深井、復(fù)雜井鉆井技術(shù)專場(chǎng)：
中國(guó)石油大學(xué)教授、長(zhǎng)江學(xué)者高德利演講——復(fù)雜結(jié)構(gòu)井工程設(shè)計(jì)控制技術(shù)研究
我們國(guó)家剩余的油漆資源離開油氣井是不行的，所以對(duì)剩余油氣資源的開發(fā)也面臨著技術(shù)的挑戰(zhàn)。可以說面對(duì)這樣一些剩余的油氣資源，我們的尤其經(jīng)也是復(fù)雜的，我把復(fù)雜的油氣井分了幾類，一個(gè)是斜井，還有深水、深層的，求有復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，實(shí)際上國(guó)際上包括SPE的峰會(huì)也講大位移、深水、酸性氣井等等，這都是容易出問題的井。復(fù)雜井型是我今天講的重點(diǎn)，也有人認(rèn)為現(xiàn)在的水平可以平均35%，提高10%就是全人類可以多用30年。但是這個(gè)能不能做到呢?關(guān)鍵是技術(shù)，技術(shù)里面首先講到一個(gè)什么?先進(jìn)的井型，還有一些舉升系統(tǒng)高效的，還有井下的，包括海底的裝置，油藏檢測(cè)管理等等，還有三次才有，我們國(guó)家做得非常好的。在這個(gè)方面我們國(guó)家也很重視，國(guó)家油氣重大專項(xiàng)立了一個(gè)課題就叫復(fù)雜結(jié)構(gòu)井優(yōu)化設(shè)置與控制關(guān)鍵技術(shù)。我們最近幾年取得了一些進(jìn)展，十一五的成果出了一本書，2011年出的。最近我又出了一本書是美國(guó)技術(shù)科學(xué)出版社，是也是鉆完井的緘默和模擬，復(fù)雜的井型我想在座的很多專家也都是很熟悉的，我們從直井發(fā)展到定井，水平井還有大位移井，就是目標(biāo)更遠(yuǎn)的一些。
全球的研究水平比如說我的井口，作業(yè)平臺(tái)在這個(gè)地方畫一個(gè)矩形，我們的鉆頭只在這個(gè)圈里面，這都是歷史上的可能世界記錄，很快就要破了。這里有一些現(xiàn)象，就是水平、直井等還是比較多的。當(dāng)然還有很多方面的實(shí)際的驅(qū)動(dòng)，如果我們把一個(gè)水垂比，就是水平和垂直之比畫一條線，在這個(gè)區(qū)域的經(jīng)是非常少的，這里有難度，還有實(shí)際驅(qū)動(dòng)的問題，因?yàn)槲覀兊厍蛴辛Ф喙锏陌霃剑F(xiàn)在世界上最深的井也只打到1.2萬千米，我們告訴也就是8408米。最早翻譯成復(fù)雜結(jié)構(gòu)井當(dāng)時(shí)我還是做了這個(gè)國(guó)家的，當(dāng)時(shí)的石油大會(huì)在中國(guó)召開。
像我們國(guó)家屬于復(fù)雜井型類，像西江大位井，現(xiàn)在也是最大水平位移的。像流花也是依靠國(guó)際合作，完全是水平井開發(fā)的，這也是得了國(guó)家獎(jiǎng)的。包括在惠州也是大位移的三維的水平井，也是做得比較成功的。包括在雙分支的，在長(zhǎng)北氣田，效果也不錯(cuò)。
在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井工程設(shè)計(jì)方面有一些理論問題，我們?cè)趺茨軌騼?yōu)化，這里頭有一些問題。包括井眼的長(zhǎng)度，工程成本，包括載荷等，要綜合去優(yōu)化，這方面我們有一些新的發(fā)展。包括安全性，包括方位的設(shè)計(jì)，都要考慮。如果考慮各項(xiàng)性，你水平延伸，安全性是不一樣的。同樣一個(gè)區(qū)塊，方位可以是零到三百六十度設(shè)計(jì)，不同的方向是不一樣的，這也是我們做的一個(gè)創(chuàng)新性的工作，就不細(xì)說了。
