鉆井技術總體發展趨勢根據美國Welling & Company公司統計預測:

 

  未來世界范圍內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(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/溫度測量儀的應用增長快,欠平衡鉆井和氣體鉆井略有增加,主要在陸地上應用;智能完井維持在6%的比例,主要在海上應用。

 

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

 

  鉆井單項技術發展趨勢未來高度需求重點發展的鉆井技術有3個方面:一是降低每米鉆井進尺費用技術;二是降低旋轉導向費用技術;三是提高鉆井速度技術。需求適度高的技術為智能完井和鉆井最優化技術。需求適度的技術為旋轉導向、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(表1,其中旋轉導向技術的發展權重系數為相對成本而言)。

 

  (1)隨鉆測量和導向鉆井技術。發展近鉆頭測量技術,進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技術向延長深度方向繼續發展,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將擴大應用。旋轉導向鉆井仍將是未來油氣工業最主要的鉆井方法,并且不斷向著信息化、智能化和自動化方向發展,最終將實現遙控鉆井。當務之急是發展低成本的旋轉導向系統和LWD技術,以顯示出其更強的價值定位,使鉆井技術步入自動化鉆井階段。根據美國的統計,過去3 a內,大約有25%的電纜測井已被LWD所取代,未來用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。膨脹管近兩年的發展速度較快,膨脹管鉆井已經試驗成功,有望實現用一種套管尺寸鉆成一口井[13]。連續管技術方面,朝著發展更先進的超小型連續管鉆機以及利用連續管進行足夠深度鉆井的配套機具發展。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;二是研制電動連續管系統;三是采用連續管技術進行水平井氣體鉆井將成為油田增產、難動用儲量開采和提高最終采收率的主導技術;四是連續管微小井眼鉆井技術和超高壓連續管噴射鉆井技術作為嶄新的油氣開發技術,正處于強勢發展的初期[3,14]。

 

  (3)欠平衡和氣體鉆井技術。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配套使用,起到更好地發現和保護儲層、增產增效的作用,解決井漏和鉆井提速等工程問題,并朝著控壓鉆井方向發展。應對地層出水的反循環氣體鉆井技術已在研發中。據2007年美國5油氣6雜志統計,欠平衡技術與特殊工藝井結合使用的效果比單一技術提高產量2~10倍。未來欠平衡和氣體鉆井的使用量仍然會增加,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,擴大技術培訓工作和推廣力度,發展選井技術。

 

  (4)復雜結構井。以信息化、智能化為特點,將進一步擴大井下閉環鉆井技術在水平井、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,大量采用復雜結構井技術來大幅度提高油氣采收率。

 

  (5)套管鉆井。進一步改進回收工具,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、鉆深井或硬地層時的機械鉆速,并試驗成功膨脹管鉆井。

 

  (6)重入井技術。老井再鉆技術是在已開采油氣井中以重新加深、側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口老井側鉆井,占年鉆井總數的315%。預計未來老井再鉆/側鉆將成為一個龐大的新興產業[4 ]。

 

  (7)復雜深井超深井鉆井技術。不斷研發抗高溫(204e)高壓(140 MPa)自動化鉆井設備,完善無風險鉆井、控壓鉆井、新型鉆頭和自動化鉆井等新技術,顯著提高復雜深探井、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域的超前技術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、新型無污染鉆井液完井液和井下流體自動分析儀等新技術。

 

  從世界近年來鉆井技術發展趨勢看,每一項鉆井技術的重大進展都對應著某項高技術的引入。鉆井主導技術的發展實質上是把鉆井、錄井、測井和信息技術集成于一體,最大限度地實現提高油氣層的發現及單井產量、縮短鉆井周期、降低/噸油成本0這個目標。可以預見,在鉆井技術朝著經濟性、高質量、高效率、自動化方向發展的道路上,最終必將走到這幾個方面的結合和統一[9,11,15]。

 

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

 

  (2)適當引進國外先進技術。一是解決制約勘探開發的瓶頸技術問題,加快油氣勘探開發節奏;二是通過引進、消化吸收再創新,引導和促進中國鉆井技術的發展。

 

  (3)加大基礎理論和前沿儲備技術研究。用信息技術和多學科技術改造傳統的鉆井技術,大力發展提高油氣井產量、采收率和開發難動用儲量的先進鉆井技術,探索新的破巖方式、微小井眼鉆井、先進閉環自動鉆井、激光鉆井和智能化完井等技術。