钻井技术概况及新技术简介

钻井新技术目录钻井技术概况1

钻井新技术简介2（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。油气勘探开发发展现状与趋势

资源探明率29%资源探明率12%钻井技术概况

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。

（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：从简单构造向复杂冲断带发展从中浅层向深层、超深层延伸成熟盆地进入精细勘探阶段天然气勘探进入了快速发展时期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油气勘探六大趋势钻井技术概况（1）钻井工作量和井数不断增加

年199920002001200220032004200520062007全世界49410719407547468631747188427893803118164125447美国187002999432894289103049837257377105396260335加拿大125001848018017142001962221671242053115230494俄罗斯211055775140550046504630487038504581中国石油7304637367466677788588731057711782138001999～2007年钻井数对比

钻井技术概况钻井工程的特点

（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

钻井技术概况近年来世界海洋年钻油气井数比例

钻井技术概况包括特殊工艺井和直井防斜打快包括水平井、分支井、大位移井和老井侧钻水平井等

（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。钻井技术概况29%18%11%6%6%10%6%7%5%10%6%6%0%5%10%15%20%25%30%35%旋转地质导向井下压力/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管装置高压设备（>140MPa）高温设备(>177°)

2006年数据

（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。钻井技术概况占调查总井数的比例高效、低成本更加注重HSE更有利于保护油气层自动化、可视化、智能化钻井技术概况钻井技术发展趋势

钻井技术进步趋势TSP钻头PDC钻头水平井导向泥浆马达MWD小井眼大位移井多分支井旋转闭环导向连续管钻井可膨胀管顶部驱动系统LWD地质导向自动垂直钻井欠平衡钻井套管钻井智能完井超深水钻井技术计算机技术卫星通讯互联网我国目前位置可视化时间未来2～3年需投入重点发展的技术钻井技术概况前沿技术目标手段1.快2.准3.省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钻井技术概况钻井技术发展方向

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。钻井技术概况2.准旋转闭环导向的功能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。闭环控制地质导向旋转导向双向通讯钻井技术概况3.省水平井大位移井多目标井多分支井小井眼连续管钻井可膨胀管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降低钻井综合成本井型多样化钻井技术概况井径多样化直井定向井丛式井水平井大位移井多目标井分支井多分支井井眼轨迹井径井身结构常规井小井眼微孔井常规井单直径井常规井用可膨胀管

简化井身结构单直径井钻井技术概况4.健康、安全和环保健康、安全和环保（HSE）越来越受到重视。丛式井大位移井小井眼连续管钻井优质钻井液优质完井液减少井场数量或占地面积减少环境污染随钻地层压力测试提高钻井作业安全性钻井技术概况5.保护油气层优质钻井液优质完井液欠平衡钻井

低密度水泥提高探井的成功率提高开发井的油气产量空气钻井雾化钻井泡沫钻井气体钻井低密度钻井液空气钻井天然气钻井泡沫钻井雾化钻井氮气钻井尾气钻井充气钻井液钻井技术概况6.实时化、信息化和可视化实时监控井下和地面参数在计算机技术、卫星通讯和互联网的推动下方案设计过程监控钻后评价人员培训远程监控远程决策提高效率长远目标实时化信息化可视化数字钻井钻井技术概况eDrilling7.自动化旋转闭环导向钻井系统自动垂直钻井系统井下自动化地面自动化钻井装备地面自动化钻井技术概况8.集成化提高油气发现率增加单井产量缩短建井周期降低吨油成本试井随钻地层压力测试随钻地震钻井录井测井LWD、地质导向钻井技术概况9.智能化

人工智能专家系统、旋转闭环导向和智能完井工艺使钻井向智能化方向迈进了一步。智能完井是建立数字油田基础，近年来发展迅速，有效地加快了数字油田进程，其作用能够优化生产、提高采收率和减低生产成本。智能完井贝克休斯钻井专家系统OASIS®钻井技术概况目录钻井技术概况1

钻井新技术简介2钻井新技术简介

1、欠平衡钻井技术

2、水平井钻井技术

3、套管钻井技术

4、连续管钻井技术

5、控压钻井技术欠平衡钻井分类

欠平衡钻井是指井筒环空中循环介质的井底压力低于地层孔隙压力，允许地层流体有控制地进入井筒并将其循环到地面进行有效处理的钻井技术。1、欠平衡钻井技术欠平衡钻井发展历程1041--1048在中国第一次顿钻钻井(北宋庆历年间)1880s第一次用空压机钻矿井1895用水进行旋转钻井1920第一次用泥浆钻井1920s第一次用空压机钻油气井(有意识的欠平衡钻井)1928第一次使用防喷器1932第一次应用充气泥浆钻井1955空气钻井开始被广泛应用(开始)1950--60s中石油尝试了欠平衡钻井技术(四川、新疆,清水、天然气)1970s第一次应用稳定泡沫钻井1988第一次应用欠平衡技术在AustinChalk钻高压气井1993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1997第一次在海上应用欠平衡钻井1970--80s中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验1990s中石油欠平衡钻井技术迅速发展1、欠平衡钻井技术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。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）

平均数360%

大多数200％1、欠平衡钻井技术2006年世界欠平衡钻井领域排行榜专家预测，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%。1、欠平衡钻井技术美国历年欠平衡钻井数统计

1、欠平衡钻井技术我国近年欠平衡钻井应用情况1、欠平衡钻井技术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21世纪初综合应用到集成创新，MRC、ERC等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。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2、水平井钻井技术核心技术水平井轨迹设计水平井轨迹控制技术井下测控工具钻井液技术水平井固井技术水平井完井技术2、水平井钻井技术不同类型的分支井

