钻井新技术介绍.doc

中国石油 中国石油 2011.9 2011.9 主讲人：文涛 主讲人：文涛 钻井是石油工业的龙头。钻井工程作为油气勘探开发的主要手段，具有资金、技术密集，高投资、高风险的特点。 钻井占勘探开发投资的50%以上，钻井水平的高低对于油气勘探开发效益具有十分重大的影响。合理的钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探、开发效益的重要保证。 前言 提 纲 第一部分 世界钻井技术发展趋势 第二部分 世界钻井技术新进展 第三部分 国内钻井新技术的应用 发展方向 单直径井钻井完井技术 智能完井技术 微孔井钻井完井技术 超深水钻井完井技术 天然气水合物钻井完井技术 前沿技术 目标 手段 1. 快 2. 准 3. 效 4. 健康、安全和环保(HSE) 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 10.超深水钻井 一、世界钻井技术发展趋势 可膨胀管 可膨胀管 TSP TSP钻头 钻头 导向泥浆马达 导向泥浆马达 PDC PDC钻头 钻头+井下动力钻具 井下动力钻具 顶部驱动系统 顶部驱动系统 水平井 水平井 MWD MWD MRC MRC井、智能完井 井、智能完井 套管钻井技术 套管钻井技术 海底钻井技术 海底钻井技术 一趟钻钻井际?一趟钻钻井技术 80 80年代 年代 90 90年代 年代 21 21世纪 世纪 大位移井 大位移井 多分支井 多分支井 地质导向 地质导向 LWD LWD 旋转闭环导向 旋转闭环导向 连续管钻井 连续管钻井 自动垂直钻井 自动垂直钻井 小井眼 小井眼 欠平衡（气体）钻井 欠平衡（气体）钻井 国内钻井技术水平 一、世界钻井技术发展趋势 未来高度需求重点发展的钻井技术有3个方面：第一是降低每米钻井进尺费用技术；第二是降低旋转导向费用技术；第三是提高钻井速度技术 需求高的技术：智能完井、钻井最优化 需求适度的技术：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、膨胀套管/尾管技术、高温井技术、绕性连续管钻井等技术 3 % 3 % 6 % 6 % 1 1 % 8 % 5 % 9 % 6 % 6 % 6 % 8 % 1 5 % 1 8 % 0 % 2 % 4 % 6 % 8 % 1 0 % 1 2 % 1 4 % 1 6 % 1 8 % 2 0 % 占所钻井的百分数 连 续 油 管 钻 井 连 续 油 管 完 井 欠 平 衡 钻 井 智 能 完 井 井 底 压 力 温 度 测 量 仪 （ P / T W D ） 2 0 0 1年 2 0 0 3年 2 0 0 6年 一、世界钻井技术发展趋势 从近年来钻井技术发展趋势看，每一项钻井技术的重大进展都对应着某项高技术的引入。钻井主导技术的发展实质上是把钻井、录井、测井与信息技术四者集成于一体，最大限度地实现提高油气层的发现、提高单井产量、缩短钻井周期、降低“吨油成本”这个目标的一个高效的钻井系统，并将在油气勘探开发中扮演越来越重要的角色 一、世界钻井技术发展趋势 钻井技术发展趋势 技术趋势 50年代 现代钻井起步 优选参数钻井 ?优化钻头参数 ?科学打探井 ?喷射钻井 丛式井技术 ?定向井技术 ?有线随钻测量 ?防碰、绕障、 ?井下动力钻具 ?油层保护技术 7885年 85-90年 05年至今 水平井技术 ?长、中、短半径 水平井 ?欠平衡钻井 ?MWD技术 ?弯螺杆技术 ?PDC钻头应用 95-2000年 复杂深井技术 ?超高密度钻井液 与水泥浆 ?井眼稳定技术 ?压力预测技术 ?