大位移鉆井技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期在國外逐步興起的一項鉆井新技術(shù)。90年代末，中國海洋石油將這項新技術(shù)成功用于開發(fā)邊際油田和一般油田，以減少生產(chǎn)平臺建設(shè)費用。

所謂大位移定向井是指水平位移與垂直深度之比大于2的定向井，通常比值接近2的定向井也稱為大位移井。大位移鉆井技術(shù)是在定向井技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

我國海上石油從1968年開始在渤海灣鉆叢式定向井。當(dāng)時定向工具是渦輪鉆具＋彎接頭＋扶正器，地面鉆具劃線法人工計算定向。造斜段每鉆一個單根或立柱起鉆電測井斜和方位，精確度低、效率低、風(fēng)險大。造斜達(dá)到設(shè)計最大井斜后才改用穩(wěn)斜鉆具鉆進(jìn)。1968～1975年運用這套原始技術(shù)在渤海多座平臺上鉆定向井?dāng)?shù)十口，使當(dāng)時海洋叢式井鉆井技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

1976年從國外引進(jìn)了單點照相測斜儀和戴納（DYNA）井下動力螺桿鉆具，從此由井下定向代替了地面定向，提高了定向精度和鉆井效率，使定向鉆井技術(shù)走上了一個新階段。

1979年運用新的定向工具在渤海8號平臺上鉆定向井12口，平均井深3321m，最大水平位移1184m，平均建井周期55天，創(chuàng)造了國內(nèi)新水平。

1980年中國海油對外合作后進(jìn)入了大規(guī)模油田開發(fā)期，陸續(xù)引進(jìn)先進(jìn)的定向工具。1982年渤海埕北油田定向井使用戴納和納威（NAVI）鉆具，有纜隨鉆測斜儀（DOT），進(jìn)一步提高了鉆井效率。埕北油田A平臺28口定向井，平均井深1857m，平均建井周期天。

1985～1989年先后引進(jìn)有線隨鉆測斜儀 SST、電子多點測斜儀、抗磁性干擾測斜儀（SRD）、陀螺測斜儀（BOSS）、無纜隨鉆測斜儀（MWD）等先進(jìn)儀器和戴納及納威鉆具，使定向工具達(dá)到國際水準(zhǔn)。并對定向鉆井人員進(jìn)行國內(nèi)外培訓(xùn)，使海洋定向井技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)代化水平。至90年代后期，在潿洲10-3、渤中28-1、錦州20-2、綏中36-1等油氣田完成定向井?dāng)?shù)百口，其中不少井為大斜度井和較大位移井。1991～1992年還分別鉆成渤中28-1-N6H和潿洲11-4-A13兩口水平井。

1993年海油南北定向井專業(yè)隊伍合并，成立海洋定向井技術(shù)服務(wù)公司，進(jìn)一步加強了技術(shù)引進(jìn)和開發(fā)工作。先后引進(jìn)導(dǎo)向馬達(dá)（AKO）、Land mark定向井應(yīng)用軟件，對導(dǎo)向鉆井技術(shù)、三維大位移鉆井技術(shù)、水平井技術(shù)等進(jìn)行攻關(guān)，并取得突破性進(jìn)展，使導(dǎo)向鉆井技術(shù)必備要素成龍配套。

首先完善了導(dǎo)向鉆具組合，PDC鉆頭＋可調(diào)彎角大功率導(dǎo)向馬達(dá)（AK0)＋隨鉆測斜儀（MWD），其次應(yīng)用定向井計算機專用軟件包，同時培養(yǎng)了一批有經(jīng)驗、又掌握現(xiàn)代技術(shù)的定向井工程師，為導(dǎo)向鉆井技術(shù)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。從1995年起導(dǎo)向技術(shù)在優(yōu)快鉆井和密集型叢式鉆井中發(fā)揮了明顯作用。

在導(dǎo)向鉆井技術(shù)成熟應(yīng)用的基礎(chǔ)上，又引進(jìn)LWD，使導(dǎo)向技術(shù)進(jìn)入地質(zhì)導(dǎo)向鉆進(jìn)階段，在平湖氣田等10多口水平井鉆井中應(yīng)用效果良好。

