng)用以上技術(shù)，見到了顯著效果。
（5）水平井鉆井技術(shù)（1991年～1995年“八五”國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目）。
由6個油田進(jìn)行攻關(guān)，在6種油氣藏中5年共鉆長、中、短半徑水平井57口，到1997 年已完成水平井153口，其中多數(shù)為中半徑水平井。統(tǒng)計(jì)已投產(chǎn)的35口水平井，共計(jì)增產(chǎn)原油35.7萬噸，獲經(jīng)濟(jì)效益4.2億元,水平井單井產(chǎn)量為直井的2.5～6倍。通過攻關(guān)掌握了水平井井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，建立了水平井下部鉆柱大撓度受力分析模型，以及平衡曲率和極限曲率法的水平井井眼軌跡預(yù)測模型。研制成水平井用單彎、雙彎、可調(diào)彎外殼螺桿鉆具并形成系列。還研制成水平井鉆井液、完井液，進(jìn)行了水平井偏心環(huán)空流場攜巖機(jī)理的研究，弄清了水平井巖屑床形成的條件。掌握了不同類型油藏長、中半徑水平井完井方法和水平段、長井段和大跨距多井段射孔技術(shù)以及水平井泵入式，濕式接頭、柔性測井方法。
?。?）深井、超深井鉆井技術(shù)。
1966年7月28日大慶油田鉆成松基6井（井深4 170m），1976年4月30日四川局又鉆成我國第一口超深井女基井（井深6 011m），以后又鉆成兩口超過7 000m的井（四川關(guān)基井7 175m，新疆固2井7 002m）。1989年4月塔里木會戰(zhàn)指揮部成立，開始大規(guī)模地鉆深井、超深井。使超深井鉆井速度大幅度提高，輪南地區(qū)5 000m左右的井，一年可鉆4口，東河塘地區(qū)6 000m左右的井一年可鉆兩口。過去復(fù)雜地區(qū)長期打不成超深井，現(xiàn)在打成了，如東秋里塔克地區(qū)打成了東秋5井，英吉沙地區(qū)打成了英科1井等。通過鉆深井、超深井積累了鉆超深井經(jīng)驗(yàn)，即要有一個合理的井身結(jié)構(gòu)，要控制探井的目的層數(shù)，掌握對付復(fù)雜地層的鉆井技術(shù)以及先進(jìn)配套的鉆超深井鉆機(jī)和其他設(shè)備、工具等。
?。?）灘海地區(qū)鉆井、稠油油藏鉆井、老油田鉆調(diào)整井等鉆井技術(shù)也取得顯著進(jìn)步。
?。?）鉆井基礎(chǔ)理論如鉆井流體力學(xué)、鉆井巖石工程力學(xué)、鉆井巖石破碎力學(xué)、鉆井管柱力學(xué)、鉆井化學(xué)、鉆井控制工程學(xué)等均取得了大的發(fā)展。
鉆井重大技術(shù)取得以上突出成就最重要的經(jīng)驗(yàn)是要制定重大技術(shù)的五年科研攻關(guān)計(jì)劃，組成專家組認(rèn)真調(diào)研、論證后再立項(xiàng)。重大科研攻關(guān)項(xiàng)目應(yīng)列入集團(tuán)公司或國家攻關(guān)計(jì)劃，組織油田和院、校緊密協(xié)作，給予足夠資金投入。同時注意和國外進(jìn)行技術(shù)交流。
1.3.3 鉆井裝備水平有了很大提高
?。?）鉆機(jī)不斷更新改造。
“六五”期間改造大慶Ⅰ、Ⅱ型鉆機(jī)，最初換為442kW鉆井泵兩臺，以后又換為國產(chǎn)的589kW、736kW鉆井泵，有的還配備957kW鉆井泵，配備了三級固控設(shè)備。我國自己制造了4 500m鉆機(jī)，這些年每年動用100多臺。1996年3月20日蘭州石油機(jī)械總廠研制成6 000m電驅(qū)動鉆機(jī)。從1976年開始從羅馬尼亞引進(jìn)的F320 6 000m鉆機(jī)100多臺，1989年塔里木會戰(zhàn)對這種鉆機(jī)進(jìn)行了改造，換為國產(chǎn)的1 178kW鉆井泵。1985年從美國引進(jìn)E2100鉆機(jī)等22臺，1995年我國研制成功6 000m頂驅(qū)設(shè)備，同時也引進(jìn)了國外頂驅(qū)設(shè)備。這期間我國生產(chǎn)了大批589kW、736kW、957kW、1 178kW鉆井泵。1998年我國又生產(chǎn)5 000m電驅(qū)動鉆機(jī)。
?。?）引進(jìn)國外鉆井設(shè)備、工具、儀表。
1985年江漢引進(jìn)了牙輪鉆頭制造技術(shù)和PDC鉆頭制造技術(shù)。四川局引進(jìn)了克里斯坦森PDC鉆頭制造技術(shù)。1985年江漢引進(jìn)美國道威爾水泥車生產(chǎn)線，北京和大港機(jī)廠引進(jìn)美國斯密斯迪納螺桿鉆具制造技術(shù)。西安儀器廠引進(jìn)單、多點(diǎn)測斜儀與MWD生產(chǎn)線。在引進(jìn)部分液壓防噴器的同時，我國生產(chǎn)了大批21MPa、35MPa、70MPa液壓防噴器。1998年四川局研制成105MPa防噴器。以上這些設(shè)備、工具、儀器研制的成功和引進(jìn)的制造技術(shù)，特別是鉆頭制造技術(shù)，提高了我國鉆井速度，保證了安全生產(chǎn)。
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。這個時期特點(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。
?。?）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)。
?。?）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，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，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個螺旋狀翼片組成，翼片上裝有6個活塞，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)?；瑒鱼@進(jìn)時機(jī)械鉆速低，攜巖能力差，井眼不夠清潔，易發(fā)生粘吸卡鉆。
?。?）全自動的井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井。
這個系統(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?？蛇M(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）。這個系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)是在下部鉆具有一個非旋轉(zhuǎn)的筒形外套，中間有一個旋轉(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，控制三個棱塊伸出高度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。MWD將井下信息及時輸送到地面。
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，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，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，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。
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