關(guān)于沙特阿美公司鉆修井技術(shù)的研究

朱長勇

摘要：作為當(dāng)今世界最大的石油生產(chǎn)公司，沙特阿美公司迄今已有60多年的歷史，阿美目前的平均原油日生產(chǎn)量約為800萬桶，占全球日生產(chǎn)總量的11%，其擁有世界最大的陸上油田和海上油田，世界原油儲量約66%都集中在中東，其中26%集中在沙特阿拉伯，而沙特阿拉伯的石油勘探開發(fā)和生產(chǎn)全部由沙特阿美公司控制，阿美公司石油儲量約為2700億桶，業(yè)務(wù)遍及沙特王國和全世界，其具有相當(dāng)雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和廣闊的市場；技術(shù)起點(diǎn)高、工作標(biāo)準(zhǔn)高、裝備配置高、隊(duì)伍素質(zhì)要求高、管理監(jiān)督嚴(yán)是阿特阿美公司的特點(diǎn)，其匯聚了國際上絕大多數(shù)的跨國石油服務(wù)公司，最先進(jìn)的鉆修井工藝技術(shù)往往都是在阿美公司開始運(yùn)用，并逐漸發(fā)展成熟起來的。說沙特阿美公司是石油高新技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)，一點(diǎn)也不夸張。

關(guān)鍵詞：沙特阿美公司；鉆修井技術(shù)；研究

前言：

沙特阿美的油田是以石灰?guī)r和硬石膏地層為主的海相沉積型油田，地層為中生代和新生代，由白云巖、頁巖、石灰?guī)r、砂巖、硬石膏等不同地質(zhì)組成，主力油層在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地層；由于地層壓力梯度以及各層層厚厚不等，所以井漏、井涌時(shí)有發(fā)生，并且多數(shù)區(qū)塊產(chǎn)層含有H2S氣體，因此對井控要求非常嚴(yán)格。本文通過對沙特阿美鉆修井技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，以及未來鉆修井技術(shù)的展望進(jìn)行闡述，希望對國內(nèi)鉆修井工藝有一定的參考借鑒作用。

1.沙特阿美公司鉆修井技術(shù)的發(fā)展

石油鉆井技術(shù)發(fā)展已有上百年時(shí)間，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沙特阿美公司在鉆修井技術(shù)上不斷的研發(fā)與創(chuàng)新，阿美公司早期所用的勘探開發(fā)技術(shù)如：水平井鉆完井工藝、水力壓裂工藝、水平井和大位移井鉆井技術(shù)、膨脹管、套管鉆井、完井技術(shù)等技術(shù)，到后來所應(yīng)用的空氣錘防斜打快技術(shù)、氣液介質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)、干井筒下套管等主體技術(shù)，其在鉆井性能與施工效果上不斷進(jìn)行優(yōu)化和突破。以下簡要介紹幾種早期的鉆修井工藝；

1.1膨脹套（篩）管完井工藝

根據(jù)沙特油層的開發(fā)特點(diǎn)，有的水平井完井工藝采用膨脹套管工藝完井，將組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管管柱下入井內(nèi)至預(yù)定位置，并通過橡膠環(huán)緊貼于技術(shù)套管和井眼內(nèi)，在液壓作用下，膨脹錐使膨脹套管實(shí)現(xiàn)膨脹，對完井管柱提供懸掛密封，膨脹套（篩）管經(jīng)膨脹后，增大了回接套管內(nèi)徑，使之與井壁緊密相接觸，提高了井壁的穩(wěn)定性，增加濾砂面積，提高篩管防砂效果，便于后期采油與作業(yè)，延長了產(chǎn)油周期，提高產(chǎn)出原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低二次成本的投入。

1.2水平井段定向施工工藝

水平井段定向施工技術(shù)是使井身沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的井斜和方位鉆達(dá)目的層的鉆井方法，是石油勘探開發(fā)領(lǐng)域最先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的鉆井技術(shù)之一，通過地面設(shè)備控制泵壓，調(diào)節(jié)井下工具面，可在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)使鉆頭沿著特定方向鉆達(dá)地下預(yù)定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)井下井斜和方位的控制，也稱為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。該技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了機(jī)械鉆速，縮短了鉆進(jìn)周期，采用定向井技術(shù)可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經(jīng)濟(jì)、有效的開發(fā)，能夠大幅度提高油氣產(chǎn)量和降低鉆井成本，并且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時(shí)利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

1.3修井工藝

通常采用堵水和防砂兩種修井方式，常用的堵水修井方法有堵水調(diào)剖、降低產(chǎn)量和人工隔板等，根據(jù)油田出水原因的不同選擇相應(yīng)的修井工藝；防砂方法主要有機(jī)械防砂、化學(xué)防砂和復(fù)合防砂三大類，具體有割縫襯管（篩管）、礫石充填、人工井壁、化學(xué)固砂、壓裂防砂、射孔防砂。通常情況下礫石充填是常用的方法。

2.沙特阿美鉆修井技術(shù)的現(xiàn)狀

阿美公司近年來在鉆機(jī)裝備、鉆頭及破巖工具、控壓鉆井、高速信息傳輸、井下工具、鉆井液及新材料等方面取得顯著進(jìn)展，干氣鉆井（空氣、氮?dú)猓㈧F化鉆井、泡沫鉆井及充氣鉆井四大主體技術(shù)，完成專用裝備配套：空壓機(jī)、增壓機(jī)、膜制氮、霧化泵、旋轉(zhuǎn)總成及地面管匯等， 推動了鉆井技術(shù)與裝備不斷進(jìn)步。以下簡要介紹幾種現(xiàn)階段使用的鉆修井工藝；

2.1三維定向井鉆井技術(shù)

