面向世纪的重要钻井技术

面向二十一世纪的重要钻井技术

newmaker

面向二十一世纪，老油田进步采收

率及低压低渗和稠油储层的高效开

发，尤其需要研究和开发先进合用的特殊工艺钻井技术；高压高温油气躲，尤其

是高压高温自然气躲的钻探与开发，急需突破高压高温钻井的技术障碍；深部

油气资源的钻探与开发，需要深入研究和发展深井、超深井钻井技术，尤其是在

深探井日勺钻井效率上应加大科研与开发力度。

1.高压高温钻井技术

按国际通用概念，地温超过150℃称高温，地层压力当量密度超过1.8g/m3或须

用超过70MPa的井口装置时称高压，两者同步具有的井称作高压高温（HPHT）

井。井底温度超过220C,井底压力超过105MPa,称作超高压高温井。自然气

层的温度较油层H勺高，地温梯度一般在3〜5℃/100m,5000mH勺井地温就也许

到达150〜250℃,故自然气井，尤其是深层自然气井大都是高压高温井。高压

高温井，尤其是高压高温深探井，是钻井工程中建度最大、风险最高、工程月度

也最高口勺一种苛刻井。例如北海中心地堑的一口5000m探井，钻井用度近2023

万美元，开发井也不低于1200万美元;南海崖城21-1构造日勺3口探井，前两

口井未钻达设计目的层，经济损失较大。

高压高温钻井技术是勘探开发高压高温油气躲的关键技术，也是代表二十一世

纪钻井技术发展水平的重要标志之一。

2.深井、超深井钻井技术

深井是指完钻井深为4500-6000mH勺井；超深井是指完钻井深为6000m以上

日勺井。深井、超深井钻井技术是勘探和开发深部油气等资源必不可少日勺关键技

术。进进二十一世纪，我国西部及东部深层钻探工作将深入加强，需要完毕的深

井、超深井数将深入增长。我国深井、超深井比较集中的地区有塔里木盆地、

准喝尔盆地、四川盆地及柴达木盆地等。实践证明，由于深井、超深井地质状

况复杂（诸如由前构造、高陡构造、难钻地层、多压力系统及不稳定岩层等，有

些地层也存在高压高温效应），我国在这些地区（或其他类似地区）的I深井、超深

井钻井技术尚未过关，体现为井下复杂与事故频繁，建井周期长，工程用度高，

从而极大地阻碍了勘探开发日勺步伐，增长了勘探开发日勺直接本钱。我国在深井、

超深井（重要是深探井）钻井方面的装备和技术水平现实状况与美国相比还存在

较大的差距，均匀建井周期与钻头使用量约为美国的两倍。

3.特殊工艺钻井技术

特殊工艺钻井重要包括定向井、水平井、从式井、大位移井、复杂构造井及欠

平衡钻井等，在世界范围内这些特殊工艺钻井技术日勺研究与应用己经比较成熟,

并旦仍在深进研究与试验，以刷新技术指标。目前，我国已基本把握了定向井、

水平井及丛式井钻井技术，不过，对复杂构造井、大位移井及欠平衡钻井的研究

仍比较微弱。

大位移井是指水平位移与垂深之比即是或不小于2时定向井。钻大位移井的重

要目的，就是通过大位移延伸实现对油气资源的高效勘探与开发。因此，大位移

井钻井日勺关键技术指标是水平位移的J长度。在海洋、滩海及特殊区域日勺油气勘

探与开发工程中，应用大位移井钻井技术，可获得明显的经济和社会效益。

复杂构造井，重要是指多分支井，可从一种主井筒内侧钻出若干个分支井筒，

并且各分支井都能重进和投产。假如各分支井都是水平井，则称为多分支水平

井。多分支井既可钻新井，也可用于老井侧钻，但只合用于油气开发目日勺。日于

多分支水平井克服了常规水平井“一井一层”的局限性，可实现“一井多层”，并

共用一种主井筒及地面采油设施，钻井用度少，故单井产量高，进步采收率效

果好。多分支井与我国陆相沉积油层薄及油层多口勺特点相适应，对老油田稳产

及低压低渗和碉油油躲的1高效开发具有重要意义。

所谓欠平衡钻井就是人为地使井内流体时有效活动压力低于地层孔隙压力的钻

井方式。在钻进过程中答应地层流体进进井内，循环出井，并在地面得到控制。

欠平衡钻井有助于发现低压储层，防止对储层的损害，并且可以进步机械钻速，

减少钻井用度，还可减少储层增产作业等。美国日勺调查成果表明，石油企业对欠

平衡钻井可以有效地减轻或防止储层伤害最感爱好，而技术服务企业则更关注

欠平衡钻井日勺高效率。欠平衡钻井是一种高风险日勺钻井作业，轻易引起井壁失

稳和井喷事故，必须具有对应的套管程序和增长一整套地面控制装置，故所需

用度一般较近平衡钻井要高。在“九五”期间，我国已经钻探了一批欠平衡井，但

