鉆井工程技術：油氣勘探開發的龍頭

□ 朱益飛

鉆井工程技術作為油氣勘探開發的龍頭技術，是油氣開發過程中的重要一環，合適的鉆井工藝技術和完井方法是推動并實現油氣田勘探開發經濟目標的重要保證。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，將在海洋石油開采、老區增產、新區勘探開發中發揮重要作用。

氣體（氣霧）鉆井技術

氣體（氣霧）鉆井技術是一種由氣體設備在地面注入氣體到井內，作為鉆井循環介質的鉆井技術，主要應用于地質構造復雜的深井鉆井。氣體鉆井是氣體代替泥漿等鉆井液作為循環介質實施鉆進的鉆井技術，屬于欠平衡鉆井技術范疇。

作為欠平衡鉆井技術方式之一，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。該技術通常在儲層采用氮氣鉆井，主要目的是發現和保護油氣層；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。

該技術較之常規鉆井技術，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，原先使用常規鉆井液鉆井見不到油氣層，使用氣體鉆井則發現了工業油流和天然氣。應用氣體（氣霧）鉆井技術，可有效提高低壓儲層產能。

欠平衡壓力鉆井技術

在許多發達國家，欠平衡鉆井已經成為常規鉆井技術。美國、加拿大兩國的欠平衡鉆井已經占到本國鉆井總量的1/5左右。欠平衡鉆井技術有很多優點，它能有效解決傳統鉆井污染油氣層的難題，大大減輕鉆井對地層的傷害。欠平衡鉆井技術從根本上解決了井漏難題，還能有效發現各種隱蔽性的油氣層，從而開采那些用傳統方法、設備、工藝發現不了的油氣田。欠平衡鉆井技術還能大大提高油氣開采效率，例如，第一，產量方面，根據某些國外企業的統計數據，與常規方法鉆水平井相比，欠平衡鉆井技術能夠使水平井產量提高約10倍；第二，速度方面，欠平衡鉆井的速度比常規鉆井提高了10多倍，有的甚至提高20倍。目前全球的欠平衡鉆井數量已經超過2萬口。

國外欠平衡鉆井技術主要集中在井控、鉆井液、程序設計、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、常規鉆井液鉆井和泥漿帽鉆井等較為完備、系統、穩定、有效的裝備和工藝技術體系。目前欠平衡鉆井技術配套鉆井設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化監控系統；地面多相流體分離系統；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/立方厘米范圍內調整等。

電驅動深井鉆井技術

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

目前，ZJ120/9000DB鉆機是陸地用12000米交流變頻電驅動鉆機，也是全球最先進的特深井陸地石油鉆機，鉆機的總體技術方案和集成技術，目前在國際上屬領先水平。鉆機采用國際最先進的全數字化交流變頻控制技術，作業全部實現了智能化控制，具有優越的技術性能，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、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

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

自動垂直鉆井技術解決高陡構造、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、有利于順利實現勘探開發目標。該技術采用動態推靠方式實現鉆進過程中的主動防斜、實時糾斜，開發研制了捷聯式穩定平臺測試系統、標定轉臺系統和糾斜推靠機構測試系統，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向力最小”為目標的垂鉆系統底部鉆具組合優選方法，利用計算機應用程序自動計算自動垂直鉆井系統底部鉆具組合力學特性分析及配套鉆井參數。

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

大位移水平井鉆井技術

大位移水平井鉆井技術在邊際油田的開發，特別是在我國海洋石油開發中，具有廣闊的應用前景。在我國海上已發現油田構造和油氣田112個，其中1000萬噸以下的邊際小油氣田67個。利用已有海上生產裝置，運用大位移鉆井技術，可以有效地對周邊油田實施開發，從而節省昂貴的海上油田開發費用，為有效益地開發一些小的斷塊油田、邊際油田開辟了一條嶄新的途徑，并具有極為廣闊的應用前景。