世界鉆井技術(shù)

發(fā)展趨勢與國內(nèi)鉆井瓶頸問題蘇義腦中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院DRILLINGENGINEERINGRESEARCHINSTITUTE,CNPC2006年9月1內(nèi)容概要一、對當(dāng)今油氣鉆井技術(shù)的基本認(rèn)識與思考二、國外油氣鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢三、當(dāng)前我國油氣鉆井技術(shù)存在的主要技術(shù)瓶頸2一、對當(dāng)今油氣鉆井技術(shù)的基本認(rèn)識與思考1.定位

油氣工業(yè)上游三大支柱，

工程是核心業(yè)務(wù)、突破手段。2.作用鉆井已不單是構(gòu)建油氣通道，而是成為提高勘探成功率、開發(fā)鉆遇率和采收率的技術(shù)。3一、對當(dāng)今油氣鉆井技術(shù)的基本認(rèn)識與思考3.特點20世紀(jì)90年代以來鉆井新技術(shù)發(fā)展很快，不斷有新技術(shù)出現(xiàn)?！八母摺薄咄度耄弋a(chǎn)出，高風(fēng)險，高技術(shù)

4一、對當(dāng)今油氣鉆井技術(shù)的基本認(rèn)識與思考4.趨勢“六更”—更深，更快，更便宜，

更清潔，更安全，更聰明。(1)向高新技術(shù)發(fā)展；

(I3—信息化，集成化，智能化)(2)目標(biāo)是降低“噸油”成本—效益最大化；(3)需要鉆什么樣的井，就鉆什么樣的井，保證鉆成這樣的井。

5二、國外油氣鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.世界油氣勘探開發(fā)形勢2.國外石油工程技術(shù)服務(wù)市場3.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況4.國外鉆井新技術(shù)簡介61.世界油氣勘探開發(fā)形勢老區(qū)挖潛的儲量與“新”發(fā)現(xiàn)油氣田的儲量相當(dāng)待發(fā)現(xiàn)的原油可采資源主要分布在中東北非(315億t，占31%)、北美(21%)和獨聯(lián)體(16%)待發(fā)現(xiàn)的天然氣可采資源主要分布在獨聯(lián)體(46萬億m3，占32%)、中東北非(26%)和北美(13%)全球油氣潛在可采儲量主要分布在伊拉克、伊朗、沙特阿拉伯、伏爾加－烏拉爾、西西伯利亞和阿爾及利亞等國家(地區(qū))71.世界油氣勘探開發(fā)形勢81.世界油氣勘探開發(fā)形勢世界油氣產(chǎn)儲量近幾年呈逐年增長態(tài)勢2003年底，世界剩余油氣探明儲量分別為1734億t和172萬億m3，分別較上年增長4.36%和10.5%非洲地區(qū)石油儲量增長最快，達到12.42%中東地區(qū)天然氣儲量增長最快，達27%91.世界油氣勘探開發(fā)形勢世界油氣產(chǎn)儲量近幾年呈逐年增長態(tài)勢2003年世界石油產(chǎn)量達34.04億t，比上年增長4%.石油產(chǎn)量排名前5位的國家依次為沙特阿拉伯(4.215億t)

俄羅斯(4.108億t)

美國(2.863億t)

伊朗(1.865億t)

中國(1.708億t)101.世界油氣勘探開發(fā)形勢世界油氣產(chǎn)儲量近幾年呈逐年增長態(tài)勢2003年世界天然氣產(chǎn)量為2.64萬億m3，比上年提高了5.6%。產(chǎn)量超過1000億m3的4個產(chǎn)氣大國分別是俄羅斯(5957億m3)

美國(5704億m3)

加拿大(2074億m3)

