國外鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢提綱二、世界鉆井形勢三、鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢四、深井鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢五、國外工程技術(shù)發(fā)展的啟示一、世界油氣勘探開發(fā)形勢一、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。待發(fā)現(xiàn)的原油可采資源主要分布在中東北非(315億噸，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(46萬億立方米，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))。世界石油資源評價值在不斷提高隨著科學技術(shù)的進步和對地質(zhì)規(guī)律認識的加深，全世界常規(guī)石油資源評估值由1940年的800億噸左右，增加到1994年3100億噸和2000年的4500億噸。預計在今后45年內(nèi)，世界石油可采資源量的評估值將再增加約25%，即由目前的4500億噸左右，增加到2050年的4800億-6200億噸左右。非常規(guī)油氣必將在未來油氣供應中發(fā)揮重要作用全球非常規(guī)石油資源量在6000億噸以上，非常規(guī)石油資源相當于常規(guī)石油資源量的1.5倍。其中，

重油和油砂可采資源量1681億噸;

頁巖油資源量約4303億噸。非常規(guī)天然氣資源在900萬億立方米，非常規(guī)天然氣資源是常規(guī)資源量的2.6倍。其中，

煤層氣地質(zhì)資源量可達225萬億立方米；致密砂巖氣198萬億立方米；頁巖氣453萬億立方米。世界油氣產(chǎn)儲量近幾年總體保持增長態(tài)勢截止2006年底，世界剩余油氣探明儲量分別為1655億噸和181萬億立方米，油氣儲量均與上年基本持平。2006年世界石油產(chǎn)量達39.1億噸，比上年增長了0.4％。石油產(chǎn)量排名前5位的國家依次為沙特阿拉伯(5.15億噸)、俄羅斯(4.81億噸)、美國(3.12億噸)、伊朗(2.10億噸)和中國(1.84億噸)。2006年世界天然氣產(chǎn)量為2.87萬億立方米，比上年提高3.0％。產(chǎn)量超過1000億立方米的4個產(chǎn)氣大國分別是俄羅斯(6121億方)、美國(5241億方)、加拿大(1870億方)和伊朗(1050億方)。地區(qū)儲量產(chǎn)量消費量1北美826.4611.252南美1423.462.363歐洲1988.479.704中東101712.222.805非洲1614.741.316亞太553.8011.48世界165539.1438.90(億噸)BP統(tǒng)計地區(qū)儲量產(chǎn)量消費量1北美7.980.750.772南美6.880.140.133歐洲64.131.071.154中東73.470.340.295非洲14.180.180.086亞太14.820.380.44世界181.462.872.85(萬億立方米)(萬億立方米)BP統(tǒng)計

2006年，我國石油表觀消費量已達3.50億噸，比2005年增長7%2006年，我國原油產(chǎn)量1.84億噸，同比增長1.6%；進口增加到1.45億噸，同比增長15%2006年，我國進口原油支出664億美元，增幅達39%。每噸原油進口均價為450美元，同比增長118美元我國原油對外依存度達41%，預計未來10～15年可能上升到60%～70%，甚至逼近80%《WorldOil》No.2,2000-2005世界勘探開發(fā)投資趨勢據(jù)美國CitigroupGlobalMarkets公司SmithBarney部門的調(diào)查表明，

2004年，勘探開發(fā)投資額為1636億美元（183家石油公司）2005年，預計增加到1725億美元，比2004年增長5.5%。特點：世界勘探開發(fā)投資增速放緩；投資預算使用的平均油氣價格達到歷史新高；可獲得的勘探遠景區(qū)域成為影響石油公司勘探開發(fā)投資計劃的最重要因素；勘探開發(fā)投資重點區(qū)域進一步向海上延伸；近兩年來，石油項目投資重新受到關(guān)注；在缺少更多投資機會的情況下，石油公司投資重點逐步向勘探傾斜。近年來全球石油上游成本上升自1995年以來，全球石油發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和生產(chǎn)成本一直呈上升趨勢；2005年，全球石油發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和生產(chǎn)加權(quán)平均成本是9.13美元/桶油當量，而2002年僅為6.74美元/桶油當量，增幅超過35％。2006年發(fā)現(xiàn)和開發(fā)（F&D）成本進一步提高，增長幅度估計超過20％推動石油上游成本增加的原因周期性因素70年代鉆機重復建設的負面效應在90年代顯現(xiàn)出來2004年全球石油需求快速增長，2005年供應出現(xiàn)缺口，加大了成本上漲幅度石油期貨高價格預期可能導致成本進一步走高石油活動邊遠化增加了活動成本長期性性因素油氣勘探程度提高、油氣勘探向深水、深海和深層轉(zhuǎn)移，成本也逐漸增加某些最有前景的地區(qū)增產(chǎn)潛力仍存在不確定性提綱一、世界油氣勘探開發(fā)形勢三、鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢四、深井鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢五、國外工程技術(shù)發(fā)展的啟示二、世界鉆井形勢二、世界鉆井形勢（1）2007年美國鉆井數(shù)和鉆井進尺統(tǒng)計和預測2006年美國鉆井總數(shù)48929口，總進尺8341.2萬米(27348.2萬英尺)。預計2007年鉆井總數(shù)達52208口，總進尺8987.9萬米(29468.7萬英尺)。2006年世界（除美國）鉆井總數(shù)59152口，預計2007年鉆井總數(shù)達56276口。(來源：WorldOil雜志2007年第2期)（2）2007年世界（除美國）鉆井數(shù)統(tǒng)計和預測（3）1976-2006年美國鉆井數(shù)變化趨勢圖圖1：1976-2006年美國鉆井數(shù)變化趨勢圖二、世界鉆井形勢圖2：美國在用鉆機數(shù)較去年同期增長，國際（除美國）與去年持平資料來源：07.07月WORLDOIL（4）2006年美國和世界在用鉆機變化趨勢二、世界鉆井形勢（5）2006年全球鉆井隊伍在高油價的驅(qū)使下快速增長2006年，美國鉆機比2005年凈增13.5%，凈增長272臺，從2005年的2026臺達到2298臺，利用率達到了96%的高水平，比2005年提高了一個百分點美國擁有鉆機的公司總數(shù)增加了31家，2006年達到257家2006年加拿大鉆機達到了799臺的創(chuàng)紀錄水平，2005年為741臺。春季統(tǒng)計結(jié)果顯示，鉆機利用率增長了10%，達到了84%全球海上移動鉆機增加了13臺，達到654臺2006年美國和加拿大以外地區(qū)的陸上鉆機利用率大幅度上升，從去年的83%上升到95%據(jù)第53次ReedHycalog鉆機年度調(diào)查報告：二、世界鉆井形勢國外石油工程技術(shù)服務市場——鉆井市場資資料來源：WorldOil雜志2004年第9期2004年實際鉆井84627口，預計2005年鉆88986口，預計2008年之前每年將保持2004年左右的水平。

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。鉆井完井費用：資料來源：WorldOil雜志2004年第9期2004年7月世界動用鉆機分布圖（不含中石油、中石化）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1500米以下井數(shù)占總井數(shù)的50％左右，4500米以上深井占鉆井總數(shù)的2.5％左右，預計2004年鉆1500米以下井20191口，4500米以上深井928口；每年所鉆水平井數(shù)占總井數(shù)的5％左右，各類定向井數(shù)（含水平井數(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。預計2008年之前將繼續(xù)保持以上這些態(tài)勢。國外石油工程技術(shù)服務市場——鉆井市場資料資料來源：1.中油集團數(shù)據(jù)來自中油集團石油工程技術(shù)承包商協(xié)會《2003年鉆井分會年報》；美國和國際數(shù)據(jù)來自SPEARS&ASSOCIATES公司的《DRILLINGANDPRODUCTIONOUTLOOK》報告。2.所指“國際”不包括美國、加拿大、俄羅斯、中國。國外石油工程技術(shù)服務市場——鉆井市場提綱二、世界鉆井形勢四、深井鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢五、國外工程技術(shù)發(fā)展的啟示三、鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢一、世界油氣勘探開發(fā)形勢挑戰(zhàn)：深水高溫高壓環(huán)境安全E&D效益降低成本先進技術(shù)：水平井大位移井多分支井欠平衡鉆井小井眼鉆井地質(zhì)導向鉆井連續(xù)管鉆井套管鉆井膨脹管技術(shù)自動化鉆井水平井23385口（至2000年）最大水平段達7200米多底井總水平段長度達到11342米大位移井最大位移10728米世界鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

