国内外钻井新技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,国内外钻井新技术调研,中石化集团公司,情报调研项目,国内外钻井新技术调研 中石化集团公司,汇 报 内 容,一、课题情况简介,二、,国内外钻井新技术概况,三、,国外创新钻井技术,四、,前沿钻井技术开发与实验,六、,钻井成本分析及发展趋势,五、,成熟钻井技术新进展,汇 报 内 容一、课题情况简介 二、国内外钻井新技术概况,近年来，在技术创新的有力推动下，,自动化（闭环）钻井、套管钻井、连续管钻井、三维可视化钻井、地质导向钻井、可膨胀管,等创新技术的研究都取得突破性进展，具有广阔的推广应用前景。,水平井技术、大位移钻井技术、欠平衡压力钻井技术、多分支井钻井技术,等也发展得越来越成熟，满足了提高勘探开发效益的需求。,另外，国外超前钻井技术，如,激光钻井、微钻井、负压脉冲钻井、,“,智能钻杆,”,、连续管超高压射流钻井、等离子孔道钻井,等技术的开发与试验也取得了阶段性成果，展示了良好的应用前景。,二、国内外钻井新技术概况,近年来，在技术创新的有力推动下，自动化（闭环）钻井、,汇 报 内 容,二、国内外钻井新技术概况,四、,前沿钻井技术开发与实验,六、,钻井成本分析及发展趋势,五、,成熟钻井技术新进展,三、国外,创新钻井技术,一、课题情况简介,汇 报 内 容二、国内外钻井新技术概况 四、前沿钻井技术开发,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,（二）套管钻井技术,（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（,自动化（闭环）钻井，即全部钻井过程依靠传感器测量多种参数，依靠计算机获取数据，并进行解释和发出指令，最后由自动设备来执行，使钻井过程变成一种无人操作的自动控制过程。,自动化,(,闭环,),钻井技术,自动化（闭环）钻井，即全部钻井过程依靠传感器,开环钻井,井下半闭环钻井,井下闭环钻井,全闭环钻井,闭环钻井的发展阶段,开环钻井井下半闭环钻井井下闭环钻井全闭环钻井闭环钻井的发展阶,闭环钻井系统的组成,闭环钻井系统,井下系统,地面监控系统,地面分析模拟系统,信号接收,/,传输系统,高性能井下可控工具,先进的井下测量工具,闭环钻井系统的组成 闭环钻井系统 井下系统,Power Drive SRD,Geo-pilot,Auto Trak RCLS,国外先进的旋转闭环系统产品,该系国外目前有三种井下闭环钻井系统最为先进和成熟。它们均采用先进的旋转导向技术控制井眼轨迹。,Power Drive SRD,30,40,50,70,60,90,80,2000,年代,斜,向,器,井,下,马,达,弯,外,壳,马,达,旋,转,导,向,WLMWD,MWD,LWD,滑动导向,革命性,进步,旋转导向就是在旋转钻井方式下实现井斜和方位的调整。这是,20,世纪,90,年代初期发展起来的一项钻井新技术，代表了当代钻井技术发展的最高水平。,304050706090802000年代斜井,提高机械钻速,增强井眼净化效果,克服极限位移限制,井下闭环自动导向,，,与地质导向结合，可大大提高轨迹控制精度,旋转导向代替了传统的滑动导向,提高机械钻速井下闭环自动导向，旋转导向代替了传统的滑动,旋导闭环系统可不起下钻自动调整钻具导向性能,提高钻井效率和轨迹控制的灵活性,旋导闭环系统可不起下钻自动调整钻具导向性能,斯伦贝谢公司的,PowerDrive,系统,斯伦贝谢公司的PowerDrive系统,最新进展,1,）小井眼旋导系统,PowerDrive Xtra 475,2,）大尺寸旋导系统,外径：,120.7mm,所钻最大井眼：,463.6mm,斯伦贝谢公司的,PowerDrive,系统,最新进展1）小井眼旋导系统PowerDrive Xtra 4,贝克休斯,Inteq,的,AutoTrak,系统,最新进展,2002,年推出了第三代,AutoTrak,系统。,该系统是目前应用最广泛的井下闭环钻井系统。它是在早期的垂直钻井系统,VDS,、,SDD,的基础上发展起来的。到,2002,年,9,月，累积钻进超过,160,万米。,贝克休斯Inteq的AutoTrak系统最新进展2002年推,哈里伯顿斯派里森公司的,Geo-Pilo,系统,悬挂轴承,偏心环偏置机构,旋转心轴,聚焦轴承,不旋转外筒,该系统是一种静态指向钻头式旋导系统。通过放置在不旋转外筒内的两个互相嵌套的偏心环的相对运动偏置钻柱。截止到,2002,年，该系统已完成了,70,口井次的商业应用。