胜利油田东部油区精准化钻井工程研究

王广书，李明亮

（1.中国石化胜利石油工程有限公司 渤海钻井总公司，山东 东营257200；2.中国石化东北石油局 工程处，吉林 长春130062）

随着石油钻井行业的不断发展，多年来渤海钻井一公司瞄准打造“世界一流、国内领先”专业化钻井公司的目标，一直在寻找一种提质、提速、提效显著的钻井模式，以求集成公司的区域特点、技术特长和管理特色，强化技术管理和提升钻井施工的精准性。通过探索总结，形成了“三个一”钻井施工模式［1-3］，逐步确定了“实施精准化工程，走高端钻井之路”的发展方向。

1 钻井精准化工程的实施背景

随着石油钻井行业的不断发展，经验占主导、井队为单位的传统钻井方式缺乏进步的活力，难以适应新形势下钻井的需求；它制约了新工艺、新技术的应用推广；限制了提速提效工作的开展。针对传统钻井工作的不足，必须对新形势下的钻井工作进行精准化的系统研究。

1.1 钻井工作面临的五个主要问题

（1）区域钻井模式太粗放，没有明确的难点提示，缺乏指导性和参考性。

（2）技术方案不精细，对不同施工井段的钻头选型、钻具结构、喷嘴组合、钻井参数缺乏明确的设计要求。

（3）施工重点环节不精准。如验收开钻、定点测斜，进入沙河街等特殊地层、水平井使用地质导向仪器、电测、下套管、固井等特殊环节，井队一直以原有的施工方式方法实施，缺乏精准性。

（4）技术方案执行不到位。井队的施工有时处于失控的状态，原因在于：井队管理者盲目追求生产速度、对成本结余认识片面；钻井施工模式不成熟，对井队的监管和督促力度不够。

（5）钻井参数、钻井液性能不合适。不适应地层的钻井液将大大制约钻井速度和影响井身质量，严重的将导致井下故障复杂化；钻井施工过程中缺乏详细的具有指导意义的钻井液性能参数和药品加量。

1.2 四项制约因素

（1）传统、经验式的钻井模式，已不能满足钻井发展需求及提速提效的追求目标。

（2）施工区域相对集中，但一直未形成可互相借鉴和推广的施工模式。

（3）以往的施工设计方案过于粗放，对不同的地层岩性，钻井液适应性分析不清晰，分段不明确。

（4）钻井工作特殊作业、特殊环节多，细节掌握和措施不到位。

1.3 三个突破方向

（1）建立“一区域一模式”整体保证。分析总结已施工井的成功经验，总结区域钻井施工模式。

（2）完善“一口井一方案”单井实施。加强施工方案的设计，规范施工方案内容，明确施工方案细节。

（3）实施“一环节一对策”细节执行。增强施工技术措施的执行力度，对重点作业环节、特殊作业环节制定针对性的技术措施。

2 精准化工程的概念及内涵

钻井精准化工程是指实现钻井工作科学、高效、优质、准确施工的系统钻井工程。主要包括3个方面，即施工对象的精准化、施工方案的精准化、施工质量的精准化。

（1）施工对象精准化。准确掌握施工对象的地下地质资料、周围环境、变量等因素，依托油田数据平台建成内部数据库及地层模型，形成对岩性特征的精准判断，包括渗透性、研磨性、压力系数、可钻性等。

（2）施工方案精准化。依据“一区域一模式、一口井一方案、一环节一对策”的“三个一”精准化钻井施工模式，制定具备可行性、科学性、精准性的工程及钻井液施工方案。

（3）施工质量精准化。树立高质量、高标准为油井服务一辈子的理念，执行好最新的质量标准。

钻井精准化工程旨在为油田服务、为油井负责，强调高质量、高标准。为实现精准化工程，必须针对施工的区域特点、施工的队伍状况，逐步加强技术管理，完善区域钻井模式，细化单井技术方案。

