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在美麗的葦蕩和紅海灘下面，遼河油田含有多套生油層（新生界至古生界）和多種儲(chǔ)集類型（砂巖、灰?guī)r、花崗巖等），并具有多樣油品性質(zhì)（稀油、稠油、高凝油）。針對(duì)油田特有的地貌條件，在上世紀(jì)80年代末，在資金緊缺、原油生產(chǎn)任務(wù)逐年增加、與民爭(zhēng)地矛盾日趨突出及環(huán)境保護(hù)意識(shí)日趨加強(qiáng)的實(shí)際情況下，重點(diǎn)開(kāi)展了定向井、叢式井鉆井技術(shù)的攻關(guān)研究，并在遼河油田和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的推廣應(yīng)用中得到長(zhǎng)足發(fā)展，形成了一套有效開(kāi)發(fā)油氣資源的叢式定向井特色技術(shù)，使油氣資源的開(kāi)發(fā)方式從“打一槍換一個(gè)地方”的鉆井方式轉(zhuǎn)換到目前的立一個(gè)平臺(tái)可以往四下斜打幾口乃至十幾口定向井或水平井，組成所謂“叢式井”，見(jiàn)圖1。

叢式井比起傳統(tǒng)單向井，一可以減少井場(chǎng)、道路征地，二有利于湖泊、城鎮(zhèn)、橋梁等特殊地表環(huán)境下的油藏開(kāi)采，避免敏感環(huán)境受到破壞，三可以減少井架、鉆機(jī)搬遷工作量，鉆井液也能充分重復(fù)利用，四有利于采油管理。

遼河油田三大關(guān)鍵技術(shù)

井組平臺(tái)總體設(shè)計(jì)技術(shù)   當(dāng)一個(gè)含油區(qū)塊的開(kāi)發(fā)方案已定，并決定用叢式井整體開(kāi)發(fā)時(shí)，就要考慮設(shè)置多少個(gè)平臺(tái)、確定每個(gè)平臺(tái)的位置、各個(gè)平臺(tái)井組數(shù)量及每口井的歸屬等問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題的綜合考慮并形成最終的最優(yōu)井組平臺(tái)設(shè)計(jì)方案就是井組平臺(tái)總體設(shè)計(jì)技術(shù)。在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要以鉆井技術(shù)滿足的條件為基礎(chǔ)，全面考慮各項(xiàng)投資，以總投資最小的原則為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。各項(xiàng)投資主要包括鉆井費(fèi)用、鉆機(jī)搬安拆遷費(fèi)用、油氣集輸費(fèi)用、其它費(fèi)用。鉆井費(fèi)用主要與所鉆地層、井深、水平位移等有關(guān)。在目前的條件下，可根據(jù)油田已鉆井資料為依據(jù)，建立起鉆井費(fèi)用與鉆井井深、水平位移關(guān)系式，形成鉆井成本計(jì)算模型，最終得到各種井組平臺(tái)設(shè)計(jì)模式下的總的鉆井費(fèi)用。鉆機(jī)搬安拆遷費(fèi)用主要是根據(jù)平臺(tái)內(nèi)的叢式井的排列方式，考慮鉆機(jī)的整體拖遷、部分拖遷和拆遷等方式，按不同的搬安拆遷方式計(jì)算出平臺(tái)井組總的鉆機(jī)搬安拆遷費(fèi)用。油氣集輸費(fèi)用主要包括井口到計(jì)量站、計(jì)量站到接轉(zhuǎn)站的管線費(fèi)用和計(jì)量站建站費(fèi)用。其它費(fèi)用主要包括征地、公路、輸電線路鋪設(shè)費(fèi)用等。對(duì)上述各項(xiàng)費(fèi)用利用計(jì)算機(jī)建立計(jì)算模型計(jì)算后，可得出最優(yōu)選的井組平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案。

軌道剖面設(shè)計(jì)技術(shù)   對(duì)一個(gè)已經(jīng)確定井組和地質(zhì)目標(biāo)的井組方案來(lái)說(shuō)，軌道剖面設(shè)計(jì)至關(guān)重要，其涉及到鉆井能否高效完成。軌道剖面設(shè)計(jì)就如同從橫交錯(cuò)的公路網(wǎng)的線路設(shè)計(jì)，當(dāng)整個(gè)井組都確定了目標(biāo)靶，就要考慮怎么樣能使在鉆井的經(jīng)濟(jì)性下鉆達(dá)目標(biāo)位置。這其中對(duì)于簡(jiǎn)單的二維設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，從設(shè)計(jì)上很容易達(dá)到，但對(duì)于錯(cuò)綜復(fù)雜的三維井，就要考慮各個(gè)井眼軌跡之間的防碰及繞障。經(jīng)過(guò)多年從普通定向叢式井到叢式定向水平井的應(yīng)用研究，特別是目前遼河油田密集的井網(wǎng)和SAGD重力驅(qū)油成對(duì)平行水平井組和灘海大位移叢式井的應(yīng)用過(guò)程中，形成了特有的三維水平井軌道剖面設(shè)計(jì)技術(shù)和防碰繞障設(shè)計(jì)技術(shù)。這些技術(shù)包括水平井井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、蒸汽輔助重力泄油（SAGD）成對(duì)水平井井眼軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)、防止底水的“勺”型水平井井眼軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)、增補(bǔ)靶前位移的“L”型井眼軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)和三維繞障防碰設(shè)計(jì)技術(shù)等多類型軌道剖面設(shè)計(jì)技術(shù)，滿足了對(duì)密集井網(wǎng)、平臺(tái)大位移井、分支井等的設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)圖2～圖3。