發(fā)展方向單直徑井鉆井完井技術(shù)智能完井技術(shù)微孔井鉆井完井技術(shù)超深水鉆井完井技術(shù)天然氣水合物鉆井完井技術(shù)前沿技術(shù)石油鉆井技術(shù)目標手段1.快2.準3.省4.健康、安全和環(huán)保(HSE)5.保護油氣層6.實時化、信息化和可視化7.自動化8.集成化9.智能化

10.超深水鉆井21世紀前5年鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢PDC鉆頭TSP鉆頭MWD水平井導向泥漿馬達

LWD大位移井多分支井小井眼連續(xù)管鉆井旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導向自動垂直鉆井欠平衡鉆井

可膨脹管套管鉆井智能完井超深水技術(shù)計算機技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)可視化衛(wèi)星通訊實時化—信息化—自動化—集成化—可視化頂部驅(qū)動系統(tǒng)地質(zhì)導向鉆井技術(shù)的發(fā)展歷程就是參與各方（主要是鉆井承包商和技術(shù)服務公司）面對挑戰(zhàn)，努力提高自身競爭力，不斷滿足油氣勘探開發(fā)需求的過程80年代90年代鉆井技術(shù)發(fā)展歷程及主要成就2003001600165018002600300031000500100015002000250030003500水平井數(shù)，口19881989199019911992199319941995年份世界水平井數(shù)增長概況世界水平井數(shù)量統(tǒng)計表（至1999年5月）國家水平井井數(shù)完井數(shù)量（包括多分支井）油田10口水平井以上的油田油公司美國8998128821235

94994加拿大82211011239469

300世界其他地區(qū)32113215

639

64

30667個國家20430262092322227

1600

據(jù)美國HIS能源集團統(tǒng)計，Janury/Febuary2000PetroMin到2000年美國、加拿大和世界其他國家所鉆的水平井數(shù)到2000年，全世界已在近70個國家、2300多個油田鉆水平井23,385口。1995年以來美國平均每年新鉆水平井約1100多口，預計2004年將鉆水平井1950口，約占總鉆井數(shù)的6%多。到目前為止，國外水平井鉆井技術(shù)取得的一些主要指標是：水平井最大水平段達7200米，水平井最大垂深6062米，雙分支水平井總水平段長度達到4550.1米，多分支水平井總水平段長度達到11342米。水平井鉆井成本已降至為直井的1.2～2倍，水平井產(chǎn)量是直井的4－8倍。據(jù)預計，水平井將使美國石油儲量增加13.7億t，即占原油儲量的2%。美國和加拿大水平井項目的技術(shù)成功率分別在90%和95％以上。美加兩國輕油碎屑巖油藏的經(jīng)濟成功性相似，但加拿大碳酸巖地層的經(jīng)濟成功性比美國更普遍，加拿大稠油油藏的經(jīng)濟成功率遠遠大于美、加兩國其它的油藏類型。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)大位移井世界記錄變化情況國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)委內(nèi)瑞拉Petrozuata水平井幾何形狀單支水平井多支水平井鷗翅水平井魚骨水平井鷗翅魚骨水平井魚骨水平井組多分支井技術(shù)主要包括套管開窗側(cè)鉆、水力噴射和完井技術(shù)等，完井技術(shù)已發(fā)展到六級。到1999年5月全世界共打多分支井5779口，2004年美國老井重鉆和側(cè)鉆井將達到2542口。據(jù)Gardes定向井公司報道,一口多分支井可以節(jié)省18口直井的井場,而產(chǎn)量卻能增加20%。加拿大Hay項目一口三分支井的費用大約是一口直井費用的2倍，但其產(chǎn)量達到直井的60倍以上。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)分支井完井多分支井連接類型級別1裸眼/無支撐連接――主井眼和水平井眼都是裸眼段或在兩個井眼中用懸掛器懸掛割縫襯管。級別2主井眼下套管并固井,水平井眼或裸眼或以懸掛方式下割縫襯管。級別3主井眼下套管并固井,水平井眼下套管但不固井。用懸掛器將水平尾管錨定在主井眼上,但不固井。級別4主井眼和水平井眼都下套管并注水泥。主井眼和水平井眼在聯(lián)接處都注水泥。級別5在連接處進行壓力密封。在不能固井的情況下,用完井方法達到密封。級別5在連接處進行壓力密封。在不能固井的情況下,用套管進行密封。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)各種分支井完井方式統(tǒng)計完井類型數(shù)量比例，％1級120048.4

2級700

28.23級290

11.74級2289.25級48

20.66級15（也有講18）

合計2481

智能完井15287％在海上可膨脹實體管expandablesolid-pipe150次（30480米）

可膨脹篩管expandable-screen150次（45720米）

據(jù)CarlosA.Glandt,globalimplementationmanager,smartwellsolutions,forShellInternationalExploration&ProductionBV。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)VISION方位密度中子VISION電阻率IDEAL現(xiàn)場信號系統(tǒng)GeoVISION電阻率鉆頭處井斜測量儀（可選）地質(zhì)導向儀（可選）斯倫貝謝的隨鉆測井系統(tǒng)國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——隨鉆測井技術(shù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動非旋轉(zhuǎn)導向穩(wěn)定滑套旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸水力控制閥導向塊控制電路和井斜傳感器AutoTrak旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)

AutoTrak系統(tǒng)把增斜鉆井的目的與導向能力集成在一個單一系統(tǒng)中，可以用連續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆井的方式鉆成理想的井斜和方位。據(jù)美國HART’SE&P雜志2004年3月公布的最新紀錄顯示，BakerHughes公司AutoTrak的最大鉆深達到9375米，一次連續(xù)使用時間達242小時，一次最大進尺達4389米；斯倫貝謝公司的PowerDrive旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)最大鉆深達到9119米，一次連續(xù)使用時間達315小時，一次最大進尺達2869米。預計全球欠平衡鉆井活動將穩(wěn)步增長欠平衡鉆井作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)包括產(chǎn)生和保持欠平衡條件、井控技術(shù)、產(chǎn)出流體的地面處理和電磁隨鉆測量技術(shù)等，現(xiàn)今國外大多數(shù)欠平衡鉆井是用連續(xù)油管系統(tǒng)進行的。1992年以來圍繞產(chǎn)生和維持井下欠平衡條件出現(xiàn)了9種欠平衡鉆井技術(shù)；欠平衡完井可分為5大類，但目前國外欠平衡鉆井的完井方式76%采用裸眼完井，21%的井采用打孔管或篩管完井。加拿大運用欠平衡鉆井技術(shù)使水平井產(chǎn)量比用常規(guī)水平井鉆井方法提高了10倍；在美國威利斯頓盆地的Wayne油田應用欠平衡鉆井技術(shù)進行油田開發(fā)，投產(chǎn)5年后，所鉆4口水平井與以前鉆的常規(guī)直井和水平井相比，總產(chǎn)量分別增長了兩倍和一倍，投資收益率分別由38%和42％提高到56%，投資回收期分別由2.5和2年縮短到1.5年。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)美國能源部規(guī)劃出小井眼連續(xù)管鉆井的關(guān)鍵技術(shù)有井下鉆井系統(tǒng)（如小直徑井下馬達、鉆頭等）、井下測井系統(tǒng)、完井設備、固控及連續(xù)管裝置（包括連續(xù)管和連續(xù)管鉆機）連續(xù)管的最大應用深度曾在墨西哥灣達到8303米，連續(xù)管的最大鉆井深度曾達到6000米。至2003年底全世界用連續(xù)管共鉆了約7000口，而每年將鉆750～850口新井。目前加拿大連續(xù)管鉆井占世界總量的85%以上。美國計劃在2003年以后每年用小井眼連續(xù)管技術(shù)鉆2萬口淺層開發(fā)井、100口油藏數(shù)據(jù)監(jiān)測井、3000口淺層重入井、100口深層勘探井。美國應用小井眼連續(xù)管技術(shù)（≤3-1/2in）鉆井的成本目標是比現(xiàn)有的常規(guī)鉆井技術(shù)節(jié)省40%～50%的開支。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)套管鉆井共分為三種：1.普通套管鉆井技術(shù)；2.全程套管鉆井技術(shù)；3.尾管鉆井技術(shù)。

