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        為鉆頭裝上先進的地質(zhì)導向測量儀器，在深達千米的地下，自動識別砂泥層和油水層，并準確捕捉到油層。近日，中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院自主研發(fā)的以地質(zhì)導向鉆井技術(shù)為核心的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井配套技術(shù)，破解了老油田中夾層、薄油層、低壓低滲透低產(chǎn)儲層等制約老油田勘探開發(fā)的難題，獲2008年山東省科技進步一等獎。
　　
        如何破解復(fù)雜油藏開發(fā)難題

　　目前，國內(nèi)各大油田剩余油資源的品位愈來愈差，開發(fā)數(shù)十年的玉門、大慶、勝利、中原、四川、延長、新疆等老油田，夾層、薄油層、低壓低滲透低產(chǎn)儲層、難動用儲層、非均質(zhì)儲層越來越多，鉆井施工難度大、速度慢、周期長、成本高、單井產(chǎn)量低，如何破解復(fù)雜油藏開發(fā)難題，成為老油田保持“油氣硬穩(wěn)定”的關(guān)鍵。

　　勝利鉆井院研發(fā)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井配套技術(shù)有3項創(chuàng)新技術(shù)，即雙地質(zhì)參數(shù)地質(zhì)導向鉆井技術(shù)、四級分支水平井及魚骨狀水平分支井鉆井技術(shù)和密集型叢式井鉆井技術(shù)，其核心技術(shù)是雙地質(zhì)參數(shù)地質(zhì)導向鉆井技術(shù)。

　　作為20世紀90年代發(fā)展起來的前沿鉆井技術(shù)，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)以油藏為目標點，通過對實時采集的數(shù)據(jù)進行分析、研究，采用滑動和轉(zhuǎn)動鉆井方式，使井眼軌跡在油藏中鉆進。“在油氣井鉆井過程中，通過實時測量多種井底信息，對所鉆地層的地質(zhì)參數(shù)進行實時評價，從而精確地控制井下鉆具命中最佳地質(zhì)目標。”勝利油田首席高級專家、勝利鉆井院院長韓來聚表示。

　　測井理論及實踐表明，對于油田開發(fā)中后期，這一技術(shù)能夠識別地層的巖性和含油氣特征，并準確將導向鉆頭在油氣層中有效延伸，從而獲得最高的油氣產(chǎn)量。

　　LWD：技術(shù)進口受制于人

　　國外的地質(zhì)導向測量儀器（LWD）在20世紀末就已經(jīng)相當成熟，能夠?qū)崟r測量近鉆頭處的地質(zhì)參數(shù)和工程參數(shù)，但由于多參數(shù)LWD儀器開發(fā)難度大、費用高、操作復(fù)雜，加之技術(shù)掌握在世界上少數(shù)國家手中，推廣應(yīng)用范圍小。

　　隨著我國石油勘探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，地質(zhì)導向鉆井技術(shù)在海上叢式井、大位移井、大斜度井及水平井中普遍應(yīng)用，效益顯著，但我國LWD儀器全部依賴進口，高昂價格制約了我國鉆井技術(shù)水平。

　　自2002年起，勝利鉆井院陸續(xù)開展了以“十五”國家科技攻關(guān)項目“復(fù)雜油氣藏鉆井配套技術(shù)和關(guān)鍵裝備研究”和中石化“十條龍”科技攻關(guān)項目“地質(zhì)導向鉆井技術(shù)研究”為支撐的自主攻關(guān)研究工作。研制過程中，鉆井院按照儀器研制與工藝研究相結(jié)合，理論研究、室內(nèi)實驗與現(xiàn)場試驗同步進行，對不同的研究內(nèi)容采用并行研究、分步實施的技術(shù)路線，經(jīng)過3?4年的自主攻關(guān)，逐步完成了地質(zhì)導向隨鉆測量儀器研制和地質(zhì)導向鉆井工藝技術(shù)研究工作，期間完成了25口薄油層水平井的地質(zhì)導向鉆井現(xiàn)場試驗，其中最薄油層低于1米，平均水平段長度301.82米，水平段井眼軌跡的平均油層有效延伸率達94.39%，形成了地質(zhì)導向鉆井工藝配套技術(shù)�！暗刭|(zhì)導向鉆井技術(shù)研究”項目獲2006年度中國石化集團公司科技進步一等獎。

　　研發(fā)三種核心儀器，突破四項關(guān)鍵技術(shù)

　　在深達幾千米、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的井下，如何準確導向到砂巖儲層向來是鉆井界的難題，勝利油區(qū)砂巖儲層并含底水的特點更增加了地質(zhì)的復(fù)雜性。