英國(1081億m3)據(jù)美國萊曼兄弟公司的調(diào)查表明，2004年世界勘探開發(fā)投資比2003年增長4.4%，達到1489億美元112.國外石油工程技術(shù)服務(wù)市場(1)物探技術(shù)服務(wù)市場(2)鉆井市場(3)測井技術(shù)服務(wù)市場(4)錄井技術(shù)服務(wù)市場(5)井下作業(yè)市場12上世紀(jì)末跌入低谷的世界物探總投資額于2000年反彈至39億美元2001年上升至44億美元2002年則猛增到54億美元2003年繼續(xù)保持54億美元左右的規(guī)模(1)物探技術(shù)服務(wù)市場2D總計2D海上3D總計3D海上3D陸上2D陸上132003年世界動用地震隊月均239個2003年世界地震工作量比2002年減少了近20%2004年1~6月,世界動用地震隊月均185個,比2003年同期減少約26%資料來源：美國WorldOil，IHSEnergy統(tǒng)計數(shù)據(jù)(1)物探技術(shù)服務(wù)市場14目前，國際石油物探市場呈現(xiàn)的主要特點有：1)大型物探公司壟斷地位受到嚴(yán)重沖擊，市場份額下降。進入21世紀(jì)，西方地球物理公司、地學(xué)服務(wù)公司、法國地球物理公司和VTS等主要物探公司的壟斷地位受到?jīng)_擊，市場份額從90%降到60%左右。2)由于石油公司重組，客戶源減少，導(dǎo)致市場上地震作業(yè)隊伍嚴(yán)重過剩。石油公司數(shù)量的減少，使地震作業(yè)能力嚴(yán)重過剩，其中陸上500余支地震隊的利用率僅為30%~50%；海上地震作業(yè)船已從130余條減少到90余條，且利用率僅為50%左右。3)物探市場供需關(guān)系緊張，競爭加劇，物探服務(wù)公司收入大幅度減少。(1)物探技術(shù)服務(wù)市場15美國從1999年的158億美元增加到2004年435億美元；加拿大從1999年的47.1億美元增加到2004年120.4億美元；國際其他地區(qū)

(不含美國、加拿大、中國、俄羅斯)從1999年的326.6億美元增加到2004年487億美元。資資料來源：WorldOil雜志2004年第9期預(yù)計2008年之前每年將保持2004年左右的水平。鉆井完井費用：(2)鉆井市場162004年7月世界動用鉆機分布圖(不含中石油、中石化)(2)鉆井市場在美國，自1995年以來，鉆天然氣井的鉆機一直多于油井鉆機，2004年鉆天然氣井的鉆機占總數(shù)的86%每年所鉆1500m以下井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的50%左右，4500m以上深井占鉆井總數(shù)的2.5%左右資料來源：WorldOil雜志2004年第9期預(yù)計2004年鉆1500m以下井20191口，4500m以上深井928口每年所鉆水平井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的5%左右，各類定向井?dāng)?shù)(含水平井?dāng)?shù))占鉆井總數(shù)的12%左右2004年將鉆水平井1950口，老井重鉆井2542口預(yù)計2008年之前將繼續(xù)保持以上這些態(tài)勢17(2)鉆井市場美國《油氣雜志》2004年1月26日最新預(yù)測2004年美國的鉆井?dāng)?shù)將達36321口，

