钻井技术概况及新技术简介

钻井新技术

吴红建

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石油工程学院

2014年9月

2014-10-25吴红建目录

1钻井技术概况2钻井新技术简介2

钻井技术概况

?油气勘探开发发展现状与趋势

（1）油气勘探发展现状

我国陆上剩余油气资源丰富，剩余油气资源量集中在岩性地层油气藏、前陆盆地、叠合盆地中下组合与成熟盆地精细勘探等四个重点勘探领域。

石油资源300250200亿吨天然气资源3025万亿立方米255资源探明率291.427.5资源探明率12$.120151053.36150100500可采资源探明可采储量剩余可采资源量73.630可采资源探明可采储量剩余可采资源量3

钻井技术概况（2）油气勘探发展趋势随着油气勘探的不断深入，勘探难度日益增加，勘探对象趋于多样化和复杂化，呈以下趋势：从构造圈闭向岩性地层圈闭发展从碎屑岩为主向碳酸盐岩和火山岩勘探发展从简单构造向复杂冲断带发展从中浅层向深层、超深层延伸油气勘探六大趋势天然气勘探进入了快速发展时期成熟盆地进入精细勘探阶段针对六个趋势，亟需发展新一代石油地质勘探理论和配套的勘探工程技术，为勘探部署提供科学指导和技术支撑。

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钻井技术概况

?钻井工程的特点

（1）钻井工作量和井数不断增加

1999～2007年钻井数对比

年

全世界美国加拿大

1999494101870012500

2000719402999418480

2001754743289418017

2002686312891014200

2003747183049819622

2004842783725721671

2005938033771024205

20061181645396231152

20071254476033530494

俄罗斯211055775140550046504630487038504581

中国石油730463736746667778858873105771178213800

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钻井技术概况

（2）随着经济发展和对清洁能源的需求，天然气勘探开发力度加大，气井比例大幅提高。陆上气井数量已超过总井数的3/4近年来世界陆地年钻油气井数比例

油井100??%气井注入井77v%占总井数的比例70`P@0 %03cff01!#%4%4%3%2%1 0220032004200520066

钻井技术概况

油井100??p`P@0 %0%气井注入井占总井数的比例63cdV@44SB4%3%3%2%4%5 022003200420052006近年来世界海洋年钻油气井数比例

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钻井技术概况

（3）“井更难打”，统计预测未来2～3年世界范围内钻井井型仍以常规井为主，但将更趋于复杂。

包括水平井、分支井、大位移井和老井侧钻水平井等包括特殊工艺井和直井防斜打快8

钻井技术概况

（4）“技术含量更高”,世界主要油公司均采用多种钻井、完井新技术，以提高勘探开发效益。

35%占调查总井数的比例30% %5%0) 06年数据18%6%6%6%7%5%6%6%旋转地井下压力/质导向温度测量连续管完井连续管钻井智能完井多相流量计同心扩眼器双心钻头可膨胀扩眼器顶驱下套高压设备高温设备管装置（>140MPa）(>177°)9

钻井技术概况

?钻井技术发展趋势

????高效、低成本更加注重HSE

更有利于保护油气层

自动化、可视化、智能化钻井技术进步趋势超深水钻井技术智能完井套管钻井可视化可膨胀管自动垂直钻井旋转闭环导向地质导向互联网连续管钻井欠平衡钻井小井眼卫星多分支井大位移井通讯LWD我国计算机顶部驱动系统目前位置技术导向泥浆马达水平井MWDTSP钻头PDC钻头时间10

钻井技术概况

技术进步/研发需求程度 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 技术 降低每米进尺费用技术 降低旋转导向费用技术 提高钻井速度技术 智能完井技术 钻井最优化技术 旋转导向技术 LWD技术 顶驱下套管技术 钻直井眼的马达 钻台机械化 大位移井技术 膨胀管/尾管技术 高温井技术（≥200℃） 同心（套）管下扩眼器 减摩阻技术 连续管技术 高压技术（≥2.0g/cm3） 钻头技术 欠平衡技术 钻井液/完井液技术 垂直控制钻井装置 流体分流工具（旁通阀等） 发展权重系数 7.9 7.7 7.0 6.9 6.5 6.4 6.4 6.4 6.3 6.3 6.3 6.1 6.1 6.1 6.0 5.9 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3 备注 相对成本而言 主要是推广应用 11

高度需求 需求度高 未来2～3年需投入

需求度较高 重点发展的技术

需求度适中 19 20 21 22 钻井技术概况

?钻井技术发展方向

1. 快2. 准3. 省4. 健康、安全和环保(HSE)前沿技术

目标

?NDS（无风险钻井技术）?MRC（最大储层有效进尺技术）?ERC（极大触及储层技术）?颗粒冲击钻井（PID）技术?膨胀管（波纹管）技术

5. 保护油气层6. 实时化、信息化和可视化7. 自动化8. 集成化9. 智能化手段

?井口连续循环钻井装置?大容量智能钻杆传输系统?海洋深水钻井技术

?天然气水合物钻井完井技术

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钻井技术概况

1.快

?快是钻井承包商和技术服务公司一贯追求的目标之一。

?PDC钻头、热稳定聚晶金刚石钻头、高压喷射钻井、顶部驱动系统、连续管钻井和套管钻井等有助于提高钻井速度。列如:加拿大的Tesco公司和美国的威德福公司的套管钻井技术居中世界领先地位，应用规模也是最大的。?气体钻井技术是目前提高ROP最好的手段，UBD拓展到非储层钻进。

