准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油上、下甜点体估计资源量16.3亿吨,展示了该地区具有巨大的勘探开发潜力,但覆压渗透率总体小于0.1mD,原油黏度大,油井无自然产能,前期探井试验表明,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。美国巴肯油田致密油成功开发经验表明,采用长水平段水平井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。为此,针对吉木萨尔凹陷致密油特点,借鉴国外经验,以“非常规的理念、非常规的技术”为思路,围绕低成本战略,开展“工厂化”钻井关键技术、井身结构优化技术、个性化PDC钻头设计与优选技术、三维轨迹优化设计与控制技术等方面的研究和10 口井的先导试验,形成了“工厂化”钻井的配套技术系列。论文在利用其他地区“工厂化”钻完井平台优化模型的基础上,设计出“工厂化”平台,单个平台节约井场面积58.33%;研究了三维长水平段水平井“工厂化”钻井配套技术,研究了钻机快速移动、批量钻井作业程序、钻井液重复利用、电动钻机工业网电代油等“工厂化”钻井关键技术。钻井效率提高21.34%,回收钻井液重复利用率达到70%。研究了“空间圆弧设计、分段控制方位、优化钻进方式、随钻调整靶点”为核心的三维水平井多靶点轨迹设计与控制技术,最大偏移距265m,最大水平位移2312.4m,水平段最大长度2060m;实现五套层系2900m裸眼井段和2060m水平井段的安全钻进;平均机械钻速较前期探井提高了233.8%,完成了单只国产PDC钻头完成1410m水平段新纪录,钻井工期缩短了74～100d,大幅度降低了开发成本。长水平段水平井“工厂化”钻井技术产生了巨大的经济和社会效益。通过“工厂化”平台作业,降低了井场和道路征地费用,减少了地表植被破坏。钻井液重复利用1400多m3,节约了钻井液费用,减少了水资源消耗和废弃物排放,降低了环境污染。试验证明,“工厂化”水平井钻井技术为实现致密油开发的有效手段,可以为其他类型非常规油气藏和低渗透油气藏有效开发提供借鉴,具有较高的推广前景。