預(yù)計比2003年的34690口增長4.7%(實際36077口)2003年加拿大鉆井?dāng)?shù)首次突破20000口，達到了20208口而2004年加拿大西部地區(qū)的鉆井?dāng)?shù)將比2003年有所減少，預(yù)計為18726口(實際20522口)18測井市場容量及增長狀況2002年，國際測井市場價值工作量約為47.5億美元(電纜測井和隨鉆測井)預(yù)計2005年世界測井市場總?cè)萘靠赏黄?0億美元從發(fā)展趨勢看，未來5-10年，世界測井市場容量仍將不斷擴大1996至2002年，國際電纜測井市場容量從30億美元增加到36.4億美元，增長了21%；隨鉆測井市場容量從6.3億美元增加到11.1億美元，增長了76%。(3)測井技術(shù)服務(wù)市場19目前，在國際測井服務(wù)市場上：裸眼井服務(wù)占53%，套管井服務(wù)占47%,二者市場份額大體相當(dāng)在裸眼井服務(wù)市場中，電阻率和三孔隙度服務(wù)市場份額占78%左右按常規(guī)測井與成像測井劃分，常規(guī)測井占市場總?cè)萘康?0%左右，成像測井占30%左右從發(fā)展趨勢看，隨鉆測井、成像測井需求將不斷增加，其市場空間將不斷擴大。以目前隨鉆測井年均增長9.8%推算,預(yù)計2010年隨鉆測井市場容量為23億美元左右國際測井市場競爭態(tài)勢呈現(xiàn)三大技術(shù)服務(wù)公司寡頭壟斷格局。80%以上的國際測井市場被斯倫貝謝、貝克休斯和哈里伯頓三大技術(shù)服務(wù)公司占領(lǐng)(不包括中國和前蘇聯(lián)國家)專家估計近10年中裸眼測井的工作量50%將被隨鉆測井取代，套管內(nèi)測井工作量的50%將被永久傳感器所取代(3)測井技術(shù)服務(wù)市場202002年國際錄井服務(wù)市場國際錄井市場總體上相對穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，1996~2003年間，國際錄井市場金額在3~4億美元左右，2003年達到4.05億美元2002年國際錄井服務(wù)市場主要由貝克休斯公司、地質(zhì)服務(wù)公司(Geoservices)、哈里伯頓公司、Datalog技術(shù)公司、Nabors工業(yè)公司、國際錄井等公司占領(lǐng)(4)錄井技術(shù)服務(wù)市場21美國2003年在用油井?dāng)?shù)和氣井?dāng)?shù)分別為52.8萬口和37.2萬口；平均單井產(chǎn)量約為產(chǎn)油1.5t/日、產(chǎn)氣4248m3/日2003年總作業(yè)次數(shù)為49.7萬次，其中油井服務(wù)38.1萬次，修井7.08萬次，棄井和完井分別為1.69和2.9萬次油井服務(wù)和修井裝置從1995年的3045臺逐漸減少，2002年1797臺，2003年增加為1969臺，預(yù)測今后幾年將略有增加總的生產(chǎn)費用，10年間費用最低的為1999年的110.2億美元，最高的為1997年的183億美元。2003年為133.1億美元。估計今后幾年總生產(chǎn)費用將逐漸增加(5)井下作業(yè)市場22年萬次美國井下作業(yè)工作量年井?dāng)?shù)美國在用油井和氣井?dāng)?shù)對比(5)井下作業(yè)市場233.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況井型應(yīng)用水平井，分支井，魚骨井，大位移井，小井眼井鉆井工藝氣體鉆井，欠平衡鉆井，套管鉆井，連續(xù)管鉆井，智能完井，超高壓射流鉆井工具/裝備地質(zhì)導(dǎo)向，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，自動垂直鉆井系統(tǒng)(VDS)，隨鉆測井(LWD)，無風(fēng)險鉆井系統(tǒng)，頂驅(qū)，盤剎，電子司鉆儲備技術(shù)單徑井眼(MONODRILL)，激光鉆井，

