定向鉆井和隨鉆測量/隨鉆測井示意圖（資料圖）

打破壟斷的“貪吃蛇”怎樣地下找油

5月3日清晨5時(shí),，中國海油渤海九號鉆井平臺,。經(jīng)過63小時(shí)的連續(xù)作業(yè)，中國海油旗下中海油服自主研發(fā)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)Welleader,、隨鉆測井系統(tǒng)Drilog聯(lián)袂初演,，在成功命中位于地下一兩千米的三處油藏靶點(diǎn)后，順利返回海面,。我國就此打破跨國公司在這一當(dāng)今世界鉆井,、測井頂尖技術(shù)上的壟斷，繼美國之后成為全球第二個(gè)同時(shí)擁有這兩項(xiàng)技術(shù)的國家,。

用最短時(shí)間,，盡量少鉆井多打油，對海洋石油意味著什么,？

被譽(yù)為“可以引導(dǎo)鉆頭像‘3D版貪吃蛇’一樣在地下幾千米的堅(jiān)硬巖石里自由穿行并準(zhǔn)確命中油氣藏目標(biāo)”的這兩項(xiàng)技術(shù),，由中海油服油田技術(shù)事業(yè)部主導(dǎo)研發(fā)。該部總工程師郭云在接受記者采訪時(shí)介紹,，一直以來,，油氣田開發(fā)都像是在做一道時(shí)效與成本的“計(jì)算題”，即如何在已知地下油氣儲層位置的情況下,，用最小的成本和最快的速度完成鉆井服務(wù),？換言之，若想開采“物美價(jià)廉”的油氣資源,，就必須用最少的井位完成最大范圍的儲量開采,，并以最少的起鉆次數(shù)實(shí)現(xiàn)最短鉆井周期。

用最短時(shí)間,，盡量少鉆井,，打出盡量多的油，對海洋石油意味著什么,？郭云披露的這樣一組數(shù)據(jù)道出原委——目前的鉆井設(shè)備日租金,，陸上在人民幣20萬元以內(nèi)；海上則通常不低于50萬美元,，而像“海洋石油981”這樣的頂級設(shè)備,，日費(fèi)更高達(dá)百萬美元。海上鉆井成本普遍高出陸上十幾倍,，倒逼出海上鉆井設(shè)備的高可靠性和高效率,。

定向鉆在地層中任意方向鉆進(jìn)，目標(biāo)瞄準(zhǔn)難動用儲層

面對時(shí)效與成本的難題,，全球范圍內(nèi)的油氣公司不約而同地選擇了定向鉆井技術(shù),。

郭云介紹,，與傳統(tǒng)的直井不同，定向鉆是能夠在地層中三維任意方向行進(jìn)的鉆井技術(shù),。它并非讓鉆頭“直”達(dá)目的層,，而是要求鉆頭能夠在地層深處按照設(shè)計(jì)好的斜度鉆進(jìn)，直至命中深達(dá)幾千米的地下油氣藏“靶心”,；主要適用于常規(guī)油氣藏開發(fā)殆盡之后,，原本難以動用的薄、差儲層,。

他解釋說,，普通的定向鉆，是傳統(tǒng)鉆具加上一套“螺桿馬達(dá)”,，即在靠近鉆頭位置有一彎角,，可以根據(jù)井眼軌跡調(diào)整鉆進(jìn)方向。成本低是這種螺桿鉆具的最大優(yōu)點(diǎn),，因此而在當(dāng)今的定向鉆作業(yè)中占近60%,。其缺點(diǎn)是鉆進(jìn)斜度大了，工作效率低,；而且井眼不夠規(guī)矩,，造成后期完井困難。

高難度定向井作業(yè)的“撒手锏”

