勝利鉆井院：為鉆頭裝上先進的地質導向測量儀器
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[時間:2009-04-07 勝利油田 關注度:0]
摘要: 為鉆頭裝上先進的地質導向測量儀器，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的以地質導向鉆井技術為核心的復雜結構井鉆井配套技術，破解了老油田中夾層、薄油層、低壓低滲透低產...
為鉆頭裝上先進的地質導向測量儀器，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的以地質導向鉆井技術為核心的復雜結構井鉆井配套技術，破解了老油田中夾層、薄油層、低壓低滲透低產儲層等制約老油田勘探開發的難題，獲2008年山東省科技進步一等獎。
如何破解復雜油藏開發難題
目前，國內各大油田剩余油資源的品位愈來愈差，開發數十年的玉門、大慶、勝利、中原、四川、延長、新疆等老油田，夾層、薄油層、低壓低滲透低產儲層、難動用儲層、非均質儲層越來越多，鉆井施工難度大、速度慢、周期長、成本高、單井產量低，如何破解復雜油藏開發難題，成為老油田保持“油氣硬穩定”的關鍵。
勝利鉆井院研發的復雜結構井鉆井配套技術有3項創新技術，即雙地質參數地質導向鉆井技術、四級分支水平井及魚骨狀水平分支井鉆井技術和密集型叢式井鉆井技術，其核心技術是雙地質參數地質導向鉆井技術。
作為20世紀90年代發展起來的前沿鉆井技術，地質導向鉆井技術以油藏為目標點，通過對實時采集的數據進行分析、研究，采用滑動和轉動鉆井方式，使井眼軌跡在油藏中鉆進�！霸谟蜌饩@井過程中，通過實時測量多種井底信息，對所鉆地層的地質參數進行實時評價，從而精確地控制井下鉆具命中最佳地質目標�！眲倮吞锸紫呒墝＜�、勝利鉆井院院長韓來聚表示。
測井理論及實踐表明，對于油田開發中后期，這一技術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量。
LWD：技術進口受制于人
國外的地質導向測量儀器（LWD）在20世紀末就已經相當成熟，能夠實時測量近鉆頭處的地質參數和工程參數，但由于多參數LWD儀器開發難度大、費用高、操作復雜，加之技術掌握在世界上少數國家手中，推廣應用范圍小。
隨著我國石油勘探開發技術的不斷發展，地質導向鉆井技術在海上叢式井、大位移井、大斜度井及水平井中普遍應用，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水平。
自2002年起，勝利鉆井院陸續開展了以“十五”國家科技攻關項目“復雜油氣藏鉆井配套技術和關鍵裝備研究”和中石化“十條龍”科技攻關項目“地質導向鉆井技術研究”為支撐的自主攻關研究工作。研制過程中，鉆井院按照儀器研制與工藝研究相結合，理論研究、室內實驗與現場試驗同步進行，對不同的研究內容采用并行研究、分步實施的技術路線，經過3?4年的自主攻關，逐步完成了地質導向隨鉆測量儀器研制和地質導向鉆井工藝技術研究工作，期間完成了25口薄油層水平井的地質導向鉆井現場試驗，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%，形成了地質導向鉆井工藝配套技術�！暗刭|導向鉆井技術研究”項目獲2006年度中國石化集團公司科技進步一等獎。
研發三種核心儀器，突破四項關鍵技術
在深達幾千米、結構復雜的井下，如何準確導向到砂巖儲層向來是鉆井界的難題，勝利油區砂巖儲層并含底水的特點更增加了地質的復雜性。
勝利鉆井院研發了能夠實時測量地層巖性、分辨上下巖性界面特征、有效發現儲層、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電阻率測量儀；為實現復雜結構井井眼軌跡的精確測量和數據的實時傳輸，研發了正脈沖無線隨鉆測量儀,并編制了國家行業標準；三種儀器串聯應用，形成了雙地質參數和井眼軌跡參數地質導向測量系統。
在系統研發過程中，勝利鉆井院還突破了四項配套關鍵技術：一是為井下復雜測控系統提供充足電源能量的新型井下泥漿發電機；二是為井下系統提供標準化集成架構，實現多參數測量和數據處理、傳輸及存儲的井下測量工具智能模式及測量數據控制技術；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，為隨鉆測量儀器創造理想工作環境的減震接頭。上述三個核心測量儀和四項配套關鍵技術的突破，形成了地質和井眼軌跡參數隨鉆測量系統，成為地質導向鉆井工藝技術的裝備基礎。
