世界石油钻井技术发展水平和趋势课件

1、世界石油钻井科技发展水平和趋势第1页，共149页。石油工业形势与科技进步的作用国外主要钻井技术水平国内外钻井装备与技术的主要差距未来石油钻井技术发展的动向第2页，共149页。 一、石油工业形势与科技进步的作用第3页，共149页。布伦特原油价格变化趋势第4页，共149页。 至2002年11月底，布伦特原油2002年平均价格为24.62美元/桶，超过去年24.46美元/桶，据路透社调查预测2003年布伦特原油价格将比2002年下降10，为22.2美元/桶。第5页，共149页。石油公司投资与利润据所罗门公司2001年初对234家石油公司的调查表明, 2001年这些石油公司将大幅度增加勘探开发投资，投

2、资额达1135亿美元，比2000年增加了19%强。其中, 预计在新井方面的支出将增加200亿美元，比2000年提高19.7，是20年内增幅最大的一次。从1992年起石油工业利润保持增长趋势，1998年由于油价下跌利润出现了急剧下降。2000年世界石油行业的利润为600亿美元，大大超过了1997年的历史最高水平，创造了新的历史纪录。2000年利润的75来自上游，但下游收入也创出了历史新水平。第6页，共149页。第7页，共149页。最新油气资源评价结果油气杂志2000年初公布了美国地质调查局(USGS)关于全球油气资源评价的最新研究成果，即全球常规油气资源量分别为4138亿吨和436万亿立方米。这

3、一数字比第14届世界石油大会(1994)公布的资源量(3113亿吨和327.6万亿立方米)要大得多。待发现的油气资源主要集中在中东北非、前苏联、西半球(美洲)等地区，占全球待发现油气资源量的80%以上，而亚太、西欧地区的油气资源相对贫乏。第8页，共149页。第9页，共149页。油气产储量稳步增长近几年，全球油气产储量保持稳步增长态势，2000年世界油气剩余探明储量分别为1409亿吨和149万亿立方米，并且天然气储量创历史新高。2001年全球剩余石油和天然气探明储量均有增加。石油储量达1413.08亿吨；天然气总储量达到154.35万亿立方米,新增油气储量，特别是天然气储量创下历史最高纪录。随着

4、科技进步的不断发展，世界石油剩余可采储量不是越产越少，而是越产越多，新发现的石油储量远超过产出的石油。在过去11年里，石油工业已经成功的将储量替代率提高到了100%以上。在过去5年里，石油工业所有的公司除了北美地区公司（Phillips除外）外，一半以上的公司的储量替代率超过了150%。在过去的14年内大石油公司平均探明储量的寿命保持相当的稳定并且还将继续保持下去.第10页，共149页。第11页，共149页。主要大石油公司储量寿命第12页，共149页。A、中国石油天然气集团公司在美国财富世界最大500家公司排名中居第83位。财富杂志是世界上影响力最大财经类刊物之一，该刊推出的公司排名更是世界所

5、有报刊推出的公司排名中影响力最大的一个，其中包括全球500和美国500公司排名。在2001年财富杂志公布的按总收入排名的2000年全球500家大公司中，中国石化集团公司以453.46亿美元的总收入排在第68位，中国石油天然气集团公司以416.84亿美元的总收入排在稍后的第83位。但中国石油天然气集团公司却以58.14亿美元的净利润排在了全球第23位，中国石化集团公司以7.19亿美元排在第235位；中油集团的总资产为793.07亿美元，居全球第130位，中石化集团以646.71亿美元的总资产居全球第146位；中油集团的股东权益为475.81亿美元，居全球第17位，中石化集团以218.97亿美元居

6、第60位。中国石油在世界大公司中的排名第13页，共149页。B、中国石油天然气股份有限公司在美国石油情报周刊世界最大50家石油公司排名中居第9位石油情报周刊是美国能源情报集团（Energy Intelligence Group）编辑出版的一份报道和分析世界石油工业动态的刊物，该刊物已经拥有40年的历史，是当今世界石油界最负盛名和影响力最大的刊物之一。该周刊公布的世界最大50家石油公司排名倍受世界石油界关注，今年12月17日公布的最新“世界最大50家石油公司”排名已经是该杂志第15次公布这一排名。美国石油情报周刊于2001年12月17日公布了根据2000年石油储量、天然气储量、石油产量、天然气产

7、量、石油炼制能力和油品销售量六项指标综合测算排出的世界最大50家石油公司名单，在最新公布的排名中，沙特阿拉伯国家石油公司仍高居榜首；中国石油天然气股份有限公司居第9位（中国石油化工股份公司居33位），首次跻身世界10大石油公司行列。中国石油天然气股份公司的油气总储量在世界石油公司中居第15位（其中石油居14位，天然气居第20位），油气总产量居第11位（其中石油和天然气分别居第8和26位），石油炼制能力和油品销售量分别居第9和19位。在公布财务数据的公司中，中国石油天然气股份公司的总收入居第14位，净收入居第6位，总资产居第8位（中国石油化工股份公司分别位居第10、16和12位）。 第14页，共