侧钻水平井 ?MTC技术 ?LWD应用 ?气层保护技术 90-95年 2000-05年 欠平衡技术 ?气体钻井 ?不压井起下钻 ?分支井技术 ?位移3000米的 ?大位移井 ?MWD国产化 ?交流变频钻机 ?综合录井资料 工程应用 水平井、欠平衡规模 应用 ?位移5000米的 大位移井 ?4级分支井钻完井 ?套管阀、冻胶阀 ?全过程欠平衡 ?欠平衡钻井装备国产化 ?12000m钻机和配套 顶驱国产化 ?连续管生产线、连续 管作业机 ?综合录井仪 ?数字化钻机仪表 ?LWD近钻头地质导向 ?欠平衡、水平井规模 应用 更 深-钻井深度与难度越来越大 更 快-钻井速度越来越快 更高效-综合勘探开发效益更高 更安全-安全性更好 更环保-更注重环保 更聪明-大量应用计算机等信息技术 一、世界钻井技术发展趋势 提 纲 第一部分 钻井技术发展趋势 第二部分 钻井技术新进展 第三部分 国内钻井新技术的应用 据美国对世界144家主要油公司及钻完井作业公司调查显示，2006年世界钻井井型呈现多样化，但仍以直井为主，水平井、分支井、老井侧钻等特殊工艺井比例增加。 3 2 %2 %4 %2 6 %5 %6 6 %0 %1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %直 井 重 入 井 水 平 井 分 支 井 大 位 移 井 异 常 复 杂 井占调查公司总井数的百分比二、世界钻井技术新进展 近年来国外石油钻机能力不断增加，自动化配套进一步完善。钻机主要发展动向有： 石油钻机朝着不断满足石油工程需要的方向发展 高性能的机、电、液一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善 大量增加自动化工具，减轻操作者劳动强度，为提高劳动生产率创造条件 提高钻机移运性降低搬家安装费用 大量采用智能信息技术，提高钻机的智能化水平 更加注重健康、安全和环保 2.1 石油钻机 近年来，国际上钻井技术的发展趋势已经由传统的建立油气通道发展到采用钻井手段来实现勘探开发地质目的，提高单井产量和最终采收率。 水平井、多分支井、鱼骨井技术由于进一步提高了油藏暴露面积，有利于提高采收率、降低吨油开采成本而得到推广应用。 MRC（最大储层有效进尺）：利用钻井手段提高储层段的进尺，大幅度提高单井产量（单井储层进尺大于5000米）。 ERC（极限钻井）：充分发挥装备、技术极限，最大限度在储层延伸钻进。 2.2 特殊工艺井钻井技术 美国和加拿大水平井占总井数的比例接近10%。 多分支井在降低开发成本、提高采收率等方面已见到了很好的效果；并实现了系列化和标准化 大位移井技术已达到12km。 Austin Chalk地区，直井：水平井：多分支水平井=1.0：0.48：0.39 北海地区，直井：水平井：多分支水平井=1.0：0.77：0.56 2.2 特殊工艺井钻井技术 套管钻井的主要优点是节省下套管时间。Tesco公司认为套管钻井可节约钻井时间30%以上 国外形成了表层套管、技术套管钻井，最近又发展了尾管钻井技术 国外最新提出了钻完井“一趟钻”概念，即用一趟钻实现钻井、测井、完井等部分作业。 套管钻井技术改变了常规钻井的作业方式，同步实现井下破岩钻进和下套管，既降低工程费用，又减少井下复杂和事故的发生，并有利于储层保护，因而具有良好的发展和应用前景；并且必将对钻井工业未来的发展造成重大影响，应成为我们技术跟踪的重点之一 2.3 套管钻井技术 欠平衡和气体钻井技术是九十年代在国际上迅速发展起来的一项钻井新技术，在北美地区得到了广泛的应用。 针对窄密度窗口与大位移井、深水钻井发展了控压钻井技术。 