同時，勝利鉆井院還首創了待鉆井眼軌道優化設計和測點另長信息實時預測新理論、新方法，研發了特殊工藝井軌道設計及實鉆軌跡監測系統和地質導向測量參數隨鉆解釋系統，為地質導向鉆井工藝技術推廣應用奠定了工藝技術基礎。地質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的水平井找油方案優化設計方法和彈性桿撓曲線法軌道設計方法，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；在地質導向鉆井過程中，實時確定鉆頭處的地層特性和井眼姿態是地質導向鉆井的技術瓶頸之一，該院研究形成地質導向隨鉆預測技術，提出了基于支撐向量機統計學習理論的測點另長井眼軌跡估計和預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測技術難題。
以上述理論為基礎，勝利鉆井院開發了以復雜結構井井眼軌道設計及實鉆軌跡監測系統和地質導向測量參數隨鉆解釋系統為核心的地質導向鉆井系統平臺，為地質導向鉆井技術的順利實施提供了技術保障。
截至2008年12月，該院已生產MWD150套、LWD30套，其他配套儀器200套，產品銷往大慶、華北、遼河、新疆、陜西、中原等國內油田、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導向鉆井技術推廣應用200余口井。
高效開發：油層捕捉與采掘能力實現對等
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難題，該院研究形成了包括分支井工程設計技術、回收技術和分支井眼再進入技術在內的分支井鉆井配套技術，達到了TAML4級完井水平，利用自主技術完成的國內第一口和第二口分支水平井???樁1?支平1和梁46?支平1井，填補了國內在分支水平井技術領域的空白。
在油氣田高效開發方面，勝利鉆井院立足勝利，自主創新，建立了地質目標與鉆井工程實現能力對應關系的系列圖版，提出了魚骨狀水平分支井油藏、地質和鉆井工程一體化的整體設計方法，使魚骨狀水平分支井設計方法具有更強的油藏適用性、工程可行性和技術完整性。根據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鉆分離過程中過渡井段的空間姿態控制方法，提出了包括側鉆點優選、側鉆井段間隔、側鉆方法等鉆井工藝技術在內的適合不同區塊地質物性條件的井眼姿態三維控制要素，形成了魚骨狀水平分支井側鉆井眼姿態三維控制技術，進一步豐富了提高油氣動用程度的鉆井工程技術手段。利用自主技術完成了6口魚骨狀水平分支井鉆井實踐，單井產量為同區塊水平井產量的3?6倍，取得了顯著的開發效果。
在密集型叢式井鉆井技術研究與應用方面，開發出了大井眼、極淺地層表層預定向技術和小井距密集型叢式井組井眼軌跡防碰、繞障技術，實現了三維繞障技術、極淺層定向技術、優快鉆井技術、鉆頭優選技術和鉆井液技術等專項技術的集成應用，形成了密集型叢式井鉆井技術，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，創國內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的“復雜結構井鉆井技術研究與應用”項目，促進了國內相關技術的快速發展及關鍵裝備的國產化進程，有效開發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雜油氣藏開發提供了技術支撐，標志著勝利油田具備了大規模應用地質導向鉆井技術的能力。
國產技術支撐東部復雜油田開發
隨著我國“穩住東部，開發西部”戰略的進一步實施，在大規模開發西部油氣資源的同時，東部復雜油氣資源的勘探開發也是我國石油戰略的重點。
我國東部油田多數已進入開發后期，存在著大量自然形成的復雜斷塊油藏、隱蔽油藏、薄油藏和長期開采剩余的邊底水構造油藏等復雜油氣藏，老油田面臨著較大的開發難度，迫切需要應用先進的地質導向鉆井技術來開發，以利于油氣采收率的提高和增儲上產的需要。同時，西部和海上油田的開發又受到自然環境的限制，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發展的重中之重。
近年來，勝利鉆井院研發成功的具有完全自主知識產權的地質導向測量儀器及復雜結構井鉆井技術為開發復雜油氣藏提供了強有力的技術支撐。
在推廣應用鉆井新技術、新工藝的同時，鉆井業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權的地質導向測量儀器必定具有巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。
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