8、149页。世界和中国石油资源的对比目前我国石油可采储量人均仅为世界平均水平的1/6,世界排名第41位第15页，共149页。第16页，共149页。第17页，共149页。第18页，共149页。技术创新成为石油工业发展的关键推动力 在石油工业140年曲折的发展历程中，科学技术是世界石油工业取得成功的引擎，石油工业的发展史就是一部科技进步史。具体表现在：科技进步打破了“ 石油短缺”的预言 科技进步带来全球石油产量的三次跨越式增长科技进步使得石油工业成本大幅度降低科技进步影响着石油工业发展战略的调整科技进步给石油工业带来了巨大的环境效益第19页，共149页。 从19801999年的20年间，全球年产油量

9、基本保持在30亿吨左右，其间累计采出原油600多亿吨；而世界石油剩余探明可采储量在1980年为880亿吨，到1999年不但没有减少，反而增加到1386亿吨。 并且，这一成绩是在油价持续低迷的情况下取得的。 近20年世界石油剩余探明储量增长图第20页，共149页。科技进步带来世界石油产量跨越式增长第21页，共149页。美国天然气供应与技术进步的关系注：据美国天然气研究所资料第22页，共149页。美国11家大石油公司的油气成本变化情况 （美元/桶油当量） 1986 1995 变化情况发现成本* 7.93 4.59 42.1%生产成本 4.71 4.09 13.2%总成本 12.64 8.68 31

10、.3%*发现成本包括勘探成本和开发成本第23页，共149页。石油科技进步也是影响石油工业发展战略的重要因素。近30年间油公司经营战略跨越了三个阶段： 20世纪70年代是规模取胜时代；20世纪80年代以来是成本取胜时代；21世纪进入了高新技术取胜时代。科技进步使石油工业适应了越来越严格的环保要求，带来了巨大的环境效益：能够更加高效地开发油气资源。根据美国的研究资料，如果技术没有取得进展，到1998年需要用四口井才能保持1985年两口井的产能，而实际上，美国在1998年只用一口井就达到了1985年两口井的产能水平；定向井、大位移井和小井眼钻井技术，大大减少了作业时占地面积，减少作业带来的各种污染；

11、更加清洁、安全的作业。科技进步影响着经营战略和环保第24页，共149页。美国能源部2001年公布的美国储量第25页，共149页。二、国外主要钻井技术水平国外钻井技术的发展的两个目标： 提高勘探开发效益 降低钻井成本第26页，共149页。国外近十年来发展的主要钻井技术水平井大位移井小井眼钻井欠平衡钻井顶部驱动连续油管钻井随钻测量/地质导向自动化（闭环）钻井第27页，共149页。1、钻井装备与工具电驱动钻机和顶驱系统的应用正在逐步推广，电驱动钻机占钻机总数的百分比已达23%，1993年全世界装备了约350套顶驱系统。90年代初国外商业应用了连续 软管钻井装置，到1995年中期，全世界连续管作业装置

12、达614套，其中相当一 部分用于钻井。 钛合金钻杆。国外钻头设计和制造技术极为成熟，有适合于各类井下条件和地层的钻头，包括 PDC钻头、热稳定PDC钻头、超硬激光镀层牙轮钻头、聚晶金刚石轴承牙轮钻头。BBL可膨胀钻头、Schlumberger公司的TReX切削件技术。 而且钻头的适应性强，应用范围广泛。随钻测量/随钻测井(MWD/LWD)技术发展迅速，已研制了适用于各种井眼尺寸的MWD/LWD工具。其测量参数已逐步增加到近20种钻井和地层参数， 目前，传感器离钻头尚有12米的距离。新的仪器化钻头。地质导向技术成为新的发展方向。1992年底，斯伦贝谢Anadrill公司推出其综合钻井评价和测井系

13、统(IDEAL系统)，1997年已在欧洲和非洲的50口井中成功地应用了这种工具。第28页，共149页。AGS Design ConceptPump pressure forces piston/mandrel down Pin on outer body travels in groove in Barrel CamGroove cycles between long and short strokesStroke length controls movement of Ramp Ring which controls throw of pistons第29页，共149页。Adjustable

14、 Gauge MotorsInclination control in rotary mode Less time spent in oriented modeEnables extremely long horizontal / tangent sections, longer bit runsFewer trips for BHA changesTwo positions for simplicity, reliabilityAvailable in 4-3/4”, 6-3/4”, and 8” tool sizes第30页，共149页。2001年世界钻头纪录 一次起下钻进尺休斯克里斯坦森

15、公司制造的 BD63型81/2in聚晶金刚石复合片（PDC）钻头，单钻头最长行程达到6994m。原纪录6777m是1998年在阿根廷Tlerra Del Fuego油田用金刚石产品国际公司的121/2in的PDC钻头创造的。多次起下钻累计进尺休斯克里斯坦森公司的STR554型PDC钻头，在阿拉斯加北坡进行了16次起下作业，到2001年，该钻头的单钻头最高累计进尺达到21405m，在历史上排名第四。钻速纪录2001年申报的最高机械钻速是史密斯地质金刚石公司97/8in的M91P型 PDC钻头创造的。1999年在渤海湾的D平台钻速达到了664.7ft/h。第31页，共149页。133/8 135/

