浅谈我国石油钻井技术及发展趋势

2013-08-15吕强

中国新技术新产品 2013年5期

吕强

（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆 163411）

1 我国钻井技术现状

1.1 钻井装备方面，目前已总体上实现国产化、机械式、电动式钻机和大功率钻井泵等。于2007年成功研制出具有自主知识产权的12000m大型成套钻机及配套设备，处于世界领先水平。另外，欠平衡和气体钻井装备、井下螺杆钻具和固井装备等基本实现国产化。

1.2 井下随钻测量、信息传输与控制技术，这是实现自动化钻井和提高油气井产量的核心技术

目前，我国通过不断的技术攻关，研制出有线、无线随钻测量仪，MWD，电磁波式EM-MWD等。拥有独立产权和多项专利技术的CGDS-1近钻头地质导向钻井系统已投入工业应用，该系统的成功运用使我国成为了世界上继美、法之后第三个掌握此项高端技术的国家。

1.3 深井和超深井钻井技术，这是勘探开发深部油气资源必不可少的关键技术

目前，我国已拥有成套常规地层条件下的深井和超深井钻井技术，深井钻井技术获得长足进步。2008年我国陆上完成深井、超深井455口，占年钻井数量的1.5%。

1.4 欠平衡和气体钻井技术的应用

目前，我国已经从液相欠平衡钻井发展到气相和气液两相欠平衡钻井，欠平衡压力钻井配套技术的推广应用，引进配套了20多套欠平衡装备并实现了国产化，编制了我国第一部欠平衡钻井行业标准-《欠平衡钻井技术规范》。

2 钻井技术存在问题

2.1 在固井质量方面

2.1.1 调整井高压层（压力系数1.70以上）特别是层间矛盾较大的井筒固井质量难以保证，真正影响二次声变检测胶结质量差的原因和对策还不明确，致使二声界检测的胶结质量始终不高。

2.1.2 探井特别是外围探井的固井质量还不高，仍有不合格井存在，而深井固井质量在配套水平上和针对性强化技术措施上尚需加强。

2.2 在提高钻井速度方面

由于深部地层硬，温度高，机械钻速慢，因工具的不适应造成钻井井下事故较多，调整井和开发井在PDC或刮刀PDC钻头的研制与应用方面仍需加强。

2.3 在特殊工艺井方面

虽然已经开展了水平井、侧钻水平井、欠平衡钻井技术研究，各项技术指标达到了国内先进水平，形成了配套技术，但这些指标和配套技术都是在研究阶段形成的，还没有形成规模。有些特殊井如老井重钻、小井眼探井、分支井尚未开展。

2.4 在深层储层保护方面

只开展了砂岩储层的研究与试验，其它类型的储层损害机理尚未研究，保护钻井液体系有待于进一步完善。

3 钻井技术研究方向

3.1 高新钻井技术

3.1.1 地质导向钻井技术。地质导向钻井与井眼轨迹控制是钻井技术发展的前沿课题，国内外已经研究并产业化，它包括用特殊的仪器和设备对直井和特殊工艺井的井眼轨迹进行监测和控制，根据随钻测得的地层参数调整钻具特性使井眼轨迹按设计的方向延伸。

3.1.2 连续管钻井技术。连续管钻井作业具有节约成本简单省时安全可靠等优点，目前已广泛应用于油田修井、钻井、完井作业等。钻井作业主要用于小井眼钻井、老井侧钻、老井加深。可节省费用50～70%。

3.1.3 套管钻井技术。套管钻井系统可节约钻井成本15～30%。

3.2 完善钻井技术

3.2.1 分支井水平井钻井完井技术。研究形成具有2～4个分支井筒的钻井技术，包括：井眼轨迹整体设计；强携屑能力钻井液研究；固井完井技术。

3.2.2 欠平衡钻井技术研究。欠平衡钻井技术不是适应于所有地层，必须针对不同的地层进行研究。水平井钻井不仅是保护和高效开发油气层，而且是发现新油气藏的有效手段。

3.2.3 老井加深钻井完井技术。主要在老井眼基础上用小井眼钻井加深钻井，降低勘探成本。在这些井上加深，进一步探明深部储层情况将降低勘探开发成本。

3.3 推广和完善钻井完井核心技术

3.3.1 水平井、侧钻水平井钻井完井配套技术。主要内容：井眼轨迹预测和控制技术；小环隙固井技术；钻具防卡技术；钻井液技术。

3.3.2 调整井固井完井配套技术。主要内容：降压泄压技术；地层压力预测技术；配套技术措施（DSK、封隔器等）；固井施工技术。

4 现代石油钻井技术发展趋势

4.1 发展方向-发现新油气藏和提高油田采收率

20世纪末，国际石油产业可持续发展面临严峻挑战，即寻找新的石油资源越来越困难，加之主要产油国家，油田开发多进入中后期，产量迅速递减，而石油需求量却越来越大，且油价攀升，突破60美元/桶。在此背景下，各大石油公司加大科研投入，对寻找新油气藏和提高采收率给予了格外关注。石油钻井界和相关服务公司在发展信息化、智能化钻井技术基础上又开发了有利于发现新油气藏和提高采收率的新钻井技术。如欠平衡压力钻井、水平井及分支水平井钻井、大位移井钻井和多分支井钻井技术，对原有的老井重钻技术、小井眼钻井技术和连续油管钻井技术也给予了新的技术内涵，最显著的技术目标是以最直接的钻井方式沟通油气藏，以最原始的状态打开和保持油气藏，从而达到最大限度地开采油气藏，获得最好的经济和社会效益。

4.2 信息化、智能化为特点，向自动化钻井方向发展

20世纪80年代中期以后，国际石油钻井中使用随钻测量、随钻测井、随钻地震、随钻地层评价、钻井动态信息实时采集处理、地质导向和井下旋转导向闭环钻井等先进技术以来，钻井技术发生了质的变化，其变化特征为：

4.2.1 钻井信息数字化。在钻井过程中，井下地质参数、钻井参数、流体参数和导向工具位置及状态的实时测试、传输、分析、执行、反馈及修正，钻井信息向完全数字化方向发展。越来越脱离人们的经验影响和控制，钻井过程逐步成为可用数字描述的确定性过程。

4.2.2 工具和作业智能化、集成化。当前的导向钻具、测试工具和作业控制都日趋智能化。一项由国际数家公司组成，1990年开始，历时5年，耗资950万美元开发的集成钻井系统(IDS)和集成钻井作业系统(IDO)获得成功，是钻井系统及操作智能化的体现。而近年地面自动控制的导向钻井工具和随钻地层评价测试系统(FEMWD)开发成功，更体现了工具和作业智能化趋势。