國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)目前實體膨脹管的最大膨脹率已經(jīng)超過20%，割縫膨脹式的直徑可膨脹至原有的2倍常規(guī)套管設計目前嵌套式膨脹套管的設計能力單一口徑井眼設計殼牌公司的研究人員估計，實體膨脹管技術(shù)在降低鉆井成本方面具有很大的潛力，它可以將鉆機場地縮小75%，鉆井液減少20%，鉆屑量減少50%，固井水泥減少50%。據(jù)威德福公司統(tǒng)計，其在1998～2003年5年間應用可膨脹防砂篩管的工作量從每季度15次作業(yè)上升到了228次，該公司在世界各地的可膨脹防砂篩管的安裝總長度達到了36209米，并創(chuàng)造了安裝1500米可膨脹防砂篩管的世界紀錄。國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)健康、安全和環(huán)保健康、安全和環(huán)保（HSE）越來越受重視。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)完井液減少井場數(shù)量或占地面積減少環(huán)境污染隨鉆地層壓力測試提高鉆井作業(yè)安全性保護油氣層優(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氣鉆井尾氣鉆井充氣鉆井液實時化、信息化和可視化實時監(jiān)控井下和地面參數(shù)在計算機技術(shù)、衛(wèi)星通訊和互聯(lián)網(wǎng)的推動下方案設計過程監(jiān)控鉆后評價人員培訓遠程監(jiān)控遠程決策提高效率長遠目標實時化信息化可視化數(shù)字鉆井超深水鉆井

水深大于500米為深水，大于1500米為超深水。目前的最大鉆井作業(yè)水深已達3051米。隨著深水和超深水成為國際油氣勘探開發(fā)的一個熱點地區(qū)，深水和超深水鉆井技術(shù)和裝備自然成為一個研發(fā)熱點。海上油氣勘探開發(fā)向深水和超深水轉(zhuǎn)移的趨勢非常明顯：投資：全球深海鉆井完井支出占全球海上鉆井完井總支出的比例將從2002年的約20%上升到2007年的31%。油氣發(fā)現(xiàn)：1999～2003年全世界新發(fā)現(xiàn)的油氣田三分之二在海上，一半在深海。石油產(chǎn)量：預計2010年以后，全球海上新增石油產(chǎn)量將全部來自深海。

未來重大關(guān)鍵鉆井技術(shù)1、連續(xù)管鉆井技術(shù)2、自動化閉環(huán)鉆井技術(shù)3、井下高壓水射流鉆井4、膨脹管技術(shù)5、鉆井信息化與可視化6、深水鉆井7、一次性鉆完井8、激光鉆井國外石油工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

——鉆井技術(shù)提綱二、世界鉆井形勢三、鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢五、國外工程技術(shù)發(fā)展的啟示四、深井鉆井技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢一、世界油氣勘探開發(fā)形勢（一）世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢國外深井情況深井鉆井在美國以及全世界皆表現(xiàn)增長趨勢。自1995年至今，美國超過4572m(15000ft)TVD的油井已增長近一倍（圖3），每年超過4572m(15000ft)TVD的在用鉆機數(shù)增加了將近2倍（圖4）。美國的高溫高壓完井數(shù)是2000年的3倍。預計到2010年深部氣藏產(chǎn)量也將從1999年的7%增加到14%。美國把井深超過15000英尺（4572米）的井叫深井，把井深超過20000英尺（6096米）的井叫超深井?，F(xiàn)在世界各國基本上沿用這一概念。世界上第一口深井于1938年由美國鉆成，井深4573m,世界上第一口超深井于1949年由美國鉆成，井深為6254.8m。1984年,前蘇聯(lián)鉆成世界上第一口井深超萬米的特深井(井深12260m),1991年該井第二次側(cè)鉆至井深12869m（約42221ft）,目前仍保持著世界最深鉆井紀錄。墨西哥灣地區(qū)的井深記錄于2005年12月誕生在墨西哥灣格林谷512區(qū)塊，鉆井井深達34189英尺（約10460米）。國外深井情況圖3：美國超過15000ftTVD的井數(shù)增長情況（一）世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢國外深井情況圖4：美國鉆15000ftTVD以深在用鉆機的增長情況（一）世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢國外深井情況美國深井鉆井速度快、事故少、成本低、效益好,平均單井成本比世界其它地區(qū)的低40%～50%。20世紀90年代,美國在復雜地質(zhì)條件下所鉆成的5口深約7500m的初探井,其完井周期最短的不到1年,最長的不超過2年。據(jù)統(tǒng)計,1999-2004年,美國臺月鉆井進尺是我國的2倍,加拿大則是我國的3倍。前蘇聯(lián)擁有適用高緯度地區(qū)的先進深井鉆井技術(shù),其中渦輪及電動鉆具鉆深井方面處于世界領(lǐng)先地位,電磁波MWD、井眼軌跡控制及糾斜技術(shù)具有先進水平。深井超深井鉆井是一項復雜的系統(tǒng)工程,需要有科學的理論、先進的技術(shù)及裝備、高素質(zhì)的人才隊伍和科學的管理作為支持。目前世界上鉆深井超深井的國家已達80多個,美國、歐洲北海及前蘇聯(lián)、德國、日本等深井鉆井技術(shù)系統(tǒng)居世界前列，其中以美國的技術(shù)系統(tǒng)最為全面、先進，以俄羅斯和德國深井鉆井技術(shù)系統(tǒng)最為復雜、適用。世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢國外深井情況前蘇聯(lián)的深井鉆井技術(shù)

蘇聯(lián)從60年代開始進行超深井科學鉆井，整個計劃的主要思路是以小直徑(215mm)井筒鉆進并取心，鉆到結(jié)晶基巖，直到“鉆不動”為止。70年代及80年代前期，解決了高強度鋁合金鉆桿及套管等關(guān)鍵技術(shù)問題，鉆深井技術(shù)有了很大進步，最深的科拉半島超深井已超過12km。在鉆至沉積巖段，為防止井壁坍塌，采用多層技術(shù)套管。如科拉超深井套管結(jié)構(gòu)為：Φ720mm導管下至89m；Φ394mm套管下至2000m；Φ295.3mm套管下到8764m；Φ215.9mm套管下到12261m。在沉積巖松軟的秋明超深井(7502m)則下了六層套管。為防止井壁坍塌及井孔彎曲，以及其它事故，在工藝上采用控制起下鉆具的速率，維持井筒內(nèi)的壓力，使之不產(chǎn)生過大的變動，并使用各種性能良好的泥漿，而且研制成功在兩層套管間隙很小時起下鉆具及下套管的工藝。為了在深井中取心，研制并投入生產(chǎn)了取心器，可在鉆井過程中取直徑394mm及295mm的巖心。俄羅斯鉆超深井的經(jīng)驗表明，已有技術(shù)和工藝能鉆深12～15km的超深井。世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢國外深井情況歐洲北海是世界上深井集中地區(qū),平均井深超過5000m,屬海上高溫高壓深井。目前北海地區(qū)測量井深8000m左右的大位移井鉆井周期一般只有90天左右。德國1990年完成的KTB大陸科探井井深9101m,在鉆井中應用了大量高新技術(shù),包括VDS垂直鉆井系統(tǒng)、頂驅(qū)、鋁合金鉆桿、金剛石繩索取心、無固相抗高溫鉆井液、耐高溫低轉(zhuǎn)速大扭矩螺桿馬達、變速渦輪鉆具等。世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢國外深井情況德國大陸深井計劃項目(KTB)

德國大陸深井鉆井計劃是專為基礎(chǔ)地質(zhì)科學研究而制定的鉆非商業(yè)性井、深井和超深井以及同時進行的綜合地質(zhì)科學研究都屬于該計劃的重要組成部分。其目的是要研究地殼深處的物理、化學條件和過程。井場位于巴伐利亞東北部兩個大陸板塊縫合帶。此工程包括兩口井：KTBOberpfalzVB試驗井和KTBOberpfalzHB超深井。試驗井用來收集巖心和測井數(shù)據(jù)，減少超深井的測量工作量和指導超深井的工作。現(xiàn)場實驗室可以對巖屑、巖心和泥漿進行及時的分析測量。用來鉆超深井的UTB-1號鉆機鉆井深度能力為10000~12000m(32800～39370ft)，總高度為83m(272ft)，可以提供高負荷能力和適應無數(shù)次的起下鉆操作，還包括半自動管材運送裝置，大鉤回縮器裝置和雙吊卡吊運裝置。世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢美國能源信息署預測，到2010年美國的天然氣產(chǎn)量將有14%來自深部氣藏。世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢？

美國得克薩斯某油田兩口深井分別鉆于1985年和2002年，兩口井在相同地區(qū)鉆進，鉆進深度相同，然而由于技術(shù)進步，2002年所鉆的新井比老井節(jié)省了1/3的鉆井時間。如圖世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

