石油圈
降本增效是油公司、工程技术服务公司始终追求的目标，更是当前低油价下的首要选择。随着勘探开发不断深入，非常规油气资源的战略地位日趋重要，低油价下如何经济有效开发页岩油气等非常规油气是业界必须面临的课题。水平井钻井降本增效潜力大、途径多，其中一个重要途径就是“一趟钻”。所谓一趟钻，是指一个钻头一次下井打完一个开次的所有进尺。而水平井一个开次可能涉及一个、两个或多个井段，如直井段、斜井段、水平段。斜井段可包括造斜段、稳斜段、降斜段。一趟钻现已成为低油价下水平井钻井降本增效的重要途径，多井段一趟钻的降本增效效果尤为明显。要实现一趟钻，不仅要集成应用先进高效的钻井装置与工艺技术，还要有优秀的团队协作。
1一趟钻关键技术
1.1钻井方案优化设计
一趟钻不仅要求优化钻井方案设计，井身结构也要简化，使之适应施工作业。
1.2配备先进的钻机装备
一趟钻必须配备先进的钻机，特别是自动化钻机，如交流变频电驱动钻机。在工厂化作业中使用自动化程度较高的钻机，可实现钻机在井间的快速移动，移动方式主要是步进式或轨道式。这些先进钻机需要配备顶驱、一体化司钻控制室及相关自动化设备。
1.3优选或定制高效钻头
根据所要钻的地层和井段，优选或定制适合一趟钻的高效钻头，主要是PDC钻头、孕镶金刚石钻头、混合式钻头。要求钻头不仅要钻得快，而且要寿命长、进尺多、可导向性好、成本低。
1.4个性化的优质钻井液
通常使用适合所钻地层和井段的个性化钻井液，摩阻小，携屑能力强，井壁稳定性好，成本低。
1.5常规导向或旋转导向钻井系统
在美国页岩油气水平井钻井中，常规导向钻井作为经济有效的导向方式被大量应用，其中包括完成众多单个井段的一趟钻。旋转导向钻井不断取代常规定向钻井和常规导向钻井，广泛用于高难度水平井、多分支井、大位移井、海上定向井中，完成了大量的一趟钻；高造斜率旋转导向钻井也使越来越多的两个井段和多个井段一趟钻得以实现。
1.6随钻地质导向技术
为精准导向，需要实施随钻地质导向或随钻储层导向，因此需要使用具备此功能的随钻测井（MWD）或随钻录井（LWD），或者使用集成此功能的高端旋转导向钻井系统。
1.7远程专家决策支持中心
决策支持中心所配备的多学科专家团队可随时监督钻井方案的执行情况，作为大数据分析中心，根据来自现场的实时信息，及时修正钻井方案，更好地提供决策，指导地质导向等钻井作业。一个多学科专家团队可同时指导多个钻井现场的作业。国际油公司和国际大型技术服务公司已在全球建立多个远程专家决策支持中心，更有利于一趟钻的实现。
2国外一趟钻应用状况和实例分析
2.1完成进尺不断增加，应用规模不断扩大
随着钻井技术的进步和降本增效的要求日益迫切，一趟钻的应用规模不断扩大，已从开发非常规油气（尤其是页岩油气）扩大到开发常规油气，从陆上扩大到海上，涵盖了包括直井、定向井、水平井、多分支井、老井侧钻等各类井型。
一趟钻完成的井段数量从单一井段发展到两个井段，甚至多个井段。美国在页岩油气水平井钻井中，单一井段的一趟钻渐成常态，两个井段的一趟钻不断增加，多个井段的一趟钻也已不是个案。一趟钻完成的进尺从几百米到几千米，陆上和海上最长的一趟钻进尺均已超过6000m。一趟钻完成进尺数量的提高，促进了美国页岩油气长水平段水平井的发展。
2.2井身结构简化，建井周期缩短，降本增效显著
一趟钻可简化井身结构，减少下套管的层数和作业量，实现多个井段一趟钻的页岩油气水平井，井段结构已简化为两层。一趟钻减少了单井钻头用量、起下钻次数和时间，缩短了钻井周期，钻井成本显著降低，增效明显。
2.3应用实例
（1）案例1：美国一口页岩气井水平井段长达5652.2m，一趟钻完成斜井段和水平段。2016年一季度，美国Eclipse资源公司在俄亥俄州Utica页岩气产区钻成了一口总井深达8244.2m的水平井，页岩层埋深2000m左右，水平段长度为5652.2m，创造了美国陆上水平井水平段长度新纪录。