3 钻井精准化工程的实施

实施钻井精准化工程，走高端钻井之路必须抓住“一个关键”，推动“五个转变”，实现“三个提升”。抓住“一个关键”，即“三个一”精准化钻井施工模式，全面实现钻井工作的精准化。推动“五个转变”，即技术措施由概念化向精准化转变、技术交底由参考书向作业指导书转变、分级管理制度由地上责任区向地下责任田转变、钻井队施工由经验性向数字化转变、技术措施监控由事后处理向事前控制转变。“五个转变”是衡量钻井工作由传统的经验式的模式向精准化工程迈进的重要指标，体现了钻井精准化工程的先进性。实现“三个提升”，即实现钻井工作的速度提升、质量提升、效益提升，在钻井工作不断节约资源、降低消耗、提升速度的前提下，实现油气能源高效优质的开发。

3.1 抓住“一个关键”

作为钻井企业，在钻井工程系统提速提效的大前提下，需要在进一步强化技术管理的基础上，认真制定完善的技术保障措施，强化技术分析和技术交底，做好现场技术管理基础工作，加大现场技术检查指导力度，加强重点井、重点工序的盯井把关，集成成熟传统工艺技术，大力推广应用新技术、新工艺、新工具。抓住“三个一”精准化钻井施工模式这一关键，以把每口井都打造成精品工程为目标，实现钻井工作的有序高效。

3.1.1 “一区域一模式”的整体保证

渤海钻井一公司技术办公室通过对所属区块的科学总结，形成了“一区域一模式”的整体思路。

（1）由公司钻井专家及技术骨干组成项目组；

（2）收集邻井实钻资料；

（3）总结区块的岩性特性和施工经验；

（4）对比近年来同类型井的最优指标；

（5）针对同一区域的不同井型，同一井型不同井段的施工环节制定针对性的技术措施；

（6）形成具有指导意义的区域化钻井施工模式；

（7）印制下发《区域钻井推荐做法》文件。通过“一区域一模式”的技术环节，解决区域钻井模式不具量化标准、执行性差的难题。区域钻井模式对不同区域分井型钻井施工给出指导性意见，包括施工难点提示、钻头选型、钻井液性能等内容。

3.1.2 “一口井一方案”的单井落实

钻井工作是一项复杂的系统工程，针对每口井的特殊性，制定“一口井一方案”的技术措施。

（1）施工方案制定。为保证单井施工的精准化，在区域钻井模式的基础上，以“中国石化钻井井史数据查询系统”为平台，以现有的完成井井史资料为参考，进行数据采集，分析对比，把握施工重点、难点，对施工井制定钻井工程施工方案和钻井液施工方案。方案的流程包括技术办公室专家制定、专家组汇商讨论、技术领导审批三个环节。

（2）施工方案交底。方案制定后，工程及钻井液承包人作为施工方案的过程监控人和指导者，井队作为方案执行的主体，监控人利用井队二开前整改验收阶段进行技术方案交底，交底对象为井队队长（或指导员）、钻井工程师、钻井液工程师。对施工方案中的主要技术措施和施工难点进行布置。

（3）施工方案执行。井队队长作为施工总方案执行的主要责任人，协调方案落实和执行。钻井工程师、钻井液工程师为分方案执行的负责人，钻井工程师负责钻头、钻具、仪器、施工参数控制（泵压、钻压等）、工程技术措施的落实把关；钻井液工程师负责钻井液各项性能的调整、处理剂加量的控制等。

（4）施工方案动态反馈。对施工过程中出现的问题，由队长向监控人提出申请，监控人根据实际情况制定新的技术方案并由专家组汇商，技术领导同意后组织实行。

3.1.3 “一环节一对策”的细节实施

钻井施工过程的每一个环节都影响着钻井工程的整体质量和效率，为确保每个施工环节技术措施的有效执行，制定“一环节一对策”的技术措施。对施工过程的每一个环节做施工节点分析，明确钻井施工节点的同一性和各异性，对同一性的内容进行统一、量化，对各异性的部分进行甄别处理。