通過降低鉆進和起下鉆成本可以降低鉆進成本。定向鉆井、鉆頭、鉆桿、鉆井液體系和鉆機結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)進步可以降低鉆井成本。另外通過改進測量和監(jiān)測以及改進套管結(jié)構(gòu)也可以大幅度降低鉆機占用時間和其他費用。使用無纜電子遙測可以大幅度降低鉆井成本；改善馬達的密封性，提高泵壓可以大幅度降低鉆井成本；完善套管鉆井方法，特別是在定向井中，有助于減少井眼復雜情況；95%的鉆柱損壞是因鉆桿損壞造成的。要著重開發(fā)計算機模擬和監(jiān)測技術(shù)，用來在發(fā)生復雜情況及時報警。減輕鉆井液和地層流體作用造成的地層損害，是今后研究的主要領(lǐng)域；鉆頭到井口的數(shù)據(jù)傳輸是降低鉆井成本的重要研究領(lǐng)域；開發(fā)埋纜鉆桿是降低鉆井成本的重要項目。另外，微電子傳感器、膨脹管和新一代隨鉆測井技術(shù)都是今后研究和開發(fā)的重要領(lǐng)域。研發(fā)領(lǐng)域世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

向集成化、信息化、智能化、自動化方向發(fā)展。深化復雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù),開發(fā)具有更深鉆探能力、更高自動化程度、更符合HSE要求的深井超深井鉆機、井下工具、實時測量工具,向信息化、集成化、自動化閉環(huán)鉆井技術(shù)發(fā)展。我國已經(jīng)對此進行科研攻關(guān)。向有利于提高油氣采收率方向發(fā)展。加強已成熟特殊工藝井技術(shù),包括定向井、水平井、叢式井、大位移井、復雜結(jié)構(gòu)井、欠平衡鉆井、氣體鉆井技術(shù)等在深井超深井鉆井中的應用和發(fā)展,實現(xiàn)對油氣資源的高效勘探與開發(fā)。向高效破巖技術(shù)方向發(fā)展。目前旋轉(zhuǎn)鉆井仍是油氣勘探開發(fā)廣泛采用的鉆井方式,超高壓水射流、空化射流、旋沖鉆井、導向鉆井、垂直鉆井、氣體鉆井等新技術(shù)的應用,提高了破巖效率,而激光鉆井、熔融鉆井等鉆井技術(shù)的研究則為石油鉆井提供了一種新的破巖方式,以期大幅度提高破巖效率。發(fā)展方向世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（二）深井鉆井的技術(shù)難點衡量深井超深井鉆井技術(shù)的重要指標是鉆頭用量和建井周期。通過優(yōu)化深井井身結(jié)構(gòu)和鉆井參數(shù)、研究深井鉆井相關(guān)配套技術(shù)以及采用新的工藝和工具，我國的深井鉆井技術(shù)有了明顯的進步，常規(guī)開發(fā)深井的建井周期基本與國外一致。比如，塔河油田2003年平均井深5474.7米，平均鉆井周期55.2天，已基本與國外鉆井周期相當。但是，我國在復雜條件下深井超深井鉆井工作還存在著井下情況復雜和事故多、鉆井效率低及井身質(zhì)量和固井質(zhì)量問題。平均建井周期約比美國長一倍多。如國內(nèi)井深7220米的中4井，建井周期382天。而美國7000米深的井建井周期約150天。被稱為“亞洲最深探井”的塔深1井是我國現(xiàn)階段完鉆的最深井，該井由中石化股份公司和西北分公司部署，自2005年4月18日開鉆，于2006年7月12日完鉆，成功鉆至井深8408米。塔深1井在完鉆過程中，成功攻克塔里木盆地鉆井史上三大難題：一是鉆遇中上奧陶系碳酸鹽巖縫洞發(fā)育區(qū)放空漏失難題。二是解決了目的層高溫、高壓對鉆井液和水泥漿提出的高要求。三是在國內(nèi)首次將直徑273.1毫米無節(jié)箍套管下深達5481米。由中石化西南油氣分公司部署的名為“川科1井”的探井是現(xiàn)階段設計最深井，該井于2007年3月20日在四川西部的綿竹市開鉆。該井設計深度為8875米，向下鉆深將超過世界最高峰珠穆朗瑪峰的高度，較之亞洲第二深井——8408米的我國“塔深1井”還深400多米。川科1井是川西地區(qū)突破海相的一口重要的科學探井，預計用2-3年時間才能完鉆，鉆成后將用于探索海相構(gòu)造等科學研究和勘探川西地區(qū)的天然氣儲量與產(chǎn)量。該井是我國石油工業(yè)二次創(chuàng)業(yè)的一項標志性工程，鉆探時將運用一系列新技術(shù)，具有較大的科研價值。深井鉆井的技術(shù)難點深井鉆井要:穿過多套地層，這些地層跨越的地質(zhì)時代較多、變化較大，相應的地質(zhì)條件錯綜復雜同一井段可能包括壓力梯度相差較大的地層壓力體系和復雜地層等施工時一口井中需要預防和處理幾種不同性質(zhì)的井下復雜情況再加上深部地層高溫、高壓、高地層應力等，會使井下復雜的嚴重程度和處理復雜的難度大大加劇深井鉆井的技術(shù)難點

溫度和壓力仍然是從事深井和超深井作業(yè)公司和技術(shù)服務公司的技術(shù)困難。對大型深套管柱來說，特別是在巖石壓縮強度超過30000psi(2100個大氣壓)和溫度超過260℃(500℉)時，酸氣可能是個問題。深井存在著一系列的技術(shù)困難包括鉆柱扭矩和水力要求、油井路線設計、懸鏈曲線、套管坐放和窄小的壓裂梯度。具體的技術(shù)困難包括：控制壓力梯度控制高于20000psi(1400個大氣壓,140MPa)的井下壓力管理井控系統(tǒng)利用高于6000psi(420個大氣壓，42MPa)的立管壓力進行鉆井設計在260℃(500℉)溫度下工作的鉆井液管理高強度、耐酸鉆柱設計鉆頭和認識巖石性能深井鉆井的技術(shù)難點某些設備在深井中仍處于不確定的水平。隨鉆測量和隨鉆測井設備和井下儀表在溫度達到260℃(500℉)時不可靠。三維和四維地震信息在7010m(23000ft)缺乏必要的清晰度。對于這些超深井，石油工業(yè)仍然必須重新學習優(yōu)秀的鉆井作業(yè)方法并設計高效能的鉆機Hart’sE&P，2006年11期，P27深井鉆井的技術(shù)難點1、高溫高壓隨著井深的增加，井底溫度和壓力相應也不斷增加。實踐表明，每增100m，井內(nèi)溫度約提高3℃，壓力增加1~2MPa。井越深鉆井難度越大。2、防斜深井超深井井斜問題十分突出,基于傳統(tǒng)靜力學防斜理論的防斜技術(shù)常常以犧牲鉆井速度來控制井斜,使防斜與打快的矛盾更加突出。國外在防斜打直方面更注重于機電液一體化的旋轉(zhuǎn)導向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的研究與應用,已有多套產(chǎn)品投入商業(yè)化應用,如VDS自動垂直鉆井系統(tǒng)、SDD自動直井鉆井系統(tǒng)、ADD自動定向鉆井系統(tǒng)、AGS(GeoPilot)自動導向鉆井系統(tǒng)、SRD(PowerDrive)旋轉(zhuǎn)導向自動鉆井系統(tǒng)、RCLS(AutoTrak)旋轉(zhuǎn)導向閉環(huán)系統(tǒng)等。深井鉆井的技術(shù)難點3．井眼穩(wěn)定防坍、防縮徑和防卡等井眼穩(wěn)定技術(shù)是鉆井安全保障技術(shù)中的關(guān)鍵之一，主要解決鉆井過程中的井漏、井涌、井塌和卡鉆等復雜問題，包括所鉆地層的孔隙壓力、破裂壓力和坍塌壓力的預測技術(shù)，井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計技術(shù)，以及鉆井液的化學穩(wěn)定技術(shù)等。在深井、超深井鉆井中，重點需要解決的技術(shù)問題主要是：大段泥頁巖的井壁坍塌問題軟泥巖的井徑縮小問題高壓鹽水層、多套壓力系統(tǒng)地層、鹽巖層及膏泥巖地層的安全鉆進問題高溫高壓氣層的井眼穩(wěn)定問題等深井鉆井的技術(shù)難點4、提速隨著鉆井深度的增加，地層壓實程度更高，巖石可鉆性越來越低，研磨性越來越強，鉆頭在井底受到較大的阻力矩，間斷性憋跳鉆和鉆桿的縱向頻繁振動十分嚴重，有時即使使用鉆具減震器也不能完全消除這一現(xiàn)象，鉆頭掉齒、斷齒、軸承失效、鉆具及井下工具嚴重受損，過早失效，嚴重制約著鉆井速度的提高。因此，在深井、超深井鉆井中，重點需要解決的技術(shù)問題主要是深部井段、大尺寸井眼及難鉆地層的高效快速鉆進技術(shù)問題。深井鉆井的技術(shù)難點5、節(jié)約成本據(jù)統(tǒng)計，美國4572米(1.5萬英尺)以上深井的鉆井成本中有50%的費用花費在最后10%井段的鉆進中。占總鉆井數(shù)量不到10%的深井卻花費了總鉆井數(shù)量50%的鉆井費用。據(jù)斯侖貝謝公司數(shù)據(jù)，美國陸上5334m(17500ft)深井的批準預算（AuthorizationforExpenditure