所用的重要装备是进口H勺，并且对欠平衡钻井日勺机理熟悉还不够深进。

4.三维可控与可视化钻井技术

实钻井眼轨迹一般是在复杂日勺三维地层空间中变化，看不见、摸不着，尤其是在

丛式定向井、水平井、大位移井及复杂构造井等特殊工艺钻井中，怎样有效地

丈量和控制实钻井眼的轨迹变化与稳定，甚至到达“看着打，随意打勺理想目

H勺，是油气钻井向自动化和智能化方向发展的重要研究课题之一。通过不停地

研究，在20世纪90年代国内外就已经把握了井下动力导向钻井系统及可变径

稳定器等技术。同步，国外乂深入研制成功了旋转导向钻井系统，例如贝克休斯

(BakerHughes)[fjAutoTrackRCLS系统，斯仑贝谢(Shlumberger)『、J

PowerDriveSRD系统,以及哈里伯顿(Halliburton)区JGeo-Pilot系统等等。这

些旋转导向钻井系统，目前重要是为了满足大位移井等特殊工艺钻井的高技术

需求而研制开发日勺。

为了使油躲沿井眼更好地裸露，须用复杂的“地质靶子”(如地层中不一样岩层

或流体日勺界面)替代简朴的“儿何靶子”，而这些“地质靶子”的精确位置往往

是难以猜测H勺。于是，国外发明了随钻地质导向技术，如随钻测井技术和随钻地

震技术等，以便协助识别“地质靶子”的位置，从而可将实钻井眼轨迹保持在合

适轨道内，更快更好地抵达地质勘探和油躲开发的目口勺。

运用计算机可视化技术，可以更好地理解大量井工丈量数据（包括井眼轨迹参

数、地层特性参数及近钻头力学参数等）及从式井设计数据等，实现三维钻尹日勺

几何形态、地质状况及力学行为H勺“可视化”，为三维钻井的优化控制提供信

息可视化协助。（end）

面向二十一世纪，老油田进步采收率及低压低渗和稠油储层日勺高效开发，尤其

需要研究和开发先进合用的特殊工艺钻井技术；高压高温油气躲，尤其是高压

高温自然气躲的I钻探与开发，急需突破高压高温钻井日勺技术障碍；深部油气资

源的钻探与开发，需要深入研究和发展深井、超深井钻井技术，尤其是在深探

井的钻井效率上应加大科研与开发力度。

1.高压高温钻井技术

按国际通用概念，地温超过150℃称高温，地层压力当量密度超过1.8g/m3或

须用超过70MPa的井口装置时称高压，两者同步具有的井称作高压高温

（HPHT）井。井底温度超过220C,井底压力超过105MPa,称作超高压高温井。

自然气层的温度较油层的高，地温梯度一•般在3〜5℃/100m,5000m的井地温

就也许到达150〜250C,故自然气井，尤其是深层自然气井大都是高压高温井。

高压高温井，尤其是高压高温深探井，是钻井工程中难度最大、风险最高、工

程用度也最高的一种苛刻井。例如北海中心地堑的一口5000m探井，钻井月度

近2023万美元，开发井也不低于1200万美元；南海崖城21—1构造的3口探

井，前两口井未钻达设计目日勺层，经济损失较大。

高压高温钻井技术是勘探开发高压高温油气躲的关键技术，也是代表二十一世

纪钻井技术发展水平的重要标志之一。

2.深井、超深井钻井技术

深井是指完钻井深为4500〜6000m日勺井；超深井是指完钻井深为6000m以上

的井。深井、超深井钻井技术是勘探和开发深部油气等资源必不可少H勺关键技

术。进进二十一世纪，我国西部及东部深层钻探工作将深入加强，需要完毕的

深井、超深井数将深入增长。我国深井、超深井比较集中的地区有塔里木盆地、

准喝尔盆地、四川盆地及柴达木盆地等。实践证明，由于深井、超深井地质状

况复杂（诸如山前构造、高陡构造、难钻地层、多压力系统及不稳定岩层等，有

些地层也存在高压高温效应），我国在这些地区（或其他类似地区邢J深井、超深

井钻井技术尚未过关，体现为井下复杂与事故频繁，建井周期长，工程用度高,

从而极大地阻碍了勘探开发日勺步伐，增长了勘探开发的直接本钱。我国在深井、

超深井（重要是深探井）钻井方面的装备和技术水平现实状况与美国相比还存在

较大的差距，均匀建井周期与钻头使用量约为美国的两倍。

3.特殊工艺钻井技术

特殊工艺钻井重要包括定向井、水平井、丛式井、大位移井、复杂构造井及欠

平衡钻井等，在世界范围内这些特殊工艺钻井技犬口勺研究与应用已经比较成熟,

并且仍在深进研究与试验，以刷新技术指标。目前，我国己基本把握了定向井、

水平井及丛式井钻井技术，不过，对复杂构造井、大位移井及欠平衡钻井的研

究仍比较微弱。