一次起下作業(yè)井(OTW)，核能鉆井火箭2450’s60’s70’s80’s90’s2000+水平井20430口最大水平段達6118m多底井總水平段長度達到11342m大位移井最大位移10728m3.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況先進技術(shù)水平井大位移井多分支井欠平衡鉆井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井頂部驅(qū)動裝置膨脹管技術(shù)挑戰(zhàn)深水高溫高壓環(huán)境安全E&D效益降低成本253.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況2004年鉆井紀(jì)錄MWD/LWD用的最高溫度達191oCLWD用的最大深度達9375m實時圖像傳輸最大深度在挪威海上達8260m13的Autotrak(bakerhughes)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最大進尺在挪威海上達4389m16的PowerDrive(Schlumberger)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最大進尺在墨西哥灣海上達2869m263.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況2004年鉆井紀(jì)錄17英寸的Autotrak(bakerhughes)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最大進尺在亞太地區(qū)達2487mBakerhughes報告其旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最大單趟連續(xù)鉆井時間是242h(在北海BP的井上)Schlumberger報告其旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)最大單趟連續(xù)鉆井時間是315h(在加拿大海上)Schlumberger旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)在加拿大海上用的最深井達9119m，bakerhughes旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)在亞太地區(qū)最深井達9375m273.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況2004年鉆井紀(jì)錄第一個下入開窗井的膨脹管Kerr-Mcgee公司最近在墨西哥灣在9-5/8英寸套管中成功下下入7-5/89-5/8裸眼尾管OHL系統(tǒng)。677m的OHL系統(tǒng)在窗口之下膨脹了599m，保證井底有適當(dāng)?shù)耐昃叽纭Ｌ坠芟氯松疃燃o(jì)錄2004年9月13日，Unocal把13-3/813-5/8的套管柱652，719公斤下入7400m。283.國外鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與概況2004年鉆井紀(jì)錄連續(xù)管紀(jì)錄殼牌公司在墨西哥灣一口井下入連續(xù)管8303m；在西得克薩斯用連續(xù)管進行強化增產(chǎn)下入了4840m。水平井礫石填充BakerOilTools公司在英國北海水平井裸眼礫石填充2768m。29(1)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)(2)欠平衡鉆井與氣體鉆井配套技術(shù)(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)(4)分支井技術(shù)與魚骨井技術(shù)(5)膨脹管技術(shù)(6)固井完井技術(shù)(7)激光鉆井(8)一次起下作業(yè)概念井和靈巧鉆井(9)智能完井3.國外鉆井新技術(shù)簡介30地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)就是用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置。目前Schlumberger的GST系統(tǒng)、Halliburton公司的PZST系統(tǒng)已在實際鉆井中得到了應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)提高了對地層構(gòu)造、儲層特性的判斷和鉆頭在儲層內(nèi)軌跡的控制能力，從而提高油層鉆遇率、鉆井成功率和采收率(1)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)31(1)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)32塔里木油田TZ40-H7井地質(zhì)導(dǎo)向-應(yīng)用成果TZ40-H7實鉆井眼軌跡設(shè)計井眼軌跡>5m33挑戰(zhàn)井眼軌跡…應(yīng)該向那個方向打鉆?地層屬性…是否在油層內(nèi)鉆進?可鉆性…是否可鉆達目的層?解決方案實時近鉆頭測量(離鉆頭2m)：伽馬，電阻率，井斜實時鉆頭電阻率(測量鉆頭前方電阻率)實時方向性測量(測量井眼上下方)：伽馬，電阻率地質(zhì)導(dǎo)向－挑戰(zhàn)與解決方案GeometricGeologic34隨鉆方位性測量方位電阻率距鉆頭7.3m判斷鉆頭在薄互層中所處的位置(1)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)350.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%199419951996199719981999200020012002200320042005百分比02000400060008000100001200014000井?dāng)?shù)欠平衡井占所有井的百分比欠平衡作業(yè)井?dāng)?shù)美國欠平衡井應(yīng)用統(tǒng)計與預(yù)測完成8200口占總井?dāng)?shù)的25%(2)欠平衡鉆井與氣體鉆井配套技術(shù)362003年Weatherford公司全球欠平衡鉆井?dāng)?shù)28298114190242221269Total67364AeratedMud60292209FlowDrilling(kickdepletion)15324420145023TwoPhase187177532567Foam6639550104Mist133477512502Air(Dust)119712100HammerDrilling1022100Cavitation11Risercap33Recompression716CoiledTubingDrilling130514120MudcapTOTALE.WALAOCANADAAPRUSAMENADrillingMethod2004年Weatherford公司全球欠平衡鉆井?dāng)?shù)將突破4000口。(2)欠平衡鉆井與氣體鉆井配套技術(shù)37裝備配套

空氣壓縮機、增壓機、制氮裝備、套管閥等。測量配套

電磁MWD、PWD等。軟件計算與模擬

SURE(適合于欠平衡鉆井的油藏選擇)等。套管閥(2)欠平衡鉆井與氣體鉆井配套技術(shù)38BakerHughes公司從20世紀(jì)80年代末期開始研制垂直鉆井系統(tǒng)。研制的井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向自動防斜系統(tǒng)，在南美Andes山、北美落基山山前高陡構(gòu)造地層、墨西哥灣的鹽層等地區(qū)已完成進尺25萬多米。解決了高陡構(gòu)造、斷層、鹽層等情況下鉆井問題，提高了井眼質(zhì)量，提高了鉆井速度Schlumberger公司的PowerV系統(tǒng)在鉆進時會自動追蹤地心吸力，自動設(shè)定及調(diào)整儀器所產(chǎn)生的側(cè)向力，使井斜快速返回垂直。在整個鉆井過程中PowerV是100%旋轉(zhuǎn)的。根據(jù)在南美洲，墨西哥灣和北海的作業(yè)經(jīng)驗，井斜從未超過0.5度(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)3940VertiTrak的結(jié)構(gòu)示意圖41VertiTrak與傳統(tǒng)鉆井系統(tǒng)性能的比較42VertiTrak的工作旋轉(zhuǎn)狀態(tài)演示三個導(dǎo)向塊的運動演示VertiTrak鉆井系統(tǒng)的工作原理43PowerV在塔里木油田應(yīng)用效果PowerV技術(shù)在克拉2地區(qū)的應(yīng)用，見到良好效果。機械鉆速提高1倍以上，最高接近4倍，井斜控制也初見成效。井號井段進尺機械鉆速鉆井天數(shù)最大井斜/井深備注KL205148-259024421.5085.09.2/1000未使用KL2-3350-267523253.2759.512.5/2129儀器故障KL2-7302-291926172.5062.34.99/414儀器故障KL2-8344-232919857.2323.02.9/322KL2-41626-18892633.004.43.1/28351929-20331041.962.8PowerV技術(shù)在八盤1井的應(yīng)用非常成功，在16井段(196-2305m)機械鉆速達到4.98m/h，井斜控制在0.2-0.3，最大0.6。(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)44PowerV在新疆霍爾果斯Cu-03井應(yīng)用效果井號至1000m至2000m至3000m備注Cu-00129天85天220天鄰井、常規(guī)Cu-00223天88天189天鄰井、常規(guī)Cu-00315天47天未到1開井深鉆速(m/h)天數(shù)Cu-0011530.8911.23Cu-0021941.611.4Cu-0031492.25.822開井深鉆速(m/h)天數(shù)Cu-00114982.5744.15Cu-00218602.4967.5Cu-00315805.0328(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)45