）為300萬美元，而墨西哥灣沿岸5791m(19000ft)深井的成本為900萬美元。美國13個地區(qū)的深井平均鉆井總成本為480萬美元。鉆進和起下鉆的平均成本是最高的，為240萬美元(占總建井成本的47.45%）。管材成本為83萬美元(占總建井成本的16.51%）。鉆井液和完井液成本為50萬美元（占總建井成本的9.82%）。電纜和完井成本為34萬美元（占總建井成本的6.65%）。井場、許可證、保險和鉆后恢復的成本為31萬美元(占總建井成本的6.12%）。數(shù)據(jù)生成和監(jiān)控成本為27萬美元（占總建井成本的5.27%）。人員、管理和監(jiān)督費用為26萬美元（占總建井成本的4.96%）。固井成本3%。深井鉆井的技術(shù)難點圖5：

Percentagedistributionofmajorcostcentersincludedinthetotalaveragecostofdrillingdeepwells.深井鉆井的技術(shù)難點5、節(jié)約成本6、防腐50年代初，美國海灣石油公司對2429口井調(diào)查，有47.0％的井發(fā)生了套管腐蝕破壞．3年后對氣井的調(diào)查也表明有45.0％的氣井套管有不同程度的電化學腐蝕，并且是以套管的外腐蝕為主。鉆超深井，防腐是個大問題，8000m以下地層含有大量S、CO2。可鉆12190m的鉆具，在酸性氣體環(huán)境中只能鉆6400m，金屬的強度、韌性急劇降低。研制耐腐的高新材料，是鉆超深井的關(guān)鍵因素之一。深井鉆井的技術(shù)難點提綱二、世界鉆井形勢三、世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四、深井鉆井的技術(shù)難點五、國外深井鉆井新技術(shù)六、國外深井鉆井的研發(fā)工作七、對中石油的啟示一、世界油氣勘探開發(fā)形勢（三）國外深井鉆井新技術(shù)1、鉆頭鉆頭技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生的變化和改進，其中深井鉆井的一個重要的變化是雙中心鉆頭，這種鉆頭被用于所鉆井眼尺寸有可能收縮的問題巖石如頁巖的膨脹、構(gòu)造應力、大量的濾餅等。這種鉆頭所鉆井眼比鉆頭外徑略大一點，為鉆頭后面的其他管材提供更好的清潔功能。例如,8.5in的鉆頭可以通過9.625套管下入,然后在套管鞋下面鉆出一個10in的井眼。另一項新技術(shù)是套管鉆井。用套管柱鉆井確保鉆頭提出井眼后套管柱坐放到井底。鉆頭/馬達總成被連接到套管鞋下面，雙旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)獨立地推動套管在鉆進時旋轉(zhuǎn)。一旦達到套管的真垂深度，鉆頭/鉆井總成將被鋼纜提出套管，套管通常在原地用水泥封固。1、鉆頭阿拉伯聯(lián)合酋長國一家石油公司使用PDC新技術(shù)顯著地提高胡夫深井的鉆井性能

在阿拉伯聯(lián)合酋長國海洋深處的胡夫(Khuff)油田鉆12-1/4″和8-1/2″的井眼難度較大，這是因為該區(qū)塊地質(zhì)層序復雜，由石灰石、白云石、頁巖及硬的薄夾層組成。阿布扎比海上石油開采公司(ADMA-OPCO)曾嘗試用碳化鎢鑲齒(TCI)牙輪鉆頭，天然金剛石和聚晶金剛石復合片(PDC)鉆頭鉆該井段，效果均不理想。雖然PDC鉆頭在提高鉆速方面效果較好，鉆頭的壽命長于TCI鉆頭，但是鉆該井段需要幾只PDC鉆頭。經(jīng)過進一步分析、優(yōu)化設計后的PDC鉆頭耐磨性強，鉆該井段時需要的數(shù)量較少。文章研究了在鉆胡夫深井12-1/4″和8-1/2″的井眼時鉆頭損害的情況，結(jié)果表明，薄夾層是對PDC鉆頭的損害嚴重、造成鉆速低的主要原因。提出改進PDC切削結(jié)構(gòu)設計克服該難點，改進后的切削齒同優(yōu)化后的井下馬達裝配在一起，降低了鉆頭損壞的頻率，提高了鉆速。（三）國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿近年來，由于油氣勘探逐步擴大到更深的地下和更深的水域發(fā)展，從而加速了對鉆柱的需求。在深井的高壓和高溫環(huán)境中，由于疲勞、磨損、失效、腐蝕、等原因鉆桿刺漏和鉆桿損壞的幾率大大增加。深井中鉆桿的重量大、扭矩大、撓度高都會對鉆桿造成損害。更高的扭轉(zhuǎn)能力、更好的強度重量性能比以及更快的起下鉆速度是油氣鉆井業(yè)新一代鉆柱技術(shù)必須面對的幾個挑戰(zhàn)。國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿（1）鉆桿連接新技術(shù)

在今天的鉆井市場中，深水、超深井和大位移井的快速發(fā)展，通過有效地降低起下鉆時間，就可以獲得相當大的收益。但今天的高扭矩連接無法滿足這些井的機械和水力載荷要求。為了解決這個問題，目前已經(jīng)開發(fā)完成了第三代超高扭矩旋轉(zhuǎn)臺肩連接技術(shù)——新型雙臺肩連接（3rdGenDSC）。這種螺紋形式為一個雙頭螺紋，可以使螺紋連接的旋轉(zhuǎn)數(shù)減半（圖1）。據(jù)保守估計，一口6100m(20000ft)的井，新的連接技術(shù)將節(jié)省大約7.5h的起下鉆時間。圖6：雙頭螺紋，可以使螺紋連接的旋轉(zhuǎn)數(shù)減半國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿（2）先進的材料技術(shù)

為滿足超深井鉆井（UDD）和大位移井鉆井（ERD）的需要，目前考慮的先進材料包括：碳纖維基的復合材料、鈦合金、鋁合金和高強度鋼。A．復合材料

復合鉆桿是通過在卷筒上纏繞碳纖維，然后應用一種環(huán)氧基復合材料覆蓋并密封而成。該鉆桿具有重量輕、強度-重量比高、超強的抗腐蝕能力和抗疲勞能力等特點，但其成本是常規(guī)鋼鉆桿的3倍。由于其結(jié)構(gòu)特性的要求，復合管的壁厚需要2倍于常規(guī)鋼鉆桿，這將明顯增加鉆桿內(nèi)的壓力損失，因此無法為UDD和ERD提供一個可行的解決方案。B．鋁合金

鋁合金鉆桿雖然可以用于某些ERD，但其屈服強度僅有69000磅/平方英寸，因此需要較厚的壁厚，導致影響水力性能。國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿（2）先進的材料技術(shù)C．鈦合金

鈦合金鉆桿的制造成本非常高，大約是常規(guī)鋼鉆桿的7～10倍，但在ERD、UDD和深水鉆井具有明顯的優(yōu)勢。鈦合金鉆桿比S-135鋼鉆桿強度-重量比提高了37%，最小屈服強度達到120000磅/平方英寸，并具有良好的抗腐蝕、沖蝕和耐疲勞特性，是推動ERD、UDD發(fā)展的創(chuàng)新型技術(shù)解決方案。問題是：誰會接受這項成本高出鋼鉆桿一個數(shù)量級的技術(shù)？D．超高強度鋼