,哈里伯顿斯派里森公司的Geo-Pilo系统悬挂轴承偏心环偏置,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,（二）套管钻井技术,（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（,套管钻井是指在钻进过程中直接采用套管取代钻杆向井下传递机械能量和水力能量，边钻进边下套管，完钻后作钻柱用的套管留在井内作完井用。,套管钻井技术把钻井和下套管合并成一个作业过程，钻头和底部钻具组合的起下用钢丝绳在套管内进行，不再需要常规的起下钻作业,。,套管钻井的概念,省去了钻杆、钻铤有关的费用；,减少了起下钻时间；,减少了钻井事故和复杂情况的发生；,井眼内始终有套管，起下钻时不会造成抽汲作用，井控状况得到改善；,起下钻时能保持钻井液连续循环，防止钻屑聚集，减少卡钻等井下事故；,改善了水力参数、环空上返速度和井筒清洗状况；,可以减小钻机尺寸、简化钻机结构、降低钻机费用；,据,Tesco,公司估算，套管钻井可节约钻井成本10%-30%。,套管钻井技术的优势,套管钻井为在一些复杂和特定条件下钻井提供了一种可选择的方案，但并不能完全取代常规钻井，套管钻井特别适用于下列情况：,）易坍塌、不稳定及不确定地层；,）低压易漏失地层；,）高压地层；,）边远、海上及交通不便地区钻井；,）在陆地钻井时，适合,3000,米以内的软到中软地层；,）利用套管钻井技术可实现“无隔水管法”下表层套管。,套管钻井技术的适用情况,套管钻井是指在钻进过程中直接采用套管取代钻杆向,套管钻井的装备包括,地面装备,和,井下装备,套管钻井的装备,套管钻井的装备包括地面装备和井下装备 套管钻井的装备,Tesco,公司套管钻井地面装备,钢丝绳防喷器,分体式天车和分体式游车,Tesco公司套管钻井地面装备钢丝绳防喷器分体式天车和,Tesco,公司套管钻井地面装备,钢丝绳绞车,套管驱动头,Tesco公司套管钻井地面装备钢丝绳绞车套管驱动头,钻机就位及安装,钻机就位及安装,接套管,为,套管操作设备可从管架自动取管、自动对扣和自动上、卸扣，整个操作过程全自动完成，最大载荷,100,吨。,接套管为套管操作设备可从管架自动取管、自动对扣和自动上、卸扣,1,）下井,/,回收工具：,包括锁定捞矛、振击器、测量桶、加重杆、对中扶正器、上张力缓冲器、旋转短节、紧急释放短节和电缆插头等。,2,）底部钻具组合：,由,锁定和密封总成,、分隔箍、钻井浮箍、管下扩眼器和领眼钻头组成，根据需要还可以加装井下泥浆马达、随钻测量,/,测井工具（,MWD/LWD,）、,1-2,根钻铤，也可以接取心工具和取心钻头进行取心作业。,3,）坐底套管：,位于套管柱末端，由扶正器、定位台肩、定位止动器定位槽、轴向锁定短节、扭矩锁定短节和套管鞋组成。,Tesco,公司套管钻井井下钻具,1）下井/回收工具：包括锁定捞矛、振击器、测量桶、加重杆、对,正常的套管钻进,更换新套管继续钻进,正常的套管钻进更换新套管继续钻进,套管钻井技术的其他进展,1.,威德福公司的套管钻井技术,特制的可钻掉钻头,新型张开式钻头,2.,新型套管螺纹接头,1,）格兰特公司的偶合式套管螺纹接头（,DWC/C,）,2,）,Hunting,偏梯形,KC,可转换套管螺纹接头,3,）,Hydril 500,系列楔形套管螺纹接头,套管钻井技术的其他进展1. 威德福公司的套管钻井技术特,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,（二）套管钻井技术,（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（,连续管钻井技术,1,、概况,连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的增长势头，连续管钻井的应用领域和技术优势不断增加；,美国目前是应用连续管钻井最多且技术领先的国家，世界 上主要连续管及连续管作业机制造公司均集中在美国；,斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、,BJ,等油田服务公司在连续管钻井技术的应用领域占据优势；,我国迄今还未在钻井作业中使用连续管技术。,1,）,2,）,3,）,4,）,连续管钻井技术1、概况连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的,连续管钻井技术,改进型连续管注入头,数据采集系统,工艺控制系统,电缆安装系统,特制设备,2,、连续管钻井地面配套设备的重大改进,连续管钻井技术改进型连续管注入头2、连续管钻井地面配套设备的,连续管钻井技术,3,、连续管钻机的设计创新,1,）,Galileo,连续管钻机,贝克休斯公司的,Galileo,连续管钻机采用模块化设计，钻机作业可由计算机控制。