從井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，復(fù)雜井和通常的井是不一樣的，差別很大，有些是相反的概念。現(xiàn)在包括渤海灣漏油以后還有一些其他的風(fēng)險(xiǎn)因素，包括淺層地質(zhì)體的不完整也都要考慮，壓力沒有問題，鉆井沒有問題，但是淺層不完整漏油了，還有操作的水平。那么水平井和直井是不一樣的，有些概念是相反的，比如說我們一層下深跟直井的概念不一樣，我們說直井下一層的套管的深度是不要高過上一層的管套的，這個(gè)和多向流，環(huán)空壓好是非常有關(guān)系了，這個(gè)方面做了一些工作。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的目標(biāo)設(shè)計(jì)也是很難復(fù)雜的，也是油藏的設(shè)計(jì)。包括開發(fā)地質(zhì)要考慮這些問題，對(duì)一些像分支水平井的結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響我們都做了一些研究。就是將來為這種井型的優(yōu)化提供依據(jù)，包括完井，現(xiàn)在我們的低滲透和陳個(gè)常規(guī)都是壓裂，因?yàn)椴粔毫殉霾涣顺鰜怼Ｄ敲磯毫淹昃灿幸恍﹥?yōu)化的問題，這些方面我們也取得了一些進(jìn)展。
還有將來壓裂的控制方面，在控制設(shè)計(jì)方面，我們不光是一個(gè)撕裂，就是長(zhǎng)列，就是裂紋是有三種類型，我們至少要考慮到一、二型，出現(xiàn)三維的非平面的，這樣我們處理人工和自然裂縫配合的問題，就是交而不是順著走。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)井一個(gè)很關(guān)鍵的技術(shù)還是要讓鉆頭沿著你設(shè)計(jì)的軌道，就是把井眼想放在什么位置放在什么為了，所以定向鉆井很重要。包括現(xiàn)在技術(shù)信息發(fā)展很快，這是我們的技術(shù)模型，不多說了。
導(dǎo)向的控制方式現(xiàn)在有幾種，一個(gè)是導(dǎo)向馬達(dá)的滑動(dòng)導(dǎo)向，還有使用的導(dǎo)向馬達(dá)的符合鉆井，還有一種自動(dòng)的，還有像一些穩(wěn)定器在井下可變，也可以提高效率。這種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向有不同的方式，有推靠有指向式，我這里特別強(qiáng)調(diào)什么?就是我們的導(dǎo)向鉆井術(shù)一定要和鉆頭匹配，匹配不好要出問題的，鉆頭有各項(xiàng)性。比如說推靠式的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具一定和測(cè)向能力匹配，否則你的效果就很差。如果指向式就不一樣了，可能是相反的。最近我也發(fā)表了一篇文章，在國(guó)外，這就是我們有一個(gè)例子，我們?cè)谀虾５牧骰ǎ褪峭瓶渴降男D(zhuǎn)導(dǎo)向工具，配上一個(gè)短脖頸，這是我參與的項(xiàng)目，一個(gè)單次先轉(zhuǎn)四千多，這個(gè)叫海上勇士。實(shí)際上它是和鉆具匹配的好，因?yàn)橐粋�(gè)是力的機(jī)理，一個(gè)是指向的機(jī)理及，要求鉆頭要匹配。另外磨損等問題也特別多，特別大位移也有一個(gè)極限延伸的問題，磨損、滑動(dòng)等都要考慮，底下還有失穩(wěn)的問題，失穩(wěn)了可能管柱作業(yè)很困難甚至沒法作業(yè)，我們都做了大量的工作。包括各種的計(jì)算精度越來越高，我們也在很多地方，最近一年用了很多地方。
還有就是老井利用，死井符合，現(xiàn)在井越來越多，井從新到老，老井越來越多，老井利用，死井符合是未來一個(gè)很大的領(lǐng)域。在我們國(guó)家可以說這樣的作業(yè)還是沒有的，就是用這個(gè)打的比較遠(yuǎn)，還是沒有。我們?nèi)鄙俸诵牡募夹g(shù)，就是底部鉆井組合的東西，我們的石油與裝備雜志這次參與組織，我統(tǒng)計(jì)了一下有超過四十萬口的老井都可以測(cè)算，現(xiàn)在我們也在公關(guān)，就是小鉆頭，小馬達(dá)，小控，包括牽引機(jī)構(gòu)，小測(cè)量這些東西，這是我們?nèi)钡摹，F(xiàn)在我負(fù)責(zé)的課題正在攻關(guān)，取得了一些進(jìn)展。
