彭 江

［中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459］

對于形狀不規(guī)則、滲透性差的海上油田而言，相關人員如果仍采用傳統(tǒng)作業(yè)方法，將會存在開采效率偏低的狀況，同時還會造成資源浪費問題。為此，開采油田時，可采用多分支水平井鉆井施工技術，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還可有效提升采收率，對降低運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的要求，加強控制要點分析，做出必要調(diào)整，方可保證多分支水平井鉆井滿足設計要求。

1 國內(nèi)外水平井鉆井技術概述

1.1 國內(nèi)水平井技術現(xiàn)狀

我國作為水平井鉆井技術研發(fā)較早的國家之一，20世紀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水平、資金條件等因素限制，經(jīng)濟效果一般?！鞍宋濉薄熬盼濉逼陂g，業(yè)內(nèi)相關人士進行了水平井的研發(fā)，全面研究后，在不同種類的油藏中試驗了部分理論成果，先導試驗后獲得了不菲成果。國內(nèi)諸多油田也廣泛使用了水平井技術進行油氣藏的開發(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，運行和開采效果良好，經(jīng)濟效果突出。塔里木油田中，水平井數(shù)量最多，僅從該項工程分析，當?shù)氐乃骄夹g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口。

20世紀90年代以來，鉆井技術的研發(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，同時引入了相應的控制分析等。新時期，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)水平井技術大部分是引進、消化并吸收國外先進技術為主，并未達到國際領先水平，自由知識儲備相對薄弱，在硬件設備、軟件設施上仍需依賴于國外引進。

1.2 國外水平井鉆井技術發(fā)展狀況

20世紀20年代，有人初次提出了水平井技術，經(jīng)過40多年的研發(fā)和應用，80年代期間，該項技術在美國等地區(qū)得到了廣泛應用，實現(xiàn)了工業(yè)化發(fā)展目標，同時還達到了當時的水平井研究高峰。在石油行業(yè)中，一般對鉆井技術都有嚴格要求，包括低污染、低成本、高產(chǎn)量等，這一特點導致水平井數(shù)量的有所提升。新時期，水平井的鉆井完井施工項目呈現(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88%。近年來，國內(nèi)水平井鉆井技術的發(fā)展態(tài)勢較好，逐漸獲得了相關人員的關注。該項技術在諸多油田中都得到了廣泛應用，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，是推動水平井發(fā)展的直接動力。

正確進行水平鉆井技術的應用，可獲得良好的經(jīng)濟反饋，反之負面效應突出。實際工程項目中，相關人員必須進行綜合分析，選擇合適的水平鉆井技術，在水平鉆井設計前，必須合理進行調(diào)查分析，選準地層。

現(xiàn)階段，國外對水平井鉆井進行了研發(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指標方面：從世界范圍內(nèi)分析，已完成的各類水平井數(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到8 318.9m，可在1m薄油層范圍內(nèi)滿足軌跡控制要求，同時無脫靶現(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，更符合新時期發(fā)展要求，可明顯提升成功概率、綜合效益指標等要素。

綜上，對于水平鉆井技術的未來研發(fā)中，相關人員要積極進行鉆具、井身結構動力鉆具、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 水平井鉆井技術的現(xiàn)狀問題

現(xiàn)階段，國內(nèi)水平井鉆井工藝的配套設備已逐步完善，對應水平井鉆井工藝技術也日趨進步，在水平井鉆井技術的發(fā)展和優(yōu)化中，仍存在下述幾方面問題。

2.1 工藝技術缺乏配套性

新時期，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，加強工藝技術水平的提升，否則無法滿足大規(guī)模工程的應用要求，限制了水平井的應用發(fā)展，無法穩(wěn)定提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

2.2 技術人員的專業(yè)性薄弱

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

為了更直觀地了解直流式截止閥的結構形式與運動狀態(tài)，為接下來的流場分析提供模型，首先對于我們所設計直流式截止閥進行三維建模，構成一個完整的閥體結構。所建立的直通式截止閥模型如圖1。

2.3 專業(yè)設備的配套性較差

由于工藝技術條件、施工成本等方面因素的限制，油田的水平鉆井設備存在性能不穩(wěn)定、配套效果差的問題，部分設備在運行期間易產(chǎn)生隱患問題，增加了事故概率，嚴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

3.1 套管鉆井技術

套管鉆井技術落實中，存在設計技術簡單的特點，套管鉆井技術可廣泛應用于油藏儲量穩(wěn)定的結構條件下，也可用于油藏地層傾角小的區(qū)域。該技術可有效降低卡鉆、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，必須加強井斜控制、護套管兩方面的管理。新形勢的套管鉆井技術可有效降低鉆機作業(yè)的費用問題，避免井控、漏失等情況的發(fā)生，降低井下事故處理時間。