16、8套管长度世界纪录技术指标： 133/8 135/8套管长度达6012.5米作 业 者 ： Weatherford公司时 间：1991年9月地 点：德国巴伐利亚第32页，共149页。2、水平井技术 80年代初研究与发展，90年代大规模应用。目前已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏。 水平井钻井成本已降至直井的1.52倍，其至有的水平井成本只是直井的1.2倍 。水平井产量是直井的48倍。 至1995年世界已经共钻水平井15000口，1995年全世界钻水平井3100口，约占当年钻井总数的5 。 1995年美国约钻1100口，主要用于裂缝性及低渗油气藏；至1999年5月美国在澳斯汀白垩岩地区钻

17、了4230口水平井（完井数6887口）；至1995年，加拿大约钻1200口，用于稠油开采。至1999年5月世界67个国家（不含共产主义国家和沙特）共钻水平井20430口（完井数26209口），美国钻了8998口（完井数12882口） 。1997年高峰时，全世界年钻水平井达4000口。第33页，共149页。2003001600165018002600300031000500100015002000250030003500水平井数，口19881989199019911992199319941995年份世界水平井数增长概况第34页，共149页。水平井最大水平段达6118米；水平井最大垂深6062米；

18、水平井最大单井进尺10172米；双侧向水平井总水平段长度达到4550.1米 （该井 垂深1389.9米）；多侧向水平井总水平段长度达到8318.9米 （该井 垂深1410米）。国外水平井钻井技术指标（至2001年）：第35页，共149页。水平钻井钻速纪录2001年5月29日，Petrozuata公司在委内瑞拉Zuata油田打破了自己保持的纪录，在FG25-4井，钻完1895m长的水平井井眼，仅用20.5h。直井单日最高进尺2631米。最大井斜纪录在Zuata油田，Precision Drilling 732钻机在DE24-8井的分支井中,创造了139井斜的世界纪录。在1280m测量深度和520

19、m真垂直深度，井斜达到153.18o，方位角为269.11。旋转导向钻井进尺纪录2001年6月，挪威国家石油公司丹麦公司和斯伦贝谢公司使用旋转导向技术，钻121/2in井眼4206m仅用169h。第36页，共149页。单只钻头累积钻井的最长水平段技术指标：单只钻头累积钻井的最长水平段5130米（钻了9个侧向水平段）时 间：2000年服务公司 ：Hughes Christensen地 点：东委内瑞拉重油产区应用技术或工具：12 1/4 MX-C1 Ultramax钻头第37页，共149页。LWD单次应用的最长纪录技术指标：LWD单次应用的最长纪录是3626米时 间：2000年作 业 者 ：Nor

20、skHydro/Baker Hugues Inteq井 名：地 点：挪威Snorre油田应用技术或工具：Baker Hughes Inteq公司的8 AutoTrak系统和ORD/CCN/Map系统。第38页，共149页。最深的水平井尾管悬挂器技术指标：下入最深的水平井尾管悬挂器4511米。该井总井深7540米，垂深1931米。服务公司 ：Baker Oil Tools时 间：2000年10月10日井 名：Dieksand 5地 点：德国Mittelplate油田应用技术或工具： Deutag T-76钻机； 9 5/8 13 3/8 液压Flex-Lock尾管悬挂器。第39页，共149页。水

21、基泥浆钻水平井测深世界纪录技术指标：测深达9031.5米（水平段长20069英尺）作 业 者 ： Maersk油气公司井 名：MFF-19C地 点：Dan油田应用技术或工具：Sperry Drill泥浆马达和可调式稳 定器工具第40页，共149页。水基泥浆钻水平井水平段长度世界纪录技术指标：水平段长达6377.9米（测深25950英尺， 垂深仅3300英尺）作 业 者 ： Maersk油气公司时 间：1999年3月井 名：CA-14A地 点：卡塔尔Al Shaheen海上油田应用技术或工具：Ensco-97钻机、 Sperry-sun的定向钻井和可调稳定器第41页，共149页。水平井开窗造斜最

22、大角度技术指标：造斜角度达88.22（垂深2321英尺）作 业 者 ： Petrozuata CA公司时 间：1999年9月11日井 名：LM193地 点：委内瑞拉San Diego Petrozuata油田应用技术或工具：贝克石油工具公司的WindowMaster 造斜器，在9 5/8“ 套管中开窗第42页，共149页。割缝衬管过水平产层长度世界纪录技术指标：割缝衬管过水平产层达2137.9米作 业 者 ： Petrozuata公司时 间：1999年2月24日井 名：DE206地 点：委内瑞拉Petrozuata油田应用技术或工具：PDC FM2663钻头；Anadrill的RAB工具和MW

