关于沙特阿美公司钻修井技术的研究

朱长勇

摘要：作为当今世界最大的石油生产公司，沙特阿美公司迄今已有60多年的历史，阿美目前的平均原油日生产量约为800万桶，占全球日生产总量的11%，其拥有世界最大的陆上油田和海上油田，世界原油储量约66%都集中在中东，其中26%集中在沙特阿拉伯，而沙特阿拉伯的石油勘探开发和生产全部由沙特阿美公司控制，阿美公司石油储量约为2700亿桶，业务遍及沙特王国和全世界，其具有相当雄厚的经济实力和广阔的市场；技术起点高、工作标准高、装备配置高、队伍素质要求高、管理监督严是阿特阿美公司的特点，其汇聚了国际上绝大多数的跨国石油服务公司，最先进的钻修井工艺技术往往都是在阿美公司开始运用，并逐渐发展成熟起来的。说沙特阿美公司是石油高新技术的风向标，一点也不夸张。

关键词：沙特阿美公司；钻修井技术；研究

前言：

沙特阿美的油田是以石灰岩和硬石膏地层为主的海相沉积型油田，地层为中生代和新生代，由白云岩、页岩、石灰岩、砂岩、硬石膏等不同地质组成，主力油层在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地层；由于地层压力梯度以及各层层厚厚不等，所以井漏、井涌时有发生，并且多数区块产层含有H2S气体，因此对井控要求非常严格。本文通过对沙特阿美钻修井技术的发展及现状，以及未来钻修井技术的展望进行阐述，希望对国内钻修井工艺有一定的参考借鉴作用。

1.沙特阿美公司钻修井技术的发展

石油钻井技术发展已有上百年时间，随着科学技术的发展，沙特阿美公司在钻修井技术上不断的研发与创新，阿美公司早期所用的勘探开发技术如：水平井钻完井工艺、水力压裂工艺、水平井和大位移井钻井技术、膨胀管、套管钻井、完井技术等技术，到后来所应用的空气锤防斜打快技术、气液介质转换技术、干井筒下套管等主体技术，其在钻井性能与施工效果上不断进行优化和突破。以下简要介绍几种早期的钻修井工艺；

1.1膨胀套（筛）管完井工艺

根据沙特油层的开发特点，有的水平井完井工艺采用膨胀套管工艺完井，将组合膨胀套管及膨胀筛管的尾管管柱下入井内至预定位置，并通过橡胶环紧贴于技术套管和井眼内，在液压作用下，膨胀锥使膨胀套管实现膨胀，对完井管柱提供悬挂密封，膨胀套（筛）管经膨胀后，增大了回接套管内径，使之与井壁紧密相接触，提高了井壁的稳定性，增加滤砂面积，提高筛管防砂效果，便于后期采油与作业，延长了产油周期，提高产出原油的产量和质量，降低二次成本的投入。

1.2水平井段定向施工工艺

水平井段定向施工技术是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法，是石油勘探开发领域最先进、应用最广泛的钻井技术之一，通过地面设备控制泵压，调节井下工具面，可在旋转钻进时使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标，实现井下井斜和方位的控制，也称为地质导向钻井。该技术的应用，大大提高了机械钻速，缩短了钻进周期，采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，并且具有显著的经济效益和社会效益，同时利于生态环境的保护。

1.3修井工艺

通常采用堵水和防砂两种修井方式，常用的堵水修井方法有堵水调剖、降低产量和人工隔板等，根据油田出水原因的不同选择相应的修井工艺；防砂方法主要有机械防砂、化学防砂和复合防砂三大类，具体有割缝衬管（筛管）、砾石充填、人工井壁、化学固砂、压裂防砂、射孔防砂。通常情况下砾石充填是常用的方法。

2.沙特阿美钻修井技术的现状

阿美公司近年来在钻机装备、钻头及破岩工具、控压钻井、高速信息传输、井下工具、钻井液及新材料等方面取得显著进展，干气钻井（空气、氮气）、雾化钻井、泡沫钻井及充气钻井四大主体技术，完成专用装备配套：空压机、增压机、膜制氮、雾化泵、旋转总成及地面管汇等， 推动了钻井技术与装备不断进步。以下简要介绍几种现阶段使用的钻修井工艺；