超高強度鋼是ERD、UDD和深水鉆井的近-中-長期的技術(shù)解決方案，其140級和150級鋼鉆桿最小屈服強度分別達到140千磅/平方英寸和150千磅/平方英寸，和S-135鉆桿相比成本適中，目前的使用量分別是16.775萬米(55萬英尺)和6.1萬米(20萬英尺)。165級鋼鉆桿的強度-重量比僅比鈦鉆桿低15%，但其成本卻大大低于鈦鋼鉆桿。國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿（3）鉆桿接頭表面加硬技術(shù)

正確選擇加硬層必須考慮如下因素：加硬層必須對套管友好、必須加硬在凸起上、必須同時加在公扣和母扣上。為了滿足這些要求，通?？紤]應用無碳化鎢加硬層，以保護套管免受強力磨損，并在高硬度保護鉆具接頭和低套管磨損特性與開裂傾向之間保持平衡。目前已有幾種加硬層系統(tǒng)可供選用。（4）聯(lián)頂管柱系統(tǒng)

隨著水深超過3050m(10000ft)和海上井深超過了10370m(34000ft)，作業(yè)公司正在安裝大直徑重型套管柱到深度超過6710m(22000ft)的井中。這些重型套管柱需要安裝能力達到200萬lbs的聯(lián)頂管柱，突破以往管材制造和處理能力的限制。一個200萬lb的以卡瓦為基礎(chǔ)的聯(lián)頂管柱系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)成功。國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿（5）摩擦熱問題

鉆柱摩擦生熱導致熱疲勞，從而造成鉆柱異常脆性斷裂等事故發(fā)生，表現(xiàn)為磨損、黑色氧化物殘留、燒焦的鉆井液殘余，大比例的縮徑和平斷口等。預防方法有：軸向卡鉆時要盡量降低旋轉(zhuǎn)速度，在油井的上部井段鉆進時要盡量減小井眼彎曲。圖7：摩擦生熱導致的鉆柱失效國外深井鉆井新技術(shù)2、鉆桿（6）有纜鉆桿

這是一種高速雙向智能鉆柱遙測系統(tǒng)，在裝備有雙臺肩連接的高級管材中沿內(nèi)徑下入高速高強度數(shù)據(jù)電纜，感應線圈安裝在連接的第二個臺肩處，通過每一個工具接頭界面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，其傳輸速度達到57000比特/秒。該系統(tǒng)已經(jīng)設計成可以與目前MWD/LWD泥漿脈沖技術(shù)并行工作，提供超強的遙測穩(wěn)定性。這兩種獨立的遙測系統(tǒng)同時失效的可能性極低。圖8：左圖：高速高強度數(shù)據(jù)電纜沿著內(nèi)徑下入右圖：感應線圈安裝在連接的第二個臺肩處，允許數(shù)據(jù)通過每一個工具接頭界面?zhèn)鬏敗＃ㄙY料來源：DrillingContractor20073/4月刊）國外深井鉆井新技術(shù)3、連續(xù)管

連續(xù)管鉆井已應用多年，并取得巨大的經(jīng)濟效益。目前連續(xù)管主要用于重入，但在鉆新井時也可以取得很好的效益。使用連續(xù)管可以很好地解決深部地層壓力問題。Xtreme公司深井連續(xù)管鉆井技術(shù)鉆深能力達到4268米

據(jù)美國HART’SE&P雜志2006年第12期報道，加拿大Xtreme連續(xù)管鉆井公司最近推出了鉆深能力達到14000ft(4268m)的深井連續(xù)管鉆機，被稱為頂驅(qū)連續(xù)管鉆井技術(shù)(COTD，CoilOverTopDrive)，標志著連續(xù)管鉆井作業(yè)技術(shù)可以在更深的油氣井中得到應用。加拿大自1997年從美國引入第一臺連續(xù)管鉆機后，到2000年，加拿大應用連續(xù)管鉆井技術(shù)鉆淺層油氣井已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化應用，鉆井規(guī)模也已經(jīng)從1997年引進當年的200口油井發(fā)展到了幾千口井。2006年底，Xtreme推出目前世界上最大的COTD鉆機投入油田應用。這種鉆機使用連接鉆桿的額定鉆井深度可以達到14000ft，大鉤載荷為40萬lb；而應用連續(xù)管鉆進，其額定鉆深能力為10000ft(3050m),大鉤載荷為20萬lb（見下圖）。圖9：頂驅(qū)模式的連續(xù)管鉆機國外深井鉆井新技術(shù)3、連續(xù)管

在較淺的疏松地層，應用常規(guī)鉆井技術(shù)鉆井的機械鉆速為91.5~122m/h(300～400ft/h)，而應用新的COTD技術(shù)，機械鉆速達到了396.5m/h(1300ft/h)，使用預置套管（presetcasing）可以在一天內(nèi)完成兩口610m(2000ft)的井。COTD的其他優(yōu)點還包括：鉆機安裝更加快速，可以在1小時內(nèi)完成；連續(xù)循環(huán)可以提供更好的井控；管材裝卸作業(yè)和人員的減少改善了鉆機的安全性；室內(nèi)作業(yè)，改善作業(yè)人員的操作環(huán)境；降低成本，減少15%～50%的鉆井部件。

快速發(fā)展的頂驅(qū)和連續(xù)管相結(jié)合的技術(shù)作為一個深井鉆井技術(shù)的范例，正在推動未來深井鉆井能力進一步得到改善，其更大的優(yōu)勢是用于水平井鉆井作業(yè)。這項技術(shù)已經(jīng)得到一些勘探和生產(chǎn)公司的認可，滿足了他們對連續(xù)管鉆機更深鉆井能力的需求。國外深井鉆井新技術(shù)4、鉆機配套設備（1）頂驅(qū)設備

由于深井鉆井的難度很高，使用普通的頂驅(qū)裝置經(jīng)常在其疲勞極限下工作，失效率非常高，當前的頂驅(qū)設備已經(jīng)不能滿足日益復雜的鉆井作業(yè)；另外，目前陸上最深井已超過1.22萬米（4萬英尺），海上最深井已經(jīng)達到1.0675萬米（3.5萬英尺），而將來的井深很可能超過這個極限，達到1.525萬米（5萬英尺）。因此，為了更安全有效地鉆井，開發(fā)更高能力的鉆井設備已經(jīng)成為海上鉆機發(fā)展的必然。國外深井鉆井新技術(shù)4、鉆機配套設備為15250m(50000ft)油氣井設計的下一代頂部驅(qū)動裝置

Transocean公司與AkerKvaernerMHAS公司合作，開發(fā)新一代高性能頂驅(qū)裝置（MDDM）。這種1250噸模塊式鉆井裝置的設計完全不同于現(xiàn)有鉆機的頂驅(qū)設備，其馬力遠遠高于為第五代750噸海上鉆機配備的頂驅(qū)設備，設計壽命比現(xiàn)有頂驅(qū)裝置的平均壽命將增加50%~100%。MDDM還將在鉆井能力、組裝性能、減少停鉆時間、方便維修、安全性能等多方面得到提升。ModularityoftheMDDMcanachievesavingsthroughdowntimeprevention.（資料來源：WorldOil2005年12月刊）圖10：MDDM示意圖國外深井鉆井新技術(shù)4、鉆機配套設備（2）高溫深井井下電源

在美國能源部的資助下，Sandia國家實驗室和通用原子能研究研發(fā)并生產(chǎn)出額定溫度高達250℃(482℉)的電池樣品；DexterMagnegic技術(shù)公司研制出能在溫度為250℃(482℉)下運轉(zhuǎn)的井下渦輪發(fā)電機，能為井下工具提供3相交流電，其額定運轉(zhuǎn)溫度為225℃(437℉)

，發(fā)電機模塊安裝在4-3/4英寸鉆鋌內(nèi)，在225℃(437℉)溫度下可發(fā)電200瓦。國外深井鉆井新技術(shù)5、鉆井液

在深井工程中，隨著地層深度的增加，其地層溫必將不斷上升，由于鉆井液在井下停留和循環(huán)的時間會更長，在低溫不易發(fā)生變化的鉆井液，在如此高溫高壓情況下，其性能也可能發(fā)生變化，同時深井鉆井裸眼長，地層壓力系統(tǒng)復雜，鉆井中遇到地層多而雜，地層中石油氣受到污染的可能性也會增大等等一系列的問題都會增加鉆井液體系抗溫的技術(shù)難度。如何使其能在高溫高壓條件下保持其性能，發(fā)揮其應有功，提高鉆井液的抗高溫能力已成為鉆井過程中急需解決的重要問題。國外深井鉆井新技術(shù)5、鉆井液幾種典型的高溫深井鉆井液（1）三磺水基鉆井液