（1）确定分井段施工环节的钻头选型、喷嘴组合、钻具结构和钻井参数，与钻头预进尺相对应、与地层特征相配伍的钻井液性能、处理剂加量。

（2）实行重点施工环节的验收制度。如对二开固控设备、水平井下FEWD、进入沙河街组地层等特殊环节进行验收。

（3）实施特殊作业环节的专人负责制度。对下套管、固井、挂尾管等特殊作业环节增派有丰富现场经验的专家进行驻井负责，缩短问题反馈时间，增强突发问题的处理能力。

（4）建立网上汇报系统，掌握钻井施工动态。从公司层面了解井队的施工动态，把握施工节点。

“三个一”工程的实施流程主要包括：方案提出-汇商-决策-交底-执行-监督考核-回归分析7个环节（图1）。它们构成一个闭环管理系统来实现钻井工作的精准化实施。

图1 “三个一”精准化钻井模式实施流程

3.1.4 “三个一”精准化钻井施工模式考核制度

考核制度是实现精准化钻井的保障制度，包括对管理层（技术办公室）的考核和实施体（钻井队）的考核两个部分。

3.1.4.1 对管理层（技术办公室）的考核

对承包人制定的施工方案内容和完整度进行考核；技术方案要求严格执行专家组汇商、领导审批的流程，对是否执行审批流程情况进行考核；对承包人交底流程及监控力度进行考核；对重点环节的验收制度进行考核；对井队进行特殊环节作业的负责人进行考核。

3.1.4.2 对实施体（钻井队）的考核

对井队主要技术人员技术方案的掌握情况进行考核；对井队在施工中技术方案的执行度进行考核；对井队主要技术负责人的业务能力进行考核；对钻井工程师、钻井液工程师负责的钻井工具、仪器、设备是否按规范使用进行考核；对施工井的井口质量、井身质量、取心收获率、施工进度进行考核。

3.1.5 建立精准化钻井软件

为持续推进区域钻井模式，实施精准化施工，增强单井技术方案的精确性和可执行性，可开发一套精准化钻井施工软件。通过应用该软件平台，实现自动链接和筛选信息库内的数据，自动生成精准化技术方案，实现技术交底方案的数字化、信息化。通过软件平台的开发和应用提高钻机月速，缩短建井周期，降低井下故障复杂率。

（1）对渤海钻井一公司近3年在施工区域完成井的设计、井史资料和技术交底进行收集整理，建立健全数据库和数据回归统计。

（2）根据数据统计结果，对各区块完成井的经济技术指标进行排序，选取最优指标，优化工程和钻井液施工方案，实现技术交底数字化、信息化、精准化。

（3）完成精准化钻井系统软件平台的编写、调试和初步应用。软件界面图见图2。

图2 精准化软件进入界面

（4）应用精准化钻井系统软件对多口施工井进行技术方案的编写、制定，并根据与现场实际的贴合度进行反馈和修正。

3.2 推动“五个转变”

传统的钻井施工经验及模式在施工中根深蒂固，抓住“三个一”精准化钻井施工模式这一关键，推动“五个转变”，实现钻井工作的高端化。

3.2.1 技术措施由概念化向精准化转变

基层队伍对钻井施工过程的各项技术措施都形成了认识，并逐步概念化。所谓的概念化是指对技术措施有大概的了解，大体掌握施工节奏和方法，但对具体如何执行、施工，到每一个具体的环节如何实施，详细的技术参数如何控制等问题不能明确的把握，缺乏具体量化的数据。实现高端钻井技术措施必须由概念化向精准化转变。

（1）钻井基础理论使用的精准化。基础理论是指导工作的核心，实施“三个一”钻井模式以来不断加强基础理论使用的精准化。如为准确实现高压喷射钻井，进行钻井泵压理论计算和现场回归两种方式的计算；为加强钻井液性能控制，进行钻井液基浆性能研究和固相控制技术研究。

