中国石油煤层气水平井远距离穿针钻井技术打破国外垄断

远距离穿针技术示意图

　　煤层气排水采气大多采用水平井/多分支水平井技术。一般由两口井组成，一口是多分支水平井，一口是洞穴直井，两口井相距200米至1000米。

　　钻井过程中，采用远距离穿针技术将水平井与直井在地下连通，后期在洞穴直井中下入有杆泵等井下工具进行排水采气。

　　煤层气是近几年能源领域的一个新兴产业，我国沁水盆地、鄂尔多斯盆地等地的煤层气均已进入开发阶段。但我国煤层气藏普遍具有低压、低渗透的储层特性，成本压力非常大，从提高采收率和经济效益方面考虑，除直井外，开发煤层气最有效的钻井方式是水平分支井和“U”型水平井。

　　远距离穿针技术及装备是实现远距离精确连通两口井的关键技术之一，也是煤层气多分支/“U”型水平井钻井的必需技术。但该技术及装备一直以来被外国公司垄断，服务费和专利使用费居高不下，严重制约了我国煤层气的低成本规模开发。

　　为此，中国石油集团依托“十一五”期间国家重大专项“大型油气田及煤层气开发”中的一个课题“煤层气钻井工程技术及装备研制”组织专项攻关。三年时间里，钻井工程技术研究院项目组历经百余次实验，研制成功120毫米远距离穿针工具，并形成了一套远距离穿针测量与控制技术。

　　截至7月26日，这项成果已在山西、陕西等煤层气开发现场应用3口井，具备了现场应用与商业化的条件，打破了这类工具完全由国外仪器垄断的格局，远距离连通钻井装备与技术达到了国际先进水平。

　　中国石油自主研制的远距离穿针技术与装备，在远距离穿针测量基础理论、远距离穿针工艺研究及软件开发、远距离穿针工程样机制造及现场施工工艺等方面都有突破性进展：创新了5套核心测量模型及方法；研制了1套120毫米远距离穿针重大装备；通过技术集成，基本形成了1项煤层气水平井远距离专有技术；另外进行了2井次的现场应用，并申请2项发明专利和1项实用新型专利。

　　作为重大专项形成的10项重大装备之一，穿针装备与传统的随钻测量方法相比，具有以下优点：一是由于磁性短节和钻头连接到一起，距离小于1米，实现了近钻头测量；二是利用旋转磁场可实时测量钻头与目标靶点的相对距离和方向；三是旋转磁场的引入很大程度消除了靶点标定误差、MWD（随钻测量系统）累积测量误差，提高了钻头中靶率。

　　与目前国内在用的进口产品比较，该装备性能上有两大优势：一是具备井斜偏差测量能力，能够进行三维立体导向连通；二是具备近距离测量能力，1米左右依然可以引导（国外3米~5米），该功能对实现精确连通、提高中靶概率具有重要作用。

　　之前，远距离穿针装备及技术长期由国外公司垄断，水平井/多分支水平井施工作业完全采用国外技术服务形式来完成。这项成果的取得，打破了国外在煤层气水平井钻井核心技术领域的垄断，填补了国内空白，为煤层气水平井/多分支水平井技术的规模化开发提供了装备支撑，大大提升了我国煤层气钻井能力。

　　目前配备一套进口穿针工具需150万元人民币，且每使用1口井仍需支付4万元人民币专利转让费，每口井的服务费约25万元人民币。煤层气水平井钻井数量按每年40口估算，中国石油每年给外国公司支付的服务费至少可减少1000万元人民币。