23、D第43页，共149页。水平井取芯深度世界纪录技术指标：岩芯位于真垂深4547米处 （3次取出岩心共79英尺）作 业 者 ： 联合太平洋资源公司时 间：1999年2月7日井 名：4H地 点：Sweetwater县Rock岛第44页，共149页。国外水平井钻井技术正在向集成系统发展：即以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。 水平井钻井技术的应用向综合应用方向发展：如小井眼水平井钻井、横向多分支水平井钻井、大位移水平井钻井等技术都已投入实际应用。采用的技术包括导向钻井系统、随钻 测量系统、串接泥浆马达、PD

24、C钻头和欠平衡钻井。 水平井技术已用于油田的整体开发。例如，美国能源部利用水平井来减缓ELKHills26R油藏的原油产量递减速度并延长油藏经济寿命。从1988年到1995年共钻了14口水平井，结果获得了较好的经济效益： *在这些井的寿命期间扣除成本后的净收入为2.23亿美元以 上。 *成功地控制了产量的递减。 *使该油藏的最终可采储量比原来提高了18.5% 。第45页，共149页。 3、大位移井技术20年代美国开始运用，90年 代迅速发展，主要用于以比较少的平台开发海上油气田和从陆上开发 近海油气田。英国BP公司1999年7月在英国WytchFarm油 田钻的M16SPZ井，水平位移达107

25、28.4米，创下了新的水平位移世界纪录。M16SPZ井，TD11278米，TVD1637米，钻井和下套管123天。1997年6月中国南海西江243A14井的水平位移是8060.7米。运用大位移井技术开发海上油气和从陆上开发近海油气田，可以大大降低开 发成本。例如： 挪威北海Statfjord油田北部，用大位移井技术取代原计划的海底技术开发方案估计可使开发成本至少节约1.2亿美元。 在加利福尼亚州南部近海的Pt.Pedernales油田，1989年，Unocal公司提出运用大位移井技术开发该油田的方案，5年间共钻大 位移井9口，与原计划建造第二座平台相比，新方案的开发成本节约1亿美元 。 在英国

26、WytchFarm油田，运用大位移井技术（已钻14口）代替原计划的人工岛开发方案，开 发成本可望节约1.5亿美元，且提前3年生产。第46页，共149页。第47页，共149页。大位移井世界纪录变化情况垂深最大的海上大位移井应用M-I公司的Novaplus合成钻井液，壳牌公司在墨西哥湾的Mars平台钻成一口大位移井，该井水深898m，测量深度8407m，真垂直深度达到6039m，水平移位4331m。 第48页，共149页。最长尾管管柱技术指标：尾管管柱总长4678.1米时 间：1999年6月4日作 业 者 ：菲利普斯中国公司井 名：A17地 点：中国南海西江243油田应用技术或工具：7尾管第49页

27、，共149页。第50页，共149页。 4、短半径水平井和分支井钻井技术 据Spears&Associates公司报道，仅在美国，1990年老井侧钻井约为500口，此后的几年，这类活动迅速增加，1993年约为1000口，1996年估计超过了1500口，预计1999年将达到2000口。 至1999年，全世界共钻分支井约5779口，其中美国3884口，美国Austin白垩岩2657口。一次起下钻铣磨窗口数目纪录史密斯服务红男爵集团应用Trackmaster造斜技术，一次起下钻中磨铣7个窗口，每个窗口平均1小时5分钟，为阿曼石油开发公司节约施工成本42万美元。 第51页，共149页。首先，在老井侧钻中

28、，造斜率超过20/30米已越来越常见，有的已经超过50/30米。其次，要考虑造斜率对选择完井装置的影响。常规方法是采用长半径或中半径水平井钻井技术，短半径水平井钻井技术和连续管钻井技术用于进行老井侧钻作业，成本效益更高。 据Spears&Associates公司统计，1995年，在美国，有78的侧钻井是采用常规方法完成的，采用短半径水平井钻井技术和连续管钻井技术完成的侧钻井分别占16和6；到1998年采用后两种技术完成的侧钻井数将分别增加至25和10，常规方法应用比例将下降至65第52页，共149页。第53页，共149页。第54页，共149页。第55页，共149页。多分支井连接类型 Level

29、 1: open hole sidetrack Level 2: Cased mainbore Level 3 Cased mainbore and lateral liner connected Level 4: Lined and cemented Level 5: Junction sealed with completion Level 6: Sealed junction 第56页，共149页。第57页，共149页。第58页，共149页。第59页，共149页。5、小井眼钻井技术 80年代中期，国外许多公司迫于成本压力又开始研究和发展小井眼钻井技 术。 研究和开发了适用于小井眼钻井的钻

30、机、取心工具、钻头、钻井液及固控、井涌监测与控制、测井和完井等技术。 小井眼钻井技术已比较成熟，工具设备齐全配套，目前已有可用于3英寸井 眼的钻井工具，以及多种连续取心钻机和混合型钻机。 小井眼钻井技术可用于开发各类型油气藏，但不适用于高产井。目前，该技术也已用于水平井、深井钻井中，如侧钻小井眼多分支水平井及连续软管钻小井眼等。 近十年，世界上钻了大量的小井眼，而且小井眼数量正逐年增多。美国小井眼钻井技术领先，钻的小井眼最多。第60页，共149页。6、欠平衡钻井技术 近些年来，随着钻井新装备的不断涌现，已应用近四十年的欠平衡钻井技术再 次受到人们的高度重视，而且正逐步走向成熟。 欠平衡钻井技术