效果分析鉆出了光滑的井眼，平均井斜角控制在0.11°/30m克服了20~35°地層傾角的影響節(jié)約了鉆井時間降低了扭矩和套管磨損節(jié)約了鉆井成本SURFACECASINGPOINT-400680MeasuredDepth(m)-2024InclinationSURFACECASINGPOINT-400680MeasuredDepth(m)-4048Dogleg(°/30m)DirectionalBHAVDSVDSDirectionalBHA(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)46隨著水平井、大位移井、分支井、魚骨井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井對軌跡控制要求的不斷提高，推動了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的快速發(fā)展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)能夠隨鉆實時完成導(dǎo)向功能，鉆進時的摩阻與扭矩小、鉆速高、鉆頭進尺多、鉆井時效高、建井周期短、井身軌跡平滑易調(diào)控。與常規(guī)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)能更快、更遠、更精確地鉆進目前Schlumberger公司的PowerDrive系統(tǒng)、PowerXceed系統(tǒng)，BakerHughes公司的AutoTrak系統(tǒng)，Hallibonton公司的Geo-Pilot系統(tǒng)都已投入使用(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)47(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)48旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向-PowerDrive(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)49(3)垂直鉆井技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)50分支井和魚骨井技術(shù)，主要目的是提高在儲層內(nèi)的進尺，提高單井產(chǎn)量和最終采收率，最終降低鉆井成本和桶油成本(4)分支井技術(shù)與魚骨井技術(shù)51SHELL公司在阿曼單位產(chǎn)能建設(shè)成本比較(4)分支井技術(shù)與魚骨井技術(shù)新鉆直井0200400600800100012001400160091929394959697美元/桶/天989900新鉆水平井水平側(cè)鉆多分枝井單位產(chǎn)量成本比較52中海油渤海CF1低產(chǎn)井改為魚骨井以后，產(chǎn)量增到160m3/d，相對于周邊井平均26.7m3/d的產(chǎn)量而言，產(chǎn)量增加了2~5倍在此基礎(chǔ)上，SZ36-1地區(qū)，對稠油區(qū)普遍采用這種技術(shù)，均獲得成功，顯著提高了油田的經(jīng)濟效益，救活了一批稠油低產(chǎn)井，創(chuàng)出了一條解放稠油，提高產(chǎn)量的路子(4)分支井技術(shù)與魚骨井技術(shù)53膨脹管技術(shù)包括膨脹套管與膨脹篩管。膨脹套管主要用于封隔復(fù)雜井段，減少井眼尺寸，還用于套管補貼；膨脹篩管主要用于防砂截止到2003年5月，Enveture公司已進行了171井次、累計長度16萬ft的膨脹管作業(yè)，此外還進行了11次累計5860ft的膨脹防砂管作業(yè)威德福公司的可膨脹防砂篩管的安裝總長度達到了36209m，并創(chuàng)造了安裝1500m可膨脹防砂篩管的世界紀(jì)錄(5)膨脹管技術(shù)5413-3/8”Csg9-5/8”Csg7”Liner8-1/2”Hole用于套管補貼用于防漏、保持井眼穩(wěn)定的尾管用于套管補貼膨脹防砂管用于油氣水控制、防漏、防砂的套管膨脹管技術(shù)應(yīng)用55181611-3/493/875/8”atTD2221inRiser18-3/4inBOP11-3/4x16ExpdID=12.857”FJatTD16inRiser13-5/8inBOP113/49-5/8x113/4Exp.ID=9.993/875/8x93/895/8”atTD3014inRiser12inBOP95/8MDExp.ID=10.313-3/8x1613-3/89-5/8x11-3/416ID=13.5in75/8”atTD11-3/495/8MonoDiameterExp.ID=10.39-5/8MonoDiameterExp.I.D.=10.395/8常規(guī)20052002-2003SlimwellMonoDiameterDrillingLinerMonoDiameterProductionLiner16ID=13.5in113/430303095/8MDExp.ID=10.395/8MDExp.ID=10.395/8MDExp.ID=10.2595/8MDExp.ID=10.395/8MDExp.ID=10.3202011-3/4x16Exp.ID=12.85膨脹管技術(shù)發(fā)展趨勢—單孔井56在固井材料和外加劑研究開發(fā)方面，國外經(jīng)過幾十年的發(fā)展，形成了十五大系列非常完備的品種體系工具方面研制了各種扶正器、尾管下入與懸掛裝置等哈里伯頓公司代表性新產(chǎn)品