有了成熟的導(dǎo)向鉆井技術(shù)，也就為大位移鉆井技術(shù)打下了堅實基礎(chǔ)，使海洋石油大位移鉆井技術(shù)一上手就旗開得勝，取得一個接一個的勝利（表11-1）。

表11-1中國海洋石油大位移井統(tǒng)計表（至2002年）

一、西江24-1油田大位移井開發(fā)技術(shù)

西江24-3油田位于我國南海北部珠江口盆地，水深100m，由中國海油與菲利普斯及派克頓公司合作開發(fā)。距該油田東部8km的西江24-1油田含油面積，探明地質(zhì)儲量465 ×104m3，油層埋深2500～2800m，是1985年發(fā)現(xiàn)的油田。發(fā)現(xiàn)井試油日產(chǎn)1905m3，采油指數(shù)高達(dá)370m3/，具有高滲透率、流動性好、不出砂、充足的水體能量，不需注水采油等優(yōu)點。但是，按常規(guī)方法建生產(chǎn)平臺或水下井口則無開發(fā)價值。直到1995年根據(jù)合作伙伴菲利普斯在英國北海鉆大位移井的經(jīng)驗和BP公司鉆成位移超過8000m開發(fā)井的啟示，產(chǎn)生了從西江油田生產(chǎn)平臺上鉆大位移井到西江24-1油田進(jìn)行開發(fā)的新思路。經(jīng)論證此方案開發(fā)費用只需常規(guī)開發(fā)費用的38%～48%。

1996年中國海油成立大位移井鉆井工程專家組，分別對油藏模擬、開發(fā)計劃可行性、大位移井可行性等三大項14個專題進(jìn)行深入細(xì)致的研究和評估。對綜合鉆井生產(chǎn)平臺、鉆機負(fù)荷、動力需求、摩阻、扭矩、測量技術(shù)要求、井眼穩(wěn)定與清洗、鉆井程序、水力參數(shù)等進(jìn)行反復(fù)調(diào)研與實驗分析，得出了詳盡的數(shù)據(jù)報告，依據(jù)可靠的研究，制定出鉆機改造計劃、鉆井計劃及實施方案。

經(jīng)過縝密組織和準(zhǔn)備，1996年11月西江24-3-A14大位移井開始鉆井作業(yè)，次年6月完井并投產(chǎn)。井深9238m，建井周期101天，垂深2985m，水平位移，位垂比。最大井斜角°，中靶半徑45m。降斜段鉆穿14個砂巖油層，地質(zhì)儲量增加近1倍，達(dá)到875×104m3。

該井創(chuàng)3項世界第一紀(jì)錄：①最大水平位移；② 裸眼井段長5032m；③MWD/LWD實時傳輸接收訊號深達(dá)9106m。

該井還創(chuàng)造了兩項世界第二紀(jì)錄：①井深9238m；② 套管下深6752m。

（一）西江24-3-A14大位移井鉆井工程難點

a．井深：設(shè)計9450m，實鉆9238m，前所未有；

b．“S”形井身剖面，井眼軌跡控制難度大；

c．裸眼井段長，最長5032m，維持井壁穩(wěn)定、套管防磨難度大；

d．地質(zhì)條件復(fù)雜：有大段水敏性泥頁巖，鉆遇斷層和砂泥巖應(yīng)力段；

e．靶心直徑要求高：設(shè)計152m，實際90m;

f．井斜大（設(shè)計最大斜度°，實際°）、裸眼長，井眼清洗難度大；

g．安全固井和完井難度大；

h．設(shè)備需長時間高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，扭矩最大達(dá)69147N·m，大鉤負(fù)荷最大達(dá)3825kN，井架最大負(fù)荷680t，最大排量，最高泵壓47MPa。

該井雖然難度大，但在專家們共同努力下，順利完成鉆井作業(yè)并成功投產(chǎn)。投產(chǎn)后日產(chǎn)原油穩(wěn)定在1000t左右，半年多時間就收回全部投資2261萬美元。

在西江24-3-A14井成功的鼓舞下，1999～2002年又從西江24-3油田平臺向西江24-1油田鉆成4口大位移井，井深8610～9189m，垂深2820～2851m，最大井斜78°～，位移垂深比～。且井越打越快，最快的A18年完井周期89天。投資也大幅度降低，投資最高的A17井1800萬美元，最低的A18井為985萬美元。