31、的主要优点是减轻地层伤害，提高井产能；提高钻井效率，降 低钻井成本；及时发现地质异常情况和识别产层。 欠平衡钻井作业的关键技术包括产生和保持欠平衡条件（有自然和人工诱导两 种基本方法）、井控技术、产出流体的地面处理和电磁随钻测量技术等。 欠平衡钻井技术应用前景展望：在加拿大，一些油公司曾报道：与常规方法钻 水平井相比，运用欠平衡钻井技术使水平井产量提高了10倍，导致这项技术的 应用迅速增加。根据莫勒工程公司的普查结果，1994、1995年运用该技术所钻 井数分别占全美钻井数的7.2和10.0。预测到1997、2000和2005年，运用该 技术所钻井数占总井数的百分比将分别增至15、20和30。

32、第61页，共149页。1992 - present 9 Variations of UBD have developedAir and natural gas drillingFlow Drilling to atmosphere (flare)Flow Drilling to Closed SystemMist DrillingFoam DrillingNitrified Drilling FluidMud-Cap DrillingSnub DrillingOffshore UBD第62页，共149页。Source: US DOE, Oil & Gas Journal Sept. 23, 1

33、9960.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%199419951996199719981999200020012002200320042005Percentage of All Wells02000400060008000100001200014000Number of WellsPercentage of All WellsNumber of WellsUnderbalanced Drilling ActivityUS Activity - 1994 - 2005 (1997-2005 Projected)第63页，共149页。欠平衡钻井技术适用的条件欠平

34、衡钻井技术适于下列储层：硬岩层、欠 压/衰竭地层、高渗（大于1000毫达西）而 且胶结良好的晶间砂岩和碳酸盐岩、高渗弱 胶结砂岩、裂缝开度大于100微米的大裂缝 地层、含有对水基泥浆滤液过敏的成分而且 这类成分含量较高的地层、可能与滤液极不 相容的地层、接近束缚水饱和度或残余油气 饱和度的脱水地层。（P.1215）第64页，共149页。欠平衡钻井作业的关键技术欠平衡钻井作业中，最重要的技术莫过于欠平衡条件的产生和井下欠平衡条件的维持。 第65页，共149页。第66页，共149页。7、自动化(闭环)钻井技术自动化(闭环)钻井技术是指在全部钻井过程中，依靠传感器测量参数，依靠计算机获取数据，并进行

35、解释和发出指令，最后由自动设备去执行，变成一种无人操作的自动控制系统。这种技术的主要优点是能节约时间，减少体力劳动，既可严格按预定轨迹钻井，也可完全根据地下情况来钻井。 该项技术处于研究开发和初步应用的阶段。国外已研究开发了78种自动 化钻井系统。19881994年德国KTB工程项目组与贝克休斯公司开发了5种型号的垂直钻井系统(VDS)，并成功地应用了其中的3种。1996年贝克休斯 英特公司与AGIP公司合作，在VDS的基础上又成功地开发了SDD自动直井钻井装置。最近，贝克休斯英特公司又推出了Auto Trak旋转闭环钻井系统 。第67页，共149页。第68页，共149页。Auto Trak旋

36、转闭环钻井系统Auto Trak系统把增斜钻井的目的与导向能 力集成在一个单一系统中，可以用连续旋转 钻井的方式钻成理想的井斜和方位。第69页，共149页。第70页，共149页。第71页，共149页。第72页，共149页。Auto Trak系统先进的设计包括：（1）非旋转定向套筒上装有能够独立操作的、可调的 导向筋，导向筋可以在钻头上形成侧向力，以便进行造斜或保持现在的井眼轨迹。当钻柱旋转时，非旋转导向套筒控制井斜和方位。方位由三个可调导向肋的合力确定。通过电子控制和液力脉冲技术的结合来调节导向力的方向和大小（图11）。（2）井下计算机和传感器可以连续监测和控制相对于 下步目标的当前井眼轨迹。

37、（3）地面与地下的实时通信联系。即使在工具进行连 续钻井时，它允许作业者给井下计算机发送新的井眼轨迹。第73页，共149页。Auto Trak系统可以精确地按照设计钻出井 眼轨迹，也可在油藏内精确地进行地质导向。无需中断钻柱旋转，它可以进行造斜、增斜和稳斜，自动导向钻达目标。因为Auto Trak可以以旋转方式钻定向井、 可以自动控制钻井过程、可以在不中断钻井的情况下接收来自地面的信号，它可以带来下列优点：（1）显著增加机械钻速； （2）大大改进井眼质量； （3）满足钻大位移井和三维复杂井的需要。第74页，共149页。第75页，共149页。第76页，共149页。旋转导向系统一天内所钻的最长水平