美国历年欠平衡钻井数统计 2.4 欠平衡钻井技术 3 3 %2 0 %2 4 %5 6 %3 6 %2 5 %0 % 1 0 % 2 0 % 3 0 % 4 0 % 5 0 % 6 0 %其 它麦 克 巴 / S m i t h斯 仑 贝 谢哈 里 伯 顿 / B a r o i d贝 克 休 斯 / I n t e q威 得 福 / W i l l i a m s( 红 字 为 2 0 0 3 年 的 结 果 )（ 1 1 % ）（ 1 9 % ）（ 3 1 % ）（ 3 2 % ）（ 3 6 % ）（ 5 2 % ） 2006年世界欠平衡钻井领域排行榜 美国专家预测，未来几年欠平衡钻井仍然有较高的潜力。 2.4 欠平衡钻井技术 无风险钻井系统（No Drilling Surprise，简称NDS） NDS由斯伦贝谢公司研发，钻前综合邻井钻井、录井、测资料及地震资料形成钻井地质力学模型，通过随钻测井与录井实时监测参数不断修正模型，可以及时发现井下异常与事故复杂预兆，及时采取措施，预防复杂与事故的发生。 ? 高压地层 ? 溢流、井漏层 ? 井眼塌落、扩大等 ? 卡钻具、断钻具 ? 井眼清洗问题 ? 钻压传输问题 ? 高震动 NDS PERFORM LWD ? 随钻环空压力 ? 随钻孔隙压力预测 ? 井底钻井参数 ? 卡钻警报 ? 实时井眼稳定性 风险分析 实时解释 避免钻井问题 NDS可以实现 井眼稳定性控制 孔隙压力控制 漏失控制 井眼摩阻控制 套管柱合理化 NDS工作原理图 2.5 无风险钻井系统 6 2 86 9 08 9 77 1 19 0 99 2 89 9 502 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 01 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5近年来美国完成的深井钻井数量 2.6 复杂深井钻井技术 先后发展并完善了垂直钻井系统、无风险钻井系统、气体钻井技术、控压钻井技术、新型钻井液与固井水泥浆技术、高效钻头技术、膨胀管和波纹管技术等对付深井、超深井钻井难题的高新技术，有效地解决了高陡构造地区易斜地层的快速钻进问题、复杂地层的漏失问题、窄密度窗口安全钻进问题和深层高研磨性地层提速问题等技术难题，大大提高了深井钻井效率和探井发现率 2.6 复杂深井钻井技术 目前随钻测量的发展趋势是多参数集成化、定向探测、深度探测、成像测量、特殊测量发展，为适应这些需要，数据传输速度越来越快，并逐步取代电缆测井。 目前该领域主要有：随钻电测井、随钻声测井、随钻核磁共振测井、随钻井底压力测量、随钻陀螺测量、随钻井下诊断以及随钻地层测试等。 公 司 MWD /LWD市场使用份额 2003年 2006年 贝克休斯/Inteq 21% 27% 哈里巴顿/Sperry-Sun 32% 24% 斯伦贝谢/Anadrill 23% 23% 威德福/Pathfinder 12% 5% Computalog/PDI 2% 3% 2.7 随钻测量、随钻测井和随钻测试技术 近几年，导向钻井技术已经从初级导向钻井、地面人工控制的导向钻井逐渐发展到目前的全自动井下闭环旋转导向钻井。 工程地质一体化设计是国外钻井设计软件发展的共同特征，工程与地质紧密结合是储层钻遇率的保证。 旋转导向技术在国外得到了迅猛发展，也正是这一技术的发展，提高了大位移井与薄储层钻井导向能力。 