彭 江

［中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459］

對(duì)于形狀不規(guī)則、滲透性差的海上油田而言，相關(guān)人員如果仍采用傳統(tǒng)作業(yè)方法，將會(huì)存在開采效率偏低的狀況，同時(shí)還會(huì)造成資源浪費(fèi)問題。為此，開采油田時(shí)，可采用多分支水平井鉆井施工技術(shù)，力求增加泄油面積，確保整體開發(fā)效果。再者，多分支水平井鉆井施工技術(shù)還可有效提升采收率，對(duì)降低運(yùn)作成本可起到積極作用。多分支水平井鉆井作業(yè)環(huán)節(jié)中，必須充分考慮控制技術(shù)的要求，加強(qiáng)控制要點(diǎn)分析，做出必要調(diào)整，方可保證多分支水平井鉆井滿足設(shè)計(jì)要求。

1 國內(nèi)外水平井鉆井技術(shù)概述

1.1 國內(nèi)水平井技術(shù)現(xiàn)狀

我國作為水平井鉆井技術(shù)研發(fā)較早的國家之一，20世紀(jì)60年代期間，便有了四川磨 3 井和巴 24 井，但是上述兩口井受技術(shù)水平、資金條件等因素限制，經(jīng)濟(jì)效果一般?！鞍宋濉薄熬盼濉逼陂g，業(yè)內(nèi)相關(guān)人士進(jìn)行了水平井的研發(fā)，全面研究后，在不同種類的油藏中試驗(yàn)了部分理論成果，先導(dǎo)試驗(yàn)后獲得了不菲成果。國內(nèi)諸多油田也廣泛使用了水平井技術(shù)進(jìn)行油氣藏的開發(fā)，如塔里木油田、勝利油田等。每年各類水平井的數(shù)量不低于200口，運(yùn)行和開采效果良好，經(jīng)濟(jì)效果突出。塔里木油田中，水平井?dāng)?shù)量最多，僅從該項(xiàng)工程分析，當(dāng)?shù)氐乃骄夹g(shù)逐漸發(fā)展成了“少井高產(chǎn)”的代表，在原油生產(chǎn)中具有十分重要的功效。當(dāng)下，國內(nèi)水平井施工期間，需提供的儀器將近900套，方可基本滿足國內(nèi)水平井施工需求，但是需要引起重視的是，適合用于薄油層、邊部斷塊油藏的 LWD 和 SWD儀器大部分依賴于進(jìn)口。

20世紀(jì)90年代以來，鉆井技術(shù)的研發(fā)力度越來越深，出現(xiàn)了諸多有代表性的井，如大位移井、多分支水平井等，并隨之配備了較高比例的新工具、新儀器，有效完善了鉆井測試和控制水平，同時(shí)引入了相應(yīng)的控制分析等。新時(shí)期，國內(nèi)水平井的發(fā)展也可滿足基本要求，需引起重視的是國內(nèi)水平井技術(shù)大部分是引進(jìn)、消化并吸收國外先進(jìn)技術(shù)為主，并未達(dá)到國際領(lǐng)先水平，自由知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱，在硬件設(shè)備、軟件設(shè)施上仍需依賴于國外引進(jìn)。

1.2 國外水平井鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)20年代，有人初次提出了水平井技術(shù)，經(jīng)過40多年的研發(fā)和應(yīng)用，80年代期間，該項(xiàng)技術(shù)在美國等地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)還達(dá)到了當(dāng)時(shí)的水平井研究高峰。在石油行業(yè)中，一般對(duì)鉆井技術(shù)都有嚴(yán)格要求，包括低污染、低成本、高產(chǎn)量等，這一特點(diǎn)導(dǎo)致水平井?dāng)?shù)量的有所提升。新時(shí)期，水平井的鉆井完井施工項(xiàng)目呈現(xiàn)出幾何倍數(shù)的增長趨勢。從世界范圍內(nèi)來看，水平井總數(shù)高達(dá)4.5萬，大部分位于美國、加拿大等國家，上述兩大國家占比高達(dá)88%。近年來，國內(nèi)水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢較好，逐漸獲得了相關(guān)人員的關(guān)注。該項(xiàng)技術(shù)在諸多油田中都得到了廣泛應(yīng)用，其油藏包括稠油油藏、不整合屋脊式砂巖油藏等多種類型。從石油剩余資源方面分析，由于大部分是超稠油、低滲油，在油藏開發(fā)方面存在成本低、效率高的特點(diǎn)，是推動(dòng)水平井發(fā)展的直接動(dòng)力。

正確進(jìn)行水平鉆井技術(shù)的應(yīng)用，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)反饋，反之負(fù)面效應(yīng)突出。實(shí)際工程項(xiàng)目中，相關(guān)人員必須進(jìn)行綜合分析，選擇合適的水平鉆井技術(shù)，在水平鉆井設(shè)計(jì)前，必須合理進(jìn)行調(diào)查分析，選準(zhǔn)地層。