2、水平井钻井技术中国石油2000－2008年水平井完成情况

近几年，通过各油田、各施工服务企业的共同努力，2008年首次完成超过1000口水平井，水平井应用规模、应用领域、应用效果、应用水平均实现了跨越式发展。2、水平井钻井技术国内水平井部分纪录：油层段进尺最长：辽河油田静52-H1Z井，共20个分支。完成主井眼进尺4246m，水平段主井眼长1002m，20个鱼刺井眼进尺3332m，总进尺7578m，潜山钻遇进尺4560m。垂深最浅水平井：新疆油田hqHW001井,垂深131m，水垂比达到2.69。水垂比最大水平井：庄海8Nm-H3井,斜深4728.5米，垂直深度为1071.02米，井底水平位移4195.86米，水垂比达到3.92。钻遇储层最薄：大庆油田南219-平320井，油层厚度0.5m。单井眼水平井段最长井：四川油气田广安002-H1井，水平段长达到2010m。水平位移最大：大港油田张海502FH井，位移4128m。产量最高油井：冀东油田南堡1-平4井，投产初期日产油1000t。产量最高的气井：长北CB12-1井,正式生产平均日产量高达200

104m3。垂深最大：川东北普光105-1H井,完钻井深6538m，完钻最大垂深5883.47m。测量井深最大：川东北普光105-1H井，井深6538m。2、水平井钻井技术长庆安塞油田杏平1井主水平井完钻井深2768m，主水平段长1203m。共钻7分支，水平段总长度3503m，全井累计进尺5068m，分支井段油层钻遇率87.7%。实现了分支井的技术突破。2、水平井钻井技术辽河油田静52-H1Z井，共20个分支。完成主井眼进尺4246m，水平段主井眼长1002m，20个鱼刺井眼进尺3332m，总进尺7578m，潜山钻遇进尺4560m。潜山主井眼采用筛管完井，鱼刺裸眼完井；建井周期262天，太古界鞍山群储层初期日产油约40t。2、水平井钻井技术大港油田在埕海一区滩海钻成的庄海8Nm-H3井斜深4728.5米，垂直深度为1071.02米，井底水平位移4195.86米，水垂比达到3.92。2、水平井钻井技术存在391口井眼防碰的瓶颈技术2、水平井钻井技术

U型水平井技术设计—基本结构

(定向穿越/开采煤层气——实用阶段)ll:封隔器组的长度可调整的封隔器组两个井口，一个水平段；可实现两个井口同时注汽、同时生产或一注一采；两个井口控制的水平井段长度可以调整。注汽井口采油井口2、水平井钻井技术3、套管钻井技术

套管钻井是指在钻进过程中．直接采用套管(取代传统的钻杆)向下传递机械能量和水力能量，井下钻具组合接在套管柱下面．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，套管钻井技术将钻进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可以用钢丝绳在套管内完成，不再需要常规的起下钻作业。3、套管钻井技术

套管钻井技术可为中浅井提供一种新的钻井方式，钻井成本降低10%以上。目前国内中浅井占钻井总数的70％(约8400口）以上，可以采用套管钻井这样的先进技术来降低钻井综合成本；同时在沙漠、海洋等特殊环境下，套管钻井也可有效地降低综合成本。3、套管钻井技术套管钻井的优势节省钻进时间;减少井下事故;保持起下钻时钻井液的连续循环;改善水力参数、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;节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输检验、维护等费用;可降低钻井作业对储层的伤害，有效地保护油气层。改善井控状况;

2006年，吉林局承担了863重大项目“先进钻进技术与装备”所属课题“套管钻井技术”，参加单位中石油钻井研究院，大庆局，大港局，管材研究所等单位。国内技术发展现状：3、套管钻井技术4、连续管钻井技术连续管技术在石油天然气勘探开发领域是一项应用广泛的新技术，国外已广泛应用于钻井、测井、修井以及增产作业等各领域，连续管作业机被誉为“万能作业机”。4、连续管钻井技术1）井场占地小，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业；2）特别适用于小井眼钻井，降低作业成本；3）在老井重钻(加深钻或侧钻)作业中，可进行过油层套管作业，实现边钻边采的目的；4）可安全地进行欠平衡钻井作业，其最大的优势是可以确保井下始终处于欠平衡状态，减少钻井液漏失，防止地层伤害的发生；5）连续管不需接单根可以实现连续循环钻井液，减少起下钻时间和作业周期，提高起下钻速度和作业安全性，避免因接单根可能引起的井喷和卡钻事故；7)连续管内置电缆后可改善信号的随钻传输，实现随钻测井，有利于实现闭环钻井；8)最小限度地冲蚀地层，可以得到良好的录井质量(连续进行)。连续管钻井优势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。

微井眼钻井4、连续管钻井技术4、连续管钻井技术初级发展阶段（60年代～70年代初）

1962年第一台修井用CTU投入应用，油气井冲洗作业；连续油管生产线相继建立；连续油管外径12.7～25.4mm；主要用于浅井作业。停滞阶段（70年代初～80年代初）

材料强度问题；深井作业问题；焊缝失效、设备故障。

高速发展阶段（80年代—80年代末）

钢材材质和管材制造技术的改进；应用于钻井、完井、试油、采油、修井和集输等作业领域；连续油管直径最大已达6-5/8in。广泛应用阶段（90年代—现在）

进入90年代后，连续管作业技术发展迅速。工艺技术