鉆井技術(shù)概況及新技術(shù)簡(jiǎn)介

鉆井新技術(shù)目錄鉆井技術(shù)概況1

鉆井新技術(shù)簡(jiǎn)介2（1）油氣勘探發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)陸上剩余油氣資源豐富，剩余油氣資源量集中在巖性地層油氣藏、前陸盆地、疊合盆地中下組合與成熟盆地精細(xì)勘探等四個(gè)重點(diǎn)勘探領(lǐng)域。油氣勘探開發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

資源探明率29%資源探明率12%鉆井技術(shù)概況

針對(duì)六個(gè)趨勢(shì)，亟需發(fā)展新一代石油地質(zhì)勘探理論和配套的勘探工程技術(shù)，為勘探部署提供科學(xué)指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

（2）油氣勘探發(fā)展趨勢(shì)隨著油氣勘探的不斷深入，勘探難度日益增加，勘探對(duì)象趨于多樣化和復(fù)雜化，呈以下趨勢(shì)：從簡(jiǎn)單構(gòu)造向復(fù)雜沖斷帶發(fā)展從中淺層向深層、超深層延伸成熟盆地進(jìn)入精細(xì)勘探階段天然氣勘探進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期從構(gòu)造圈閉向巖性地層圈閉發(fā)展從碎屑巖為主向碳酸鹽巖和火山巖勘探發(fā)展油氣勘探六大趨勢(shì)鉆井技術(shù)概況（1）鉆井工作量和井?dāng)?shù)不斷增加

年199920002001200220032004200520062007全世界49410719407547468631747188427893803118164125447美國(guó)187002999432894289103049837257377105396260335加拿大125001848018017142001962221671242053115230494俄羅斯211055775140550046504630487038504581中國(guó)石油7304637367466677788588731057711782138001999～2007年鉆井?dāng)?shù)對(duì)比

鉆井技術(shù)概況鉆井工程的特點(diǎn)

（2）隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)清潔能源的需求，天然氣勘探開發(fā)力度加大，氣井比例大幅提高。陸上氣井?dāng)?shù)量已超過(guò)總井?dāng)?shù)的3/4近年來(lái)世界陸地年鉆油氣井?dāng)?shù)比例

鉆井技術(shù)概況近年來(lái)世界海洋年鉆油氣井?dāng)?shù)比例

鉆井技術(shù)概況包括特殊工藝井和直井防斜打快包括水平井、分支井、大位移井和老井側(cè)鉆水平井等

（3）“井更難打”，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)未來(lái)2～3年世界范圍內(nèi)鉆井井型仍以常規(guī)井為主，但將更趨于復(fù)雜。鉆井技術(shù)概況29%18%11%6%6%10%6%7%5%10%6%6%0%5%10%15%20%25%30%35%旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向井下壓力/溫度測(cè)量連續(xù)管完井連續(xù)管鉆井智能完井多相流量計(jì)同心擴(kuò)眼器雙心鉆頭可膨脹擴(kuò)眼器頂驅(qū)下套管裝置高壓設(shè)備（>140MPa）高溫設(shè)備(>177°)

2006年數(shù)據(jù)

（4）“技術(shù)含量更高”,世界主要油公司均采用多種鉆井、完井新技術(shù)，以提高勘探開發(fā)效益。鉆井技術(shù)概況占調(diào)查總井?dāng)?shù)的比例高效、低成本更加注重HSE更有利于保護(hù)油氣層自動(dòng)化、可視化、智能化鉆井技術(shù)概況鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

鉆井技術(shù)進(jìn)步趨勢(shì)TSP鉆頭PDC鉆頭水平井導(dǎo)向泥漿馬達(dá)MWD小井眼大位移井多分支井旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向連續(xù)管鉆井可膨脹管頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)LWD地質(zhì)導(dǎo)向自動(dòng)垂直鉆井欠平衡鉆井套管鉆井智能完井超深水鉆井技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)衛(wèi)星通訊互聯(lián)網(wǎng)我國(guó)目前位置可視化時(shí)間未來(lái)2～3年需投入重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)鉆井技術(shù)概況前沿技術(shù)目標(biāo)手段1.快2.準(zhǔn)3.省4.健康、安全和環(huán)保(HSE)5.保護(hù)油氣層6.實(shí)時(shí)化、信息化和可視化7.自動(dòng)化8.集成化9.智能化NDS（無(wú)風(fēng)險(xiǎn)鉆井技術(shù)）MRC（最大儲(chǔ)層有效進(jìn)尺技術(shù)）ERC（極大觸及儲(chǔ)層技術(shù)）顆粒沖擊鉆井（PID）技術(shù)膨脹管（波紋管）技術(shù)井口連續(xù)循環(huán)鉆井裝置大容量智能鉆桿傳輸系統(tǒng)海洋深水鉆井技術(shù)天然氣水合物鉆井完井技術(shù)鉆井技術(shù)概況鉆井技術(shù)發(fā)展方向