该混合钻机可用连续管或钻杆进行常规侧钻、过油管侧钻、欠平衡钻井、小井眼勘探钻井等多种作业,Galileo,连续管钻机,连续管钻井技术3、连续管钻机的设计创新1）Galileo连续,连续管钻井技术,3,、连续管钻机的设计创新,2,）带井架的车装连续管钻机,该钻机由加拿大,Dreco,公司研制，适合在地形特殊地区钻井。钻机所有部件装在一量重型卡车上，放倒井架后可在路上行驶。,带井架的车装连续管钻机,技术参数,：注入头拉力载荷,907kN,滚筒外径,5.84m,；连续管容量：,9114m,（,60.3mm,连续管,）,连续管钻井技术3、连续管钻机的设计创新2）带井架的车装连续管,连续管钻井技术,4,、连续管钻井底部钻具组合的重大突破,电缆头,电动松脱机构,连续管接头,钻压,/,压力,/,震动,/,测量短节,遥测系统,伽马射线与导向工具,电定向器,带弯接头的马达,钻头,1,）,COLT,底部钻具组合,由英国,AnTech,公司开发，核心是一种新型的、能精确调整方向的电动定向工具（电定向器，可确保对钻头和马达的平稳控制。,连续管钻井技术4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破电缆头电动,连续管钻井技术,4,、连续管钻井底部钻具组合的重大突破,2,）电动底部钻具组合,由,为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美国,XL,技术公司、,TSL,技术公司等近年来开发出一种电动连续管钻井系统，该系统的底部钻具组合用电潜泵马达取代了原来的容积式马达。,由于电动马达可实现完全直接控制，速度的变化可由操纵杆控制或由键盘指令设定。通过设定与极限钻压相关的极限电流，马达的失速问题几乎可以完全避免。,连续管钻井技术4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破2）电动底,连续管钻井技术,4,、连续管钻井底部钻具组合的重大突破,3,）复合材料连续管及配套底部钻具组合,哈里伯顿公司把具有数据传输功能的复合材料连续管技术与液压修井技术相结合，开发出一种,“,先进建井系统,”,新型连续管钻井装置，被誉为是钻井、建井技术方面的一次飞跃。,复合材料连续管由韧性好的碳纤维和其他高级材料加工而成，管内嵌有铜导线，可实现高速数据传输。,复合材料连续管剖面,连续管钻井技术4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破3）复合材,连续管钻井技术,5,、连续管钻井技术应用,1,）,连续管过油管侧钻超小井眼水平井技术,2,）,连续管欠平衡钻井技术,3,）,连续管超高压射流钻井技术,连续管钻井技术5、连续管钻井技术应用,连续管超高压钻井系统,高压射流切割出的沟槽,连续管钻井技术,3,）,连续管超高压射流钻井技术,连续管超高压射流钻井技术由美国能源部资助，由,Maurer,工程公司和,BJ,服务公司联手承担，目的是开发出一种能够提高机械钻速，射流辅助的高压（,68.95MPa,）连续管钻井系统并投入商业应用。,连续管超高压钻井系统高压射流切割出的沟槽连续管钻井技术3）连,高压马达,（,68.95MPa,）,高强度连续管,壁厚,:,5.16mm,外径:,50.8mm,破裂强度,:,136.52MPa,高压钻头,高压水龙头,（,103.43MPa),高压装备,高压马达（68.95MPa）高压装备,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,（二）套管钻井技术,（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（,实体膨胀管技术就是在井下对管材进行冷加工。连接在心轴上的膨胀锥在压力或拉力的驱动下使管材发生塑性变形，进而发生永久性的机械变形，从而达到扩大套管内径，保持井径的作用。,（一）实体膨胀管技术,实体膨胀管技术就是在井下对管材进行冷加工。连接在心轴上的膨胀,*,壳牌公司在,1993,年左右最先进行了实体膨胀管实验。钢管初始直径,4”,，膨胀率约,22%,。,实体膨胀管膨胀实验,*,1998,年,7,月，壳牌公司与,Grant Prideco,公司合作开发了,可膨胀接头,。膨胀后可以保持机械和水力的完整性。这是膨胀管技术的重大突破。