我国水平井钻井技术的发展及应用

浅谈我国水平井钻井技术的发展及应用

摘要：随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成一股研究、应用水平井技术的高潮。如今，水平井钻井技术已日趋完善，由单个水平井向整体井组开发转变，并以此为基础发展了水平井各项配套技术，与欠平衡等钻井技术、多分支等完井技术相结合，形成了多样化的水平井技术。

关键词：钻井水平井发展

一、引言

近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为4.5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在多个油田得以迅速发展，其油藏有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂岩油藏等多种类型，石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊经济边际油藏开发的低本高效，是水平井技术发展的直接动力。

智能化钻井系统是自动化钻井的核心，是多种高新技术和产品的进一步研究和开发，其微型化的发展趋势，可望在21世纪前半叶实现，随着钻井过程中工具位置、状态、流体水力参数、地层特征参数的实时测试、传输、分析和控制指令的反馈、执行再修正、钻

井信息日益数字化，越来越脱离了人的经验性影响和控制，钻进过程逐步变成一个可用数字描述的确定性过程。当前出现和正在发展的三维成像技术就是钻井信息数字化的一个典型例证。

自水平井技术获得进展以来，出现了明显的专业分工和作业中的合作，现在这种趋势更加明显。测试工具开发和应用，多分支井完井管柱系统开发，都体现了专业服务公司和作业者之间的专业分工和作业合作趋势。这种趋势有利于新技术、新工艺的研究和应用。总的来说，21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化、智能化、轻便化和经济化方向发展。

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低开发成本，有利于环境保护，具有显著的综合经济效益。近年来，定向井已成为常规技术而得到普遍应用。

二、我国水平井钻井技术现状和趋势

中国是发展水平井钻井技术较早的国家之一，60年代中期在四川打成磨3井和巴24井，限于当时的技术水平，这2口水平井未取得应有的效益。“八五”和“九五”期间开展了对水平井各项技术的研究和应用，并在不同类型油藏进行了先导试验或推广应用，取得了很多成果。国内以胜利油田，塔里木油田等为代表的一些油田也广泛应用水平井技术开发各种油气藏，每年钻各类水平井200余口，并都见到较好的效果，取得较好的经济效益。塔里木油田是中

石油应用水平井最多的油田，水平井技术已经成为塔里木油田“少井高产”重要的技术支撑，在原油上产中发挥着越来越重要的作用。截止2003年12月底，塔里木油田共完成各类水平井133口，占全油田总井数的34%，日产油6582.76t，占全油田产量的45.4%，平均单井日产油86t，是直井的3.5倍，已累计生产原油1297.84万吨。截止2005年10月，塔里木油田共钻各类水平井160口，平均井深5000米。水平井已经成为塔里木油田开发的有效手段。

20世纪90年代以来，钻井技术逐步细化为具有代表意义的水平井、多分支水平井、大位移井、深井钻井、连续管钻井等钻井技术，并相继开发了许多新工具、新装备，增加和完善了钻井测试和控制手段、过程分析和控制软件。

要我国目前的水平井技术基本能适应我国油田开发的需求。但是我国的水平井技术主要是以跟殊、引进、消化和吸收国外的先进技术为主，没有在国际上独到的先进技术，在硬件和软件上还受制于人。

大力发展水平井技术是高效开发复杂油气藏特别是低渗透、稠油和裂缝性气藏的重要举措。我国页岩气资源前景广阔，包括海相页岩分布区和陆相页岩分布。水平井分段压裂改造等技术是重点突破口。未来页岩气的开发将主要是靠小井眼钻井和先期裸眼完井降低工程成本、靠水平井分段压裂技术提高单井产量、靠长水平段水平井延长油气井生产周期的开发模式，最终实现页岩气的效益开发。

三、水平井钻井技术应用效果

水平井对于低丰度、薄油层、稠油油藏、裂缝油藏、低渗透油藏、薄油层和井间剩余油的开发具有非常好的效果，能够大大提高单井产量，提高油田的采收率。由于水平井钻井技术的成熟与配套，国内外各油田广泛应用水平井开发各类油气藏。国外每年钻水平井在2000口以上，国内钻水平井也在200口以上，其产量也是直井的4～8倍。水平井在各种油藏开发应用中都见到明显的效果。

水平井应用井眼轨迹控制技术，解决了由于受地面条件制约而造成靶前位移不够的“l”型井身剖面，为了提高固井质量，防止顶水下窜的双靶点“s”型井身剖面，以及各种三维井眼轨迹和防碰绕障问题。

胜利油田通过套管内侧钻短半径水平井研究，至今已在油田内外完成套管内侧钻水平井约38口，其中侧钻短半径水平井19口。形成了具有胜利特色的套管开窗侧钻（短半径）水平井钻井配套工艺技术。该技术能成倍的提高原来老油井产量，减少加密井，改善井网布置。利用现成的垂直井眼和地面生产设施（如井口设施、地面集输管线和计量仪等），合理有效的开发各类油藏，增加可开采储量及石油采出率，在加快产能建设，降低开发成本，回避钻探风险等方面，显示出了巨大的经济价值和潜力。与钻一口新的水平井或垂直井相比，侧钻短半径水平井能够明显降低相应的钻井和完井费用，是一种投资少、见效快、经济效益显著的油田开发技术，是老油田稳产增产和提高最终采收率的一种有效途径。

四、结语

总体来说国内该工艺技术不完善、不配套，现场试验应用中也出现了许多技术问题，现场应用经验较少。特别在水平井分段压裂工艺和井下工具等方面，与我国实际生产需求还存在较大的差距。在基础研究，水力裂缝优化设计、分段压裂工艺技术、分段压裂工具、压裂材料、水力裂缝动态监测等方面与国外先进水平差距很大。在引进国外技术的同时要结合我国实际情况进行高新、高能材料和精工制造方面的科技攻关，努力形成具有自主知识产权的配套技术，争取在短时间内提升我国水平井分段压裂技术水平。