钻井技术现状及未来

1、石油大学石油大学(华东华东)石油工程学院石油工程学院周广陈周广陈二二00四年八月四年八月石油大学石油大学(华东华东)石油工程学院钻井教研室石油工程学院钻井教研室周广陈周广陈 Tel. 0546 -8396897(O) M-Tel.要内容主要内容 钻井技术发展历史回顾钻井技术发展历史回顾 影响钻井技术发展的因素影响钻井技术发展的因素 钻井技术发展趋势钻井技术发展趋势一、钻井技术发展历史回顾一、钻井技术发展历史回顾 （以旋转钻井为例）（以旋转钻井为例） 1、概念阶段、概念阶段（1901-1920） 开始把钻井和洗井两个过程联系在一起，开始把钻井和洗井两个过程联系在一起，并

2、使用了牙轮钻头和注水泥封固套管的工艺。并使用了牙轮钻头和注水泥封固套管的工艺。 2、发展阶段、发展阶段（1920-1948） 这个时期的钻井工艺、固井工艺、牙轮钻这个时期的钻井工艺、固井工艺、牙轮钻头、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。头、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。 3、科学化钻井阶段、科学化钻井阶段（1948-1968） 这个阶段开展了大量的科学研究，这个阶段开展了大量的科学研究，使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有：使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有： 高压喷射钻井高压喷射钻井 高效牙轮钻头高效牙轮钻头 （镶齿、滑动密封轴承钻头）（镶齿、滑

3、动密封轴承钻头） 优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液）优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液） 优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数）优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数） 以上技术使钻井速度产生了大的飞跃。以上技术使钻井速度产生了大的飞跃。 地层压力检测技术、油气井压力控制技术、钻井液固相控制技术地层压力检测技术、油气井压力控制技术、钻井液固相控制技术 平衡压力钻井技术。平衡压力钻井技术。 以上技术使钻井速度又一次产生了大的飞跃。以上技术使钻井速度又一次产生了大的飞跃。 4、自动化钻井阶段、自动化钻井阶段 （1968至今）这个时期主要体现电子仪表、自动测至今）这个时期主要体现

4、电子仪表、自动测量和计算机在钻井工程中的应用。例如：钻井参数的自动测量、综合录井仪、量和计算机在钻井工程中的应用。例如：钻井参数的自动测量、综合录井仪、随钻测量技术等。随钻测量技术等。由于以上技术的应用，才得以实现最优化钻井、自动化钻由于以上技术的应用，才得以实现最优化钻井、自动化钻井。井。 （二）科学化钻井的概念（二）科学化钻井的概念 钻井工程是一项投资大、风险大、技术密集、多学科交钻井工程是一项投资大、风险大、技术密集、多学科交叉的系统工程，钻井工程设计和施工的合理性直接关系到钻叉的系统工程，钻井工程设计和施工的合理性直接关系到钻井工程的成败或工程的质量。现代钻井所追求的目标是保护井工程的

5、成败或工程的质量。现代钻井所追求的目标是保护油气层、解放油气层、加快钻井速度、提高钻井的整体经济油气层、解放油气层、加快钻井速度、提高钻井的整体经济效益。效益。所谓科学化钻井就是优化钻井工程设计和施工措施，所谓科学化钻井就是优化钻井工程设计和施工措施，科学地进行钻井工程施工，达到钻井工程所追求的最终目标科学地进行钻井工程施工，达到钻井工程所追求的最终目标。科学化钻井的内容科学化钻井的内容A 、科学化钻井设计、科学化钻井设计 利用地质地层信息进行以下设计：利用地质地层信息进行以下设计： 井身结构设计井身结构设计 钻进参数设计钻进参数设计 钻头选型钻头选型 钻井液设计钻井液设计 . . . . .

6、 . . . . . .B 、 科学化钻井施工科学化钻井施工 钻井工程的每一个环节都要采用最优措施，并用必要的手段对钻井工程的全过程进行实时监控。 几项配套技术几项配套技术 地层压力随钻监测技术 油气井压力控制技术 钻井液固相控制技术C、 油气层保护油气层保护 钻井液体系与地层配伍 钻进过程中尽量避免或减轻钻井液对地层的伤害综合录井的概念综合录井的概念 集地质录井和钻井工程录井为一体的录井称为综合录井集地质录井和钻井工程录井为一体的录井称为综合录井。完成综合录井任务的仪器为综合录井仪。综合录井与科学化钻井的关系综合录井与科学化钻井的关系 综合录井仪采集和计算的100多个参数中有70%以上的参数