　　勝利鉆井院研發(fā)了能夠?qū)崟r測量地層巖性、分辨上下巖性界面特征、有效發(fā)現(xiàn)儲層、捕捉進入儲層最佳時機的方位伽馬隨鉆測量儀；為有效避開底水層并確定地層受鉆井液侵入情況和儲層滲透性，研發(fā)了可同時測量兩個徑向深度的地層電阻率、準確測量地層真電阻率的隨鉆雙感應(yīng)電阻率測量儀；為實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)井井眼軌跡的精確測量和數(shù)據(jù)的實時傳輸，研發(fā)了正脈沖無線隨鉆測量儀,并編制了國家行業(yè)標準；三種儀器串聯(lián)應(yīng)用，形成了雙地質(zhì)參數(shù)和井眼軌跡參數(shù)地質(zhì)導向測量系統(tǒng)。

　　在系統(tǒng)研發(fā)過程中，勝利鉆井院還突破了四項配套關(guān)鍵技術(shù)：一是為井下復(fù)雜測控系統(tǒng)提供充足電源能量的新型井下泥漿發(fā)電機；二是為井下系統(tǒng)提供標準化集成架構(gòu)，實現(xiàn)多參數(shù)測量和數(shù)據(jù)處理、傳輸及存儲的井下測量工具智能模式及測量數(shù)據(jù)控制技術(shù)；三是可直接向自然伽馬API標準溯源、刻度方位伽馬隨鉆測量儀的移動式隨鉆自然伽馬刻度井；四是依靠橡膠體彈性減震，為隨鉆測量儀器創(chuàng)造理想工作環(huán)境的減震接頭。上述三個核心測量儀和四項配套關(guān)鍵技術(shù)的突破，形成了地質(zhì)和井眼軌跡參數(shù)隨鉆測量系統(tǒng)，成為地質(zhì)導向鉆井工藝技術(shù)的裝備基礎(chǔ)。

　　同時，勝利鉆井院還首創(chuàng)了待鉆井眼軌道優(yōu)化設(shè)計和測點另長信息實時預(yù)測新理論、新方法，研發(fā)了特殊工藝井軌道設(shè)計及實鉆軌跡監(jiān)測系統(tǒng)和地質(zhì)導向測量參數(shù)隨鉆解釋系統(tǒng)，為地質(zhì)導向鉆井工藝技術(shù)推廣應(yīng)用奠定了工藝技術(shù)基礎(chǔ)。地質(zhì)目標和工具造斜率的不確定性是合理控制井眼軌跡的最大難題，為了解決這一問題，該院首次提出了以非儲層水平段長度最短為目標函數(shù)的水平井找油方案優(yōu)化設(shè)計方法和彈性桿撓曲線法軌道設(shè)計方法，建立了工具造斜率不確定條件下水平井待鉆軌道分析方法，提高了軌跡控制能力和儲層有效延伸率；在地質(zhì)導向鉆井過程中，實時確定鉆頭處的地層特性和井眼姿態(tài)是地質(zhì)導向鉆井的技術(shù)瓶頸之一，該院研究形成地質(zhì)導向隨鉆預(yù)測技術(shù)，提出了基于支撐向量機統(tǒng)計學習理論的測點另長井眼軌跡估計和預(yù)測方法以及基于遺傳算法的巖石可鉆性計算方法，有效地解決測點另長信息實時預(yù)測技術(shù)難題。

　　以上述理論為基礎(chǔ)，勝利鉆井院開發(fā)了以復(fù)雜結(jié)構(gòu)井井眼軌道設(shè)計及實鉆軌跡監(jiān)測系統(tǒng)和地質(zhì)導向測量參數(shù)隨鉆解釋系統(tǒng)為核心的地質(zhì)導向鉆井系統(tǒng)平臺，為地質(zhì)導向鉆井技術(shù)的順利實施提供了技術(shù)保障。

　　截至2008年12月，該院已生產(chǎn)MWD150套、LWD30套，其他配套儀器200套，產(chǎn)品銷往大慶、華北、遼河、新疆、陜西、中原等國內(nèi)油田、煤炭單位，并出口俄羅斯等國，在勝利、新疆、江蘇、江漢、華東等油田累計完成薄油層水平井地質(zhì)導向鉆井技術(shù)推廣應(yīng)用200余口井。

