为钻头装上先进的地质导向测量仪器，在深达千米的地下，自动识别砂泥层和油水层，并准确捕捉到油层。近日，中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院自主研发的以地质导向钻井技术为核心的复杂结构井钻井配套技术，破解了老油田中夹层、薄油层、低压低渗透低产储层等制约老油田勘探开发的难题，获2008年山东省科技进步一等奖。
　　
        如何破解复杂油藏开发难题

　　目前，国内各大油田剩余油资源的品位愈来愈差，开发数十年的玉门、大庆、胜利、中原、四川、延长、新疆等老油田，夹层、薄油层、低压低渗透低产储层、难动用储层、非均质储层越来越多，钻井施工难度大、速度慢、周期长、成本高、单井产量低，如何破解复杂油藏开发难题，成为老油田保持“油气硬稳定”的关键。

　　胜利钻井院研发的复杂结构井钻井配套技术有3项创新技术，即双地质参数地质导向钻井技术、四级分支水平井及鱼骨状水平分支井钻井技术和密集型丛式井钻井技术，其核心技术是双地质参数地质导向钻井技术。

　　作为20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术，地质导向钻井技术以油藏为目标点，通过对实时采集的数据进行分析、研究，采用滑动和转动钻井方式，使井眼轨迹在油藏中钻进。“在油气井钻井过程中，通过实时测量多种井底信息，对所钻地层的地质参数进行实时评价，从而精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。”胜利油田首席高级专家、胜利钻井院院长韩来聚表示。

　　测井理论及实践表明，对于油田开发中后期，这一技术能够识别地层的岩性和含油气特征，并准确将导向钻头在油气层中有效延伸，从而获得最高的油气产量。

　　LWD：技术进口受制于人

　　国外的地质导向测量仪器（LWD）在20世纪末就已经相当成熟，能够实时测量近钻头处的地质参数和工程参数，但由于多参数LWD仪器开发难度大、费用高、操作复杂，加之技术掌握在世界上少数国家手中，推广应用范围小。

　　随着我国石油勘探开发技术的不断发展，地质导向钻井技术在海上丛式井、大位移井、大斜度井及水平井中普遍应用，效益显著，但我国LWD仪器全部依赖进口，高昂价格制约了我国钻井技术水平。

　　自2002年起，胜利钻井院陆续开展了以“十五”国家科技攻关项目“复杂油气藏钻井配套技术和关键装备研究”和中石化“十条龙”科技攻关项目“地质导向钻井技术研究”为支撑的自主攻关研究工作。研制过程中，钻井院按照仪器研制与工艺研究相结合，理论研究、室内实验与现场试验同步进行，对不同的研究内容采用并行研究、分步实施的技术路线，经过3?4年的自主攻关，逐步完成了地质导向随钻测量仪器研制和地质导向钻井工艺技术研究工作，期间完成了25口薄油层水平井的地质导向钻井现场试验，其中最薄油层低于1米，平均水平段长度301.82米，水平段井眼轨迹的平均油层有效延伸率达94.39%，形成了地质导向钻井工艺配套技术。“地质导向钻井技术研究”项目获2006年度中国石化集团公司科技进步一等奖。

　　研发三种核心仪器，突破四项关键技术

　　在深达几千米、结构复杂的井下，如何准确导向到砂岩储层向来是钻井界的难题，胜利油区砂岩储层并含底水的特点更增加了地质的复杂性。

　　胜利钻井院研发了能够实时测量地层岩性、分辨上下岩性界面特征、有效发现储层、捕捉进入储层最佳时机的方位伽马随钻测量仪；为有效避开底水层并确定地层受钻井液侵入情况和储层渗透性，研发了可同时测量两个径向深度的地层电阻率、准确测量地层真电阻率的随钻双感应电阻率测量仪；为实现复杂结构井井眼轨迹的精确测量和数据的实时传输，研发了正脉冲无线随钻测量仪,并编制了国家行业标准；三种仪器串联应用，形成了双地质参数和井眼轨迹参数地质导向测量系统。

　　在系统研发过程中，胜利钻井院还突破了四项配套关键技术：一是为井下复杂测控系统提供充足电源能量的新型井下泥浆发电机；二是为井下系统提供标准化集成架构，实现多参数测量和数据处理、传输及存储的井下测量工具智能模式及测量数据控制技术；三是可直接向自然伽马API标准溯源、刻度方位伽马随钻测量仪的移动式随钻自然伽马刻度井；四是依靠橡胶体弹性减震，为随钻测量仪器创造理想工作环境的减震接头。上述三个核心测量仪和四项配套关键技术的突破，形成了地质和井眼轨迹参数随钻测量系统，成为地质导向钻井工艺技术的装备基础。