1.快

快是鉆井承包商和技術(shù)服務(wù)公司一貫追求的目標(biāo)之一。

PDC鉆頭、熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭、高壓噴射鉆井、頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、連續(xù)管鉆井和套管鉆井等有助于提高鉆井速度。列如:加拿大的Tesco公司和美國(guó)的威德福公司的套管鉆井技術(shù)居中世界領(lǐng)先地位，應(yīng)用規(guī)模也是最大的。

氣體鉆井技術(shù)是目前提高ROP最好的手段，UBD拓展到非儲(chǔ)層鉆進(jìn)。

避免井眼事故，減少?gòu)?fù)雜，是整體提高行程鉆速的有力手段，MPD是最有效的技術(shù)之一。鉆井技術(shù)概況2.準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向的功能MWDLWD導(dǎo)向泥漿馬達(dá)地質(zhì)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向提高井眼軌跡的控制精度引導(dǎo)鉆頭準(zhǔn)確地鉆入油氣層并在油氣層中的適當(dāng)位置延伸提高探井的成功率和開發(fā)井的油氣產(chǎn)量。閉環(huán)控制地質(zhì)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向雙向通訊鉆井技術(shù)概況3.省水平井大位移井多目標(biāo)井多分支井小井眼連續(xù)管鉆井可膨脹管顯著增加泄油面積提高單井產(chǎn)量和油田采收率改善油氣田開發(fā)的綜合效益提高鉆井效率降低鉆井綜合成本井型多樣化鉆井技術(shù)概況井徑多樣化直井定向井叢式井水平井大位移井多目標(biāo)井分支井多分支井井眼軌跡井徑井身結(jié)構(gòu)常規(guī)井小井眼微孔井常規(guī)井單直徑井常規(guī)井用可膨脹管

簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)單直徑井鉆井技術(shù)概況4.健康、安全和環(huán)保健康、安全和環(huán)保（HSE）越來(lái)越受到重視。叢式井大位移井小井眼連續(xù)管鉆井優(yōu)質(zhì)鉆井液優(yōu)質(zhì)完井液減少井場(chǎng)數(shù)量或占地面積減少環(huán)境污染隨鉆地層壓力測(cè)試提高鉆井作業(yè)安全性鉆井技術(shù)概況5.保護(hù)油氣層優(yōu)質(zhì)鉆井液優(yōu)質(zhì)完井液欠平衡鉆井

低密度水泥提高探井的成功率提高開發(fā)井的油氣產(chǎn)量空氣鉆井霧化鉆井泡沫鉆井氣體鉆井低密度鉆井液空氣鉆井天然氣鉆井泡沫鉆井霧化鉆井氮?dú)忏@井尾氣鉆井充氣鉆井液鉆井技術(shù)概況6.實(shí)時(shí)化、信息化和可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控井下和地面參數(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星通訊和互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下方案設(shè)計(jì)過(guò)程監(jiān)控鉆后評(píng)價(jià)人員培訓(xùn)遠(yuǎn)程監(jiān)控遠(yuǎn)程決策提高效率長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)實(shí)時(shí)化信息化可視化數(shù)字鉆井鉆井技術(shù)概況eDrilling7.自動(dòng)化旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)井下自動(dòng)化地面自動(dòng)化鉆井裝備地面自動(dòng)化鉆井技術(shù)概況8.集成化提高油氣發(fā)現(xiàn)率增加單井產(chǎn)量縮短建井周期降低噸油成本試井隨鉆地層壓力測(cè)試隨鉆地震鉆井錄井測(cè)井LWD、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況9.智能化

人工智能專家系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向和智能完井工藝使鉆井向智能化方向邁進(jìn)了一步。智能完井是建立數(shù)字油田基礎(chǔ)，近年來(lái)發(fā)展迅速，有效地加快了數(shù)字油田進(jìn)程，其作用能夠優(yōu)化生產(chǎn)、提高采收率和減低生產(chǎn)成本。智能完井貝克休斯鉆井專家系統(tǒng)OASIS?鉆井技術(shù)概況目錄鉆井技術(shù)概況1

鉆井新技術(shù)簡(jiǎn)介2鉆井新技術(shù)簡(jiǎn)介

1、欠平衡鉆井技術(shù)

2、水平井鉆井技術(shù)

3、套管鉆井技術(shù)