,133/8,”,套管接头膨胀实验 膨胀压力：,12.4MPa,*壳牌公司在1993年左右最先进行了实体膨胀管实验。钢管初始,Enventur,环球技术公司,Enventure,环球技术公司是壳牌公司与哈里伯顿公司成立的合资公司，主要负责实体膨胀管的开发、销售并提供技术服务。,1.,可膨胀裸眼尾管系统,2.,可膨胀套管井衬管系统,3.,可膨胀尾管旋挂器,4.,全井同尺寸套管系统,公司简介,主要产品,Enventur环球技术公司Enventure 环球技术公司,特点与优点,解决漏失和复杂地层的封隔问题；,延长常规套管长度，,减少井眼锥度；,提高油井产能，将探井升级为生产井；,可为不同钻井环境提供成本低廉的应急方案。,1.,可膨胀裸眼尾管系统,(OHL),特点与优点解决漏失和复杂地层的封隔问题；1.可膨胀裸眼尾,可膨胀裸眼尾管系统作业演示,可膨胀裸眼尾管系统作业演示,2.,套管井可膨胀衬管系统（,CHL),该技术主要用于修补损坏的套管段或密封射孔段，尤其适合修补大段损坏的套管，并使套管内径的减小达到最小程度。,2002,年,9,月，,Enventure,公司在马来西亚的一口气井中安装并膨胀了,1373m,的衬管。,2.套管井可膨胀衬管系统（CHL) 该技术主要用于修补,3.,可膨胀尾管悬挂器系统（,ELH),该系统集传统的尾管悬挂器和尾管上封隔器功能于一体。,45%,至,60%,传统的尾管悬挂系统的会产生漏失，而可膨胀悬挂器紧贴在上层套管内壁上，有效防止了漏失，节省了成本。,传统尾管悬挂器,可膨胀尾管悬挂器,3.可膨胀尾管悬挂器系统（ELH) 该系统集传统的尾管,4.,全井同尺寸膨胀套管系统,全井同尺寸套管技术,是,Enventure,公司大力开发的新的膨胀管系统，该技术消除了目前油井设计中存在的缩径效应，最终实现使用一种直径钻头钻进，并用同一直径套管完井。,壳牌公司于,2002,年,9,月,17,日首次成功地在得克萨斯州一口气井的部分井段应用全井同尺寸膨胀套管系统。,4.全井同尺寸膨胀套管系统 全井同尺寸套管技术是Enven,全井同尺寸套管程序与其他套管程序对比,全井同尺寸套管程序与其他套管程序对比,实体膨胀管在我国的首次应用,合作单位：,钻井工艺研究院,、,黄河钻井三公司,、,Enventure,公司,井位：,现河采油厂通,61-,侧,162,井,段铣井段：,1870-1895,米,窗口：,1880,米,最大井斜：,47. 96,o,膨胀前外径：,107. 995mm,膨胀后外径：,120.83mm,膨胀前内径：,95.25mm,膨胀后内径：,108.97mm,内径膨胀率：,14.4%,膨胀前长度：,389.37m,膨胀后长度：,383.25m,裸眼井径：,140mm,膨胀时间：,2003,年,12,月,6,日,6,：,25-13,：,00,实体膨胀管在我国的首次应用 合,据,2003,年在美国油气杂志发表的,3,篇文献的报道，鞑靼石油研究设计院的实体膨胀管技术在前苏联居领先地位。其膨胀管使用享有专利的合金制成，主要用于,封隔漏失地层、产水地层；延长技术套管长度而不损失井径；用作尾管悬挂器,。目前俄罗斯已经与中国、埃及、伊朗、意大利、越南等国签署了技术服务合同。,膨胀管封隔水层,膨胀管封隔漏失地层,膨胀管尾管悬挂器,前苏联的实体膨胀管技术,据2003年在美国油气杂志发表的3篇文献的报道，鞑靼石油研究,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,（二）套管钻井技术,（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（,什么是三维可视化技术？,概念：,在石油行业中，三维可视化技术是利用计算机以三维图像的方式显示数据，帮助人们了解地面与地下现象、描述其特征。,优点：,使人们可以观察和更容易理解大量的信息资料；极大地增强多学科工作组中不同专业人员之间以及现场人员与指挥中心人员之间的联系与交流。,什么是三维可视化技术？概念：在石油行业中，三维可视化技术是利,利用计算机可视化技术，将钻井设计数据和测量数据,(,包括,井眼轨迹参数、地层特性参数、近钻头力学参数,),实时显示在三维可视化环境中，实现正钻井眼的几何形状、地质状况及力学行为的可视化和对钻井作业的准确判断与优化控制。