38、井段技术指标：24小时内钻了1379米，井眼尺寸为 12 1/4 时 间：2000年作 业 者 ：Baker Hugues Inteq和Hughes Christensen井 名：Jotun B-17地 点：挪威Jotun油田应用技术或工具：Baker Hughes Inteq公司的AutoTrak系统和Hughes Christensen公司的ATEXAS437 PDC钻头。AutoTrak自1997年投入使用，已在15个国家，435口井中应用，累计进尺610，000米。第77页，共149页。8、连续管钻井第78页，共149页。8、连续管钻井第79页，共149页。第80页，共149页。200

39、1年世界连续管纪录连续管钻井纪录 最大水平位移 2532m，英国北海 连续管所钻最深的井 4758m测量深度，阿拉斯加州 探井 1586m垂直井，法国 最大的井眼尺寸 13in，印度尼西亚和委内瑞拉最长的复合连续管钻井2001年6月20日，哈里伯顿公司使用液压修井机配以复合连续管和43/4in钻头，为BP公司在得克萨斯州Alvin的Chocolate Bayou油气田钻GW Cralg 1号井。该井井斜角为78，钻进827m，测量深度达到1645m，真垂直深度为822m。第81页，共149页。第82页，共149页。第83页，共149页。第84页，共149页。第85页，共149页。第86页，共1

40、49页。9、可膨胀套管第87页，共149页。可 膨 胀 管第88页，共149页。第89页，共149页。三、国内外钻井装备与技术的主要差距通过几个五年计划的科技攻关和不断引进大量先进技术装备和生产线，大大缩短了我国钻井装备和技术与先进国家的差距（如定向井、丛式井、深井、油气层保护、固井和泥浆）（表1 ）。第90页，共149页。1999-2002年北美及世界平均在用旋转钻机数年份美国加拿大世界1999年6252462000年9183452001年115634222422002年8292581817第91页，共149页。2001-2002年世界及主要国家钻井数年份世界美国加拿大中国俄罗斯委内瑞拉20

41、01年74178301961801710200514012782002年（预测）69296292331420010275550010282002年比2001年增减-6.6%-3.2%-21.2%0.7%7.0%-19.6%第92页，共149页。1999年底CNPC钻机状况小于1500米钻机83台3200-4000米钻机2000-3000米钻机4500米钻机5000米钻机6000米钻机7000米钻机83台79台287台116台13台77台27台集团公司实有钻机682台,新度系数0.38第93页，共149页。集团公司钻井队伍技术水平（2000年）生产能力：61335人，平均动用队数401.86个，

42、完成井6373口，其中探井556口，开发井5817口；进尺计1037.36万米，平均建井周期19.17天，其中探井63.63天，开发井14.92天。技术状况：定向井：2222口，平均井深1800 m，建井周期18.75天；老井开窗侧钻：232口；小井眼钻井：132口；国外钻井与国内反承包钻井：30口；水平井：26口；欠平衡钻井：19口。分析：高端技术能力弱，尚未形成规模效益。第94页，共149页。图57 19791997年CNPC动用钻机数与时间的关系19791988年： Y钻机数= 63138.48532.224 t （516） R=0.871 （当置信度5，n10时，R0.632）1988

43、1997年： Y钻机数= 63490.2131.45 t （517） R= 0.94034 （当置信度5，n10时，R0.632） 第95页，共149页。19791988年： Y钻机数 =484.3 0.303 X进尺 （540） R0.94625 （当置信度5，n10时，R0.632）19881997年(去掉90、95年)：Y钻机数 = 2518.21.05 X进尺 （541） R0.85668 （当置信度5，n10时，R0.632） 图532 1979-1997年CNPC年动用钻机数与进尺的关系第96页，共149页。 注：世界台年进尺不包括东欧和前苏联数据 CNPC平均动用钻机台年进尺由1

44、986年14711米/台.年增长到1997年23613米/台.年，总增长60.5，年均增长4.4，在19861997年间，中国CNPC的平均动用钻机台年进尺只是美国陆上的2552，世界的2553。美国陆上钻机台年进尺早在1983年就达到了43302米，而CNPC的钻机台年进尺在1998年才达到25073米（平均井深只有1513.8米）第97页，共149页。 1997年世界和中、美、俄三国钻井技术经济指标注: 世界数据不含俄罗斯及前东欧地区, 俄罗斯数据为1988年数据资料来源：中国石油工业统计提要、英国石油和能源动向1998年2月和美国世界石油1998 年8月第98页，共149页。中国、美国历

45、年每米钻井成本及油价注:中国油价1988-1993年取的是大庆平价油价,1994-1996年取的是1档大庆油价,国际油价是WTI油价资料来源:美国石油基础数据手册1996年9月、中国石油工业统计提要和英国BP 世界能源统计1998年6月（油价）1996年CNPC钻井成本相当于172美元/米，仍然比1996年美国陆上钻井成本少30。第99页，共149页。国内外钻井装备和技术对比国 外国 内1. 水平井技术至1999年5月世界67个国家共钻水平井20430口，美国钻了8998口，向集成技术系统发展，向综合应用方向发展到98年底原CNPC钻了203口水平井，约20多口老井侧钻水平井，仪器和工具研制落