4、連續(xù)管鉆井技術(shù)

5、控壓鉆井技術(shù)欠平衡鉆井分類

欠平衡鉆井是指井筒環(huán)空中循環(huán)介質(zhì)的井底壓力低于地層孔隙壓力，允許地層流體有控制地進(jìn)入井筒并將其循環(huán)到地面進(jìn)行有效處理的鉆井技術(shù)。1、欠平衡鉆井技術(shù)欠平衡鉆井發(fā)展歷程1041--1048在中國(guó)第一次頓鉆鉆井(北宋慶歷年間)1880s第一次用空壓機(jī)鉆礦井1895用水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鉆井1920第一次用泥漿鉆井1920s第一次用空壓機(jī)鉆油氣井(有意識(shí)的欠平衡鉆井)1928第一次使用防噴器1932第一次應(yīng)用充氣泥漿鉆井1955空氣鉆井開始被廣泛應(yīng)用(開始)1950--60s中石油嘗試了欠平衡鉆井技術(shù)(四川、新疆,清水、天然氣)1970s第一次應(yīng)用穩(wěn)定泡沫鉆井1988第一次應(yīng)用欠平衡技術(shù)在AustinChalk鉆高壓氣井1993第一次應(yīng)用連續(xù)管鉆欠平衡井,1995年開始用于欠平衡水平井1997第一次在海上應(yīng)用欠平衡鉆井1970--80s中石油欠平衡鉆井技術(shù)開始深入研究與試驗(yàn)1990s中石油欠平衡鉆井技術(shù)迅速發(fā)展1、欠平衡鉆井技術(shù)欠平衡鉆井在勘探開發(fā)中的作用主要體現(xiàn)在:勘探上:提高低壓、復(fù)雜巖性、水敏性、裂縫性等類儲(chǔ)層油氣的發(fā)現(xiàn)和保護(hù)。開發(fā)上:通過(guò)有效地保護(hù)儲(chǔ)層,提高單井產(chǎn)量,降低開發(fā)綜合成本。鉆井工程上:提高了鉆速,減少了井漏與壓差卡鉆。1、欠平衡鉆井技術(shù)欠平衡鉆井技術(shù)在勘探開發(fā)中發(fā)揮了重要作用不同巖石類型中進(jìn)行的欠平衡鉆井產(chǎn)量增加的幅度（BP公司）

平均數(shù)360%

大多數(shù)200％1、欠平衡鉆井技術(shù)2006年世界欠平衡鉆井領(lǐng)域排行榜專家預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年欠平衡鉆井仍然有較高的潛力。陸上使用欠平衡鉆井比例將達(dá)到37%，海上將達(dá)到12%。1、欠平衡鉆井技術(shù)美國(guó)歷年欠平衡鉆井?dāng)?shù)統(tǒng)計(jì)

1、欠平衡鉆井技術(shù)我國(guó)近年欠平衡鉆井應(yīng)用情況1、欠平衡鉆井技術(shù)2、水平井鉆井技術(shù)水平井技術(shù)發(fā)展歷程1950年前50年代70年代80年代90年代通過(guò)坑道鉆成，很少通過(guò)垂直井打鉆老井側(cè)鉆短半徑泄油孔，水平進(jìn)尺短技術(shù)不成熟，成本高，處于發(fā)展停滯階段進(jìn)入高速發(fā)展階段，短半徑為主全世界推廣和普及，成為提高油田綜合效益的重要技術(shù)手段21世紀(jì)初綜合應(yīng)用到集成創(chuàng)新，MRC、ERC等技術(shù)水平井技術(shù)現(xiàn)狀根據(jù)美國(guó)油氣雜志統(tǒng)計(jì)，通過(guò)水平井的應(yīng)用，使美國(guó)石油可采儲(chǔ)量增加13.7

108噸。在水平井應(yīng)用對(duì)象上，國(guó)外主要用于裂縫性油藏、底水或氣頂油藏的開發(fā)，其中53%用于裂縫性油藏的開發(fā)，33%用于底水或氣頂油藏的開發(fā)。目前美國(guó)水平井鉆井成本已降至直井的1.5～2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，水平井的產(chǎn)量是直井的3～8倍。以美國(guó)、加拿大為代表，國(guó)外水平井技術(shù)十分成熟，進(jìn)入集成創(chuàng)新階段，隨著水平井設(shè)計(jì)水平的提高，MWD、LWD和地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)發(fā)展，水平井井眼軌跡控制幾何靶區(qū)逐漸縮小，并向跟蹤油層的地質(zhì)靶區(qū)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了0.5m以下薄油層有效動(dòng)用，水平井油層鉆遇率和地質(zhì)效果得到極大的提高。2、水平井鉆井技術(shù)水平井已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)集成技術(shù)，包括：L型水平井開窗側(cè)鉆水平井多分支水平井多階梯水平井水平分支井連通水平井大位移井2、水平井鉆井技術(shù)核心技術(shù)水平井軌跡設(shè)計(jì)水平井軌跡控制技術(shù)井下測(cè)控工具鉆井液技術(shù)水平井固井技術(shù)水平井完井技術(shù)2、水平井鉆井技術(shù)不同類型的分支井