（二）新工藝和新技術(shù)

西江大位移井之所以取得百分之百的成功，新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用起了關(guān)鍵作用。應(yīng)用的主要新工藝和新技術(shù)如下。

1．導(dǎo)向工具

①TRACS和AGS可遙控變徑穩(wěn)定器；②新型加長內(nèi)噴嘴導(dǎo)向馬達(dá)；③旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)自動導(dǎo)向系統(tǒng)；④配合“PowerDrive”旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具特制PDC高效保徑鉆頭，適應(yīng)軟硬地層鉆進(jìn)，可倒劃眼；⑤液力加壓系統(tǒng)。

2．降摩阻/扭矩工具與技術(shù)

①扭矩/摩阻監(jiān)測計算軟件；②軟扭矩旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)；③非旋轉(zhuǎn)鉆桿保護(hù)器（NRDPP）；④直讀扭矩指示器；⑤低扭矩、低摩阻鉆井工具；⑥鉆壓扭矩短節(jié)。

3．測量儀器與技術(shù)

①高精度差率示波陀螺儀；②地面綜合處理鉆井錄井測量訊號顯示系統(tǒng)（IDEAL）；③MWD/LWD、（CDR+AND）/APWD等多聯(lián)隨鉆測量及連續(xù)脈沖有效傳輸技術(shù)；④近鉆頭井斜/方位測量技術(shù)（AIM）；⑤MWD的“零間隙調(diào)控”（Zero—Gap脈沖器）和FSK(6BPS）新技術(shù)；⑥鉆桿傳送測井儀。

4．固井配套工具

①套管漂浮接箍；②滾柱式套管扶正器和螺旋套管扶正器；③自封式套管循環(huán)接頭；④可切削式套管鞋；⑤斜井用可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器。

5．鉆井液及其他

①低毒油基鉆井液；②泥漿當(dāng)量環(huán)空密度（ECD）和環(huán)空返速（MTV）監(jiān)測軟件；③先進(jìn)配套的固控系統(tǒng)；④液壓泥漿防噴盒和鉆臺真空吸液裝置；⑤高扭矩φ140mmS-135鉆桿；⑥機械效率與分析軟件包（MEL）；⑦卡鉆預(yù)測軟件包（SPIN）。

二、歧口17～2和秦皇島32-6油田大位移井鉆井技術(shù)

渤海歧口17-2油田分為東西兩個高點，西高點為油田主體。距主體4km的東高點，按常規(guī)至少要布6口開發(fā)井，建一座導(dǎo)管架，鋪設(shè)4km海底管線。開發(fā)成本高，效益低。運用大位移井技術(shù)，從西高點生產(chǎn)平臺打4口大位移井到東高點進(jìn)行開發(fā)，可大幅度提高經(jīng)濟效益。

1999年在歧口17-2油田順利完成4口大位移井鉆井作業(yè)。井深4435～4690m，垂深1869～2082m，最大斜度76°～°，水平位移3631～3697m，水垂比～。

2001年在歧口17-2油田大位移井技術(shù)成功實踐的基礎(chǔ)上，在秦皇島32-6油田鉆成兩口大位移水平井，開發(fā)該油田館陶組油層。開創(chuàng)了利用大位移井技術(shù)開發(fā)單一油層、減少生產(chǎn)平臺、降低油田開發(fā)成本的先例。秦皇島油田館陶組油層按常規(guī)開發(fā)方案，需布生產(chǎn)井10多口，建一座生產(chǎn)平臺，采用大位移水平井技術(shù)，只需鉆兩口井就可開發(fā)該油層，不僅提高經(jīng)濟效益，還縮短了油田建設(shè)周期。