（2）钻井设备及钻井工具应用的精准化。对钻井设备进行精准化升级，如为井队配置20m3以上的胶液罐，统一规范整改加重漏斗、循环罐标尺，实行二开固控设备验收制度。

（3）钻井参数控制的精准化。针对不同的施工井段，“三个一”精准化钻井制定分井段的钻头、喷嘴组合、泵压、钻压、转盘转数、排量等钻井参数，实现钻井参数控制的精准化。

（4）钻井液性能控制的精准化。不同的地层要求钻井液有不同的性能，为此制定分井段的钻井液性能规范，如密度、黏度、失水、动塑比等关键技术参数，明确分段药品加量，提前进行钻井液处理，以达到性能要求，充分满足钻井需求。

（5）技术措施的精准化。如：形成下套管扶正器的作业规范、下尾管作业的技术规范、片麻岩地层钻进技术规范等内容，技术措施规范不断完善。

3.2.2 技术交底由参考书向作业指导书转变

技术交底即钻井工程和钻井液施工方案，井队在接到钻井设计的同时，会接到钻井工程和钻井液施工方案，作为作业指导书。以往钻井技术措施制定是以井队为单位，技术交底是一份参考材料，即井队把技术交底作为施工作业的参考内容，不作为执行内容，施工措施由井队根据施工情况自行制定。

这一转变克服了以下几个方面的问题：

（1）技术措施制定更具科学性。以往井队把作为参考书的技术交底作为辅助内容，靠经验打井，势必出现以往经验老套、新的经验不成熟等问题。技术交底作为指导书以大量的实钻数据和邻井资料为依据，由公司技术专家制定，具有科学性。

（2）技术措施制定更具量化性。如井队使用不合适的钻头、钻具组合、钻头喷嘴就很容易造成频繁起下钻、井下复杂、故障等问题。技术交底作为指导书明确分井段的钻头使用型号、喷嘴组合、钻具组合、钻井液药品加量，具有量化性。

（3）技术措施制定更具针对性。井队层面考虑问题存在片面性，技术措施不准确或存在偏差。比如何时提高钻井液比重、控制失水等问题，一旦技术措施滞后或偏差，将直接导致井漏、井涌，出现掉块卡钻等问题。技术交底作为指导书明确了各个施工节点的施工技术措施，具有针对性。

（4）技术措施执行更具可控性。井队制定技术措施，造成管理层面掌握滞后，技术工作管理困难。技术交底作为指导书，技术措施由公司层面下达，由井队执行，各项技术措施的执行具有可控性。

3.2.3 分级管理制度由地上责任区向地下责任田转变

分级管理制度即三级管理制度，分别指公司管理、技术部门管理和井队管理。一直以来，公司管理、技术部门管理都是以井队为单位的地上责任区制度，实行“三个一”精准化钻井以来，实现了向地下责任田的转变。地下责任田管理是指把不同的施工区块作为管理范围，对区块施工井队及地下的整体情况进行责任制归属。责任人要深化对区域钻探重点、难点的研究，形成对责任区域地质岩性等特征的准确了解，对注采关系等发展变化内容的动态把握，进而对责任田形成科学的规律性的数字化的钻井指导，形成对地下区域的责任田式管理模式。

3.2.4 钻井队施工由经验性向数字化转变

数字化转变指的是钻进至每一个施工节点，都可以以数字为标准衡量钻井工程和钻井液技术措施，由经验化的施工方式向数字化的施工方式转变。

（1）钻井施工参数的数字化。每一个施工井段，钻压、泵压、转盘转数等钻井参数都可以用数字表示出来，而且都规定在最佳的范围之内。

（2）钻井液性能的数字化。对每一个井段，钻井液的密度、黏度、失水等性能都可以用数字表示出来，一旦不符合要求，立即进行调整。

（3）钻井液处理剂加量的数字化。对每种药品的性能及配伍性进行深入研究，实现每个井段加入量的数字化。避免处理剂不配伍，反复加入处理剂等问题的出现，节省成本，降低劳动强度。