大位移井是指水平位移与垂深之比即是或不小于2的定向井。钻大位移井的重

要目的，就是通过大位移延伸实现对油气资源的高效勘探与开发。因此，大位

移井钻井的关键技术指标是水平位移的长度。在海洋、滩海及特殊区域的油气

勘探与开发工程中，应用大位移井钻井技术，可获得明显的经济和社会效益。

复杂构造井，重要是指多分支井，可从一种主井筒内侧钻出若干个分支井筒，

并且各分支井都能重进和投产。假如各分支井都是水平井，则称为多分支水平

井。多分支井既可钻新井，也可用于老井侧钻，但只合用于油气开发目的。由

于多分支水平井克服了常规水平井“一井一层”日勺局限性，可实现“一井多层”，并

共用一种主井筒及地面采油设施，钻井用度少，故单井产量高，进步采收率效

果好。多分支井与我国陆相沉积油层薄及油层多的特点相适应，对老油田稳产

及低压低渗和稠油油躲H勺高效开发具有重要意义。

所谓欠平衡钻井就是人为地使井内流体的J有效活动压力低于地层孔隙压力日勺钻

井方式。在钻进过程中答应地层流体进进井内，循环出井，并在地面得到控制。

欠平衡钻井有助于发现低压储层，防止对储层日勺损害，并且可以进步机械钻速,

减少钻井用度，还可减少储层增产作业等。美国口勺调查成果表明，石油企业对

欠平衡钻井可以有效地减轻或防止储层伤害最感爱好，而技术服务企业则更关

注欠平衡钻井的高效率。欠平衡钻井是一种高风险的钻井作业，轻易引起井壁

失稳和井喷事故，必须具有对应日勺套管程序和增长一整套地面控制装置，故所

需用度一般较近平衡钻井要高。在“九五”期间，我国已经钻探了一批欠平衡井，

但所用的重要装备是进口的，并且对欠平衡钻井R勺机理熟悉还不够深进。

4.三维可控与可视化钻井技术

实钻井眼轨迹一般是在复杂日勺三维地层空间中变化，看不见、摸不着，尤其是

在丛式定向井、水平井、大位移井及复杂构造井等特殊工艺钻井中，怎样有效

地丈量和控制实钻井眼H勺轨迹变化与稳定，甚至到达“看着打，随意打中勺理想目

的，是油气钻井向自动化和智能化方向发展的重要研究课题之一。通过不停地

研究，在20世纪90色代国内外就己经把握了井下动力导向钻井系统及可变径

稳定器等技术。同步，国外又深入研制成功了旋转导向钻井系统，例如贝克休

斯(BakerHughes)AutoTrackRCLS系统，斯仑贝谢(Shlumberger)的

PowerDriveSRD系统，以及哈里伯顿(Halliburton州勺Geo-Pilot系统等等。这

些旋转导向钻井系统，目前重要是为了满足大位移井等特殊工艺钻井日勺高技术

需求而研制开发H勺。

为了使油躲沿井眼更好地裸露，须用复杂的‘地质靶子”(如地层中不一样岩层或

流体的界面）替代简朴的“几何靶子”，而这些“地质靶子邪J精确位置往往是难以猜

测的。于是，国外发明了随钻地质导向技术，如随钻测井技术和随钻地震技术

等，以便协助识别“地质靶子”的位置，从而可将实钻井眼轨迹保持在合适轨道内，

更快更好地抵达地质勘探和油躲开发日勺目的。

运用计算机可视化技术，可以更好地理解大量井下丈量数据（包括井眼轨迹参

数、地层特性参数及近钻头力学参数等）及丛式井设计数据等，实现三维钻井的

几何形态、地质状况及力学行为的“可视化”，为三维钻井的优化控制提供信息可

视化协助。（end）

二十一世纪初世界石油科技发展现实状况与趋势

二十一世纪初世界石油科技发展现实状况与趋势

newmaker

20世纪是石油产业飞速发展口勺世

纪。首先，在熟悉水平和研究措施

方面，从孤立地分析构造油气躲、从静态日勺槽台说观点熟悉地下地质特性，发展

到用板块构造及活动论的I观点分析含油气盆地的形成与演化，用含油气系统的

观点系统分析油气的天生、运移和汇集过程。

另一方面，在勘探措施和勘探技术方面，从简朴的老式钻井工艺逐渐发展到喷

射钻井、大位移井、欠平衡钻井和多分支水平井。地震勘探技术更是从无到有,

从模拟记录阶段迅速发展为数字地震、三维地震、四维地震。测井技术从模拟

记录测井发展至数字测井、成像测井和核磁测井。

所勘探H勺目日勺亦从背斜圈闭、构造圈闭，发展到复杂隐蔽H勺地层圈闭、岩性圈

闭、深部潜山、礁体以及盐下圈闭等等。所勘探H勺地区从单一的陆上浅层，发

展到沙漠、极地等边缘地区以及深层、滩海和广阔的大陆架海域。

总之，初期“瞎子摸象”式日勺勘探活动己经逐渐发展为现代日勺综合勘探新概念。

下面分专业对国外石油产业正在应用日勺某些关键技术及其发展趋势作扼要论

述.