46、后2. 大位移井BP公司在Wytch Farm油田完成的M16SPZ井水平位移：10728米我国陆上水平井最大水平位移：埕北21平1井3167米，没有大位移井。1997年南海西江A14井的水平位移8060米3、多分支井至1999年，全世界共钻分支井约5779口，其中美国3884口，美国Austin白垩岩2657口。辽河和胜利开始打分支井。4. 深井、超深井世界最深井达12200米。90年代美国在复杂地质条件下所钻成的5口7500米左右的初探井，其完井周期最短的不到1年，最长不到2年。我国最深井为塔参1井7200米。在地质条件简单地区，6000米超深井技术基本过关。地质条件复杂时，塔里木5口60

47、00米初探井完井周期均超过2年，复杂和事故时效超过10。第100页，共149页。石油服务公司经营状况对比项目哈里伯顿斯伦贝谢集团公司总收入（亿美元）88.19106.4834.3收益率（百分比）9.112.2总资产（亿每元）56.03120.9735.18职工人数（万人）7.16.415.56人均资产（万元/人）64.7154.9818.76人均年产值（万美元/人年）12.4216.642.2人均年创利润（万美元/人年）1.122.03第101页，共149页。中国石油石化领域专利中四类申请人专利总量分布 1985年-2000年，中石油申请中国专利2894件，中石化申请中国专利3412件，国外公

48、司在中国申请专利6081件，国内其他单位和个人申请专利7149件。中石油专利申请数量处于落后状态。第102页，共149页。中国石油石化领域专利中四类申请人发明专利总量分布 发明专利是经中国专利局严格审查后批准的专利，体现了较高的技术水平，有可靠的法律稳定性和产权价值。中石油申请的发明专利累计只有667件，是四类申请人中最少的，仅占6%。第103页，共149页。国外大型石油公司的科研投入国外大型石油公司高度重视科研开发，都把研究开发视为长期的战略投资。表. 国外大型石油公司研究与开发支出一览表（亿美元） 199219931994199519961997199819992000壳牌8.767.93

49、6.687.647.016.627.995.053.89埃克森6.245.935.585.255.205.297.536.305.64莫比尔3.263.012.752.522.062.34BP5.582.421.881.941.982.314.123.10雪佛龙2.292.061.791.851.821.791.871.821.71第104页，共149页。国外大型石油服务公司的科研投入表. 斯伦贝谢公司的收入和科研支出统计（亿美元） 199819992000经营收入（不包括利息和其他收入）107.2583.9596.11税前利润9.034.819.61净利润10.143.677.35科研支出5

50、.575.225.41第105页，共149页。199819992000总收入63.1149.3752.34税前利润-9.2712.24净利润2.960.331.03科研支出1.281.001.18贝克休斯公司科研支出和收入统计（亿美元） 第106页，共149页。四、未来石油钻井技术发展的动向第107页，共149页。（一）未来的研究主题 在2001年的两次SPE会议上，壳牌国际勘探开发公司Bellaire技术中心的S.L. Wellington和Dalhousie大学的M.R. Islam联名发表文章： 未来石油的科技研究主要有两大目的，一是提高油气生产能力，二是提高油气采收率。 研发重点应集中

51、在以下几个方面： 经济、环保的提高采收率新技术； 储层描述技术； 解决井眼堵塞、腐蚀和其它生产问题的新技术； 适应上下游生产的防腐新材料和催化剂； 各种环保、节能的新技术； 建立各种更准确的描述石油和环境变化的数学模型； 提高劳动生产率、改善工作环境； 规范技术市场和技术转让协议。 同时，石油工业还需要加强在信息技术、新材料、能源与环境的协调发展等领域的研究力量，以促进上述研究主题的深入开展。第108页，共149页。未来的钻井研究项目 钻井技术研究主要解决水平井钻井、井壁稳定、钻井液漏失、钻井废物处理、快速钻井等问题。创新项目主要包括： 高效钻井的专家系统； 激光钻井和射孔技术； 海上作业能量

52、供应综合系统； 井壁稳定性研究； 钻井废物管理； 固井新材料 第109页，共149页。先进钻井技术 解决方法Optimized motor/bit configurationsDownhole adjustable componentsLess oriented drilling time, better bit selectionHigher reliability结果Lower well costsHigher quality wellboresBetter hole cleaningLonger reachFewer tripsFewer problems running casing目

53、标Drill fasterDirectional controlwhile rotatingTruer boreholesMinimum trips第110页，共149页。（二）美国能源部石油天然气研究开发与推广计划（1）“ 先进的钻井、完井和增产系统”资助的七个主要方面 a.常规高效钻井系统 b.欠平衡钻井系统 c.新概念钻井系统/部件 d.钻井液和携屑技术 e.传感器、生产装置/系统 f.完井和增产系统/过程 g.风险决策 第111页，共149页。美国能源部石油天然气研究开发与推广计划 （2）“ 先进的钻井、完井和增产系统”资助的20项具体开发技术可导向空气冲击钻井系统先进的泥浆冲击锤大功