,三维可视化技术在钻井中的应用,利用计算机可视化技术，将钻井设计数据和测量数据(包括井眼轨迹,兰德马克公司三维实时可视化钻井软件,BP,可视化中心的三维可视化钻井设计软件,BP,可视化中心的三维可视化“侧钻优化工具”,Dynamic Graphics,公司的三维,可视化“油藏导航工具”,三维可视化钻井软件,兰德马克公司三维实时可视化钻井软件三维可视化钻井软件,兰德马克公司的三维实时钻井可视化软件,兰德马克公司于,2001,年年底开发成功一种被称为,“,三维钻井视窗（,3D Drill View,）,”,的三维实时钻井可视化软件。,该软件与地学模型相结合，可以将油井设计与实际井眼状况进行直接对比，对来自油井的数据进行综合分析和处理，快速准确地确定钻井方案。,兰德马克公司的三维实时钻井可视化软件兰德马克公司于2001年,BP,可视化中心的三维可视化钻井设计软件,嵌入式钻井设计者（,IDP),由,ARCO,公司和,BP,公司,2000,年开发，目前由设在美国克罗拉多大学的,BP,可视化中心管理。,BP可视化中心的三维可视化钻井设计软件嵌入式钻井设计者（ID,BP,可视化中心的三维可视化,“侧钻优化工具”,a:,选靶点,b:,选井,c:,选井深,d:,确定是否可钻,为了解决老油田开发问题，,BP,可视化中心2002年推出了用于侧钻方案设计和优化的三维可视化工具。利用该软件，通过观察三维环境中的侧钻轨迹及成本，能够确定特定靶点并快速评价可供选择的侧钻方案,BP可视化中心的三维可视化“侧钻优化工具” a:选靶点 b,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,（二）套管钻井技术,（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（,采用常规钻井技术开发低压或欠压油气藏产量极低为了最大程度地减少对这类储层的伤害，加拿大卡尔加里的,K2,能源公司最近开发出一种称为反循环钻井的新技术，并在现场进行了试验，取得良好的保护油气层效果。,K2,能源公司开发的反循环钻井系统全称“中心返流反循环钻井系统”（,RCCD,），,已申请了美国专利。,反循环钻井的独到之处在于采用了双壁钻杆（或双壁连续管），当钻头进入储层时，地层不会承受由钻井作业产生的压力，所有钻屑都随钻井液从双壁钻杆的内层管柱的中心上返到地面，从而把钻井作业和钻井液对已裸露储层的伤害降至最小。,反循环钻井技术,采用常规钻井技术开发低压或欠压油气藏产量极低为了最大,反循环钻井系统,双壁钻杆,/,双壁连续管,空气振击钻头,地面防喷器、压井,-,分流总成,井下防喷器,/,关井阀,系统组成,反循环钻井系统 双壁钻杆/双,反循环钻井系统现场试验,第一口井：原井,Tesoro3-14,井于1975年用钻井液钻出以测试位于1005.8米深的,Cutbank,地层，无发现而弃井。2002年,K2,能源公司对该井重钻，并命名为,Palmer Bow Island3-14,井,，,空气钻进到,731.5,米,完钻，表层套管以下为裸眼。在6.77,kPa,压力下抽吸3天，产量是,4389,m,3,/d,。,第二口井：,Palmer 10-2,井,，套管下深,548.6,米，达到,Bow Island,地层顶部，以下的182.9米为裸眼。在6.77,kPa,压力下抽吸5天，产量是,2474,m,3,/d,。,反循环钻井系统现场试验 第,汇 报 内 容,一、课题情况简介,四、,超前钻井技术开发与实验,二、国内外钻井新技术概况,五、,钻井成本分析及发展趋势,三、,国外创新钻井技术,汇 报 内 容一、课题情况简介 四、超前钻井技术开发与实,四、超前钻井技术开发与实验,（一）激光钻井技术,（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（二）微钻井技术,(,一）激光钻井技术,激光钻井就将高能激光束聚焦在一个要钻入地层的环形区域内，使要钻入的地层岩石熔化、粉碎、蒸发。,美国天然气研究院于,1997,年提出激光钻井项目，美国空军和陆军也积极参与了项目的研究。,激光技术具有使,21,世纪的天然气钻井发生彻底变革的潜在可能性,。,1,、概念,(一）激光钻井技术,(,一）激光钻井技术,确定激光技术中可获得的数据量,评估激光钻井和完井的潜力与局限性,弄清激光、岩石、钻井液之间的相互作用,对激光钻井所能获得的益处进行量化评估,确定需要解决的激光钻井研究领域,2,、美国激光钻井项目研究目标,(一）激光钻井技术 确定激光,激光钻孔室内实验,1998,年，,Phillips,石油公司用美国陆军,MIRACL,激光进行了钻孔实验。第一次实验使用的是,Berea,砂岩。激光束直径,152mm,，平均输出功率,900kW,。激光照射,4.5,秒后在岩石上钻了,64mm,深的钻孔，相当于钻速,52m/h,。