(一)地质理论研究与应用20世纪90年代以来，伴随计算机、信息、通讯等基础

技术的发展，石油勘探理论研究和应用技术在多方面获得了重要进展，新理论、

新技术不停涌现。某些与石油地质有关的学科，如：板块构造理论、沉积学和

沉积盆地研究、盆地分析模拟、油气成躲动力学、含油气系统、层序地层学、

自然气地质学、多学科工作组等，都获得了较为突出的进展。

油气勘探技术正在走向精细化、集成化，形成了以多学科协同研究为基础的综

合勘探体系，并逐渐渗透到油气开发领域。在整个综合勘探体系中，地质综合研

究形成了以盆地分析为基础、以含油气系统为思绪和措施、以目的评价系统为

手段的一整套地质综合评价措施和技术。

盆地分析在引进板块构造学、层序地层学、三维盆地模拟技术和多学科综合后,

从理论基础到措施技术，得到了深入完善。含油气系统把油气形成、运移、汇

集作为一种完整的科学体系进行应用，从而变化了以往孤立地研究各单一成躲

条件的状况，在猜测含油气区带和油气躲分布等方面显示出良好的效果，己成

为不可缺乏淤J找油理论和手段。勘探目的评价系统在国外己有10数年的发展历

史，目前各人油企业都拥有自己的勘探目日勺评价措施并已形成对应日勺软件，为

容包括燃源岩、储层、圈闭和成躲动力学等四大要素H勺描述；地质、工程、经

济和风险分析；钻后评价和油气可采储量评估等多种方面。

目前，国外油气勘探日勺地质关键技术重要有：

(1)油躲描述技术

(2)盆地模拟技术

(3)高精度层序地层学

(4)油气远景目日勺定量评价技术

(5)资源评价技术和措施

(6)储层综合猜测技术

⑺综合勘探技术

多学科日勺交叉、综合，多种勘探措施、勘探技术日勺综合运用，多种部分间的广泛

同盟将是二十一世纪石油勘探技术发展的主流。高效H勺信息治理网络、勘探技

术的综合与集成、基于风险和经济评价的目日勺优选和决策会成为各大油企业的

制胜宝贝。未来5〜23年，上述地质关键技术将得到深入发展和应用。并且，下

面2项技术将会被开发应用，而成为某些大油企业的关键技术：

(1)综合地质模拟技术

(2)石油勘探开发数据集成技术与治理系统

(二)物探技术

物探技术在石油勘探开发领域占据举足轻重的位置，尤其是地震勘探技术，更

是国外技术服务企业日勺重点服务项目，也是综合性石油企业减少本钱、实现高

效益生产的重要手段之一。

自地震勘探技术进进石油勘探领域之后，反射地震技术、数字地震技术和三维

地震技术分别在不一样日勺历史时期作出了突出的奉献，使当时日勺油气发现数目

与储量大幅度增长，成为地震勘探技术发展史中里程碑式口勺进步。进进90年代,

伴随计算机技术水平的进步，高辨别率地震技术、三维叠前深度偏移技术、油

躲地震描述技术、四维地震监测技术等一批新技术迅速发展，它们不仅极大地

进步了新区勘探的成功率，也给老区勘探注进了新的活力。

在现阶段，有关学科的不停发展促使地震勘探技术在数据采集、处理、解释和

设备制造方面获得长足日勺进步。成像技术和多学科协同研究日勺应用，使地震勘

探技术口勺作用愈加广泛，三维地震、井眼地震、地震油躲描述与监测和三维可

视化等技术，均已在油气勘探与生产中发挥着无法替代的作用，为进步勘探成

功率、减少生产本钱和改善采收率作出了突出的奉献。

在二十一世纪初期，这些技术仍将在油气勘探与生产领域继续自身日勺作用，然

而伴随生产规定的不停进步，这些技术自身的改造势在必行。有迹象表明，多种

措施技术的集成与生产题目日勺实时处理，是这些技术发展日勺趋势。未来5—23

年，将出现的关键技术包括：布署永久性地震传感器排列系统，实行实时地意油

躲生产监测，实现油田生产仪表化（电子化）治理；发展实时深度成像技术，实