斯 仑 贝 谢 旋 转 导 向 系 统 发 展 情 况 - 1 0 0 , 0 0 0 2 0 0 , 0 0 0 3 0 0 , 0 0 0 4 0 0 , 0 0 0 5 0 0 , 0 0 0 6 0 0 , 0 0 0 7 0 0 , 0 0 0 8 0 0 , 0 0 0 9 0 0 , 0 0 0 1 , 0 0 0 , 0 0 0 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 每 季 度 英 尺 数 平 均 无 故 障 工 作 时 间 2.7 旋转导向与地质导向技术 膨胀管分为实体膨胀管（SET）、膨胀割缝管（EST）和膨胀防砂管（ESS）三大类；主要用于油井修复、完井和建井 2007年进行了单一井径井现场验证试验。这一技术可以大大扩大复杂深井套管层次，从而大幅度提升复杂深井钻井能力。 事 故 井 段 事 故 井 段 问 题 地 层 2.8 膨胀管技术 美国从1994年起就开始在PruHole油田东部地区全面实施连续油管钻井，在加拿大Alberta南部地区用连续油管钻井数量占该地区全部钻井数量的10%以上。截止2005年底，全世界用连续管钻井已超过10000口。预计今后每年应用连续管技术钻井数将达到1000口左右 用连续油管钻井具有广泛发展潜力，用连续油管侧钻与普通侧钻方法相比，费用可节省40% 目前，美国已研制出高强度大直径(89mm和127mm)连续油管、小直径井下马达、高扭矩导向工具、井下钻具组合和多路传输接头等工具，为连续油管钻井创造了条件 连续油管钻井深度目前已达3000m，过油管侧钻深度已达到5000m 2.9 连续油管钻井技术 微小井眼技术是一项崭新的油气开发技术，尚处在发展的初期。它是以连续油管技术装备为中心发展起来的一套集钻井、测试、采油等功能装备和技术于一体的集成技术 2.10 微小井眼技术 螺杆钻具是一种井底动力钻具，在定向井、水平井井眼轨道控制和直井复合钻井提速方面发挥了重要作用 世界上从事螺杆钻具研制的知名公司主要是贝克休斯、斯佩里森、国民油井、Black Max和斯仑贝谢公司等 目前螺杆钻具技术发展主要是研制高性能马达，包括延长螺杆钻具的寿命，提高抗高温特性、导向能力和低转速特性。以适应特殊工艺井和直井提高钻井速度的需要 2.11 高性能螺杆钻具 煤层气作为新兴的非常规天然气资源，在美国得到了巨大的发展，2005年美国煤层气年产量达到505108m3，其中低煤阶煤层气158108m3，占31%。加拿大是继美国之后成功开发煤层气的国家之一，2006年钻煤层气生产井6500口，年产煤层气46108m3 美国煤层气钻井及其产量 2.12 煤层气钻井技术 国外开发煤层气的钻井新技术主要是空气钻井+裸眼完井、羽状水平井、U型MRC井钻井技术、树状辐射型TRD钻井技术钻入煤层段500m长；在煤层中累计水平进尺达到10000m，提高产量510倍，取得良好的开发经济效益 2.12 煤层气钻井技术 钻井设计与分析软件：主要有Landmark、M-S Excel、Schlumberger、Peloton、Maurer和Paradigm等 三维可视化钻井新技术：美国哈里伯顿Landmark、BP、INTEQ等公司已经创建了世界上最快、最大、最先进的钻井可视化计算系统 90%94%88%88%86%80%86%88%70%76%86%70%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%用户满意度LandmarkM-S ExcelSchlumbergerPelotonMaurerParadigm2003年 2006年2.13 钻井软件和信息化技术 加拿大建立提高钻井效率的全国钻井基础数据库 钻井远程快速决策系统 2.13 钻井软件和信息化技术 提 纲 第一部分 世界钻井技术发展趋势 第二部分 世界钻井技术新进展 第三部分 国内钻井新技术的应用 三、国内钻井新技术的应用 SAGD双水平井钻 SAGD双水平井钻井技术 水平井与地质导向钻井技术 欠平衡与气体钻井技术 深井超深井钻井技术 套管钻井技术 膨胀管与波纹管技术 膨胀管与波纹管技术 3.1 SAGD双水平井钻井技术 蒸汽辅助重力泄油（Steam Assistance Gravity Drive）是开发超稠油油藏的一项前沿技术，国外主要以加拿大为代表，国内辽河油田SAGD技术发展较快，最具代表性。