该井钻进时先用一台小钻机钻垂直导眼，然后用H&P公司为工厂化作业研制的FlexRig自动化钻机钻斜井段和水平井段。斜井段+超长水平段实现了一趟钻，应用了个性化钻井液及斯伦贝谢公司研制的旋转导向钻井系统和ф215.9mm(81?2in)PDC钻头（非定制），斯伦贝谢公司提供远程决策支持。钻头取出后，状况良好，也许还可继续用于其他钻井。
该井水平段钻井用时17.6d，少于预期。共执行124段压裂，用时23.5d，平均每天压裂5.3段。钻完井成本为1583.7万美元，远远低于该地区其他井，创了该地区的成本新低。Eclipse资源公司计划钻更多的超级水平井。
（2）案例2：Marcellus一口页岩气水平井组多井实现三开一趟钻，最快钻速超1610m/d（1mile/d）。
2015年美国CONSOL能源公司在一个井场用工厂化作业方式钻8口水平井。该地区页岩储层薄，厚度不足1.5m，且呈上倾走向，造斜段造斜率高，水平段长，钻井难度很大（图1）。尽管如此，钻井提速非常明显，多井实现三开一趟钻（斜井段+水平段）。钻得最快的两口水平井，水平段日进尺分别达到1613.3m/d和1774.2m/d。一趟钻完成的进尺最多达到4597.6m。尽管页岩储层薄，这些井仍然获得了100%或接近100%的储层钻遇率。这8口井的平均井深比邻井场的6口井深，钻井周期却明显减少。之所以取得如此好的效果，是因为应用了自动化钻机、贝克休斯公司的高造斜率旋转导向钻井系统、PDC钻头、随钻储层导向和远程专家决策支持。
图1.水平井井眼轨迹
（3）案例3：深约4527m的页岩气水平井，二开“直井段+斜井段+水平段”一趟钻完钻。2013年初，在EagleFord页岩气产区一口大约深4527m的水平井中，应用斯伦贝谢公司的ф171.45mm(63/4in)高造斜率旋转导向钻井系统（长度5.06m，最大造斜率15°/30m）和定制的ф215.9mm(81/2in)SpearSDi513钢体PDC钻头，一趟钻完成进尺3277.8m，实现二开“直井段+斜井段+水平段”一趟钻完钻，平均机械钻速为16.76m/h，钻井用时8d，比邻井同井段节省4d时间（图2）。
图2.二开“直井段+斜井段+水平段”一趟钻完钻
随着技术不断进步，一趟钻的应用规模将进一步扩大；水平井的井身结构甚至可简化为只有两开，这样降本增效效果将更加显著。
3对我国一趟钻技术发展的几点建议
目前国内多个油气田已在若干口井中实现了一趟钻，取得了明显的降本增效效果。今后应该：
（1）提高认识，将一趟钻作为低油价下钻井降本增效的重要途径加以推广应用，以期在水平井钻井降本增效方面取得重大突破。
（2）将参与各方组成一个利益共同体，制订相应的持续激励措施，形成一趟钻长效激励机制。
（3）优化钻井方案设计，简化井身结构，使之适应一趟钻的要求。
（4）淘汰落后陈旧钻机，升级改造现有钻机，提高自动化水平。为实施工厂化作业，需配备井间快速移动装置，如步进式装置、轨道式装置。
（5）定制适合一趟钻的高效钻头和优质钻井液。
（6）加快推广应用拥有自主知识产权的旋转导向钻井系统，打破地区界限，形成统一市场。持续开展旋转导向钻井系统的技术攻关，不断提升技术性能、可靠性和经济性，形成系列化。
（7）推广和完善远程专家决策支持中心，以此作为提升钻井信息化的一个重要抓手，为一趟钻提供有力的远程决策支持。
（8）针对不同地区，不断完善一趟钻技术组合和施工方案，推广和完善最佳作业模式。
版权声明|来源：《石油科技论坛》，作者：杨金华等，版权归原作者所有。
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