行随钻地震成像，实现钻井进程可视化控制；完善多分量地震勘探技术，实现岩

性和直接流体鉴别勘探：建立数据处理-解释-评价-决策过程可视化综合系统，

全面提高多学科工作组H勺研究能力和资产评估组H勺决策对的性。

（三）测井技术

油气勘探开发面临的新形势对测井技术提出了新日勺规定。电子、机械、计算机、

通讯等技术日勺迅猛发展为测井技术的发展提供了先决条件。在这种大环境下，

测井数据采集、处理和解释技术得到了迅速发展。目前，测井仪器已经从数控

测井仪器向成像测井仪器方向发展，成像测井仪器可以以更高日勺数据传播率、

在更短口勺时间内传送更多的丈量数据；一次下井可以组合更多的下井仪器；一

种仪器有更多的探测器，扩大了井眼日勺覆盖范围，进行成像丈量；仪用品有更高

的采样率、更高日勺辨别率和多种探测深度。

20世纪90年代中期，斯伦贝谢等至企业相继推出了成像测井技术，使得测井技

术发生了主线性的变化，测井正从均匀化的丈量向阵列丈量演变，能更好地探

测地层日勺非均质性，更有效地划分薄层，改对口勺地确定薄层日勺孔隙和含油饱和

度。除了成像测井技术外，核磁共振测井技术、套管井测井技术、随钻测井技

术和迅速平台测井技术都得到了迅速发展，成为近期关键日勺测井技术。

核磁共振测井技术通过这几年的发展，得到了精益求精，测井精度和丈量速度

得到了极大进步，现场应用越来越广泛，应用效果越来越明显。套管井测井在油

气田开发中的作用愈加重要，在国际市场上，套管井测井占47%,套管井测井

仪器愈加配套，新一代脉冲中子测井仪器己经问世，新一代仪用品有地层评价、

生产测井和油井监测等多种功能。随钻测井技术自20世纪80年代问世以来，通

过精益求精，目前已经发展到了第三代，随钻测井仪器正在向着阵列化成像方

向发展，某些随钻测井项目已经实现成像丈量。伴随哈里伯顿企业随钻核磁共

振测井仪器日勺推出，成像测井仪器愈加配套，仪器日勺可靠性得到了深入日勺增强。

为了适应愈加恶劣的测井环境，斯伦贝谢企业和吟里伯顿企业都推出了恶劣环

境测井技术，仪器时耐温到达500°F、耐压到达了25000psi,可以在30000ft

如下的深井中完毕测井作业。在裸眼井测井中，可阻率加上三孔隙度测井日勺市

场份额占到了78%。因此，几家大测井企业都积极加强常规测井系列的研究，并

将随钻测井中的高可靠技术应用于此系列，推出了迅速平台，使常规测井仪器

向着多组合、小尺寸、高可靠、低本钱的方向发展。测井平台可以缩短测井时

间，减少测井中的故障率，并大大节省了占用井场日勺时间。与成像测井仪相比，

其本钱低得多，服务价格可以大大下降。这一系列在国际市场上有很强的竞争

力。

此外，近两年出现的永久丈量技术的应用越来越多，各大服务企业都在积极参

与这一市场，估计该项技术对油气田日勺开发将会起到非常重要日勺作用。

（四）钻井技术

由于钻井用度占了石油产业勘探开发用度的50%〜80%,因此，研究和发展先

进合用H勺钻井技术是国外大石油企业减少勘探开发本钱的重要着力点。概括起

来讲，国外钻井技术日勺发展目的重要有两个：--是进步勘探开发整体效益，二是

减少钻井直接本钱。

近些年，国外关键钻井技术重要体目前如下几种方面：

1.欠平衡钻井技术

欠平衡钻井技术（指注气欠平衡钻井技术）于90年代初来源于加拿大，是日加

拿大开始推广的I。欠平衡钻井技术可减轻地层损害，进步机械钻速，克服漏失和

卡钻，是开发枯竭油层的一种好措施。但欠平衡估井技术要比常规钻井技术复

杂，首先要增长一系列的设备。并且在安全和防腐方面目前也存在一系列日勺困

难。

2.大位移井钻井技术

23年代美国开始运用大位移井,90年代该技术得到迅速发展。大位移井技术重

要用于以较少的平台开发海上油气田和从陆上开发近海油气田，目前重要用在