该项技术适合于开采原油粘度非常高的超稠油油藏或天然沥青。其是以蒸汽作为热源，通过热传导与热对流相结合，实现蒸汽和油水之间的对流，在依靠原油和凝析液的重力作用采油。 蒸汽辅助重力泄油（Steam Assistance Gravity Drive）是开发超稠油油藏的一项前沿技术，国外主要以加拿大为代表，国内辽河油田SAGD技术发展较快，最具代表性。该项技术适合于开采原油粘度非常高的超稠油油藏或天然沥青。其是以蒸汽作为热源，通过热传导与热对流相结合，实现蒸汽和油水之间的对流，在依靠原油和凝析液的重力作用采油。 采取一对上下平行的水平井，可根据油藏及开采特征，进行地质模拟，以便选择适合的两水平井之间的垂直距离，转入SAGD阶段以后，位于上面的水平井作为注入井，下面的水平井则为采油井. 采取一对上下平行的水平井，可根据油藏及开采特征，进行地质模拟，以便选择适合的两水平井之间的垂直距离，转入SAGD阶段以后，位于上面的水平井作为注入井，下面的水平井则为采油井. SAGD双水平井关键技术 SAGD双水平井关键技术 （1）井眼轨迹控制 （1）井眼轨迹控制 难点：井深浅，造斜率较大； 水平段必须保持水平； 两口井纵向、横向间距均有严格要求 ，水平段垂距一般在4-10m。 上下井存在磁干扰问题。 难点：井深浅，造斜率较大； 水平段必须保持水平； 两口井纵向、横向间距均有严格要求 ，水平段垂距一般在4-10m。 上下井存在磁干扰问题。 解决方案： 生产井采用MWD测量方式； 采用磁导向钻井技术钻进注气井。 解决方案： 生产井采用MWD测量方式； 采用磁导向钻井技术钻进注气井。 图：设计垂直剖面 图：设计垂直剖面 3.1 SAGD双水平井钻井技术 SAGD双水平井关键技术 SAGD双水平井关键技术 （1）井眼轨迹控制 （1）井眼轨迹控制 磁导向钻井技术基本原理 磁导向钻井技术基本原理 组成： 组成： MGT磁场发射源 MGT磁场发射源 磁场接收传感器 磁场接收传感器 工作原理： 工作原理： 首先位于生产井中的MGT磁场产生一个已知强度和方位的磁场； 注气井中通过一个改装的MWD传感器检测这个电磁场的强度和方位，进而确定磁场源和传感器的距离和方位。 首先位于生产井中的MGT磁场产生一个已知强度和方位的磁场； 注气井中通过一个改装的MWD传感器检测这个电磁场的强度和方位，进而确定磁场源和传感器的距离和方位。 MWD MGT/MGS 注气井 生产井 磁力线 图 MGT磁性导向工具的测量原理 图 MGT磁性导向工具的测量原理 3.1 SAGD双水平井钻井技术 SAGD双水平井关键技术 SAGD双水平井关键技术 （2）套管下入技术 （2）套管下入技术 难点：浅层水平井由于井眼尺寸大、垂深浅、井眼曲率大等特点，造成套管下入时摩阻较大。 难点：浅层水平井由于井眼尺寸大、垂深浅、井眼曲率大等特点，造成套管下入时摩阻较大。 解决方案： 解决方案： 调整钻井液性能，加强其润滑性； 优选套管扶正器，加强居中性； 采用套管下入的加压装置。 调整钻井液性能，加强其润滑性； 优选套管扶正器，加强居中性； 采用套管下入的加压装置。 