,4,、,Miracle,激光实验,激光钻孔室内实验 1998年，Phil,激光钻孔室内实验,第二次实验使用激光进行水平钻井或射孔作业。使用凹面镜反射并使激光聚焦为功率,550kW,，直径,51mm,的光束。激光照射两秒后产生了,152mm,钻孔，相当于钻速,137m/h,。激光处理过的表面光滑，形成一个陶瓷化外壳。,4,、,Miracle,激光实验,激光钻孔室内实验 第二次实验使用激光进行水平,四、超前钻井技术开发与实验,（一）激光钻井技术,（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（二）微钻井技术,1,、概念,微钻井技术就是利用微型连续管、微型井下马达和微型钻头进行钻井作业，并采用微型井下测量和测井仪器进行测量。该技术由美国拉斯阿拉莫斯国家实验室研究开发。,(,二）微钻井技术,1、概念 微钻井技术就是利用微型连续管、微型井下马达和,(,二）微钻井技术,2,、微钻井装备,微钻井技术设备全部安装在一台拖车上。其主要设备包括动力装置、连续管、遥测装置、马达、钻头等。,(二）微钻井技术 2、微钻井,(,二）微钻井技术,微钻井装备,微井眼地震仪器,12.7mm,22.2mm,微井眼测井仪器,(二）微钻井技术 微钻井装备,(,二）微钻井技术,3,、微钻井技术现场实验,拉斯阿拉莫斯国家实验室于,1998,年,9,月钻,60.3mm,微井眼井下套管至,259m,。,1999,年,9,月，北美的盆岭峡谷沉积区和凝灰岩地带用微钻井工艺钻了,4,口井，其井眼直径是常规井眼的,1/2,到,1/4,。,实验室正在研制一种更小的马达和钻头系统，该系统的钻深能力为,10000,英尺，足以勘探世界大多数潜在的油气储层。,(二）微钻井技术 3、微钻井,微井眼与普通井套管程序对比,微井眼套管成本是传统井的,14%,，套管重量减少了,88%,。,微井眼洗井成本低，每钻,1000,英尺仅需,1,桶钻井液，传统钻井每,1000,英尺约需,40,桶,4,、微钻井技术经济效益,微井眼与普通井套管程序对比微井眼套管成本是传统井的14%，,四、超前钻井技术开发与实验,（一）激光钻井技术,（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（二）微钻井技术,(,三）负压脉冲钻井技术,钻杆部分,高速流道,导流器,转换接头,瞬时止流阀,常规钻头,HydroPulse,负压脉冲钻井系统,井筒内钻井液柱施加的围压能降低常规旋转钻井的速度。负压脉冲钻井技术可以产生强烈的周期性负压脉冲，克服井眼压力的作用，在井底小范围内产生一个低压区，而钻头以上则保持正常的或过平衡状态。该技术可显著提高深井钻井速度。,该技术由美国能源部立项和资助,，,由美国坦普莱斯（,Tempress,）技术公司负责研制开发。,(三）负压脉冲钻井技术 钻杆,瞬间止流阀,提动阀,高速液流,PDC,或三牙轮钻头,排出口,负压脉冲,液推力,提高岩石,破碎能力,地震脉冲,瞬时止流阀示意图,(,三）负压脉冲钻井技术,钻井液从高速流道射出时具有很大的动能，瞬时止流阀可以将射流瞬时中断，可将这种动能转换成负压脉冲。由于水基钻井液的可压缩性很小，负压脉冲的量可以很大。,瞬间止流阀提动阀高速液流PDC或三牙轮钻头排出口负压脉冲液推,2002,年,2,月在贝克休斯公司的试验区对负压脉冲钻井系统的样机进行了现场试验。试验表明在硬岩石钻进可提高钻速,50%,。,脉冲还可以作为强震源，提供精度为,15,米,的垂直地震剖面。,(,三）负压脉冲钻井技术,HydroPulse,负压脉冲工具,开环试验,2002年2月在贝克休斯公司的试验区对负压脉冲钻井系统的样机,四、超前钻井技术开发与实验,（一）激光钻井技术,（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（二）微钻井技术,等离子孔道钻井技术就是利用高电压脉冲微放电作用，在钻头前的待钻岩石内形成等离子孔道。这种等离子孔道在不到一微秒的时间内以极快的速度扩张，使周围的岩石碎裂，产生直径,2.5,到,5,厘米的孔眼。,英国的斯特拉斯克莱德（,Strathclyde,）大学电子电气工程系负责研究该技术。,井眼直径,50mm,，因岩样尺寸所限，,最大深度,500-600mm,左右,(,四）等离子孔道钻井技术,等离子孔道钻井技术就是利用高电压脉冲微放电作用，在钻,等离子孔道钻井技术的研究工作已经达到现场试验阶段，英国石油工业特别工作组预测，等离子孔道钻井技术的成功开发对英国油气工业将产生重要影响。如果该技术能够应用到新油田的勘探和提高老油田的采收率，在今后几年内，有可能从北海开发出近,6.84,亿,m,3,的原油。