三磺水基鉆井液是70年代后大多數(shù)深井鉆井液類型。其主要處理劑是SMP（磺化酚醛樹脂），SMC（磺化腐植酸)和SMK(磺化栲膠)。這三種處理劑有效的降低了鉆井液在高溫高壓條件下的濾失量。進而提高了井壁的穩(wěn)定性，大大提高了泥漿的防塌、防卡、防鹽以及抗溫能力。（2）TSD和TSF聚合物鉆井液

TSD和TSF是美國NL白勞公司研制成功的兩種聚合物。TSD是抗高溫反絮凝聚合物。TSF是控制高溫濾失聚合物。TSD是一種低分子聚合物，溶解度為50%，在溫度為232℃時有效成控制鉆井液的流變性，具有良好的抗鈣性能。TSF這種添加劑的熱穩(wěn)定性為232℃。用這兩者配制的鉆井液除具有較高的熱穩(wěn)定性外還具有很高的抑制性能。國外深井鉆井新技術(shù)5、鉆井液幾種典型的高溫深井鉆井液（3）硅氟聚合物鉆井液

硅氟鉆井液由4%鈉膨潤土、3%MMH、5%MF-1、2%NSO、2%RH-1、2%GF-260、1%ZH-Ⅲ和其它輔助劑組成。該個別液體系具有較強的抗高溫能力,可達220℃。具有較好的流變性能和剪切降粘性能,有較強的抑制服性，良好的抗高溫懸浮穩(wěn)定性。超深井鉆井液體系有油基、水基和氣體3大類。目前國外油基鉆井液體系有真油基和逆乳化兩種，其熱穩(wěn)定性好,抗電解質(zhì)能力強，抗溫260℃，但是維護費用高,測井解釋困難。水基鉆井液體系具有成本低、有利于環(huán)保等優(yōu)點,但必須通過抗高溫處理劑復配才能保證性能穩(wěn)定。近年來，國內(nèi)外在對應用基礎(chǔ)理論和新技術(shù)進行深入研究的基礎(chǔ)上，研制成功了聚合醇、多元醇、甲酸鹽、稀硅酸鹽、合成基等水基防塌鉆井液體系,以及適應于復雜地質(zhì)條件、環(huán)保性能優(yōu)良的第二代合成基鉆井液體系,這代表了鉆井液技術(shù)的發(fā)展方向。國外深井鉆井新技術(shù)6、固井

油井水泥的性能要求是：在井內(nèi)溫度和壓力條件下，水泥漿在注入過程中能具有一定的流動性、可泵性和合適的稠化時間；水泥漿注入井內(nèi)后應能較快凝結(jié)，并在短期內(nèi)具有一定的強度；硬化后的水泥面應有良好的穩(wěn)定性和抗?jié)B性深井多為高溫高壓井。在深井鉆井中,固井的耗時多和成本高，固井水泥應具有合適的比重，并且具有凝固后強度高，容易配制和泵送等特點。近年來,國內(nèi)外深井超深井固井水泥漿體系主要有高密度水泥漿體系、新型泡沫水泥漿及超低密度水泥漿體系、防竄水泥漿體系、塑性水泥、MTC體系等。國外深井鉆井新技術(shù)6、固井CSI公司開發(fā)超級水泥（ULTRASEAL-R）

長期生產(chǎn)的深井中經(jīng)常會出現(xiàn)水泥封堵失效問題。在套管與井眼的環(huán)空中，要求水泥在油井的整個生產(chǎn)壽命期間（約為30年）在高溫環(huán)境下能承受較大的壓力變化。目前一般采用波特蘭水泥作為氣井的固井材料，但是這種水泥的特性限制了油井在高溫和高壓下的壽命，使之在深井中達不到最佳效果。CSI公司在美國能源部的資助下研制出超級水泥封堵劑（一種樹脂），并命名為ULTRASEAL-R（液體橋塞）。應用該技術(shù)在一口深井的3230米（10599英尺）處、溫度高達200℃的情況下封堵了漏失，并在1000磅/平方英寸下通過了30分鐘的測試。該技術(shù)已被幾家大公司所采用圖11：ULTRASEAL-R和波特蘭水泥機械性能對比國外深井鉆井新技術(shù)7、取心

在深井中取心難度大、成本高，而且取心收獲率低。近期取心技術(shù)的發(fā)展包括可回收式深井巖樣取樣器（利用活塞取樣原理）。國外深井鉆井新技術(shù)8、測井（1）斯倫貝謝公司推出了超深隨鉆電阻率測井儀器—deepVISION電阻率儀器該儀器進行多頻感應測量，頻率分別為2000赫茲、10000赫茲和10萬赫茲，探測深度達數(shù)3.05米（10英尺）以上（常規(guī)隨鉆測井儀器的探測深度小于0.915米（3英尺）），并具有更大的徑向響應，能夠探測到距井眼數(shù)十米以外的巖性特征和流體界面。儀器獲得了美國《Hart’sE&P》雜志評出的2004年世界16大工程技術(shù)創(chuàng)新特別貢獻獎。圖12：deepVISION電阻率儀器國外深井鉆井新技術(shù)8、測井（2）斯倫貝謝公司的定向深探測電磁波隨鉆成像測井儀器——PeriScope15

PeriScope15是斯倫貝謝公司推出的新一代隨鉆服務系列的組成部分。該儀器以多個間距和多個頻率進行定向電磁波測量，能探測距鉆頭4.575米（15英尺）處流體界面和地層的變化，具有360度測量和成像能力。測量結(jié)果被實時傳送到?jīng)Q策中心，以完成實時構(gòu)造解釋。即便在薄層、側(cè)向非均質(zhì)性嚴重的地層中，利用PeriScope15仍能使井眼在地層中精準定位，使整個水平井段位于儲層的最佳位置，并使產(chǎn)量最大。通過降低建井成本、避免側(cè)鉆、鉆遇更多儲量、達到更高產(chǎn)量，使一些最初似乎不經(jīng)濟的儲量得到經(jīng)濟開采。因該技術(shù)可以連續(xù)地提供井眼周圍界面的深部圖像，從而大大降低了構(gòu)造和地層特性解釋的不確定性，因此可以得到更精確的儲層模型、更準確的儲量估算、優(yōu)化未來的鉆井計劃。PeriScope15是石油工業(yè)第一個深探測、定向電磁波LWD成像測井儀器，用于使井眼在儲層中精準定位，從而提高油氣產(chǎn)量。因其在油氣工業(yè)中的重要作用，該儀器獲得了美國《Hart’sE&P》雜志評選的2005年度石油工程技術(shù)創(chuàng)新特別獎。國外深井鉆井新技術(shù)8、測井圖13：PeriScope15國外深井鉆井新技術(shù)8、測井（3）威德福公司的高溫高壓高性能隨鉆測井系統(tǒng)

威德福公司最近開發(fā)出其高溫高壓高性能隨鉆測井系統(tǒng)——HEL。該系統(tǒng)的耐溫和耐壓指標均高于同類產(chǎn)品，測井速度是最快的，達122米/小時（400英尺/小時），數(shù)據(jù)質(zhì)量與電纜測井相當。不僅改善了信號檢測，而且提高了耐震動性能。此外，隨鉆測井和隨鉆測量系統(tǒng)將工業(yè)標準的正壓脈沖數(shù)據(jù)傳輸與電磁數(shù)據(jù)傳輸結(jié)合在一起，可以在無法進行常規(guī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)境下提供鉆井與測井數(shù)據(jù)，包括大位移定向鉆井、高溫、高壓和控制壓力鉆井環(huán)境。測井和測量系統(tǒng)可以與電磁傳輸技術(shù)和旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)一起使用。儀器已經(jīng)在世界一些地區(qū)溫度為180℃、壓力達30000磅/平方英寸的井下完成了測量作業(yè)。威德福國際有限公司的惡劣環(huán)境隨鉆測量和隨鉆測井設備幫助鉆成了墨西哥灣最深的井，井深10427米（34189英尺）。除創(chuàng)造了新的深度記錄外，HEL設備還在極其惡劣的井眼條件下（壓力超過29000磅/平方英寸、溫度達138℃）實時傳送和記錄了三組合測井數(shù)據(jù)。采集的定向和地層評價數(shù)據(jù)滿足了工業(yè)界開發(fā)復雜油藏的需求。國外深井鉆井新技術(shù)9、井控和安全

