鉆井工程技術(shù)：油氣勘探開發(fā)的龍頭

□ 朱益飛

鉆井工程技術(shù)作為油氣勘探開發(fā)的龍頭技術(shù)，是油氣開發(fā)過程中的重要一環(huán)，合適的鉆井工藝技術(shù)和完井方法是推動并實現(xiàn)油氣田勘探開發(fā)經(jīng)濟目標的重要保證。實踐證明，重視鉆井工程的龍頭地位，掌握先進的鉆井工程技術(shù)，將在海洋石油開采、老區(qū)增產(chǎn)、新區(qū)勘探開發(fā)中發(fā)揮重要作用。

氣體（氣霧）鉆井技術(shù)

氣體（氣霧）鉆井技術(shù)是一種由氣體設(shè)備在地面注入氣體到井內(nèi)，作為鉆井循環(huán)介質(zhì)的鉆井技術(shù)，主要應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的深井鉆井。氣體鉆井是氣體代替泥漿等鉆井液作為循環(huán)介質(zhì)實施鉆進的鉆井技術(shù)，屬于欠平衡鉆井技術(shù)范疇。

作為欠平衡鉆井技術(shù)方式之一，氣體鉆井擅長在低壓、破碎、水敏性地層解決長井段漏、壓差卡鉆以及堅硬地層鉆速低等問題，能大幅度提高鉆井綜合效率。該技術(shù)通常在儲層采用氮氣鉆井，主要目的是發(fā)現(xiàn)和保護油氣層；在非儲層采用空氣鉆井，主要目的是加快鉆井速度、縮短鉆井周期。

該技術(shù)較之常規(guī)鉆井技術(shù)，在相同地層條件下，鉆頭壽命和機械鉆速有大幅度提高。在某一地區(qū)，原先使用常規(guī)鉆井液鉆井見不到油氣層，使用氣體鉆井則發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油流和天然氣。應(yīng)用氣體（氣霧）鉆井技術(shù)，可有效提高低壓儲層產(chǎn)能。

欠平衡壓力鉆井技術(shù)

在許多發(fā)達國家，欠平衡鉆井已經(jīng)成為常規(guī)鉆井技術(shù)。美國、加拿大兩國的欠平衡鉆井已經(jīng)占到本國鉆井總量的1/5左右。欠平衡鉆井技術(shù)有很多優(yōu)點，它能有效解決傳統(tǒng)鉆井污染油氣層的難題，大大減輕鉆井對地層的傷害。欠平衡鉆井技術(shù)從根本上解決了井漏難題，還能有效發(fā)現(xiàn)各種隱蔽性的油氣層，從而開采那些用傳統(tǒng)方法、設(shè)備、工藝發(fā)現(xiàn)不了的油氣田。欠平衡鉆井技術(shù)還能大大提高油氣開采效率，例如，第一，產(chǎn)量方面，根據(jù)某些國外企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，與常規(guī)方法鉆水平井相比，欠平衡鉆井技術(shù)能夠使水平井產(chǎn)量提高約10倍；第二，速度方面，欠平衡鉆井的速度比常規(guī)鉆井提高了10多倍，有的甚至提高20倍。目前全球的欠平衡鉆井數(shù)量已經(jīng)超過2萬口。

國外欠平衡鉆井技術(shù)主要集中在井控、鉆井液、程序設(shè)計、特殊工具等方面，已形成了氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井、充氣鉆井、淡水或鹵水鉆井液鉆井、常規(guī)鉆井液鉆井和泥漿帽鉆井等較為完備、系統(tǒng)、穩(wěn)定、有效的裝備和工藝技術(shù)體系。目前欠平衡鉆井技術(shù)配套鉆井設(shè)備主要包括實時計算井底與地層壓差變化趨勢、實時計算與判斷環(huán)空含氣量變化趨勢、實時評價井底與地層間負壓差值合理性的欠平衡鉆井優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)；地面多相流體分離系統(tǒng)；水包油乳化泥漿、充氣泥漿等欠平衡鉆井液，密度在0.88～0.99克/立方厘米范圍內(nèi)調(diào)整等。

電驅(qū)動深井鉆井技術(shù)

隨著陸上復(fù)雜油氣井、超深油氣田及海洋深水油氣田的開發(fā)、科學(xué)鉆探以及科學(xué)鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展，迫切需要性能先進、自動化水平高的新型深井鉆井裝備。交流變頻電驅(qū)動鉆機是理想的深井鉆井裝備，以其先進的技術(shù)、簡化的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的輸出特性以及良好的適應(yīng)性和可靠性、安全性，深受用戶歡迎，已成為深井鉆機的發(fā)展方向，其應(yīng)用越來越廣泛。

目前，ZJ120/9000DB鉆機是陸地用12000米交流變頻電驅(qū)動鉆機，也是全球最先進的特深井陸地石油鉆機，鉆機的總體技術(shù)方案和集成技術(shù)，目前在國際上屬領(lǐng)先水平。鉆機采用國際最先進的全數(shù)字化交流變頻控制技術(shù)，作業(yè)全部實現(xiàn)了智能化控制，具有優(yōu)越的技術(shù)性能，解決了特深井鉆機的集成配套問題。先進的氣、電、液、鉆井儀表一體化等控制技術(shù)、雙冗余控制和完善的保護功能，提高了鉆機的先進性、可靠性和智能化水平。

自動垂直鉆井技術(shù)

自動垂直鉆井技術(shù)是上世紀末發(fā)展起來的一項自動化鉆井新技術(shù)，是降低油氣開發(fā)成本、提高油氣采收率的有效技術(shù)，代表了目前垂直鉆井技術(shù)最高水平。

自動垂直鉆井技術(shù)解決高陡構(gòu)造、大傾角地層等易斜地層的防斜問題，提高鉆井速度、降低鉆井成本、有利于順利實現(xiàn)勘探開發(fā)目標。該技術(shù)采用動態(tài)推靠方式實現(xiàn)鉆進過程中的主動防斜、實時糾斜，開發(fā)研制了捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺測試系統(tǒng)、標定轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)和糾斜推靠機構(gòu)測試系統(tǒng)，以“地層造斜力一定的條件下維持某個最小降斜率所要求的導(dǎo)向力最小”為目標的垂鉆系統(tǒng)底部鉆具組合優(yōu)選方法，利用計算機應(yīng)用程序自動計算自動垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合力學(xué)特性分析及配套鉆井參數(shù)。

國際上從上世紀90年代初開始進行自動垂直鉆井技術(shù)的研究開發(fā)，先后有20多家公司涉足該技術(shù)的研究開發(fā)，至今只有3家世界上最大的技術(shù)服務(wù)公司形成了現(xiàn)場應(yīng)用能力。

大位移水平井鉆井技術(shù)

大位移水平井鉆井技術(shù)在邊際油田的開發(fā)，特別是在我國海洋石油開發(fā)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。在我國海上已發(fā)現(xiàn)油田構(gòu)造和油氣田112個，其中1000萬噸以下的邊際小油氣田67個。利用已有海上生產(chǎn)裝置，運用大位移鉆井技術(shù)，可以有效地對周邊油田實施開發(fā)，從而節(jié)省昂貴的海上油田開發(fā)費用，為有效益地開發(fā)一些小的斷塊油田、邊際油田開辟了一條嶄新的途徑，并具有極為廣闊的應(yīng)用前景。