鉆井技術(shù)總體發(fā)展趨勢根據(jù)美國Welling & Company公司統(tǒng)計(jì)預(yù)測:

 

  未來世界范圍內(nèi)3~5 a鉆井井型將更趨復(fù)雜,但仍以常規(guī)井為主,將占總井?dāng)?shù)的67%;水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井(包括分支井、大位移井和老井重入側(cè)鉆水平井等)將占25%;將有30%的井要使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)(包括復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和直井防斜打快);連續(xù)管鉆井完井、井底壓力/溫度測量儀的應(yīng)用增長快,欠平衡鉆井和氣體鉆井略有增加,主要在陸地上應(yīng)用;智能完井維持在6%的比例,主要在海上應(yīng)用。

 

  綜觀21世紀(jì),世界鉆井技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向自動化、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(jié)合,多技術(shù)集成一體化,最大限度地發(fā)現(xiàn)和保護(hù)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,提高勘探開發(fā)的綜合效益[3,11-12]。

 

  鉆井單項(xiàng)技術(shù)發(fā)展趨勢未來高度需求重點(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(fèi)用技術(shù);二是降低旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向費(fèi)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(zhuǎn)導(dǎo)向、LWD、頂驅(qū)下套管、鉆直井眼的馬達(dá)、鉆臺機(jī)械化、大位移井、膨脹套管/尾管、高溫井、連續(xù)管鉆井等技術(shù)(表1,其中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展權(quán)重系數(shù)為相對成本而言)。

 

  (1)隨鉆測量和導(dǎo)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(shù)測量;EM MWD技術(shù)向延長深度方向繼續(xù)發(fā)展,以滿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(kuò)大應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井仍將是未來油氣工業(yè)最主要的鉆井方法,并且不斷向著信息化、智能化和自動化方向發(fā)展,最終將實(shí)現(xiàn)遙控鉆井。當(dāng)務(wù)之急是發(fā)展低成本的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)和LWD技術(shù),以顯示出其更強(qiáng)的價(jià)值定位,使鉆井技術(shù)步入自動化鉆井階段。根據(jù)美國的統(tǒng)計(jì),過去3 a內(nèi),大約有25%的電纜測井已被LWD所取代,未來用MWD/LWD結(jié)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(xù)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(yàn)成功,有望實(shí)現(xiàn)用一種套管尺寸鉆成一口井[13]。連續(xù)管技術(shù)方面,朝著發(fā)展更先進(jìn)的超小型連續(xù)管鉆機(jī)以及利用連續(xù)管進(jìn)行足夠深度鉆井的配套機(jī)具發(fā)展。一是連續(xù)管直徑增大(最大為5168127 mm),鈦合金和復(fù)合材料應(yīng)用增加,強(qiáng)度提高,注入頭性能繼續(xù)加強(qiáng);二是研制電動連續(xù)管系統(tǒng);三是采用連續(xù)管技術(shù)進(jìn)行水平井氣體鉆井將成為油田增產(chǎn)、難動用儲量開采和提高最終采收率的主導(dǎo)技術(shù);四是連續(xù)管微小井眼鉆井技術(shù)和超高壓連續(xù)管噴射鉆井技術(shù)作為嶄新的油氣開發(fā)技術(shù),正處于強(qiáng)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(cè)鉆重入井、套管/尾管鉆井和連續(xù)管鉆井等技術(shù)配套使用,起到更好地發(fā)現(xiàn)和保護(hù)儲層、增產(chǎn)增效的作用,解決井漏和鉆井提速等工程問題,并朝著控壓鉆井方向發(fā)展。應(yīng)對地層出水的反循環(huán)氣體鉆井技術(shù)已在研發(fā)中。據(jù)2007年美國5油氣6雜志統(tǒng)計(jì),欠平衡技術(shù)與特殊工藝井結(jié)合使用的效果比單一技術(shù)提高產(chǎn)量2~10倍。未來欠平衡和氣體鉆井的使用量仍然會增加,預(yù)計(jì)陸上使用欠平衡鉆井的比例將達(dá)到37%,海上將達(dá)到12%。因此,欠平衡和氣體鉆井要提高設(shè)備配套,擴(kuò)大技術(shù)培訓(xùn)工作和推廣力度,發(fā)展選井技術(shù)。

 

  (4)復(fù)雜結(jié)構(gòu)井。以信息化、智能化為特點(diǎn),將進(jìn)一步擴(kuò)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(xù)管鉆井和精細(xì)控制壓力鉆井中應(yīng)用,并完善配套這些技術(shù),大量采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)來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(tǒng)的起出成功率。研制可回收式套管鉆井鉆井液和氣體馬達(dá),提高尾管鉆井、鉆深井或硬地層時(shí)的機(jī)械鉆速,并試驗(yàn)成功膨脹管鉆井。

 

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

 

  (7)復(fù)雜深井超深井鉆井技術(shù)。不斷研發(fā)抗高溫(204e)高壓(140 MPa)自動化鉆井設(shè)備,完善無風(fēng)險(xiǎn)鉆井、控壓鉆井、新型鉆頭和自動化鉆井等新技術(shù),顯著提高復(fù)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(xiàng)目計(jì)劃,包括低成本旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、激光鉆井和射孔、大功率微小井眼鉆井、負(fù)壓脈沖鉆井、先進(jìn)的可導(dǎo)向空氣沖擊鉆井和鉆井液沖擊鉆井、超高壓連續(xù)管鉆井、高效鉆頭、新型無污染鉆井液完井液和井下流體自動分析儀等新技術(shù)。

 

  從世界近年來鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢看,每一項(xiàng)鉆井技術(shù)的重大進(jìn)展都對應(yīng)著某項(xiàng)高技術(shù)的引入。鉆井主導(dǎo)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(xiàn)提高油氣層的發(fā)現(xiàn)及單井產(chǎn)量、縮短鉆井周期、降低/噸油成本0這個(gè)目標(biāo)?？梢灶A(yù)見,在鉆井技術(shù)朝著經(jīng)濟(jì)性、高質(zhì)量、高效率、自動化方向發(fā)展的道路上,最終必將走到這幾個(gè)方面的結(jié)合和統(tǒng)一[9,11,15]。

 

  認(rèn)識與建議(1)加強(qiáng)瓶頸技術(shù)的攻關(guān)試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用。針對國內(nèi)油氣勘探開發(fā)面臨的主要鉆井難題,開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)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(xù)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(dāng)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)。一是解決制約勘探開發(fā)的瓶頸技術(shù)問題,加快油氣勘探開發(fā)節(jié)奏;二是通過引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新,引導(dǎo)和促進(jìn)中國鉆井技術(shù)的發(fā)展。

 

  (3)加大基礎(chǔ)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(tǒng)的鉆井技術(shù),大力發(fā)展提高油氣井產(chǎn)量、采收率和開發(fā)難動用儲量的先進(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)自動鉆井、激光鉆井和智能化完井等技術(shù)。