由于深井地質(zhì)情況復雜，且深井事故率普遍較高，因此鉆井過程中應采取相對謹慎的井控措施，否則，如果對氣侵控制不住，后果不堪設想。10、深井尾管及小井眼完井固井技術(shù)

小井眼固井技術(shù)的瓶頸是環(huán)空間隙小，如何盡可能增加環(huán)空間隙是努力的方向。在鉆井方式方面可使用擴眼鉆頭對所鉆地層進行擴眼鉆進，增加環(huán)空間隙。無接箍與平接箍套管對于擴大接箍部位的環(huán)空間隙也是一個有利的選擇。不僅能提高探井完井質(zhì)量，而且能整體提升勘探開發(fā)效益，有利于保護油氣層和發(fā)現(xiàn)油氣儲層。國外深井鉆井新技術(shù)11、深井欠平衡新型深井欠平衡鉆井液

路易斯安娜州立大學使用超臨界二氧化碳作為鉆井液獲得成功。過去在欠平衡鉆井中一直是使用氮作為鉆井液，但是純氮的密度低，不能產(chǎn)生足夠的扭矩驅(qū)動井下馬達和鉆頭。為了克服這一問題，路易斯安娜州立大學對深井欠平衡鉆井作業(yè)中使用超臨界二氧化碳的可行性進行了研究。當二氧化碳進入連續(xù)管后壓力繼續(xù)上升，達到了超臨界壓力，但其仍然可以驅(qū)動馬達和鉆頭。國外深井鉆井新技術(shù)12、井下增壓鉆井技術(shù)

高壓水射流技術(shù)是一種目前世界上新興的高新節(jié)能技術(shù)。近20年來，國內(nèi)外研究者一直在研究、開發(fā)和利用射流技術(shù)來進行清洗、切割等許多工業(yè)領(lǐng)域。把高壓水射流破巖技術(shù)引用于鉆井，對于大幅度提高破巖鉆井效率具有重要的理論和實際意義。超高壓射流輔助鉆井通過井下增壓泵，將一小部分泥漿壓力增加一個數(shù)量級，達到160~180MPa，從一到兩個超高壓噴嘴噴出，切割巖石，達到輔助常規(guī)機械破巖的目的。據(jù)國外資料報道，在深井、超深井、中硬地層鉆井時，較普通鉆井可提高機械鉆速2～3倍，降低鉆井成本20％以上。

目前，研究較多而難度最大的是如何向井底輸送水力能量，以及利用井底能量形成高壓水射流輔助鉆井和高效破巖的新方法。國外深井鉆井新技術(shù)12、井下增壓鉆井技術(shù)

由于地面增壓本身存在難以克服的問題，使得推廣應用困難。研究者們，把增壓器置于井下，即井下增壓器?？梢钥朔p管系統(tǒng)的缺點，而常規(guī)鉆井循環(huán)系統(tǒng)的設備基本不變，因而引起了鉆井科研工作者的普遍重視。國內(nèi)外都積極開展了井下增壓器的研究。S．D．Veenhuizen等人率先把高壓泵送到井下，進行了井下超高壓泵實現(xiàn)射流破巖或輔助破巖的試驗研究。實現(xiàn)井下增壓100MPa以上，使機械鉆速在相同條件下提高2倍左右。通過1995年和1996年的兩次井下試驗證明，存在著使用壽命問題，一般僅能在井下工作40-60h，同樣難以得到推廣應用，但它是井下輔助鉆井高效破巖的研究發(fā)展方向。隨后。S．D．Veenhuize等人又繼續(xù)進行了井下增壓結(jié)構(gòu)、鉆柱組合方式、多股超高壓射流輔助破巖綜合研究及現(xiàn)場試驗，并申請了美國專利。主要的改進是針對壽命的問題。室內(nèi)和現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，機械鉆速可提高2倍左右。但壽命問題仍然是一個難關(guān)。試驗室得到的可靠工作時間為40h，在現(xiàn)場試驗中，井下泵壽命只有8.9~17h。（資料來源：熊繼有-井下增壓研究新進展）國外深井鉆井新技術(shù)13、氣體鉆井技術(shù)

氣體鉆井最主要的優(yōu)勢就是提高機械鉆速(為常規(guī)鉆井液鉆井的3～10倍)和杜絕井漏。國外深井鉆井新技術(shù)提綱二、世界鉆井形勢三、世界深井超深井發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四、深井鉆井的技術(shù)難點五、國外深井鉆井新技術(shù)六、國外深井鉆井的研發(fā)工作七、對中石油的啟示一、世界油氣勘探開發(fā)形勢（四）國外深井鉆井的研發(fā)工作1、美國能源部深井攻關(guān)（DeepTrek）鉆井技術(shù)研發(fā)計劃

據(jù)美國能源部報道，目前美國本土天然氣產(chǎn)量為4422億立方米15.625（萬億立方英尺），70%以上的天然氣來自深達1524米（5000英尺）或更深的氣井，只有7%的氣體來自4572米（1.5萬英尺）以上的深井。據(jù)估計，在這個深度的地下還蘊藏著35375億立方米（125萬億立方英尺）的天然氣等待開發(fā)。但對這些天然氣的開采，面臨著技術(shù)上的難題和深井開發(fā)成本問題。美國國家石油委員會（NPC）的一份研究報告預測，隨著深井鉆井作業(yè)的展開，美國對3050米（1萬英尺）或更深部油氣藏的開發(fā)，其產(chǎn)量將從2000年的35%增加到2010年的41%。針對這一情況，美國能源部出臺了一項被稱為深井攻關(guān)（DeepTrek）的研發(fā)計劃，目標是在2010年前開發(fā)出一種先進的鉆井技術(shù)——靈巧井系統(tǒng)（SmartWell），并投入現(xiàn)場試驗，以解決高溫高壓和腐蝕條件下的深部油氣藏的開發(fā)問題。2002年，美國能源部對DeepTrek項目的資助總額初步確定為1040萬美元。2002年能源部實際投入稍稍高于500萬美元，獲得項目的公司或組織投入300萬美元，開發(fā)期限1～3年；2003年美國能源部對該項目的投資超過1100萬美元，獲得項目的公司或組織的投入超過550萬美元，開發(fā)期限3年。2、美國能源部贊助深層天然氣開發(fā)項目

為了開發(fā)美國的深層天然氣資源，2006年7月，美國能源部以成本分攤的方式參與了7個研發(fā)項目，重點研發(fā)在深度超過6100米（2萬英尺）的天然氣儲層中先進的鉆井和采油技術(shù)。共同研發(fā)的項目包括：開發(fā)抗高溫電容器、可反復充電的耐高溫電池、絕熱數(shù)據(jù)識別處理器、測井儀和MWD使用的開關(guān)式電力供應系統(tǒng)、用于高溫和高壓天然氣井的隔熱鉆桿等，以期應用于深井鉆采時的高溫、高壓以及極硬的巖石和腐蝕環(huán)境。該項目獲得美國能源部302萬美元的資助。（四）國外深井鉆井的研發(fā)工作3、美國能源部基準深井鉆井技術(shù)研究

美國能源部承擔了一項研究，目的是以現(xiàn)行的鉆井技術(shù)和成本為基準參考點，以便對未來因技術(shù)進步所帶來的成本變化進行評價。斯倫貝謝公司為能源深井進軍計劃提供現(xiàn)行的鉆井技術(shù)和成本標準，并以此為基點，更好地了解今后的技術(shù)進步。斯倫貝謝公司從1997年1月到2001年12月開始從油公司、鉆井公司和服務公司那里收集資料，并根據(jù)重要的技術(shù)和成本條件對數(shù)據(jù)進行了了解和檢查。國外深井鉆井的研發(fā)工作3、美國能源部基準深井鉆井技術(shù)研究1．建立數(shù)據(jù)庫從1997年1月到2001年12月31日，共收集了美國和加拿大3015口井深為4572m(15000ft)以上的深井資料。根據(jù)地質(zhì)和地理情況,把這些井分為7組。在選擇深井時，重點考慮了油公司的代表性。，最后選擇了140家油公司。用這140家油公司的占總深井數(shù)量78%的深井數(shù)據(jù)建立了數(shù)據(jù)庫。2．基準成本因為每一家參與公司所提供的投資授權(quán)成本和項目成本是不同的，所以在建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時，要對這些數(shù)據(jù)進行處理。3．基準技術(shù)和作業(yè)方法

鉆速可能是深