“海上大斜度,、水平井居多,，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)就派上了用場?！惫票硎?，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，能夠?qū)崟r(shí)控制井下鉆進(jìn)方向,，實(shí)現(xiàn)類似于“3D版貪吃蛇”的鉆具運(yùn)行軌跡調(diào)整,，從而一趟鉆貫穿目標(biāo)儲層——甚至可以讓直徑0.2米的鉆頭在0.7米的薄油層中橫向或斜向穩(wěn)定穿行，實(shí)現(xiàn)一趟鉆“橫向”移動1000米的長距離作業(yè),。這種精準(zhǔn)制導(dǎo)本身成本高于螺桿鉆具,，但能降低綜合開發(fā)成本，最終實(shí)現(xiàn)油氣田資源開發(fā)價(jià)值最大化,。目前，全球超過40%的定向井采用該系統(tǒng)鉆成,。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)能夠在地下幾千米完成作業(yè),，離不開隨鉆測井系統(tǒng)的“導(dǎo)航指路”。郭云形容,，隨鉆測井系統(tǒng)等于為井下設(shè)備加裝了“千里眼”,，能夠隨時(shí)將鉆進(jìn)“沿途”的地質(zhì)數(shù)據(jù)反饋至地面,，由測井工程師完成即時(shí)的信息處理和指令傳達(dá)。兩套系統(tǒng)并肩作戰(zhàn),，能夠?qū)崿F(xiàn)全井段定向旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn),，實(shí)時(shí)調(diào)整井眼軌跡，并測量井下環(huán)境參數(shù),；可極大提升作業(yè)效率,，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。是進(jìn)行超深水,、水平井,、大位移井等高難度定向井作業(yè)的“撒手锏”。

事實(shí)上,，它也是跨國公司在國際市場呼風(fēng)喚雨的“撒手锏”：由于研發(fā)難度大,，多年來這兩項(xiàng)技術(shù)一直被美國三大油田技術(shù)服務(wù)公司視為競爭核心，高度壟斷,。根據(jù)全球范圍作業(yè)量統(tǒng)計(jì),，2014年這兩項(xiàng)技術(shù)至少為相關(guān)公司帶來約200億美元收入。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng),、隨鉆測井系統(tǒng)究竟難在哪,？

“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)、隨鉆測井系統(tǒng)究竟難在哪,，以至跨國公司擁其自重,？”

在回答這一問題時(shí)，郭云表示,，所有鉆井儀器設(shè)備因其工作環(huán)境極度惡劣（高溫,、高壓、大振動等）,，總體上都比普通設(shè)備要求高得多的可靠性,。

具體到技術(shù)層面，他解釋,，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的難點(diǎn)在于,，需根據(jù)地下情況隨時(shí)實(shí)現(xiàn)地面控制，涉及大振動狀態(tài)下的姿態(tài)測量（調(diào)整下一步動作的前提）,、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度（靠三套獨(dú)立液壓系統(tǒng)完成）,、井下電源提供（泵送鉆井泥漿同時(shí)推動發(fā)電機(jī)發(fā)電）、地面與井下數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸（沒有電纜,，靠鉆井泥漿循環(huán)壓力變化獲?。┑龋鶎賴鴥?nèi)空白,。隨鉆測井系統(tǒng)難點(diǎn)在于,，“幾乎用到所有已知的探測法,，并需系統(tǒng)集成”，包括電磁波,、聲波,、核磁共振及通用傳感等，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,。

為此,，中海油服在國家863計(jì)劃支持下，2008年以來,，歷經(jīng)艱辛攻關(guān),，僅基礎(chǔ)檢驗(yàn)設(shè)施就投資2億多元，終于突破技術(shù)瓶頸,，形成了具備自主知識產(chǎn)權(quán)的商標(biāo),、系統(tǒng)技術(shù)和裝備體系。

此次渤海作業(yè)中,，兩套系統(tǒng)一趟鉆完成813米定向井段作業(yè),，成功命中1613.8米、2023.28米和2179.33米三處靶點(diǎn),，最大井斜49.8°,，最小靶心距2.1米，充分證明兩套系統(tǒng)具備了海上作業(yè)能力,。