2012年,昌吉油田致密油的重大勘探突破展示了巨大的勘探开发潜力,前期采用常规技术,投资大,单井产量低,无法实现致密油有效开发。“如何降低成本”成为致密油能否规模有效开发的核心问题,美国巴肯油田致密油成功开发经验表明,采用长水平段+大规模分段压裂技术和“工厂化”作业模式是解决该问题的有效途径。为进一步加快昌吉油田致密油开发步伐,研发一套适合该地区致密油开发的高效钻井配套技术,对降低钻井综合成本,实现该区致密油有效开发具有十分重要意义。本文通过地应力和井壁稳定性研究,确定了钻井液安全密度窗口,简化了套管程序;基于岩石力学特性评价结果,优选出适合的高效PDC钻头序列;开展钻井液体系室内评价和优选研究,优选出适合长水平段安全钻进的钻井液体系。通过调研国内外“工厂化”钻井作业模式,确立了“工厂化”钻井研究思路,建立了平台和井口优化设计模型,确立了平台部署数量和井口设置方式;开展“工厂化”钻井作业和配套设备研究,建立了“工厂化”钻井作业施工顺序和相关配套设备以及管理方法;并建立了钻井液重复利用工艺体系和三维水平井轨迹优化设计及精细控制方法。研究结果表明取得了显著的现场应用效果,井身结构成功由四开优化为三开;机械钻速较前期提高了72.6~287.3%,钻井工期从150d缩短至71d。采用常规定向工具首次成功实现了1800m水平段小井眼三维水平井安全快速钻进。采取批量钻井作业模式,配套滑轨钻机,减少设备搬迁,单井节约搬安时间3~5d,单部钻机钻井工期较常规钻井节约29.24d。同时建立钻井液回收集中处理站,通过管线连接两部钻机循环系统,在不影响正常作业的情况下实现钻井液统一处理和性能调整,钻井液重复利用率达到了28%。