Flexcem韌性水泥

Flexplug韌性塞堵漏材料

Micromatrix擠注水泥

Thermaloex耐高溫水泥

Micromax新型加重材料合成共聚物型降失水劑有機膦型緩凝劑

斯倫貝謝公司代表性新產(chǎn)品

CemCRETE高性能水泥漿包括

LiteCRETE低密高性能水泥漿

DensCRETE高密高性能水泥漿

DeepCRETE深水高性能水泥漿

SqueezeCRETE擠注高性能水泥漿

UniFLAC通用型降失水劑(6)固井與完井技術(shù)57(7)激光鉆井技術(shù)早在20世紀(jì)60年代和70年代，國外就開展過激光鉆井研究。但是由于當(dāng)時的激光技術(shù)水平有限，研究認(rèn)為：在技術(shù)上，用激光鉆井需要的能量太大，實現(xiàn)不了；在經(jīng)濟上，激光鉆井太昂貴，不合算。正是這一結(jié)論在此后25年的時間里妨礙了激光技術(shù)在石油鉆井領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，盡管這期間激光技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，特別冷戰(zhàn)期間美國星球大戰(zhàn)計劃開發(fā)的激光武器，其能量足以擊毀來襲導(dǎo)彈，摧毀地面目標(biāo)。58激光鉆井的研究現(xiàn)狀1997~1999年，美國氣體技術(shù)研究所與科羅拉多州礦業(yè)學(xué)校、美國能源部、美國陸軍、美國空軍和其他三家公司一起開展了激光鉆井的基礎(chǔ)研究。研究小組在200多塊頁巖、灰?guī)r和砂巖上測試了三種軍用激光系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)激光能穿透各種類型的巖石，破巖機理是高能激光擊碎、熔化和蒸發(fā)巖石，激光鉆井在技術(shù)上是可行的，而且速度可能比常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井快10倍甚至更快。鑒于這項為期兩年的基礎(chǔ)研究工作取得了可喜的成果，從2000年起又對激光鉆井開展了一系列的深入研究。參與研究的除了美國氣體技術(shù)研究所、科羅拉多州礦業(yè)學(xué)校以及美國能源部下設(shè)的國家能源技術(shù)實驗室和Argonne國家實驗室以外，還有油公司和服務(wù)公司，比如哈里伯頓公司等。著重研究了激光鉆井需要的能量以及激光、巖石和液體三者的相互影響，發(fā)現(xiàn)實際所需要的能量并沒有60年代所計算的那么大；高能激光熔化巖石后，在井壁形成一層陶瓷樣保護層，其周圍的巖石因受熱膨脹而出現(xiàn)一些微裂縫，有助于提高滲透率。59激光鉆井優(yōu)勢明顯，前景廣闊與常規(guī)鉆井相比，激光鉆井具有如下潛在優(yōu)勢：1)激光鉆機重量輕，用一輛拖車一次就可運到井場；2)激光鉆井的井場很小，也許只有普通井場的十分之一甚至更??；3)激光能夠穿透各種類型的巖石，而且速度很快，用常規(guī)鉆井方法需要100天才能鉆成的井，用激光鉆井也許只需10天時間；4)激光鉆井不需要常規(guī)鉆頭和常規(guī)鉆柱，鉆成的井眼小，激光將巖石熔化，在井壁形成一種陶瓷樣的保護層，無需下套管固井，因此鉆井成本很低，也許只有常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井的十分之一甚至更低；5)激光鉆井是一種清潔鉆井，激光擊碎、熔化和蒸發(fā)巖石，鉆井中無鉆屑上返到地面，對環(huán)境的影響甚微；6)過程具有可導(dǎo)向性。