2、水平井鉆井技術(shù)中國(guó)石油2000－2008年水平井完成情況

近幾年，通過(guò)各油田、各施工服務(wù)企業(yè)的共同努力，2008年首次完成超過(guò)1000口水平井，水平井應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用效果、應(yīng)用水平均實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。2、水平井鉆井技術(shù)國(guó)內(nèi)水平井部分紀(jì)錄：油層段進(jìn)尺最長(zhǎng)：遼河油田靜52-H1Z井，共20個(gè)分支。完成主井眼進(jìn)尺4246m，水平段主井眼長(zhǎng)1002m，20個(gè)魚刺井眼進(jìn)尺3332m，總進(jìn)尺7578m，潛山鉆遇進(jìn)尺4560m。垂深最淺水平井：新疆油田hqHW001井,垂深131m，水垂比達(dá)到2.69。水垂比最大水平井：莊海8Nm-H3井,斜深4728.5米，垂直深度為1071.02米，井底水平位移4195.86米，水垂比達(dá)到3.92。鉆遇儲(chǔ)層最?。捍髴c油田南219-平320井，油層厚度0.5m。單井眼水平井段最長(zhǎng)井：四川油氣田廣安002-H1井，水平段長(zhǎng)達(dá)到2010m。水平位移最大：大港油田張海502FH井，位移4128m。產(chǎn)量最高油井：冀東油田南堡1-平4井，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油1000t。產(chǎn)量最高的氣井：長(zhǎng)北CB12-1井,正式生產(chǎn)平均日產(chǎn)量高達(dá)200

104m3。垂深最大：川東北普光105-1H井,完鉆井深6538m，完鉆最大垂深5883.47m。測(cè)量井深最大：川東北普光105-1H井，井深6538m。2、水平井鉆井技術(shù)長(zhǎng)慶安塞油田杏平1井主水平井完鉆井深2768m，主水平段長(zhǎng)1203m。共鉆7分支，水平段總長(zhǎng)度3503m，全井累計(jì)進(jìn)尺5068m，分支井段油層鉆遇率87.7%。實(shí)現(xiàn)了分支井的技術(shù)突破。2、水平井鉆井技術(shù)遼河油田靜52-H1Z井，共20個(gè)分支。完成主井眼進(jìn)尺4246m，水平段主井眼長(zhǎng)1002m，20個(gè)魚刺井眼進(jìn)尺3332m，總進(jìn)尺7578m，潛山鉆遇進(jìn)尺4560m。潛山主井眼采用篩管完井，魚刺裸眼完井；建井周期262天，太古界鞍山群儲(chǔ)層初期日產(chǎn)油約40t。2、水平井鉆井技術(shù)大港油田在埕海一區(qū)灘海鉆成的莊海8Nm-H3井斜深4728.5米，垂直深度為1071.02米，井底水平位移4195.86米，水垂比達(dá)到3.92。2、水平井鉆井技術(shù)存在391口井眼防碰的瓶頸技術(shù)2、水平井鉆井技術(shù)

U型水平井技術(shù)設(shè)計(jì)—基本結(jié)構(gòu)

(定向穿越/開采煤層氣——實(shí)用階段)ll:封隔器組的長(zhǎng)度可調(diào)整的封隔器組兩個(gè)井口，一個(gè)水平段；可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)井口同時(shí)注汽、同時(shí)生產(chǎn)或一注一采；兩個(gè)井口控制的水平井段長(zhǎng)度可以調(diào)整。注汽井口采油井口2、水平井鉆井技術(shù)3、套管鉆井技術(shù)

套管鉆井是指在鉆進(jìn)過(guò)程中．直接采用套管(取代傳統(tǒng)的鉆桿)向下傳遞機(jī)械能量和水力能量，井下鉆具組合接在套管柱下面．邊鉆進(jìn)邊下套管．完鉆后作鉆柱用的套管留在井內(nèi)作完井用，套管鉆井技術(shù)將鉆進(jìn)和下套管合并成一個(gè)作業(yè)過(guò)程。鉆頭和底部鉆具組合的起下可以用鋼絲繩在套管內(nèi)完成，不再需要常規(guī)的起下鉆作業(yè)。3、套管鉆井技術(shù)