　　高效開發(fā)：油層捕捉與采掘能力實現(xiàn)對等

　　為了有效解決具有國際先進水平的TAML4級分支井鉆井完井技術(shù)難題，該院研究形成了包括分支井工程設(shè)計技術(shù)、回收技術(shù)和分支井眼再進入技術(shù)在內(nèi)的分支井鉆井配套技術(shù)，達到了TAML4級完井水平，利用自主技術(shù)完成的國內(nèi)第一口和第二口分支水平井???樁1?支平1和梁46?支平1井，填補了國內(nèi)在分支水平井技術(shù)領(lǐng)域的空白。

　　在油氣田高效開發(fā)方面，勝利鉆井院立足勝利，自主創(chuàng)新，建立了地質(zhì)目標與鉆井工程實現(xiàn)能力對應(yīng)關(guān)系的系列圖版，提出了魚骨狀水平分支井油藏、地質(zhì)和鉆井工程一體化的整體設(shè)計方法，使魚骨狀水平分支井設(shè)計方法具有更強的油藏適用性、工程可行性和技術(shù)完整性。根據(jù)不同完井方式和地層可鉆性級值分布差異，確立了主井眼與分支井眼側(cè)鉆分離過程中過渡井段的空間姿態(tài)控制方法，提出了包括側(cè)鉆點優(yōu)選、側(cè)鉆井段間隔、側(cè)鉆方法等鉆井工藝技術(shù)在內(nèi)的適合不同區(qū)塊地質(zhì)物性條件的井眼姿態(tài)三維控制要素，形成了魚骨狀水平分支井側(cè)鉆井眼姿態(tài)三維控制技術(shù)，進一步豐富了提高油氣動用程度的鉆井工程技術(shù)手段。利用自主技術(shù)完成了6口魚骨狀水平分支井鉆井實踐，單井產(chǎn)量為同區(qū)塊水平井產(chǎn)量的3?6倍，取得了顯著的開發(fā)效果。

　　在密集型叢式井鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用方面，開發(fā)出了大井眼、極淺地層表層預(yù)定向技術(shù)和小井距密集型叢式井組井眼軌跡防碰、繞障技術(shù)，實現(xiàn)了三維繞障技術(shù)、極淺層定向技術(shù)、優(yōu)快鉆井技術(shù)、鉆頭優(yōu)選技術(shù)和鉆井液技術(shù)等專項技術(shù)的集成應(yīng)用，形成了密集型叢式井鉆井技術(shù)，完成了勝利油田CDXA密集型叢式井組（24口）和KD12大型海油陸采叢式井組（94口）的鉆井施工，單井最大水平位移1796.59米，累計進尺194414米，創(chuàng)國內(nèi)最大海油陸采叢式井組等多項紀錄。

　　專家認為，勝利鉆井院自主研發(fā)的“復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用”項目，促進了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展及關(guān)鍵裝備的國產(chǎn)化進程，有效開發(fā)的油層厚度由原來的4米精確到了目前的0.8米，為薄油層、厚油層頂部剩余油等復(fù)雜油氣藏開發(fā)提供了技術(shù)支撐，標志著勝利油田具備了大規(guī)模應(yīng)用地質(zhì)導向鉆井技術(shù)的能力。

　　國產(chǎn)技術(shù)支撐東部復(fù)雜油田開發(fā)

　　隨著我國“穩(wěn)住東部，開發(fā)西部”戰(zhàn)略的進一步實施，在大規(guī)模開發(fā)西部油氣資源的同時，東部復(fù)雜油氣資源的勘探開發(fā)也是我國石油戰(zhàn)略的重點。

　　我國東部油田多數(shù)已進入開發(fā)后期，存在著大量自然形成的復(fù)雜斷塊油藏、隱蔽油藏、薄油藏和長期開采剩余的邊底水構(gòu)造油藏等復(fù)雜油氣藏，老油田面臨著較大的開發(fā)難度，迫切需要應(yīng)用先進的地質(zhì)導向鉆井技術(shù)來開發(fā)，以利于油氣采收率的提高和增儲上產(chǎn)的需要。同時，西部和海上油田的開發(fā)又受到自然環(huán)境的限制，開采成本很高，如何最大限度地提高采收率無疑是鉆井技術(shù)發(fā)展的重中之重。

　　近年來，勝利鉆井院研發(fā)成功的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的地質(zhì)導向測量儀器及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)為開發(fā)復(fù)雜油氣藏提供了強有力的技術(shù)支撐。

　　在推廣應(yīng)用鉆井新技術(shù)、新工藝的同時，鉆井業(yè)對隨鉆測量儀器的要求越來越高，需求也越來越大，勝利鉆井院自行研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地質(zhì)導向測量儀器必定具有巨大的市場潛力和廣闊的應(yīng)用前景。