三維定向鉆井可在任何一點(diǎn)開窗側(cè)鉆，工作過程中所有的外部件都旋轉(zhuǎn)，不依賴外部移動墊塊推靠地層產(chǎn)生側(cè)向，每個(gè)命令都有各自獨(dú)特的波動模式，并和預(yù)先設(shè)定的導(dǎo)向圖上的離散點(diǎn)一一對應(yīng)，在工具下鉆之前都已經(jīng)通過編程方式輸入到工具的內(nèi)存中，減少了機(jī)械以及壓差卡鉆的可能性，能有效改善井身質(zhì)量。

2.2連續(xù)循環(huán)氣體鉆井技術(shù)。

針對傳統(tǒng)鉆井方式在接單根、起下鉆期間停止介質(zhì)循環(huán)后會誘發(fā)的井下復(fù)雜問題，閥式連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)，能保持鉆井介質(zhì)在循環(huán)狀態(tài)下完成接單根、起下鉆作業(yè)；閥式連續(xù)循環(huán)鉆與工具面相對位置保持一致的內(nèi)部閥門分流了部分泥漿到活塞。泥漿驅(qū)動活塞伸出來推靠導(dǎo)向套筒。在中性模式下，泥漿閥連續(xù)旋轉(zhuǎn)，鉆頭的側(cè)向力沿著裸眼井壁均勻分布，消除因停止循環(huán)所導(dǎo)致的一切井下復(fù)雜因素，提高氣體鉆井應(yīng)對復(fù)雜地層的能力。

2.3隨鉆測井技術(shù)

隨鉆測井技術(shù)是在在鉆井的同時(shí)使用儀表化的鉆鋌對地層進(jìn)行測量以完成測井作業(yè)，將巖石物理分析與油氣評價(jià)所需要的信息以及測量結(jié)果和鉆井信息實(shí)時(shí)送到地面進(jìn)行處理和應(yīng)用，便于實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆進(jìn)的一種石油鉆井技術(shù)；與常用的電纜測井技術(shù)不同，隨鉆測井能及時(shí)獲得真實(shí)反映原狀地層特性的信息，精確地質(zhì)導(dǎo)向。因此，能大幅提高地層評價(jià)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，便于降低井控事故率，具有較高的安全可靠性；能有效減少井場鉆機(jī)占用時(shí)間，提高鉆井效率。另外，在大斜度井，特別是水平位移超過800米的大位移水平井中，隨鉆測井是唯一可用的測井技術(shù)，是近20年發(fā)展速度最快和最為成熟的石油鉆井技術(shù)之一。

2.4井下閉環(huán)鉆井技術(shù)

井下閉環(huán)鉆井技術(shù)，包括井下隨鉆測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整體綜合解釋、井下操作自動控制等多項(xiàng)核心技術(shù)，是一種集成化鉆井技術(shù)。是信息化、智能化向自動化過渡過程中逐步形成的鉆井技術(shù)，井下閉環(huán)鉆井的發(fā)展經(jīng)歷了井下開環(huán)鉆井階段、井下半閉環(huán)鉆井階段、井下閉環(huán)鉆井階段和全閉環(huán)鉆井階段。鉆井施工主要包括兩部分：井下操作：即隨鉆測井，了解和分析井下地質(zhì)信息；平臺操作：即數(shù)據(jù)采集，收集整理鉆井需要的信息數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)翻譯成可以用于鉆井工程的參數(shù)。

3 鉆井新路徑，沙特阿美鉆修井技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

縱觀近年來世界鉆井技術(shù)發(fā)展動向，鉆修井技術(shù)發(fā)生著深刻變化，在當(dāng)前及未來的石油鉆井工程實(shí)施中，極端環(huán)境下的資源勘探開發(fā)正成為熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，材料、通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、鉆井的遠(yuǎn)程控制和自動化操作使得作業(yè)區(qū)域不斷擴(kuò)大；智能鉆井和生產(chǎn)將是數(shù)字油田的基石，通過隨鉆測井技術(shù)收集地質(zhì)、儲層條件等信息，指導(dǎo)鉆井工程，進(jìn)行導(dǎo)向鉆井將成為發(fā)展趨勢之一；隨著無限數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在石油鉆井工程中的應(yīng)用，無線測井成為可能，遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視儀器將使油氣井越來越自動化，石油鉆井將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化傳輸，如：鉆井信息化技術(shù)井下寬帶信息傳輸技術(shù)、閥式連續(xù)循環(huán)裝置、遠(yuǎn)程鉆井咨詢系統(tǒng)、實(shí)時(shí)錄井技術(shù)等等，能大幅度減少在偏遠(yuǎn)地區(qū)井的作業(yè)人次；所以，智能化鉆井成為必然發(fā)展趨勢和主要發(fā)展方向；隨著石油鉆井機(jī)向著交流和變換頻率發(fā)展，石油鉆井深度也越來越大，集機(jī)、電、液一體化技術(shù)于一體的鉆井設(shè)備越來越大型化、自動化。智能儀器儀表、實(shí)時(shí)通信和先進(jìn)的分析工具實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提高，既能滿足石油鉆井的工程需要，又能保證鉆井工程的安全性和效益性。

總結(jié)：

綜合當(dāng)今國際石油工業(yè)的發(fā)展趨勢和鉆井技術(shù)的發(fā)展，不難看出阿美公司應(yīng)用新技術(shù)工藝的速度很快，鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢主要以提高勘探開發(fā)的綜合效益為目標(biāo)，向有利于發(fā)現(xiàn)新油氣藏和提高油田采收率方向發(fā)展；以信息化、智能化為特點(diǎn)，向自動化鉆井方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]光新軍，王敏生，閆娜，皮光林，思娜 沙特阿美石油公司石油工程技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略及啟示《石油科技論壇》，2017（3）：60-67