現(xiàn)階段，國外對(duì)水平井鉆井進(jìn)行了研發(fā)，其成本逐步下降，已經(jīng)降至直井的1.5倍，部分成本甚至僅為直井的1.2倍。這一投入前提下，水平井的產(chǎn)量相對(duì)較高，一般為直井的四倍到八倍，效益豐厚。美國水平井的數(shù)量占比為6%，加拿大占比10%，中國水平井僅占總數(shù)的0.62%。國外水平井主要技術(shù)指標(biāo)方面：從世界范圍內(nèi)分析，已完成的各類水平井?dāng)?shù)量為4萬口，最大水平位移為10 668m，多分支水平井總水平井段長度達(dá)到8 318.9m，可在1m薄油層范圍內(nèi)滿足軌跡控制要求，同時(shí)無脫靶現(xiàn)象的發(fā)生。國外水平井鉆井作業(yè)的研發(fā)中，呈現(xiàn)出智能化、集成化的發(fā)展態(tài)勢，更符合新時(shí)期發(fā)展要求，可明顯提升成功概率、綜合效益指標(biāo)等要素。

綜上，對(duì)于水平鉆井技術(shù)的未來研發(fā)中，相關(guān)人員要積極進(jìn)行鉆具、井身結(jié)構(gòu)動(dòng)力鉆具、隨鉆測試等因素的考慮，力求逐步提高其整體作業(yè)水平，提高鉆井作業(yè)的安全效果。

2 水平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀問題

現(xiàn)階段，國內(nèi)水平井鉆井工藝的配套設(shè)備已逐步完善，對(duì)應(yīng)水平井鉆井工藝技術(shù)也日趨進(jìn)步，在水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化中，仍存在下述幾方面問題。

2.1 工藝技術(shù)缺乏配套性

新時(shí)期，盡管水平井鉆井工藝得到了優(yōu)化，但是采油工作、水平井的鉆井速度、下部鉆具組合受力效果等都存在不足，應(yīng)充分考慮水平井鉆井的優(yōu)化和井眼軌道控制方面的管理，加強(qiáng)工藝技術(shù)水平的提升，否則無法滿足大規(guī)模工程的應(yīng)用要求，限制了水平井的應(yīng)用發(fā)展，無法穩(wěn)定提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 技術(shù)人員的專業(yè)性薄弱

考慮到水平井現(xiàn)場施工的實(shí)際需求，人員流動(dòng)性強(qiáng)，綜合技能薄弱，相對(duì)而言，專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)數(shù)量較少，無法滿足水平鉆井的施工質(zhì)量要求。此外，部分油氣井設(shè)備存在陳舊、老化的情況，如果不及時(shí)采用新型工藝設(shè)備設(shè)施，極易限制專業(yè)人員的技術(shù)水平。

為了更直觀地了解直流式截止閥的結(jié)構(gòu)形式與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為接下來的流場分析提供模型，首先對(duì)于我們所設(shè)計(jì)直流式截止閥進(jìn)行三維建模，構(gòu)成一個(gè)完整的閥體結(jié)構(gòu)。所建立的直通式截止閥模型如圖1。

2.3 專業(yè)設(shè)備的配套性較差

由于工藝技術(shù)條件、施工成本等方面因素的限制，油田的水平鉆井設(shè)備存在性能不穩(wěn)定、配套效果差的問題，部分設(shè)備在運(yùn)行期間易產(chǎn)生隱患問題，增加了事故概率，嚴(yán)重限制了鉆井施工作業(yè)的發(fā)展。

3 水平井鉆井主要技術(shù)

3.1 套管鉆井技術(shù)

套管鉆井技術(shù)落實(shí)中，存在設(shè)計(jì)技術(shù)簡單的特點(diǎn)，套管鉆井技術(shù)可廣泛應(yīng)用于油藏儲(chǔ)量穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)條件下，也可用于油藏地層傾角小的區(qū)域。該技術(shù)可有效降低卡鉆、井噴事故概率，可明顯提升企業(yè)施工的安全效果。套管鉆井作業(yè)期間，必須加強(qiáng)井斜控制、護(hù)套管兩方面的管理。新形勢的套管鉆井技術(shù)可有效降低鉆機(jī)作業(yè)的費(fèi)用問題，避免井控、漏失等情況的發(fā)生，降低井下事故處理時(shí)間。

3.2 欠平衡鉆井技術(shù)