图： 套管下入加压装置 图： 套管下入加压装置 3.1 SAGD双水平井钻井技术 SAGD双水平井关键技术 SAGD双水平井关键技术 （3）环空岩屑床清除技术 （3）环空岩屑床清除技术 对于大斜度井及水平井钻井过程中，若在下井壁形成岩屑床，就需要采用相关措施进行清除，以避免造成井下复杂情况 对于大斜度井及水平井钻井过程中，若在下井壁形成岩屑床，就需要采用相关措施进行清除，以避免造成井下复杂情况 解决方案： 改善泥浆性能 紊流状态下的钻井液对大斜度井段可提供良好的井眼净化 大排量提高环空返速法 在大位移井或水平井钻井中，加大泵排量，提高环空返速，可使钻井液携岩作用明显增强，从而有效清除岩屑床 。（地层须稳定） 机械清除法 短程起下钻、分段循环和划眼等措施，以破坏和清除岩屑床。有顶部驱动手段的可利用边起钻边转动钻具的办法搅动岩屑床 。 解决方案： 改善泥浆性能 紊流状态下的钻井液对大斜度井段可提供良好的井眼净化 大排量提高环空返速法 在大位移井或水平井钻井中，加大泵排量，提高环空返速，可使钻井液携岩作用明显增强，从而有效清除岩屑床 。（地层须稳定） 机械清除法 短程起下钻、分段循环和划眼等措施，以破坏和清除岩屑床。有顶部驱动手段的可利用边起钻边转动钻具的办法搅动岩屑床 。 3.1 SAGD双水平井钻井技术 常规SAGD水平井磁导向钻井施工程序 常规SAGD水平井磁导向钻井施工程序 （1）使用MWD进行轨迹测量和控制技术，钻位于下方的生产井； （2）生产井完钻后，原钻机移动至注汽井进行钻进作业； （3）由于注气井只需要钻技术套管附件等，采用小修钻机即可完成； （4）采用小尺寸（如3?）钻杆在生产井水平段中送入MGT磁场发射装置，每隔一定距离（2040m）设置靶点一个(记为靶点1#、2#、3#、)； （5）注气井水平段采用磁导向轨迹控制技术钻进。下入钻具带MGT探测器（电缆连接），首先以生产井的1#靶点为目标点，从生产井通过改装的MWD传感器获取MGT磁场数据，引导注气井的钻进； （6）注气井钻进时，随着向1#靶点逐渐靠近，磁导向信号逐渐增强。当信号饱和时注气井停止钻进。再以2#靶点为目标点，引导注气井眼的钻进，完成轨迹的精细控制。 （7）重复上述过程，直至完成注气井水平段的钻进； （1）使用MWD进行轨迹测量和控制技术，钻位于下方的生产井； （2）生产井完钻后，原钻机移动至注汽井进行钻进作业； （3）由于注气井只需要钻技术套管附件等，采用小修钻机即可完成； （4）采用小尺寸（如3?）钻杆在生产井水平段中送入MGT磁场发射装置，每隔一定距离（2040m）设置靶点一个(记为靶点1#、2#、3#、)； （5）注气井水平段采用磁导向轨迹控制技术钻进。下入钻具带MGT探测器（电缆连接），首先以生产井的1#靶点为目标点，从生产井通过改装的MWD传感器获取MGT磁场数据，引导注气井的钻进； （6）注气井钻进时，随着向1#靶点逐渐靠近，磁导向信号逐渐增强。当信号饱和时注气井停止钻进。再以2#靶点为目标点，引导注气井眼的钻进，完成轨迹的精细控制。 （7）重复上述过程，直至完成注气井水平段的钻进； 3.1 SAGD双水平井钻井技术 3.2 深井超深井钻井技术 深井钻井技术主要包括6大类 深井钻井技术主要包括6大类 地层孔隙压力评价技术 井身结构及套管柱优化设计 防斜打快技术 井壁稳定技术 钻头选型技术 高效破岩及钻井参数优选技术 地层孔隙压力评价技术 地层孔隙压力评价技术 钻前预测方法 钻前预测方法 随钻监测方法 随钻监测方法 钻后测井检测法 钻后测井检测法 实测地层孔隙压力 实测地层孔隙压力 地震层速度 地震层速度 DC指数法 DC指数法 泥页岩声波时差 泥页岩声波时差 泥页岩电阻率 泥页岩电阻率 泥页岩密度 泥页岩密度 钻杆测试（DSTS） 钻杆测试（DSTS） 