測(cè)算也不是很大的問題，但是它也在一直發(fā)展，這是一個(gè)現(xiàn)狀了，這個(gè)也有很多的困難。最近這方面我們也取得了一些進(jìn)展，就是從開床測(cè)鉆，包括理論研究的工藝過程，最近寫了文章在國(guó)外發(fā)表的，包括數(shù)值模擬，模擬包括開床過程的受力，扭矩這些。這個(gè)工作還在繼續(xù)進(jìn)行，我?guī)е业牟┦可�在繼續(xù)研究這些工作。
還有一件事情就是比如說我們的雙水平井，據(jù)說是在油里的開采里是最好的，這兩個(gè)的薦舉要精確控制，比如說現(xiàn)在克拉瑪依的主要是靠雙水平井，這個(gè)間距如果用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)這個(gè)效果就沒有了，所以必須研究，國(guó)外比我們研究還早，所謂的精確的探測(cè)技術(shù)，叫磁導(dǎo)向技術(shù)。這個(gè)方面我們也取得了進(jìn)展，現(xiàn)在完全可以用了，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)用了18對(duì)了，春以后要大規(guī)模的應(yīng)用這些東西。同時(shí)我們還在做防碰的東西，還有救援井的聯(lián)通，這個(gè)也是沒有的。比如說墨西哥灣那個(gè)漏油，最后就是靠鉆井把它聯(lián)通，怎么聯(lián)通?探測(cè)要首先有，這個(gè)很難的，過去打定向井畫一個(gè)半徑打那個(gè)圈就行了，這個(gè)不行，這個(gè)要打到眼上，包括防碰，以后的井越來越密，這些工作都取得了管寫進(jìn)展。這個(gè)地方已經(jīng)獲得了九項(xiàng)發(fā)明專利，包括探測(cè)方面，包括聯(lián)通其他的一些，我們都可以已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化了。
那么在聯(lián)通方面，救援井的聯(lián)通，這就是墨西哥灣，當(dāng)時(shí)打了一口救援井和它聯(lián)通，這個(gè)關(guān)鍵你要精確探測(cè)，我們?cè)谶@方面取得比較好的進(jìn)展，已經(jīng)做了模擬實(shí)驗(yàn)了，在國(guó)外也發(fā)表了文章，有些技術(shù)還是要保密的。這就是我們做的一些實(shí)驗(yàn)，我就不細(xì)說了，時(shí)間關(guān)系。
剛才李教授都講了壓裂了，壓裂一般是水平井希望沿著最小的打，因?yàn)榱芽p容易在最大的地方張開，這是國(guó)外的圖了。控制上來講最好把人工裂縫和自然裂縫相交而不是順著，這是一個(gè)難題，世界上來說也是難題，真正做到這一點(diǎn)不容易。包括壓裂，有一種說法，你這個(gè)壓裂弄進(jìn)去出來很多，大部分都出來了也是個(gè)問題，反排的適量也是評(píng)價(jià)一個(gè)井成功與否的東西，當(dāng)然還是一個(gè)謎，還沒有解決好，包括一些壓裂的工具。簡(jiǎn)單講這么多，總體來說我們采用先進(jìn)的井型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣儲(chǔ)存的最佳保護(hù)，保護(hù)也很重要，我這里沒有講，我們做了很多的工作。加上后期的生產(chǎn)改造，像壓裂的一些工作，協(xié)同更緊，這個(gè)國(guó)際上也有這樣一個(gè)思路，像低于滲透、非常規(guī)等油氣資源的高效開發(fā)，應(yīng)該是先進(jìn)的井型受到青睞，對(duì)定向鉆井的要求就更高了，這方面也是受到國(guó)家的重視，取得了一些進(jìn)展，就說這些，謝謝大家。
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