欠平衡鉆井技術(shù)包括氣體鉆井、霧化鉆井、常規(guī)鉆井液鉆井、充氣鉆井液鉆井等，屬于當(dāng)下較為常見的鉆井技術(shù)。欠平衡鉆井完井液事故期間，鉆井費(fèi)用較高，鉆井液選擇難度大，極易發(fā)生測井不足、完井不足的情況，生產(chǎn)成本的控制難度偏高。井壁不穩(wěn)定、地層孔隙壓力模糊、地層壓力高、產(chǎn)量大、風(fēng)險(xiǎn)大的井中，一般都不可采用欠平衡鉆井的方法。該項(xiàng)技術(shù)可明顯提高油氣井的產(chǎn)能，提升鉆井效率，還可及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)異常情況的分析，降低壓差卡鉆等情況的發(fā)生概率。

3.3 分支井鉆井技術(shù)

在進(jìn)行低產(chǎn)難產(chǎn)儲(chǔ)量油藏的開采期間，一般可采用多分支井，可有效提升采收率，降低地面采油管線的成本。包括多分支井眼、叉井眼、垂直井中的幾個(gè)分支井眼等。上述技術(shù)一般應(yīng)用于薄層產(chǎn)層、透鏡體油藏、低滲透率的非均勻地層中，也可將其應(yīng)用于高黏度油藏、海上鉆井作業(yè)中。分支井鉆井的關(guān)鍵技術(shù)包括油藏地質(zhì)模型方面的精細(xì)研究、井眼軌跡控制技術(shù)、分支井完井、固井工藝技術(shù)等。

4 海上薄油層多分支水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析

當(dāng)下，海上薄油層開采屬于工作難題之一，該項(xiàng)工作具有成本高、技術(shù)難的特點(diǎn)，大部分開采方在進(jìn)行作業(yè)中，都會(huì)盡量避開這類油田，后果便是該行業(yè)中存在著嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問題。結(jié)合當(dāng)下工程項(xiàng)目的發(fā)展情況可以看出，海上薄油層分支水平井的鉆井作業(yè)中，其技術(shù)難關(guān)仍然較多，具體分析如下。

1）鉆井施工的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別高。如海上薄油層作業(yè)期間，便存在鉆井施工難度高的特點(diǎn)，由于水平段較長，同時(shí)鉆井過程中存在扭矩偏大的特點(diǎn)，極易引發(fā)施工風(fēng)險(xiǎn)。此外，多分支水平井鉆井作業(yè)中，存在施工周期長的特點(diǎn)，同時(shí)巖屑床問題也會(huì)導(dǎo)致施工難度增加，上述問題的存在都會(huì)導(dǎo)致多分支水平井鉆井施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)明顯上升。

3）中靶精度要求高。對(duì)于海上薄油層作業(yè)，考慮到其內(nèi)部油儲(chǔ)量一般、分布失衡。為此，實(shí)際作業(yè)中，必須加強(qiáng)中靶精度的考慮，要從垂深、傾角等方面出發(fā)進(jìn)行全面分析，還要加強(qiáng)地質(zhì)影響因素的考慮，力求穩(wěn)定提升中靶精度。

4）儲(chǔ)油層的保護(hù)難度偏大。多分支水平井鉆井施工中，必須充分考慮井深結(jié)構(gòu)的影響，一般機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，為了保證及時(shí)完成作業(yè)要求，必須加強(qiáng)流變性、潤滑性的分析。這些問題的存在都會(huì)增加儲(chǔ)油層保護(hù)的難度，處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)問題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)事故問題。

5 薄油層多分支水平井鉆井關(guān)鍵技術(shù)

5.1 多元經(jīng)驗(yàn)配合技術(shù)的應(yīng)用

水平井的開采期間，必須進(jìn)行地層傾斜角、井眼傾斜曲率的分析，同時(shí)還要進(jìn)行必要的核算，合理分析滑動(dòng)鉆井規(guī)律，對(duì)造斜率的規(guī)律進(jìn)行有效分析，優(yōu)化鉆井軌跡要求。薄層中鉆進(jìn)期間，要結(jié)合設(shè)備的電阻率、加碼值等進(jìn)行軌跡分析，從而判斷出薄油層的厚度、傾斜角等要求。

5.2 風(fēng)險(xiǎn)控制級(jí)數(shù)

薄油層儲(chǔ)層的保護(hù)作業(yè)中，存在難度大的特點(diǎn)，因此鉆井施工期間必須針對(duì)鉆井過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，包括扭矩、鉆井摩擦等，合理進(jìn)行相關(guān)的控制管理，避免頻繁清洗操作，從而確保施工操作的安全效果。技術(shù)人員還要進(jìn)行軌跡控制處理，結(jié)合不同巖層存在的巖屑床進(jìn)行分析，優(yōu)化相應(yīng)工具，盡量維持對(duì)應(yīng)部位的潤滑性、流動(dòng)性，合理進(jìn)行鉆探施工，提高鉆井井眼的清潔度。