3.2 欠平衡鉆井技術

欠平衡鉆井技術包括氣體鉆井、霧化鉆井、常規(guī)鉆井液鉆井、充氣鉆井液鉆井等，屬于當下較為常見的鉆井技術。欠平衡鉆井完井液事故期間，鉆井費用較高，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、風險大的井中，一般都不可采用欠平衡鉆井的方法。該項技術可明顯提高油氣井的產(chǎn)能，提升鉆井效率，還可及時進行地質(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

在進行低產(chǎn)難產(chǎn)儲量油藏的開采期間，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、垂直井中的幾個分支井眼等。上述技術一般應用于薄層產(chǎn)層、透鏡體油藏、低滲透率的非均勻地層中，也可將其應用于高黏度油藏、海上鉆井作業(yè)中。分支井鉆井的關鍵技術包括油藏地質(zhì)模型方面的精細研究、井眼軌跡控制技術、分支井完井、固井工藝技術等。

4 海上薄油層多分支水平井鉆井技術難點分析

當下，海上薄油層開采屬于工作難題之一，該項工作具有成本高、技術難的特點，大部分開采方在進行作業(yè)中，都會盡量避開這類油田，后果便是該行業(yè)中存在著嚴重的資源浪費問題。結合當下工程項目的發(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，其技術難關仍然較多，具體分析如下。

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

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

4）儲油層的保護難度偏大。多分支水平井鉆井施工中，必須充分考慮井深結構的影響，一般機構相對復雜，為了保證及時完成作業(yè)要求，必須加強流變性、潤滑性的分析。這些問題的存在都會增加儲油層保護的難度，處理不當會導致資源浪費問題，嚴重時還會導致危險事故問題。

5 薄油層多分支水平井鉆井關鍵技術

5.1 多元經(jīng)驗配合技術的應用

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

5.2 風險控制級數(shù)

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

5.3 改造原有評價設備

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

5.4 設備參數(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)井點分布模式。同時提高鉆桿、套管質(zhì)量效果，優(yōu)化套管分布空間。針對泥漿池、鉆井液凈化裝置、壓縮機等設備進行綜合評估，合理分析不同設備的布置方式、載荷能力，并進行平臺質(zhì)量的參數(shù)核算，從而在薄油層多分支水平井中進行全面開發(fā)，盡量降低鉆井平臺的成本。

5.5 結構優(yōu)化

平臺井結構包括：一個注水探井井眼、一個用于注水的分支井眼、兩個層級化的組織井眼和四個分支化的層級井眼，這種六個井眼的相應配合，組成了多分支平臺系統(tǒng)的優(yōu)化井眼系統(tǒng)。在對上述結構進行優(yōu)化時，注意事項如下：①可借助自流注水設備，對鄰近井的供能進行處理和補充；②順序執(zhí)行直—增—穩(wěn)—降—增—穩(wěn)水平段的設計處理，保證整個勘探工作的順利進行；③關注造型能力、井眼曲率變化等動態(tài)信息條件，選擇合適的傳感設備，并對阻器等工具進行優(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)，合理進行井眼軌道的動態(tài)調(diào)整。

5.6 綜合評估開發(fā)效益

不同薄油層的鉆井效益存在明顯差別，為此在進行鉆井施工前，必須合理進行綜合數(shù)據(jù)的分析、地質(zhì)勘探分析，針對修井空間的承載能力、鉆井價值等進行分析，保證其滿足生產(chǎn)需求，保證滿足設備改造、科學的平臺布置等，要求后期薄油層系統(tǒng)的開發(fā)中，需提供成本價值基礎，盡量選擇水泥塞測技術、低鉆壓小排量的探鉆技術等相對先進的旋轉(zhuǎn)導向工具，合理進行巖層系數(shù)的分析，提高井壁整體穩(wěn)定性。針對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 結語

現(xiàn)階段，社會各界人士已經(jīng)意識到能源開采的重要價值，這一轉(zhuǎn)變對海上薄油層的開采工作而言十分有利。新時期，儲量低、開采難度高的資源也逐步受到業(yè)內(nèi)人士的關注，隨著技術的改進，上述資源得到了良好利用。對海上薄油層而言，存在開采難度高、技術難點多的問題，經(jīng)常會發(fā)生開采不當、資源浪費等問題。因此，相關人員必須進行深入分析和研究，加強薄油層多分支水平井鉆井的研發(fā)。首先，相關崗位工作人員必須加強現(xiàn)狀、前沿技術的分析，考慮其中的技術難點問題。其次，結合鉆井液種類、井身結構、設備改造等進行綜合分析，力求為海上薄油層多分支水平井鉆井技術的發(fā)展提供一定借鑒價值。