（4）作业环节的数字化。如对测斜井深、短起下井深、短起下井段等施工环节进行数字化规范，以数字化的作业环节保证井身质量、施工质量。

3.2.5 技术措施监控由事后处理向事前控制转变

“三个一”精准化钻井实现了技术措施监控由事后处理向事前控制的转变。以往井队做出技术决策后对公司技术部门存在不报或瞒报问题，只有技术措施执行不下去或出现复杂故障的时候才向技术部门汇报。对此公司技术部门采取以下措施：

（1）制定验收制度。对容易出现问题的施工节点制定验收制度，减少出现钻井施工问题的可能性。如二开固控设备验收制度、水平井下FEWD验收制度、沙河街地层验收制度等，实现问题的提前处理。

（2）技术晨会制度。对每口井的施工情况进行分析，对可能出现问题的施工井提前规划部署施工措施。

（3）钻井液用水验收制度。对每口井的钻井液用水进行化验，掌握每口井用水的矿化度，对超出设计要求的进行淡水供井，保证钻井液性能。

（4）“三个一”精准化钻井由书面的形式下发到井队，一旦出现问题，技术部门对技术措施可以做到有理可查，有据可依，便于寻找解决问题突破口，同时也有助于总结经验，提高钻井技术。

3.3 实现“三个提升”

钻井工作的高端发展，主要目的是实现“三个提升”，即速度提升、质量提升、效益提升。实现高端发展速度提升是关键，质量提升是效果，效益提升是目的。

（1）速度提升。根据胜利石油管理局提速提效考核细则的总体要求以及各个区块的考核指标，各个区块基本上达到了10%的提速目标，大北、桩23等区块提速效果超过30%。

2012年与2011年总体施工情况对比如下，在平均井深同比增加61m的情况下，完成井总量增加33口，钻井总进尺增加107 044m；钻机月速提高687m／台月，同比提高22.15%；建井周期缩短2d，同比减少17.12%。

（2）质量提升。实施“三个一”精准化钻井以来，完成井井身质量、井口质量、固井质量三大质量合格率都达到了100%，取心进尺83.74m，钻井取心收获率全部满足施工要求；故障及复杂率明显减少，同比时间损失减少57.80%，经济损失同比减少67.69%，并逐步向国际化质量标准迈进，努力实现更高的质量标准。

通过实行“三个一”精准化钻井模式，有部分施工井超前完成施工任务，并创造了近年来的最好指标（表1）。

表1 2012年部分施工井指标

与同区块近年来施工情况对比，东9-8、埕南91-平13、孤南24-斜91、滨5-斜45、桩59-斜40施工平均钻机月速达到了同井深、同类型施工井的最好水平，创下区块指标。

（3）效益提升。2012年与2011年总体对比全年建井周期考核结余688d，平均单井节余建井周期2.157d，按平均日费75 000元计算，单井节余16.18万元，取得了良好的经济效益。

4 结束语

以钻井精准化为发展方向，探索提出的钻井工作 “三个一”工程施工方法，通过实施，取得了良好的效果，2012年较2011年总进尺、平均钻机月速等方面都得到了大幅度的提高，事故明显减少。对比情况显示，各项技术指标明显提升，实现了钻井工作的良性转变。“三个一”工程，能促进石油钻井工作的精准化发展，具有较高的推广价值。

［1］史阿坚.钻井模式及优化方法的研究［J］.石油学报，1988（3）：78-86.

［2］李成军.模式化钻井技术在埕岛海域丛式井组中的应用［J］.中国石油和化工标准与质量，2011（1）：63.

［3］肖华.数字化钻井施工模式的构建［J］.今日科苑，2009（4）：30.