北海、英国WatchFarm油田和美国加州近海。

3.多分支井钻井技术

多分支水平井能由多种储层同步泄油到一种重要井眼。储层和地下环境规定确

定主井眼与多分支水平井的连接规范。目前在国际上一致承认的是TAML对多

分支井完井系统的分级。TAML把多分支水平井的完井分为6个级，其中第三级

里包括一种亚级。

多分支水平井是进步油井产量和产能日勺一种措施。目前Schlumberger

CambridgeResearch和SchlumbergerDollResearch两家斯伦贝谢企业下属

的科研机构正与诸多大学合作，对进步单井产量和最大程度地进步多分支水平

井的产能的措施进行研究。研究内容包括增产措施和控制、多项流监测、流体

分析等。

4.持续管钻井(CTD)技术

CTD钻井技术是开采末波及区和进步油井产能的新技术，该技术为开采未波及

区和进步油井产能打开了门户，并提供了一条经济有效的新技术。

5.地质导向钻井技术

斯伦贝谢企业于90年代中期研制成功近钻头传感器，并将其应用在导向钻井作

业中，形成了一种新日勺导向钻井技术即地质导向钻井技术，并将这项钻井技术

向全世界推广。此外，为发展地质导向钻井技术，斯伦贝谢企业还研制成功测传

马达(instrumentedsteerablemotor),为地质导向钻井又增长了新日勺工具。

地质导向钻井的特点是，由于传感器离钻头较近，因此能实时地把钻头四面H勺

丈量数据传送到地面，钻井工程师可根据实时丈量数据及时地调整井眼方位和

井斜角以保证井眼沿设计轨道钻进。

6.自动跟踪旋转闭环钻井系统

自动跟踪旋转闭环钻井系统通过井下丈量、地面丈量、数据米集、综合解释、

地面过程控制、井下过程控制6个过程实现钻井自动化。

到2023年1月为止，贝克休斯企业已采用自动跟踪旋转闭环钻井系统钻进了

71万m的进尺。自1977年自动跟踪旋转闭环柱井系统投进使用以来，在15

个国家共打486口井。共节省了3亿美元的I综合本钱。

7.膨胀管制造和应用技术

膨胀管技术问世于80年代初，是由前苏联研制成功的。当时是用的是93号钢

制成的异形管。当钻遇水层或破碎带而无法正常钻进时，将其下进井内，用拧管

器将异型管扩成圆形并使其靠在井壁上，借以封堵水层和破碎带。到90年代末,

美国研制出割缝膨胀管，这种割缝膨胀管比异型管更轻易扩径，因此其封堵破

碎带的效果更好。据称，假如持续下这种割缝膨胀管用以封隔地层，可以少下一

层或几层套管，从而可大副都减少钻井本钱。

未来的钻井技术发展将继续以减少勘探开发总本线和钻井直接本钱为重要目

日勺，以实现自动化钻井为关键日勺研究内容带动整个钻井技术的进步。钻井技术

将更好地与地质、地震、测井和录井等专业技术紧密结合，形成一套高效的钻

井系统，不停进步油气勘探成功率和单井产量，缩短钻井时间，减少“吨油本

钱"。二^一世纪初的重要钻井技术发展方向包括如下几种方面：

（1）多分支井。多分支井的I钻井与完井技术将深入得到完善和发展，并将广泛

应用于老油田和海上油田。

（2）大位移井。大位移井钻井技术将深入围绕减少本钱、减少风险和进步成功

率的目日勺而发展，将更广泛地用于海上油田、滩海油田和其他地面条件受到限

制的油田。

（3）欠平衡钻井。欠平衡钻井技术将深入朝安全、简便和合用H勺方向发展。这

项技术对于保护油层和进步钻井速度具有重要意义，将广泛用于低压低渗油田

和老油田。

（4）钻井信息技术，包括随钻丈量、随钻测井、随钻地震和实时三维井眼轨迹

监测（与地质模型结合）等技术。多种井下传感器的位置将深入朝钻头四面移

动，可以探测钻头前方的地层信息，更好地实时监测地下状况，修改地质模型，