7、是钻井工程参数，所以利用综合录井仪实时监控钻井工程施所以利用综合录井仪实时监控钻井工程施工，是保证科学化钻井实施的重要手段。工，是保证科学化钻井实施的重要手段。 1、油气勘探和开发的要求、油气勘探和开发的要求 油气勘探和开发的目标油气勘探和开发的目标 增加储量，增加产量，提高效益，降低成本。增加储量，增加产量，提高效益，降低成本。 增加储量增加储量 扩大勘探领域：海洋、沙漠、戈壁、扩大勘探领域：海洋、沙漠、戈壁、深部地层深部地层。 各种钻井新技术正是在这种形势的要求下而相继产生。各种钻井新技术正是在这种形势的要求下而相继产生。 典型的钻井新技术有典型的钻井新技术有：水平井、大位移井、欠平衡压力

8、钻：水平井、大位移井、欠平衡压力钻井、小井眼井、超深井、分支井、多底井、导向钻井等。井、小井眼井、超深井、分支井、多底井、导向钻井等。 2、科学技术发展的影响、科学技术发展的影响 电子信息技术、计算机技术的迅猛发展拖动了钻井技术的电子信息技术、计算机技术的迅猛发展拖动了钻井技术的发展，电子计算机技术在钻井工程中的应用使钻井工程走向智发展，电子计算机技术在钻井工程中的应用使钻井工程走向智能化有了可能。典型的技术有：数据的实时采集（地面的综合能化有了可能。典型的技术有：数据的实时采集（地面的综合录井仪、井下录井仪、井下MWD、LWD、FEWD）、数据的远程传输、导）、数据的远程传输、导向钻井等。向

9、钻井等。 三、钻井技术发展的趋势三、钻井技术发展的趋势 1、特殊工艺井钻井技术、特殊工艺井钻井技术 2、提高机械钻速（特别是深井超深井）、提高机械钻速（特别是深井超深井） （1）欠平衡压力钻井）欠平衡压力钻井 （2）动力钻）动力钻+旋转钻旋转钻+PDC钻头（或其它特种钻头）钻头（或其它特种钻头） （3）超高压钻井）超高压钻井 3、钻井智能化、钻井智能化 数据采集数据采集 地面（综合录井仪、工程参数仪）地面（综合录井仪、工程参数仪） 地下地下 MWD、LWD、FEWD、SWD。 数据传输数据传输 有线、无线、电磁波（数据双向传输，形成闭环钻井有线、无线、电磁波（数据双向传输，形成闭环钻井 系统）

10、系统） 决策决策 及控制及控制 数据存储数据存储 、分析处理、分析处理 、 决策决策 分析、反馈控制。分析、反馈控制。 4、新概念钻井、新概念钻井 几种提法：智能钻井几种提法：智能钻井/集成钻井集成钻井/精细钻井精细钻井 钻井方式的彻底变革钻井方式的彻底变革 （激光钻井）（激光钻井） 现代钻井技术是各项新技术的综合集成，是领域的拓宽，是学科的现代钻井技术是各项新技术的综合集成，是领域的拓宽，是学科的交叉与复合。交叉与复合。20世纪的世纪的10项重大技术项重大技术欠平衡压力钻井（欠平衡压力钻井（UBD）1859年年 现代现代UBD1970S牙轮钻头牙轮钻头1909年年水平井钻井水平井钻井1925

11、年年电测井电测井1927年年水力射孔水力射孔1932年年海洋钻井海洋钻井1945年年水力压裂水力压裂1947年年反射地震反射地震1950S连续管技术连续管技术1970年年顶驱顶驱1990S 电动钻机电动钻机 顶部驱动系统顶部驱动系统 连续软管钻机连续软管钻机 钻头钻头 各种井下工具等各种井下工具等 测量测量 传输传输 控制控制 MWD/LWD/FEWD/DWD四个方面四个方面发展高传输速率遥测系统发展高传输速率遥测系统共同制定信息处理标准共同制定信息处理标准研究钻井应用软件，将井下和地面数据实时联系起来研究钻井应用软件，将井下和地面数据实时联系起来提高井下传感器及电子元件的耐温耐压性能提高井下传感器及电子元件的耐温耐压性能美国钻井信息化技术发展趋势美国钻井信息化技术发展趋势测试仪器传输分析与决策测试仪器传输分析与决策随钻测量随钻测量 MWD, LWD, SWD, FEW