軌跡控制技術(shù) 在叢式定向井鉆井過(guò)程中，對(duì)軌跡的控制尤為重要，它是滿足軌跡設(shè)計(jì)初衷的一種控制技術(shù)，能否按照設(shè)計(jì)的軌跡路線完成鉆井，是軌跡控制技術(shù)的關(guān)鍵。在鉆井過(guò)程中，井眼軌跡要同時(shí)滿足軌跡的精確性和光滑性，這就要求熟悉地層與造斜工具之間的關(guān)系以及實(shí)鉆軌跡的數(shù)據(jù)處理、軌跡預(yù)測(cè)等，通過(guò)對(duì)這些關(guān)系的綜合考慮，完成叢式井組的軌跡控制，達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，形成了高精度的軌跡控制技術(shù)。這些技術(shù)包括蒸汽輔助重力泄油（SAGD）成對(duì)水平井井眼軌跡控制技術(shù)，有效避開(kāi)頂、底水的“勺”型水平井井眼軌跡控制技術(shù)，增補(bǔ)靶前位移的“L”型井眼軌跡控制技術(shù)，三維繞障防碰技術(shù)，為叢式井技術(shù)的應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

鉆具組合和鉆井參數(shù)優(yōu)化技術(shù)  對(duì)于叢式定向井，往往位移都很大，因此為了有效降低鉆井的摩阻以及軌跡控制需要，往往需要對(duì)鉆具組合和鉆井參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。鉆井過(guò)程中，鉆柱的摩阻和扭矩?cái)?shù)值的大小與鉆具組合、井眼軌跡、鉆井液的潤(rùn)滑性等有關(guān)。因此，在鉆井過(guò)程中，對(duì)鉆具組合和鉆井參數(shù)的優(yōu)化尤為重要，它是軌跡控制和有效鉆井的保證。在鉆井過(guò)程中，可根據(jù)井眼情況，對(duì)設(shè)計(jì)的鉆具組合進(jìn)行摩阻、扭矩、疲勞破壞及水力參數(shù)分析等，達(dá)到優(yōu)化鉆具組合的目的。通常是利用鉆頭選型及參數(shù)分析、大位移井水利參數(shù)設(shè)計(jì)、鉆柱力學(xué)分析等軟件對(duì)鉆具組合進(jìn)行分析優(yōu)化，見(jiàn)圖4。

應(yīng)用實(shí)例以及未來(lái)發(fā)展

2000年3月28日～6月2日，應(yīng)用大位移叢式井技術(shù)開(kāi)發(fā)了遼河油田遼海西部凹陷的海南斷裂構(gòu)造帶，共鉆15口海油陸采叢式大位移井。在這組叢式井鉆井過(guò)程中，應(yīng)用了包括剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、導(dǎo)向鉆井技術(shù)、無(wú)線隨鉆MWD軌跡控制技術(shù)、優(yōu)化鉆具組合技術(shù)、PDC鉆頭應(yīng)用技術(shù)、大位移井清巖攜砂井眼凈化技術(shù)、摩阻與扭矩的隨鉆監(jiān)測(cè)等技術(shù)，為該大位移叢式井組的成功完成提供了可靠的技術(shù)保障。這15口井井身質(zhì)量、固井質(zhì)量合格率均100%，事故率、復(fù)雜率為零?？傔M(jìn)尺42549.55m，平均井深2836.57m，平均鉆井周期13.6天，平均建井周期18天，平均機(jī)械鉆速8.36m/h，平均每口井使用鉆頭4.4只，平均水平位移1361.88m，最大水平位移1912.14m。單只PDC鉆頭最高進(jìn)尺2043.37m，PDC鉆頭平均進(jìn)尺1040.93m。在井組的鉆井實(shí)施中，僅從鉆井上就節(jié)省鉆井時(shí)間355d，節(jié)約費(fèi)用860萬(wàn)元，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

目前叢式定向井已經(jīng)在各油田中得到廣泛的應(yīng)用，從規(guī)模上看，目前叢式井已經(jīng)占到陸上油田開(kāi)發(fā)模式的50%以上，而對(duì)于灘海和海上平臺(tái)來(lái)說(shuō)，超過(guò)90%是利用大位移叢式井開(kāi)發(fā)。遼河油田自應(yīng)用叢式定向井技術(shù)以來(lái)，叢式井不僅從節(jié)約的大量土地、鉆井費(fèi)用、后期采油管理模式、集輸系統(tǒng)、道路建設(shè)等環(huán)節(jié)中大大降低了投入，同時(shí)也從降低油井開(kāi)發(fā)過(guò)程中的環(huán)境污染中贏得了巨大的環(huán)境效益，取得了經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙贏。隨著大位移、分支井等鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，叢式定向井技術(shù)將在地表環(huán)境中延伸應(yīng)用到灘海、深海、城市等環(huán)境敏感的油區(qū)中，在油層類型中延伸至多薄層、多裂縫等類型中。