世界鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢

  鉆井技術(shù)總體發(fā)展趨勢根據美國Welling & Company公司統計預測:

 

  未來(lái)世界范圍內3~5 a鉆井井型將更趨復雜,但仍以常規井為主,將占總井數的67%;水平井等復雜結構井(包括分支井、大位移井和老井重入側鉆水平井等)將占25%;將有30%的井要使用旋轉導向技術(shù)(包括復雜結構井和直井防斜打快);連續管鉆井完井、井底壓力/溫度測量?jì)x的應用增長(cháng)快,欠平衡鉆井和氣體鉆井略有增加,主要在陸地上應用;智能完井維持在6%的比例,主要在海上應用。

 

  綜觀(guān)21世紀,世界鉆井技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向自動(dòng)化、智能化和更加注重QHSE等方向發(fā)展,并以信息化、智能化為特點(diǎn),將鉆井、電測、信息采集和控制技術(shù)緊密結合,多技術(shù)集成一體化,最大限度地發(fā)現和保護油氣藏、提高油氣井產(chǎn)量和油氣田采收率,提高速度,降低成本,提高勘探開(kāi)發(fā)的綜合效益[3,11-12]。

 

  鉆井單項技術(shù)發(fā)展趨勢未來(lái)高度需求重點(diǎn)發(fā)展的鉆井技術(shù)有3個(gè)方面:一是降低每米鉆井進(jìn)尺費用技術(shù);二是降低旋轉導向費用技術(shù);三是提高鉆井速度技術(shù)。需求適度高的技術(shù)為智能完井和鉆井最優(yōu)化技術(shù)。需求適度的技術(shù)為旋轉導向、LWD、頂驅下套管、鉆直井眼的馬達、鉆臺機械化、大位移井、膨脹套管/尾管、高溫井、連續管鉆井等技術(shù)(表1,其中旋轉導向技術(shù)的發(fā)展權重系數為相對成本而言)。

 

  (1)隨鉆測量和導向鉆井技術(shù)。發(fā)展近鉆頭測量技術(shù),進(jìn)一步提高儀器抗高溫能力、可靠性和精度,并增加更多的地層參數測量;EM MWD技術(shù)向延長(cháng)深度方向繼續發(fā)展,以滿(mǎn)足氣體欠平衡鉆水平井的需要;隨鉆地層測試和隨鉆地震技術(shù)將擴大應用。旋轉導向鉆井仍將是未來(lái)油氣工業(yè)最主要的鉆井方法,并且不斷向著(zhù)信息化、智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展,最終將實(shí)現遙控鉆井。當務(wù)之急是發(fā)展低成本的旋轉導向系統和LWD技術(shù),以顯示出其更強的價(jià)值定位,使鉆井技術(shù)步入自動(dòng)化鉆井階段。根據美國的統計,過(guò)去3 a內,大約有25%的電纜測井已被LWD所取代,未來(lái)用MWD/LWD結合鉆井液錄井取代電纜測井將成為一種趨勢[3]。

 

  (2)膨脹管和連續管技術(shù)。膨脹管近兩年的發(fā)展速度較快,膨脹管鉆井已經(jīng)試驗成功,有望實(shí)現用一種套管尺寸鉆成一口井[13]。連續管技術(shù)方面,朝著(zhù)發(fā)展更先進(jìn)的超小型連續管鉆機以及利用連續管進(jìn)行足夠深度鉆井的配套機具發(fā)展。一是連續管直徑增大(最大為5168127 mm),鈦合金和復合材料應用增加,強度提高,注入頭性能繼續加強;二是研制電動(dòng)連續管系統;三是采用連續管技術(shù)進(jìn)行水平井氣體鉆井將成為油田增產(chǎn)、難動(dòng)用儲量開(kāi)采和提高最終采收率的主導技術(shù);四是連續管微小井眼鉆井技術(shù)和超高壓連續管?chē)娚溷@井技術(shù)作為嶄新的油氣開(kāi)發(fā)技術(shù),正處于強勢發(fā)展的初期[3,14]。

 

  (3)欠平衡和氣體鉆井技術(shù)。其趨勢是與水平井、分支井、側鉆重入井、套管/尾管鉆井和連續管鉆井等技術(shù)配套使用,起到更好地發(fā)現和保護儲層、增產(chǎn)增效的作用,解決井漏和鉆井提速等工程問(wèn)題,并朝著(zhù)控壓鉆井方向發(fā)展。應對地層出水的反循環(huán)氣體鉆井技術(shù)已在研發(fā)中。據2007年美國5油氣6雜志統計,欠平衡技術(shù)與特殊工藝井結合使用的效果比單一技術(shù)提高產(chǎn)量2~10倍。未來(lái)欠平衡和氣體鉆井的使用量仍然會(huì )增加,預計陸上使用欠平衡鉆井的比例將達到37%,海上將達到12%。因此,欠平衡和氣體鉆井要提高設備配套,擴大技術(shù)培訓工作和推廣力度,發(fā)展選井技術(shù)。