秦皇島32-6-A25井，井深3038m，垂深1496m，最大井斜角91°，水平段長702m，位移1942m，水垂比。

秦皇島32-6-A26井，井深3715m，垂深1492m，最大井斜角92°，水平段長981m，位移2997m，水垂比。

歧口17-2和秦皇島32-6油田大位移井的成功實踐，新技術(shù)新裝備的應(yīng)用是關(guān)鍵。

（一）設(shè)備

a．購置“HIGHG”型線性振動篩、新型離心機等固控設(shè)備，增強了固控能力。

型絞車采用無功功率補償技術(shù)，無新增設(shè)備情況下，使配電站負(fù)荷增加700kW，提高了絞車提升能力。

c．配置高強度鉆桿，不僅保障了鉆具安全性，也提高了井眼環(huán)空上返速度，增強了鉆井液攜屑能力。

（二）鉆井設(shè)計

a．與石油院校合作，進(jìn)行巖石力學(xué)、井壁穩(wěn)定研究，為鉆井設(shè)計提供依據(jù)。

b．井身結(jié)構(gòu)、井眼軌跡運用計算機軟件進(jìn)行篩選優(yōu)化。

c．與國內(nèi)有關(guān)單位合作研制了一套扭矩、摩阻預(yù)測分析軟件，在應(yīng)用實踐中證明誤差不超過15%，接近外國公司同類軟件的先進(jìn)水平。

（三）鉆井液

自主開發(fā)出水基聚合醇（PEM）體系鉆井液。具有強潤滑性、摩阻系數(shù)?。ㄒ韵拢y屑性能強（鉆屑熱滾回收率達(dá)～）、對泥頁巖抑制性強、對環(huán)境無毒害等優(yōu)點。

（四）井眼軌跡控制技術(shù)

a．極軟淺部地層大井眼造斜技術(shù)。300～500m井段，( ）井眼造斜，井斜角達(dá)到70°以上進(jìn)入穩(wěn)斜段。

b．采用MWD/LWD和井下可變徑穩(wěn)定器，以及計算機軟件技術(shù)，實施三維井眼軌跡控制。其中，在秦皇島32-6-A26井使用了自主研制的可變徑穩(wěn)定器，試用效果良好。

（五）固井完井技術(shù)

( ）套管采用套管漂浮接箍，順利通過大斜度井段和水平井段，下入預(yù)計井深。

b．水平井尾管送入技術(shù)：適當(dāng)扶正器，加重鉆桿放在靠近直井段管柱上，以便增大軸向力推動尾管下行。

c．水平井段裸眼礫石充填技術(shù)。

d．篩管礫石充填完井技術(shù)。

e．套管射孔完井技術(shù)。

（六）堵漏技術(shù)

采用碳酸鈣封堵漏層，可酸洗或油溶解堵。

三、大位移鉆井技術(shù)成果顯著

a．經(jīng)濟效益可觀。鉆大位移井開發(fā)油田的投資比常規(guī)開發(fā)方案低，可取得顯著經(jīng)濟效益。西江24-1油田5口大位移井，截止2002年6月底已產(chǎn)原油×104m3，總收入億美元，累計獲凈現(xiàn)金流億美元，政府稅收億美元。預(yù)計經(jīng)濟生產(chǎn)壽命可至2008年，可累計產(chǎn)油2810桶，獲凈現(xiàn)金流億美元，政府稅收可達(dá)億美元。

b．可為社會做出重大貢獻(xiàn)。邊際油田在我國海域已發(fā)現(xiàn)的油田中占有相當(dāng)比重，大位移井技術(shù)為今后高效開發(fā)海洋邊際油田闖出了一條新路，將為國家增加大量可用油氣資源。

c．結(jié)合大位移井鉆井與完井工程實踐，對大位移井的井身結(jié)構(gòu)與套管柱優(yōu)化設(shè)計、井下扭矩/摩阻的數(shù)值模擬與控制、井壁不穩(wěn)定性評估與控制、井眼軌跡導(dǎo)向控制與可視化、鉆頭選型、鉆井液及井下工具等方面取得了創(chuàng)新性研究成果，形成了一套具有中國海油特色和國際先進(jìn)水平的大位移井鉆井與完井工藝技術(shù)，標(biāo)志著我國運用高新技術(shù)開發(fā)海上邊際油田進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。

d．?dāng)U大了中國海洋石油在國內(nèi)外的影響，并提高了聲譽。圍繞西江大位移鉆井與完井工程，先后兩次在廣東省蛇口組織召開了來自世界十幾個國家、幾十家油公司及技術(shù)公司近百人的“大位移井技術(shù)國際研討會”，表現(xiàn)了世界石油界對西江24-1油田大位移井開發(fā)成功的肯定及對技術(shù)成果的重視，產(chǎn)生了良好的效應(yīng)。