重复地层测试（RFT） 重复地层测试（RFT） 多层位测试器（FMT） 多层位测试器（FMT） 3.2 深井超深井钻井技术 3.2 深井超深井钻井技术 井身结构及套管柱设计 井身结构及套管柱设计 重要性： 重要性： 可膨胀套管 可膨胀套管是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良好的 是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良好的塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在直径 塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在直径方向上膨胀 方向上膨胀1030% 1030%左右，同时，在冷做硬化效应下提高自 左右，同时，在冷做硬化效应下提高自身刚性 身刚性 可膨胀套管 可膨胀套管是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良好的 是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良好的塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在直径 塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在直径方向上膨胀 方向上膨胀1030% 1030%左右，同时，在冷做硬化效应下提高自 左右，同时，在冷做硬化效应下提高自身刚性 身刚性 （1）设计合理的井身结构和套管柱，能有效避免复杂事故，安全顺利钻进，并确保储层安全 （1）设计合理的井身结构和套管柱，能有效避免复杂事故，安全顺利钻进，并确保储层安全 （2）套管成本占钻井成本的相当大的比例，设计最优化的套管柱能节约成本。 （2）套管成本占钻井成本的相当大的比例，设计最优化的套管柱能节约成本。 目前发展的新型技术可膨胀套管技术 目前发展的新型技术可膨胀套管技术 切削量： 230m3 切削量： 70m3 泥浆/水泥量： 445m3 泥浆/水泥量： 150m3 使用的钻机大 使用的钻机小 133/8” 95/8” 7” 5” 7” 使用可膨胀套管技术预计节约钻井费用在50%以上。 技术发展的最终目标两种套管参数对比 3.2 深井超深井钻井技术 3.2 深井超深井钻井技术 防斜打快技术（介绍两种新工具） 防斜打快技术（介绍两种新工具） 遥控变径稳定器 遥控变径稳定器 通过泥浆泵可以调整稳定器的尺寸大小，改变下部钻具的井斜控制能力 通过泥浆泵可以调整稳定器的尺寸大小，改变下部钻具的井斜控制能力 外部形状 外部形状 内部构造 内部构造 3.2 深井超深井钻井技术 垂直钻井系统（POWER-V） 垂直钻井系统（POWER-V） POWERV在井下工作后，电子控制部分的内部传感器(磁力仪和重力加速仪等)测量到井底的井斜和方位，与设定的工具面(180。，重力低边)进行比较，控制引鞋的方向，使机械导向部分的三个导向推力块在每个转动周期当转到上井壁(高边)时在泥浆液压作用下伸出，作用于上井壁(高边)，改变钻头作用方向，切削下井壁(低边)，实现降斜的目的，目前POWERV(垂直钻井技术)正在钻井工程界广泛推广应用。 POWERV在井下工作后，电子控制部分的内部传感器(磁力仪和重力加速仪等)测量到井底的井斜和方位，与设定的工具面(180。，重力低边)进行比较，控制引鞋的方向，使机械导向部分的三个导向推力块在每个转动周期当转到上井壁(高边)时在泥浆液压作用下伸出，作用于上井壁(高边)，改变钻头作用方向，切削下井壁(低边)，实现降斜的目的，目前POWERV(垂直钻井技术)正在钻井工程界广泛推广应用。 