　　同时，胜利钻井院还首创了待钻井眼轨道优化设计和测点另长信息实时预测新理论、新方法，研发了特殊工艺井轨道设计及实钻轨迹监测系统和地质导向测量参数随钻解释系统，为地质导向钻井工艺技术推广应用奠定了工艺技术基础。地质目标和工具造斜率的不确定性是合理控制井眼轨迹的最大难题，为了解决这一问题，该院首次提出了以非储层水平段长度最短为目标函数的水平井找油方案优化设计方法和弹性杆挠曲线法轨道设计方法，建立了工具造斜率不确定条件下水平井待钻轨道分析方法，提高了轨迹控制能力和储层有效延伸率；在地质导向钻井过程中，实时确定钻头处的地层特性和井眼姿态是地质导向钻井的技术瓶颈之一，该院研究形成地质导向随钻预测技术，提出了基于支撑向量机统计学习理论的测点另长井眼轨迹估计和预测方法以及基于遗传算法的岩石可钻性计算方法，有效地解决测点另长信息实时预测技术难题。

　　以上述理论为基础，胜利钻井院开发了以复杂结构井井眼轨道设计及实钻轨迹监测系统和地质导向测量参数随钻解释系统为核心的地质导向钻井系统平台，为地质导向钻井技术的顺利实施提供了技术保障。

　　截至2008年12月，该院已生产MWD150套、LWD30套，其他配套仪器200套，产品销往大庆、华北、辽河、新疆、陕西、中原等国内油田、煤炭单位，并出口俄罗斯等国，在胜利、新疆、江苏、江汉、华东等油田累计完成薄油层水平井地质导向钻井技术推广应用200余口井。

　　高效开发：油层捕捉与采掘能力实现对等

　　为了有效解决具有国际先进水平的TAML4级分支井钻井完井技术难题，该院研究形成了包括分支井工程设计技术、回收技术和分支井眼再进入技术在内的分支井钻井配套技术，达到了TAML4级完井水平，利用自主技术完成的国内第一口和第二口分支水平井???桩1?支平1和梁46?支平1井，填补了国内在分支水平井技术领域的空白。

　　在油气田高效开发方面，胜利钻井院立足胜利，自主创新，建立了地质目标与钻井工程实现能力对应关系的系列图版，提出了鱼骨状水平分支井油藏、地质和钻井工程一体化的整体设计方法，使鱼骨状水平分支井设计方法具有更强的油藏适用性、工程可行性和技术完整性。根据不同完井方式和地层可钻性级值分布差异，确立了主井眼与分支井眼侧钻分离过程中过渡井段的空间姿态控制方法，提出了包括侧钻点优选、侧钻井段间隔、侧钻方法等钻井工艺技术在内的适合不同区块地质物性条件的井眼姿态三维控制要素，形成了鱼骨状水平分支井侧钻井眼姿态三维控制技术，进一步丰富了提高油气动用程度的钻井工程技术手段。利用自主技术完成了6口鱼骨状水平分支井钻井实践，单井产量为同区块水平井产量的3?6倍，取得了显著的开发效果。

　　在密集型丛式井钻井技术研究与应用方面，开发出了大井眼、极浅地层表层预定向技术和小井距密集型丛式井组井眼轨迹防碰、绕障技术，实现了三维绕障技术、极浅层定向技术、优快钻井技术、钻头优选技术和钻井液技术等专项技术的集成应用，形成了密集型丛式井钻井技术，完成了胜利油田CDXA密集型丛式井组（24口）和KD12大型海油陆采丛式井组（94口）的钻井施工，单井最大水平位移1796.59米，累计进尺194414米，创国内最大海油陆采丛式井组等多项纪录。

　　专家认为，胜利钻井院自主研发的“复杂结构井钻井技术研究与应用”项目，促进了国内相关技术的快速发展及关键装备的国产化进程，有效开发的油层厚度由原来的4米精确到了目前的0.8米，为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开发提供了技术支撑，标志着胜利油田具备了大规模应用地质导向钻井技术的能力。

　　国产技术支撑东部复杂油田开发

　　随着我国“稳住东部，开发西部”战略的进一步实施，在大规模开发西部油气资源的同时，东部复杂油气资源的勘探开发也是我国石油战略的重点。

　　我国东部油田多数已进入开发后期，存在着大量自然形成的复杂断块油藏、隐蔽油藏、薄油藏和长期开采剩余的边底水构造油藏等复杂油气藏，老油田面临着较大的开发难度，迫切需要应用先进的地质导向钻井技术来开发，以利于油气采收率的提高和增储上产的需要。同时，西部和海上油田的开发又受到自然环境的限制，开采成本很高，如何最大限度地提高采收率无疑是钻井技术发展的重中之重。

　　近年来，胜利钻井院研发成功的具有完全自主知识产权的地质导向测量仪器及复杂结构井钻井技术为开发复杂油气藏提供了强有力的技术支撑。

　　在推广应用钻井新技术、新工艺的同时，钻井业对随钻测量仪器的要求越来越高，需求也越来越大，胜利钻井院自行研制的具有自主知识产权的地质导向测量仪器必定具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。