60激光鉆井優(yōu)勢明顯，前景廣闊激光鉆井經(jīng)過七年的研究，已經(jīng)取得了許多研究成果，盡管現(xiàn)在還處在室內(nèi)試驗階段，還有大量的工作要做，但有美國能源部的支持和世界一流的油氣服務(wù)公司的參與，相信離現(xiàn)場試驗和商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)為期不遠了，計劃兩年內(nèi)造出樣機，激光射孔將先于激光鉆井投入商業(yè)應(yīng)用。屆時必將給鉆井和完井帶來一場深刻的革命，徹底改變鉆井完井的作業(yè)方式，大幅度提高作業(yè)效率和經(jīng)濟效益。61626364(8)一次起下作業(yè)概念井和靈巧鉆井2004年6月27日~7月2日于美國科羅拉多舉行的SPE論壇探討一項鉆井技術(shù)的新概念——“一次起下作業(yè)概念井”技術(shù)(One-TripWell)。討論的主要目的是如何將鉆井和完井的一系列先進技術(shù)進行集成，以實現(xiàn)更少的起下作業(yè)次數(shù)，最終完成真正意義上的“一次起下作業(yè)鉆完井”。隨著世界石油工業(yè)的快速發(fā)展和科技的不斷進步，鉆井業(yè)近年來出現(xiàn)了許多新的技術(shù)。三維多目標(biāo)井在國外已經(jīng)廣泛開展，套管鉆井、實時地層評價、三維旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井等先進技術(shù)也正在進入常規(guī)應(yīng)用階段。新興的一次起下礫石充填作業(yè)、迅速發(fā)展的“聰明井”(“Smart”Well)技術(shù)、不斷增長的可膨脹管技術(shù)的應(yīng)用以及保持井眼完整性的化學(xué)品的應(yīng)用技術(shù)都在發(fā)展之中。這些技術(shù)確實解決了某類特定的問題，但鉆井業(yè)并沒有擺脫一口井鉆井完井需要多次起下作業(yè)的常規(guī)作業(yè)模式。65(9)智能完井智能完井系統(tǒng)是帶有井下流量控制閥，井下傳感器，并能實時采集有關(guān)數(shù)據(jù)的遙測與控制系統(tǒng)。其目標(biāo)是將層間隔離、流量控制、機械采油、永久性監(jiān)測和出砂控制等方面安全可靠地綜合起來。它可使經(jīng)營者從地面實時地對單井多層段油氣生產(chǎn)或?qū)Χ喾种Ь袉畏种Ь鄣挠蜌馍a(chǎn)進行監(jiān)測和控制。智能完井系統(tǒng)將會減少油井生產(chǎn)期間所需要的大量修井作業(yè)，從而使油井有較少的油井檢修作業(yè)量，保持最高的采油水平，獲得較高的油層油氣采收率。66(9)智能完井智能完井系統(tǒng)由地面硬件控制設(shè)備和井下模塊組成。智能完井系統(tǒng)井下部分由數(shù)個模塊組成，這些模塊具有測試油管壓力和環(huán)空壓力、溫度和流量的功能，它類似一種開關(guān)控制著油氣由油層流入生產(chǎn)管柱。地面系統(tǒng)與井下模塊相結(jié)合，以辨明油層的層位、工況以及每一油層的流動特性。地面系統(tǒng)將指令傳送給井下裝置使井下設(shè)備動作來改變、調(diào)整油井的流動特性。固定于油管柱外側(cè)的電纜可進行地面和井下設(shè)備的信號傳遞，并給井下設(shè)備提供電源。67智能井－井下自動油氣生產(chǎn)系統(tǒng)(9)智能完井681.推覆體及山前高陡構(gòu)造地區(qū)井斜控制困難2.窄密度窗口安全鉆進問題3.破碎性地層井漏和高密度泥漿漏失嚴(yán)重4.高研磨性地層鉆井問題5.水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用率還不高6.氣體鉆井中的井斜、井塌與卡鉆問題等7.