套管鉆井技術(shù)可為中淺井提供一種新的鉆井方式，鉆井成本降低10%以上。目前國(guó)內(nèi)中淺井占鉆井總數(shù)的70％(約8400口）以上，可以采用套管鉆井這樣的先進(jìn)技術(shù)來(lái)降低鉆井綜合成本；同時(shí)在沙漠、海洋等特殊環(huán)境下，套管鉆井也可有效地降低綜合成本。3、套管鉆井技術(shù)套管鉆井的優(yōu)勢(shì)節(jié)省鉆進(jìn)時(shí)間;減少井下事故;保持起下鉆時(shí)鉆井液的連續(xù)循環(huán);改善水力參數(shù)、環(huán)空上返速度和井筒清洗狀況;可以減小鉆機(jī)尺寸，簡(jiǎn)化鉆機(jī)結(jié)構(gòu)、降低鉆機(jī)費(fèi)用;節(jié)省與鉆桿和鉆鋌有關(guān)的采購(gòu)、運(yùn)輸檢驗(yàn)、維護(hù)等費(fèi)用;可降低鉆井作業(yè)對(duì)儲(chǔ)層的傷害，有效地保護(hù)油氣層。改善井控狀況;

2006年，吉林局承擔(dān)了863重大項(xiàng)目“先進(jìn)鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”所屬課題“套管鉆井技術(shù)”，參加單位中石油鉆井研究院，大慶局，大港局，管材研究所等單位。國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：3、套管鉆井技術(shù)4、連續(xù)管鉆井技術(shù)連續(xù)管技術(shù)在石油天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的新技術(shù)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于鉆井、測(cè)井、修井以及增產(chǎn)作業(yè)等各領(lǐng)域，連續(xù)管作業(yè)機(jī)被譽(yù)為“萬(wàn)能作業(yè)機(jī)”。4、連續(xù)管鉆井技術(shù)1）井場(chǎng)占地小，適合于地面條件受限制的地區(qū)或海上平臺(tái)作業(yè)；2）特別適用于小井眼鉆井，降低作業(yè)成本；3）在老井重鉆(加深鉆或側(cè)鉆)作業(yè)中，可進(jìn)行過(guò)油層套管作業(yè)，實(shí)現(xiàn)邊鉆邊采的目的；4）可安全地進(jìn)行欠平衡鉆井作業(yè)，其最大的優(yōu)勢(shì)是可以確保井下始終處于欠平衡狀態(tài)，減少鉆井液漏失，防止地層傷害的發(fā)生；5）連續(xù)管不需接單根可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)鉆井液，減少起下鉆時(shí)間和作業(yè)周期，提高起下鉆速度和作業(yè)安全性，避免因接單根可能引起的井噴和卡鉆事故；7)連續(xù)管內(nèi)置電纜后可改善信號(hào)的隨鉆傳輸，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)井，有利于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)鉆井；8)最小限度地沖蝕地層，可以得到良好的錄井質(zhì)量(連續(xù)進(jìn)行)。連續(xù)管鉆井優(yōu)勢(shì)微小井眼技術(shù)是一項(xiàng)嶄新的油氣開發(fā)技術(shù)，尚處在發(fā)展的初期。它是以連續(xù)管技術(shù)裝備為中心發(fā)展起來(lái)的一套集鉆井、測(cè)試、采油等功能裝備和技術(shù)于一體的集成技術(shù)。

微井眼鉆井4、連續(xù)管鉆井技術(shù)4、連續(xù)管鉆井技術(shù)初級(jí)發(fā)展階段（60年代～70年代初）

1962年第一臺(tái)修井用CTU投入應(yīng)用，油氣井沖洗作業(yè)；連續(xù)油管生產(chǎn)線相繼建立；連續(xù)油管外徑12.7～25.4mm；主要用于淺井作業(yè)。停滯階段（70年代初～80年代初）

材料強(qiáng)度問(wèn)題；深井作業(yè)問(wèn)題；焊縫失效、設(shè)備故障。

高速發(fā)展階段（80年代—80年代末）

鋼材材質(zhì)和管材制造技術(shù)的改進(jìn)；應(yīng)用于鉆井、完井、試油、采油、修井和集輸?shù)茸鳂I(yè)領(lǐng)域；連續(xù)油管直徑最大已達(dá)6-5/8in。廣泛應(yīng)用階段（90年代—現(xiàn)在）

進(jìn)入90年代后，連續(xù)管作業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速。工藝技術(shù)