实现地面与地下的双向通讯，进行地质导向钻井。

（5）持续管钻井技术。持续管、持续管钻机和持续管钻井配套H勺工具（如小直

径井下马达、钻头和丈量工具等）将会得到深入H勺发展。持续管钻井技术在分

支井和小井眼钻井方面有着广泛口勺应用远景。

（6）可膨胀套管技术。常规钻井中是将固定尺寸的套管下进井中，从井口到油

层的尺寸是逐渐缩小的。因此，有也许由于井眼尺寸而限制某一深度口勺井下作

业，甚至不能到达目日勺层。壳牌研究中心近来开发了膨胀式割缝管和实体套管,

其中膨胀式割缝管的直径可膨胀至原有的2倍。这项技术具有重要的意义，

是可以简便有效地处理复杂井段FI勺井壁稳定题目，二是可以减少上部井眼的尺

寸和套管层数，甚至在几年内实现从井口到井底以同一尺寸钻井，这样可以钻

更深直井和大位移井，三是可以修复老井被损坏的套管,四是可以大大减少钻

井本钱。

（7）自动化钻井。继续开发研究井下钻井、地质信息采集与处理技术，可远控

井下工具及井下自动执行装置等。

（8）深水钻井。在过往的十数年里，人类日勺石油钻井活动己经从1983年的

300m水深扩展到了1998年的2300m水深左右。为有效地开发深水油气资源,

深水钻井技术必将得到深入日勺发展。

（五）油气开发技术

从世界范围来看剩余资源量中边老低难资源所占比例越来越大，开采难度日益

加大，这是世界石油上游产业所面临基本形势，这种基本形势决定了世界油气

田开发科技H勺发展重要围绕着两个基本点：一是减少木钱进步效益，二是有效

开采边、老、低、难储量，即增长可采储量、进步采收率。近年来围绕着这两

点石油产业上游已形成了一套“以油躲经营为主体、以技术发展为基础、以技

术集成化应用为手段、以多学科协同为特点、以实时处理为目的”的石油科技

体系。

效益最大化是各油企业追求日勺目H勺。为到达这一目的，既要夸张高新技术H勺研

究与发展，又要重视成熟技术和高新技术口勺集成化应用，这已成为当今油气田

开采技术发展的大趋势。

纵观石油产业近五十年日勺发展历程，油气田开发开采技术总体发展趋势可以概

括为如下几种特点：

(1)由进步单井产量发展到集成化油躲经营；

⑵由单学科孤军奋战发展为多学科协同工作；

⑶由单项技术应用发展为集成技术处理题目。

(/'、)地面工程

石油地面工程波及欧I面比较广，包括一般日勺油田、气田到特殊油气躲日勺地面工

艺和设备以及油气长输管道日勺工艺和设备等，波及的技术更是不计其数。国外

油田充足运用地层能量多级分离，采用合•设备简化流程，原油预脱水技术，

液-液旋流分离技术、油气混输技术、油气水不分离计量技术、油气田自动化

技术。国外气田建设水平比较高，发展新工艺新设备，形成气动加剂装置、自动

调压采气、超声波计量、装置撬装化等。先进国家普遍采用SCADA系统，近年

来又推广现场总线技术，实现了无人值守和生产过程口勺优化，形成了完整的软

硬件体系。油田生产运行智能化、网络化技术是世界油田地面工程技术和治理

H勺发展方向。

本世纪初，管道建设仍然会延续上世纪末日勺趋势一一低本钱与环境保护主导未

来石油管道技术。目前管道建设仍以自然气管道建设为主，先进国家输油管道

均采用密闭输油技术，降凝剂和减阻剂种类多、效果好。次序输送已经得到广

泛的应用，可以输送介质多达100多种类，形成了配套的技术。输气管道正向着

高压力长间隔、大口径、高压力、网络化方向发展，陆上输气压力到达12MPa,

最大口径1420mm,X80级管道已经建成。采用高强钢管道、高压力输送自然气

是未来的发展趋势，输气管道内涂层技术应用广泛。作为大型自然气供应系统

日勺重要构成部分，地下储气库技术在发达国家己较成熟，到1998年到达596

座。总储存能力5755亿立方米，总有效工作气量3076亿立方米。重要以枯竭