2.1三维定向井钻井技术

三维定向钻井可在任何一点开窗侧钻，工作过程中所有的外部件都旋转，不依赖外部移动垫块推靠地层产生侧向，每个命令都有各自独特的波动模式，并和预先设定的导向图上的离散点一一对应，在工具下钻之前都已经通过编程方式输入到工具的内存中，减少了机械以及压差卡钻的可能性，能有效改善井身质量。

2.2连续循环气体钻井技术。

针对传统钻井方式在接单根、起下钻期间停止介质循环后会诱发的井下复杂问题，阀式连续循环钻井系统，能保持钻井介质在循环状态下完成接单根、起下钻作业；阀式连续循环钻与工具面相对位置保持一致的内部阀门分流了部分泥浆到活塞。泥浆驱动活塞伸出来推靠导向套筒。在中性模式下，泥浆阀连续旋转，钻头的侧向力沿着裸眼井壁均匀分布，消除因停止循环所导致的一切井下复杂因素，提高气体钻井应对复杂地层的能力。

2.3随钻测井技术

随钻测井技术是在在钻井的同时使用仪表化的钻铤对地层进行测量以完成测井作业，将岩石物理分析与油气评价所需要的信息以及测量结果和钻井信息实时送到地面进行处理和应用，便于实时指导钻进的一种石油钻井技术；与常用的电缆测井技术不同，随钻测井能及时获得真实反映原状地层特性的信息，精确地质导向。因此，能大幅提高地层评价的准确性，实现实时监测，便于降低井控事故率，具有较高的安全可靠性；能有效减少井场钻机占用时间，提高钻井效率。另外，在大斜度井，特别是水平位移超过800米的大位移水平井中，随钻测井是唯一可用的测井技术，是近20年发展速度最快和最为成熟的石油钻井技术之一。

2.4井下闭环钻井技术

井下闭环钻井技术，包括井下随钻测量、数据采集、数据整体综合解释、井下操作自动控制等多项核心技术，是一种集成化钻井技术。是信息化、智能化向自动化过渡过程中逐步形成的钻井技术，井下闭环钻井的发展经历了井下开环钻井阶段、井下半闭环钻井阶段、井下闭環钻井阶段和全闭环钻井阶段。钻井施工主要包括两部分：井下操作：即随钻测井，了解和分析井下地质信息；平台操作：即数据采集，收集整理钻井需要的信息数据，并将测量数据翻译成可以用于钻井工程的参数。

3 钻井新路径，沙特阿美钻修井技术未来的发展趋势

纵观近年来世界钻井技术发展动向，钻修井技术发生着深刻变化，在当前及未来的石油钻井工程实施中，极端环境下的资源勘探开发正成为热点和焦点，材料、通讯、计算机技术的飞速发展、钻井的远程控制和自动化操作使得作业区域不断扩大；智能钻井和生产将是数字油田的基石，通过随钻测井技术收集地质、储层条件等信息，指导钻井工程，进行导向钻井将成为发展趋势之一；随着无限数据传输技术在石油钻井工程中的应用，无线测井成为可能，远程控制和监视仪器将使油气井越来越自动化，石油钻井将实现数据自动化传输，如：钻井信息化技术井下宽带信息传输技术、阀式连续循环装置、远程钻井咨询系统、实时录井技术等等，能大幅度减少在偏远地区井的作业人次；所以，智能化钻井成为必然发展趋势和主要发展方向；随着石油钻井机向着交流和变换频率发展，石油钻井深度也越来越大，集机、电、液一体化技术于一体的钻井设备越来越大型化、自动化。智能仪器仪表、实时通信和先进的分析工具实现产量的提高，既能满足石油钻井的工程需要，又能保证钻井工程的安全性和效益性。

总结：

综合当今国际石油工业的发展趋势和钻井技术的发展，不难看出阿美公司应用新技术工艺的速度很快，钻井工艺技术的发展趋势主要以提高勘探开发的综合效益为目标，向有利于发现新油气藏和提高油田采收率方向发展；以信息化、智能化为特点，向自动化钻井方向发展。

参考文献：

[1]光新军，王敏生，闫娜，皮光林，思娜 沙特阿美石油公司石油工程技术创新战略及启示《石油科技论坛》，2017（3）：60-67