,(,四）等离子孔道钻井技术,等离子孔道钻井技术的研究工作已经达到现场,四、超前钻井技术开发与实验,（一）激光钻井技术,（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（二）微钻井技术,(,五）“智能钻杆”,IntelliPipe (,智能钻杆,),具有双向通讯功能，数据传输速度高达,1,百万比特,/,秒,，比目前使用的技术快,10,万,倍。,该项目由美国能源部立项和资助，由,Grant Prideco,公司和,Novatek,工程公司组共同承担。,Intellipe(,智能钻杆）实物图,1,、概况,(五）“智能钻杆”,“,智能钻杆,”,的核心是隐置在,eXtreme Reach(XR),钻杆接头内的、独特的环形,非接触式耦合器,。,“,智能钻杆,”,与高速数据电缆和专有的耦合器连接起来。高速数据电缆装在钻杆和工具接头内，公接头与母接头通过螺纹连接后，两个耦合器就会接合到一起，使传输线路得以畅通，另外每,305,米放置一个专利放大接头。,(,五）“智能钻杆”,Intellipe(,智能钻杆）剖面图,2,、原理,“智能钻杆”的核心是隐置在eXtreme Reach,“,智能钻杆”能把采集到的高分辨率数据传到地面，使作业人员迅速作出正确的决策，从而提高钻井速度，降低钻井成本。,“智能钻杆”为地质导向钻井提供了强有力的技术支持，能够帮助司钻把井眼钻到油藏的最佳位置，有助于提高采收率。,“智能钻杆”可提供地面与井下的高速双向通讯线路，从而为其他新技术的开发铺平了道路。,3,、优点,(,五）“智能钻杆”,“智能钻杆”能把采集到的高分辨率数据传到地面，使作业人员迅速,汇 报 内 容,五、,成熟钻井技术新进展,二、国内外钻井新技术概况,三、,国外创新钻井技术,四、,前沿钻井技术开发与实验,六、,钻井成本分析及发展趋势,一、课题情况简介,汇 报 内 容 五、成熟钻井技术新进展 二、国内外钻井新技,五、成熟钻井技术新进展,（四）直井防斜打直新技术,（二）多分支井钻井技术,（一）水平井钻井技术,（三）欠平衡钻井技术,五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井,1,、水平井钻头,(,一）水平井钻井技术,抗冲击载荷,PDC,钻头,休斯公司增加保径的牙轮钻头,Slimdrill,公司的水平井钻头,休斯公司水平井钻头,1、水平井钻头(一）水平井钻井技术抗冲击载荷PDC钻头休斯公,(,一）水平井钻井技术,2,、井下动力钻具,打功率串联钻井马达和加长马达,Anadrill,公司的铰接式钻井马达,Slimdrill,公司的超短型非铰接式马达,(一）水平井钻井技术2、井下动力钻具打功率串联钻井马达和加长,(,一）水平井钻井技术,3,、导向钻井技术,4,、高压水射流径向水平钻井技术最新进展,美国,Petrolphysics,公司研制的,Petro Jet,径向水平井钻井系统采用了连接在连续管高压管柱末端的特制喷嘴和,103.4MPa,的高工作压力，使流体喷射速度达到,210-300,米,/,秒，极大地提高了钻速。,(一）水平井钻井技术3、导向钻井技术4、高压水射流径向水平钻,五、成熟钻井技术新进展,（四）直井防斜打直新技术,（二）多分支井钻井技术,（一）水平井钻井技术,（三）欠平衡钻井技术,五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井,(,二）多分支井钻井技术,1,、,TAML,六级分支井技术的应用增多,6,级多分支井完井系统和主井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封。连接处是一个专门的套管短节，包括两个向下延伸的套管分支。,(二）多分支井钻井技术1、TAML六级分支井技术的应用增多,(,二）多分支井钻井技术,膨胀管用于,6,级分支井,6,级双管柱完井分支井,6,级三翼分支井,Marathon,石油公司在美国俄克拉荷马州的,Carter-Knox,油田完成了一口,6,级三翼分支井，作业使用的是贝克石油工具公司的叠加分支系统（,Stackable Splitter),。,壳牌公司在尼日利亚完成了两口,6,级多分支井。使用的是贝克石油工具公司,Deepset,分支系统。,BP,公司在北海首次将可膨胀管技术用于,6,级多分支井，作业采用的是贝克石油工具公司的,Formation Junction,分支系统。