54、率小井眼钻井系统高压连续软管钻井系统高温随钻测井系统高温随钻测量系统水力脉冲钻井系统新型大尺寸切削齿TSP钻头齿的设计微波处理工具部件和下部钻具组合的硬化新型无污染钻井液和完井液第112页，共149页。美国能源部石油天然气研究开发与推广计划 （2）“ 先进的钻井、完井和增产系统”资助的20项具体开发技术（续）井下流体分析仪俄罗斯的钻井技术研究项目结构紧凑的三相分离器压裂液特征研究射孔动力学先进的倾斜仪超小尺寸和微型钻井系统及工具部件连续软管屈曲变形预测模型螺杆钻具的模拟研究钻屑运移研究设施第113页，共149页。美国能源部2002年化石能源研发项目 在石油天然气研究开发经费预算方面，美国200

55、0年度拨款8655.7万美元、2001年度拨款1.11903亿美元，2002年申请拨款5149.9万美元。第114页，共149页。美国能源部化石能源研发项目 第115页，共149页。美国能源部化石能源研发项目 石油技术勘探和生产：2002年度，研究开发经费主要用于未来十年石油生产商所需的工具和技术，以便石油生产商开发和生产目前看来比较难以开采的碳氢化合物，同时研究开发适应于环境敏感地区的技术。例如2002年度要在北极地区实验小井眼钻井技术；同时也要研究裂缝性油气藏的发现和生产技术，以及超深水石油的开发技术。 2002年申请经费20.4百万美元，比目前减少了29。第116页，共149页。美国能源

56、部化石能源研发项目 延长油田开发寿命期及储量管理：该项目的重点是着眼于近期，技术开发是面对较小的、独立的生产商。 2002年申请经费4.8百万美元，比今年减少了67。有效的环境保护：预算申请经费5.3百万美元，用于资助减少对环境有威胁的技术，降低石油勘探商、开发商和加工商用于有效环境保护的成本。 2002年预算申请经费5.3百万美元，比今年减少了51。 第117页，共149页。美国能源部化石能源研发项目 天然气技术 2002申请21百万美元开发天然气技术。这主要是EIA预测美国在2000到2020年天然气消费将有巨大的增长。 由于预测天然气增长有巨大的需求，会极大地促进公司开发有关的技术。联邦

57、政府的研究项目应该比公司项目考虑的更远，例如天然气水合物项目、天然气基础设施建设。 第118页，共149页。美国能源部化石能源研发项目 勘探和生产：在这一方面，要开发新的钻井和生产技术，以及诊断和图形技术。特别强调的是，新技术可以降低成本、减少对环境的影响和降低对气层的侵害。天然气水合物：计划请求拨款4.8百万美元，虽然这不到今年经费的一半，但也可以进行有限的实验，以使加强对天然气水合物的认识。第119页，共149页。美国能源部化石能源研发项目 基础设施：美国能源部一直关注天然气供应设施的老化问题。因此2020年投入5.1百万美元开发新的探测设备和修理技术，同时开发新的钻具以穿越过去不能达到的

58、地区（如从城市下面穿越管道），还包括开发先进的天然气储存设施。 有效的环境保护：申请1.6百万美元。项目致力于通过风险评估技术的开发以及一系列问题的组合来降低环境保护的成本。 第120页，共149页。（三）美国天然气研究所2001-2005研发计划美国天然气研究所近期公布了2001-2005研发计划和2001年研发项目。2001-2005研发计划包括主要研究领域、投资预算及核心项目等。主要研究领域包括以下六个方面： 提高环境质量 健康与安全 降低操作与维护费用 改善天然气系统的可靠性与完整性 提高天然气使用效率增加特殊类型气藏的供气量。 第121页，共149页。2001-2004年研发投资预算

59、(百万美元) 2001200220032004FERC投资资助FERC投资资助FERC投资资助FERC投资资助改善环境质量12.96.311.48.911.410.111.411.0提高健康与安全6.01.15.01.65.02.25.03.4降低操作与维护费用12.01.810.22.110.22.910.25.6改进天然气系统的可靠性和完整性18.74.416.24.716.25.916.27.0提高天然气使用效率6.69.15.411.65.412.15.412.4提高特殊气田供气量13.83.811.84.211.84.211.83.8合计70.026.560.033.160.037.

60、460.043.22001-2005研发项目投资包括两部分：一部分是美国联邦能源管理委员会（FERC）提供的，另一部分是由政府或工业界联合资助的。2001-2004年研发投资预算由表1所示： 第122页，共149页。（四）Shell公司 技术极限钻井 TM第123页，共149页。壳牌50%的资本支出与钻井有关技术极限钻井的原则 技术极限指可能的最佳工作记录将技术极限与当前工作表现相对比分析当前的不足之处技术极限是目标，通过工程和规划来实现:取得最大程度的进步!迄今为止，已节省20-40%的井费用和10-15% 单位技术成本从设计到执行整个过程配合协调技 术 极 限 钻 井 TM第124页，共1