固井與完井問題三、當(dāng)前我國油氣鉆井技術(shù)存在的主要技術(shù)瓶頸69國內(nèi)近年來在復(fù)雜深井鉆井方面遭遇了世界性的難題，玉門的逆掩推覆體、塔里木山前、新疆南緣等都面臨著高陡構(gòu)造下的鉆井問題。井斜問題直接影響著鉆井井身質(zhì)量和鉆井速度，成為制約勘探開發(fā)的瓶頸技術(shù)山前高陡構(gòu)造地區(qū)，由于地層傾角的制約，為保證上部井眼打直，被迫輕壓吊打，影響了鉆井速度。對于超深井由于上部井斜難以控制，導(dǎo)致后期鉆進時上部套管偏磨1.推覆體及山前高陡構(gòu)造地區(qū)井斜控制困難70窿9井319天鉆至井深2970m。耗用鉆頭66只，平均單只鉆頭進尺45m，平均機械鉆速0.65m/h。日進尺最慢時不到5m。共發(fā)生斷鉆具事故5次，卡鉆事故2次。先后采用多種防斜組合，均不能有效解決井斜問題。1.推覆體及山前高陡構(gòu)造地區(qū)井斜控制困難71隨著勘探開發(fā)的不斷深入，井漏問題日益突出。惡性井漏以四川川東和青海油南山地區(qū)最為嚴(yán)重，高密度泥漿漏失以塔里木和新疆最為突出近年來川東地區(qū)發(fā)生多次井漏，嚴(yán)重井漏占20-30%，惡性井漏占10-20%，惡性井漏損失占井漏總損失的50%以上，堵漏很難成功。2004年1-9月份，四川15口重點井漏失泥漿44589方，損失時間4616h新疆南緣地區(qū)破碎性地層漏失嚴(yán)重塔里木卻勒地區(qū)、克拉2地區(qū)高密度泥漿漏失問題突出2.破碎性地層井漏和高密度泥漿漏失嚴(yán)重72塔里木克拉2地區(qū)和迪那地區(qū)由于氣層上下跨度大(300m左右)，泥漿柱沿氣層上下形成了一定的壓差，造成上噴下漏，使井控風(fēng)險增大為平衡氣層下部壓力所附加的壓力超過了氣層頂部的漏失壓力，導(dǎo)致漏失和粘附卡鉆，反映出儲層泥漿密度窗口很窄3.窄密度窗口安全鉆進問題73霍10井和霍001井非生產(chǎn)時效對比40%30%霍10井霍001井3.窄密度窗口安全鉆進問題74突出表現(xiàn)在玉門窟窿山、大慶徐家圍子深層、四川等窟窿山構(gòu)造上部地層受逆掩推覆體的影響，志留系、侏羅系等老地層井段長，下部井段可鉆性差，且在縱向和橫向上的差異非常大，給鉆頭選型和合理使用帶來了極大困難，特別是限制了PDC等高效能鉆頭的使用，導(dǎo)致鉆井速度慢，周期長(五分之一井段，三分之一周期)大慶油田深部地層巖石可鉆性級值最高達10.38級，硬度高達5000MPa，并且含有大段礫石層。致使機械鉆速很低，鉆頭磨損嚴(yán)重(鉆進周期占全井周期的70%)近年來針對這一問題，分別引進了Smith、Reed、Hughes等公司的鉆頭進行試驗，取得了一定的效果，但沒有從根本上解決這一問題4.高研磨性地層鉆井問題75窿9窿8窿5育兒紅Q2-21Q2-19窿111Q2-23Q2-22Q2-24窿6Q2-20窿7窿3窿104Q2-15Q2-18窿110窿107工區(qū)南高北低，溝壑縱橫，南部妖魔山海拔4586m，工區(qū)大部海拔在3000-3600m，地表條件惡劣。SNQ2-19井，設(shè)計4550米，大港50536隊承鉆，2002年4月12日審查設(shè)計，4月15日招標(biāo)，4月29日開鉆，鉆遇逆掩推覆體老地層400多米，地層傾角60度以上。地層及巖性與地質(zhì)設(shè)計及鄰井差別很大，夾層多，給鉆井施工帶來很大困難Q2-24井，設(shè)計4600米，江蘇70525隊承鉆，2002年6月23日審查設(shè)計，7月2日招標(biāo)，7月17日開鉆，鉆遇逆掩推覆體老地層70~560米76Q2-19井30#HJ617鉆頭,

4117.45~4146.17m進尺28.72m，純鉆27:25Q2-19井26#HJ617鉆頭，3997~4030m，進尺33m，純鉆42h