,(二）多分支井钻井技术膨胀管用于6级分支井6级双管柱完井分支,五、成熟钻井技术新进展,（四）直井防斜打直新技术,（二）多分支井钻井技术,（一）水平井钻井技术,（三）欠平衡钻井技术,五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井,(,二）欠平衡钻井技术新进展,1,、钻进高压油藏的动态压力控制技术,英国,Duetag,欠平衡钻井服务公司开发出一向新的井控技术：动态压力控制技术，在实施高压欠平衡钻井时可快速、准确地控制井底压力，不需要地面高压或改变钻井液密度。,(二）欠平衡钻井技术新进展1、钻进高压油藏的动态压力控制技术,(,二）欠平衡钻井技术新进展,2,、高压可控欠平衡钻井系统,（,1,）,35MPa,旋转防喷器,（,2,）先进的四相分离技术,(二）欠平衡钻井技术新进展2、高压可控欠平衡钻井系统 （1）,(,二）欠平衡钻井技术新进展,3,、促进欠平衡钻井的井下调控阀,为了提高欠平衡钻井的安全性，美国威德福公司研制了一种新型井下调控阀，并首次由,Pinacle,作业公司在路易斯安那州地层压力大于,23.5MPa,的情况下欠平衡钻了四个分支井眼，取得良好效果。,(二）欠平衡钻井技术新进展3、促进欠平衡钻井的井下调控阀,五、成熟钻井技术新进展,（四）直井防斜打直新技术,（二）多分支井钻井技术,（一）水平井钻井技术,（三）欠平衡钻井技术,五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井,(,四）直井防斜打直新技术,VertiTrak,系统的导向翼肋,VertiTrak,系统的马达定子,VertiTrak,系统,VertiTrak,直井钻井系是贝克休斯,INTEQ,公司研制的新型防斜打直工具，是一种具有双向通讯功能的井下闭环钻进系统，特别适合大倾角地层。,(四）直井防斜打直新技术VertiTrak系统的导向翼肋Ve,汇 报 内 容,二、国内外钻井新技术概况,三、,国外创新钻井技术,四、,前沿钻井技术开发与实验,五、,钻井成本分析及发展趋势,一、课题情况简介,汇 报 内 容二、国内外钻井新技术概况 三、国外创新钻井技术,五、,钻井成本分析及发展趋势,1.,钻井成本的定义,2.,钻井成本预算,3.,影响钻井成本的因素,4.,降低钻井成本的管理和技术措施,5.,钻井成本发展趋势预测,五、钻井成本分析及发展趋势 1. 钻井成本的定义,1.,钻井成本的定义,钻井成本观察层面,狭义钻井成本和广义钻井成本,钻井成本的可比较性,钻井成本的可比较性,1.,钻井工程类型不同，钻井成本也会不同,2.,地质构造是影响钻井成本的主要因素,3.,社会和经济环境也是影响钻井成本的重要因素,1.钻井成本的定义钻井成本观察层面钻井成本的可比较性1.钻井,1,、固定费用（,fixed costs）,2,、与钻井时间有关的费用（,time dependent costs,）,3,、与深度有关的费用（,depth dependent costs,）,4,、工程管理费（,support costs,）,5,、不可预见费（,contingency costs,）,2.,钻井成本预算,1、固定费用（fixed costs）2、与钻井时间有关的费,影响钻井成本的主要技术因素,影响钻井成本的社会经济因素,3.,影响钻井成本的因素,影响钻井成本的主要技术因素3.影响钻井成本的因素,影响钻井成本的主要,技术因素,1.,影响钻井时间的变量,(1),钻头寿命 （,2,）机械钻速 （,3,）起下钻时间,(4),其它操作时间 （,5,）钻机日租费,2.,套管作业变量,影响钻井成本的,社会经济因素,钻机费用在钻井成本中占比重很大，决定钻机费用的因素除了钻井时间外，还有钻机费率的问题。在开放的市场经济国家，钻机费率是受市场经济规律来调节的，这就构成了影响钻井成本的社会经济因素。,3.,影响钻井成本的因素,影响钻井成本的主要技术因素影响钻井成本的社会经济因素3.影响,优化钻井工艺过程降低钻井成本,技术进步降低钻井成本,4.,降低钻井成本的措施,优化钻井工艺过程降低钻井成本4.降低钻井成本的措施,全球范围钻井成本发展趋势预测,石油和天然气价格升高会间接地带动单位钻井成本的增加；,从钻井工程将面临的自然环境来看，大面积的、容易被发现和开采的油气田越来越少，陆地边缘和海上深水区域的钻探和开发会逐渐增多，油气井的平均深度也会逐渐增加，这些都会使单位钻井成本增加；,未来能降低钻井成本的因素是技术进步和优化工艺过程；,从各国宏观统计数字来看，单位油气井成本和单位钻井成本会越来越高，而从微观的角度来看，普通陆地直井工程的成本可能会受益于技术进步而越来越低。,全球范围钻井成本发展趋势预测石油和天然气价格升高会间接地带动,