3.3 欠平衡与气体钻井技术 欠平衡钻井优势 欠平衡钻井优势 减少或防止地层污染 对产层进行实时连续调查 提高钻速, 提高钻头寿命 杜绝或减少井漏 杜绝或减少压差卡钻等井下复杂 提前生产,降低完井及增产作业成本 提高初期产量 延长有效储层开采期和发现新的产层。 减少或防止地层污染 对产层进行实时连续调查 提高钻速, 提高钻头寿命 杜绝或减少井漏 杜绝或减少压差卡钻等井下复杂 提前生产,降低完井及增产作业成本 提高初期产量 延长有效储层开采期和发现新的产层。 分类： 分类： （1）气体钻井 （2）雾化钻井 （3）泡沫钻井 （4）充气钻井 （5）水或卤水钻井液钻井 （6）油包水或水包油钻井液钻井 （7）常规钻井液钻井 （1）气体钻井 （2）雾化钻井 （3）泡沫钻井 （4）充气钻井 （5）水或卤水钻井液钻井 （6）油包水或水包油钻井液钻井 （7）常规钻井液钻井 阀体总成 钻具 副管 阀底压力测量 经过多年持续研究，目前CNPC已经自主研制了旋转防喷器、套管阀、不压井起下钻装置、空气压缩机、增压机、分离器、空气锤、雾化泵、空气螺杆、空气震击器、减震器等井下和地面工具，实现了气体钻井装备的国产化，配套完善了欠平衡、气体钻井装备、工具、工艺技术。 7“和9-5/8”套管阀：由套管阀本体、压力传输系统、地面控制系统、套管阀附件等构成。 3.3 欠平衡与气体钻井技术 空气随钻震击器、空气机械减震器在伊朗应用 空气螺杆 空气螺杆 K7LZ120 K7LZ120、K7LZ244 K7LZ244、K5LZ95 K5LZ95、K7LZ172 K7LZ172、K7LZ197 K7LZ197 五个系列产品 五个系列产品 雾化泵在玉门、四川（中石油、中石化）、长庆4口井应用 套管阀 空气锤在四川等油田多口井应用，尤其在龙岗1井应用效果显著。发展重点是产品系列化。 3.3 欠平衡与气体钻井技术 BY60型不压井起下钻装置 额定提升?0吨 额定加压防顶力：30吨 起下最大行程：3.5m 公称通径：280mm 下入速度：024m/min 起升速度：012m/min 3.3 欠平衡与气体钻井技术 几何靶区向跟踪油层的地质导向发展 MWD+岩屑录井：以气测、钻时和岩屑反映地层变化，适合于厚层。 MWD+LWD：测量点距钻头8m以外，相对可及时反映地层变化，但无法判断边界变化。 MWD+近钻头电阻率、方位电阻率和方位伽马等：近钻头测量，及时反映地层变化，实现地质导向。 MWD+旋转导向+近钻头电阻率、 360度方向性边界探测、EMWD：提高水平井钻井效率，提高储层评价的及时性与准确性。 2002年前 2006年 2003年 2007年后 地质导向技术快速发展保证了薄层、稠油等复杂油藏高效开发的要求 水平井导向方式的发展历程 6m 3m 2m 地质靶区 效益靶区 “钻头跟着油味走” 3.4 水平井与地质导向钻井技术 地质导向钻井技术是通过“测、传、导”的功能，即通过近钻头地质参数与工程参数的测量、井下与地面的双向信息传输和地面控制决策，引导钻头及时发现和准确钻入油气层，并在油气层中保持很高的钻遇率，从而提高发现率和油气井产量，达到增储上产的目的。 中国石油集团钻井工程技术研究院经过10多年的研究，研制成功CGDS-I近钻头地质导向系统，使我国成为世界上第三个掌握该项技术的国家。实现了产业化，在3年多、15口井的应用中取得了显著的效果。 主要技术参数 可测3个近钻头地质参数：钻头电阻率，方位电阻率，方位自然伽马 可测2个近钻头工程参数： 井斜角，重力工具面角 可测3个定向参数：井