 

  (4)復雜結構井。以信息化、智能化為特點(diǎn),將進(jìn)一步擴大井下閉環(huán)鉆井技術(shù)在水平井、大位移井、多分支井、連續管鉆井和精細控制壓力鉆井中應用,并完善配套這些技術(shù),大量采用復雜結構井技術(shù)來(lái)大幅度提高油氣采收率。

 

  (5)套管鉆井。進(jìn)一步改進(jìn)回收工具,提高可靠性和井下鉆具系統的起出成功率。研制可回收式套管鉆井鉆井液和氣體馬達,提高尾管鉆井、鉆深井或硬地層時(shí)的機械鉆速,并試驗成功膨脹管鉆井。

 

  (6)重入井技術(shù)。老井再鉆技術(shù)是在已開(kāi)采油氣井中以重新加深、側鉆或鉆多分支井等方式,開(kāi)采地下剩余油氣,提高油氣采收率。美國2008年完成2 117口老井側鉆井,占年鉆井總數的315%。預計未來(lái)老井再鉆/側鉆將成為一個(gè)龐大的新興產(chǎn)業(yè)[4 ]。

 

  (7)復雜深井超深井鉆井技術(shù)。不斷研發(fā)抗高溫(204e)高壓(140 MPa)自動(dòng)化鉆井設備,完善無(wú)風(fēng)險鉆井、控壓鉆井、新型鉆頭和自動(dòng)化鉆井等新技術(shù),顯著(zhù)提高復雜深探井、超深探井的勘探成功率和鉆井速度[3]。

 

  此外,美國能源部最近又致力于資助石油天然氣鉆井領(lǐng)域的超前技術(shù)研究與推廣項目計劃,包括低成本旋轉導向、激光鉆井和射孔、大功率微小井眼鉆井、負壓脈沖鉆井、先進(jìn)的可導向空氣沖擊鉆井和鉆井液沖擊鉆井、超高壓連續管鉆井、高效鉆頭、新型無(wú)污染鉆井液完井液和井下流體自動(dòng)分析儀等新技術(shù)。

 

  從世界近年來(lái)鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢看,每一項鉆井技術(shù)的重大進(jìn)展都對應著(zhù)某項高技術(shù)的引入。鉆井主導技術(shù)的發(fā)展實(shí)質(zhì)上是把鉆井、錄井、測井和信息技術(shù)集成于一體,最大限度地實(shí)現提高油氣層的發(fā)現及單井產(chǎn)量、縮短鉆井周期、降低/噸油成本0這個(gè)目標?？梢灶A見(jiàn),在鉆井技術(shù)朝著(zhù)經(jīng)濟性、高質(zhì)量、高效率、自動(dòng)化方向發(fā)展的道路上,最終必將走到這幾個(gè)方面的結合和統一[9,11,15]。

 

  認識與建議(1)加強瓶頸技術(shù)的攻關(guān)試驗和現場(chǎng)應用。針對國內油氣勘探開(kāi)發(fā)面臨的主要鉆井難題,開(kāi)展旋轉導向鉆井、控制壓力鉆井、NDS鉆井、防漏堵漏技術(shù)、膨脹管和連續管鉆井、深海鉆井以及一體化鉆井集成技術(shù)攻關(guān)研究。

 

  (2)適當引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)。一是解決制約勘探開(kāi)發(fā)的瓶頸技術(shù)問(wèn)題,加快油氣勘探開(kāi)發(fā)節奏;二是通過(guò)引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng )新,引導和促進(jìn)中國鉆井技術(shù)的發(fā)展。

 

  (3)加大基礎理論和前沿儲備技術(shù)研究。用信息技術(shù)和多學(xué)科技術(shù)改造傳統的鉆井技術(shù),大力發(fā)展提高油氣井產(chǎn)量、采收率和開(kāi)發(fā)難動(dòng)用儲量的先進(jìn)鉆井技術(shù),探索新的破巖方式、微小井眼鉆井、先進(jìn)閉環(huán)自動(dòng)鉆井、激光鉆井和智能化完井等技術(shù)。