?避免井眼事故，减少复杂，是整体提高行程钻速的有力手段，MPD是最有效的技术之一。

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钻井技术概况

2.准

MWDLWD

导向泥浆马达地质导向

旋转闭环导向

?提高井眼轨迹的控制精度?引导钻头准确地钻入油气

层并在油气层中的适当位置延伸

?提高探井的成功率和开发

井的油气产量。

旋转闭环导向的功能

?闭环控制?地质导向?旋转导向?双向通讯

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钻井技术概况

3.省

水平井

井型多样化

大位移井多目标井

显著增加泄油面积提高单井产量和油田采收率

改善油气田开发的综合效益

提高钻井效率

多分支井小井眼连续管钻井可膨胀管

降低钻井综合成本

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1、欠平衡钻井技术

欠平衡钻井发展历程??????????1041--10481880s189519201920s1928193219551950--60s1970s?1988?1993?1997?1970--80s?1990s在中国第一次顿钻钻井(北宋庆历年间)第一次用空压机钻矿井用水进行旋转钻井第一次用泥浆钻井第一次用空压机钻油气井(有意识的欠平衡钻井)第一次使用防喷器第一次应用充气泥浆钻井空气钻井开始被广泛应用(开始)中石油尝试了欠平衡钻井技术(四川、新疆,清水、天然气)第一次应用稳定泡沫钻井第一次应用欠平衡技术在AustinChalk钻高压气井第一次应用连续管钻欠平衡井,1995年开始用于欠平衡水平井第一次在海上应用欠平衡钻井中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验中石油欠平衡钻井技术迅速发展26

1、欠平衡钻井技术

欠平衡钻井技术在勘探开发中发挥了重要作用

??欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在:勘探上:提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层油气的发现和保护。?开发上:通过有效地保护储层,提高单井产量,降低开发综合成本。?钻井工程上:提高了钻速,减少了井漏与压差卡钻。27

1、欠平衡钻井技术

平均数360%大多数200％

不同岩石类型中进行的欠平衡钻井产量增加的幅度

（BP公司）

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1、欠平衡钻井技术

2006年世界欠平衡钻井领域排行榜

(红字为2003年的结果) 威德福/Williams 贝克休斯/Inteq 哈里伯顿/Baroid 斯仑贝谢 麦克巴/Smith 其它 56% 36% （36%） 25% （32%） 24% （31%） 20% （19%） 33% （11%） 10% 20% 30% 40% 50% 60% （52%） 0% ?

专家预测，未来几年欠平衡钻井仍然有较高的潜力。陆上使用欠平衡钻井比例将达到37%，海上将达到12%。

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1、欠平衡钻井技术

美国历年欠平衡钻井数统计

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1、欠平衡钻井技术

我国近年欠平衡钻井应用情况

200180160140120100806040200200020012002200320042005200620072008191414403501566503073945欠平衡钻井井数气体钻井井数11618031

2、水平井钻井技术

水平井技术发展历程1950年前50年代70年代80年代90年代21世纪初

通过坑道钻成，很少通过垂直井打钻老井侧钻短半径泄油孔，水平进尺短技术不成熟，成本高，处于发展停滞阶段进入高速发展阶段，短半径为主

全世界推广和普及，成为提高油田综合效益的重要技术手段

综合应用到集成创新，MRC、ERC等技术

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2、水平井钻井技术

水平井技术现状?

根据美国油气杂志统计，通过水平井的应用，使美国石油可采储量增加13.7?108吨。

在水平井应用对象上，国外主要用于裂缝性油藏、底水或气顶油藏的开发，其中53%用于裂缝性油藏的开发，33%用于底水或气顶油藏的开发。

目前美国水平井钻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，水平井的产量是直井的3～8倍。

?

?

?

以美国、加拿大为代表，国外水平井技术十分成熟，进入集成创新阶段，随着水平井设计水平的提高，MWD、LWD和地质导向技术发展，水平井井眼轨迹控制几何靶区逐渐缩小，并向跟踪油层的地质靶区转变，实现了0.5m以下薄油层有效动用，水平井油层钻遇率和地质效果得到极大的提高。

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2、水平井钻井技术

水平井已经发展成为一个集成技术，包括：

L型水平井开窗侧钻水平井

多分支水平井多阶梯水平井水平分支井连通水平井大位移井

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2、水平井钻井技术

核心技术水平井轨迹设计井下测控工具

水平井轨迹控制技术钻井液技术

水平井固井技术水平井完井技术

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bll7.html