5.3 改造原有評(píng)價(jià)設(shè)備

在對(duì)平臺(tái)鉆井設(shè)備的改造環(huán)節(jié)中，針對(duì)原有模塊鉆機(jī)進(jìn)行分析，加強(qiáng)運(yùn)行方式的考慮，借助泥漿泵模塊、鉆井液模塊、灰罐模塊、動(dòng)力模塊等進(jìn)行綜合分析后進(jìn)行全面優(yōu)化，從整體角度出發(fā)進(jìn)行分析，進(jìn)行平臺(tái)建造費(fèi)用的優(yōu)化和測算分析，可采用有限元分析方法進(jìn)行處理，充分考慮市場修井機(jī)設(shè)備的相關(guān)要求。從整體角度出發(fā)對(duì)天然氣輸送、油氣輸送等進(jìn)行分析，考慮油氣和天然氣的市場需求情況，通過壓縮機(jī)、加濕器等進(jìn)行改造和分析，提高平臺(tái)鉆探能力的承載水平、空間分布控制效果。

5.4 設(shè)備參數(shù)調(diào)節(jié)

特殊情況下，可借助多分支小井眼替代傳統(tǒng)常規(guī)井點(diǎn)分布模式。同時(shí)提高鉆桿、套管質(zhì)量效果，優(yōu)化套管分布空間。針對(duì)泥漿池、鉆井液凈化裝置、壓縮機(jī)等設(shè)備進(jìn)行綜合評(píng)估，合理分析不同設(shè)備的布置方式、載荷能力，并進(jìn)行平臺(tái)質(zhì)量的參數(shù)核算，從而在薄油層多分支水平井中進(jìn)行全面開發(fā)，盡量降低鉆井平臺(tái)的成本。

5.5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

平臺(tái)井結(jié)構(gòu)包括：一個(gè)注水探井井眼、一個(gè)用于注水的分支井眼、兩個(gè)層級(jí)化的組織井眼和四個(gè)分支化的層級(jí)井眼，這種六個(gè)井眼的相應(yīng)配合，組成了多分支平臺(tái)系統(tǒng)的優(yōu)化井眼系統(tǒng)。在對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，注意事項(xiàng)如下：①可借助自流注水設(shè)備，對(duì)鄰近井的供能進(jìn)行處理和補(bǔ)充；②順序執(zhí)行直—增—穩(wěn)—降—增—穩(wěn)水平段的設(shè)計(jì)處理，保證整個(gè)勘探工作的順利進(jìn)行；③關(guān)注造型能力、井眼曲率變化等動(dòng)態(tài)信息條件，選擇合適的傳感設(shè)備，并對(duì)阻器等工具進(jìn)行優(yōu)化，配合處理，降低不同鞏固鉆探過程中的扭矩；④優(yōu)化水力參數(shù)，合理進(jìn)行井眼軌道的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

5.6 綜合評(píng)估開發(fā)效益

不同薄油層的鉆井效益存在明顯差別，為此在進(jìn)行鉆井施工前，必須合理進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)的分析、地質(zhì)勘探分析，針對(duì)修井空間的承載能力、鉆井價(jià)值等進(jìn)行分析，保證其滿足生產(chǎn)需求，保證滿足設(shè)備改造、科學(xué)的平臺(tái)布置等，要求后期薄油層系統(tǒng)的開發(fā)中，需提供成本價(jià)值基礎(chǔ)，盡量選擇水泥塞測技術(shù)、低鉆壓小排量的探鉆技術(shù)等相對(duì)先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，合理進(jìn)行巖層系數(shù)的分析，提高井壁整體穩(wěn)定性。針對(duì)海上薄油層多分支水平井的開發(fā)中，更要充分考慮井眼軌跡控制的精度要求。

6 結(jié)語

現(xiàn)階段，社會(huì)各界人士已經(jīng)意識(shí)到能源開采的重要價(jià)值，這一轉(zhuǎn)變對(duì)海上薄油層的開采工作而言十分有利。新時(shí)期，儲(chǔ)量低、開采難度高的資源也逐步受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，隨著技術(shù)的改進(jìn)，上述資源得到了良好利用。對(duì)海上薄油層而言，存在開采難度高、技術(shù)難點(diǎn)多的問題，經(jīng)常會(huì)發(fā)生開采不當(dāng)、資源浪費(fèi)等問題。因此，相關(guān)人員必須進(jìn)行深入分析和研究，加強(qiáng)薄油層多分支水平井鉆井的研發(fā)。首先，相關(guān)崗位工作人員必須加強(qiáng)現(xiàn)狀、前沿技術(shù)的分析，考慮其中的技術(shù)難點(diǎn)問題。其次，結(jié)合鉆井液種類、井身結(jié)構(gòu)、設(shè)備改造等進(jìn)行綜合分析，力求為海上薄油層多分支水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展提供一定借鑒價(jià)值。