油气躲为主，另一方面是含水层和盐穴储库。自然气超声波计量技术应用增长。

国外十分重视防腐，防腐材料种类繁多，内涂层技术广泛应用，从原材料、涂敷

技术到检测设备都比较完善。可靠性评估技术在80年代初，开始研究自然气管

道安全可靠性，可靠性评价技术已经发展到实用阶段，并已经成功地在多条油

气管道上应用。

未来管道行业继续开发本钱效益更好的技术，在施工和运行过程中减少对环境

日勺影响。也许出现的油气地面工程关键技术：自然气水合物储运技术和自然气

吸附储存技术。

（七）炼油

二十一世纪H勺世界炼油产业将面临经济全球化、市场国际化、竞争白热化、环

境保护法规日益严格化口勺严重挑战。伴随全球石油消费量的持续增长和原油质

量的下降，老式欧J炼油技术将难以适应时代规定，世界各国尤其是发达国家H勺

炼油产业已经或正在采用某些重大举措包括：通过吞并、联合、重组，充足发

挥上风以增强竞争实力；走炼油化工一体化道路，优化资源配置，进步经济效

益；采用清洁技术、生物技术、合成技术生产清洁油品；重视加强科学治理，采

用措施减少生产本钱等。

环境和资源题目成为推进世界炼油技术发展最重要动力，生产清洁燃料以满足

日益严格的环境保护法规和燃料规格日勺规定已成为世界炼油业共同面临的课

题。原油劣质化、重质化越来越严重，因此重油向深加工和运用日趋重要。发

展渣油改质和运用的I新技术，进步渣油的综合运用能力成为炼油产业面向二十

一世纪令人关注的热门课题。

以加氢技术为关键的炼油技术的改善和创新，为炼油产业在严格环境保护压力

下生存发展提供了有利保障。为了进步经济效益，适应市场需要，炼油化工一体

化方略越来越受到国外炼厂日勺重视。

进进二十一世纪，伴随能源需求的增长和环境保护法规的日益严格，在老式H勺

炼油技术不停进展的同步，某些新兴口勺石油和自然气加工运用技术逐渐引起重

视。世界炼油产业在未来儿年的某些前沿研究领域包括：自然气合成油技术、

生物脱硫技术、燃料电池技术等。

（八）化工

目前.，世界石油化工已向大型化、持续化、自动化、精细化的方向发展，石油化

工技术日新月异，新工艺技术或路线不停更新，其关键技术包括自然气化工和

石油化工两个方面。

1.自然气化工

自然气是一种优质、高效、清洁口勺能源和化工原料，自然气的开发运用将越来

越受到人们日勺关注和重视。二十一世纪自然气化工运用技术日勺推广和应用将成

为世界各国具有战略意义的举措。自然气化工的主体路线有如下三部分：（1）

自然气制合成气；（2）合成气合成液体燃；（3）生产多种石油产品和石化产

品0

（1）自然气制合成气

自然气制合成气技术中水蒸气转化、部分氧化、自热转化和混合转化技术是产

业应用口勺成熟技术。美国Exxon企业开发的改善的自热转化技术，美国科诺科

企业和英国气体技术企业开发的催化部分氧化技术以及BP阿莫科和Kvaerner

工艺技术企业合作开发口勺集成转化技术有看在二十一世纪产业化应用。

（2）合成气合成液体燃

自然气合成液体烧技术重要是费托合成法工艺，其中南非Sasol企业的I循环流

化床和先进流化床工艺以及英荷壳牌团体企业的第一代固定床费托（SMDS）

合成工艺己产业化。90年代以来开发日勺悬浮床低温费托合成工艺将成为二十一

世纪的先进技术。

（3）生产多种石油产品和石化产品

合成气下游日勺石化产品中甲醇和二甲醛是有远景日勺大宗产品。低压法合成甲醇

技术是已产业化应用的成熟工艺，合成气直接生产燃料甲醇技术也已建成产业

装置。Topsoe和AirProducts在企业开发时合成气直接合成二甲醛技术合月于

在边远地区用廉价自然气一步法大规模生产二甲醛，可看减少二甲醛的本钱。

2.石油化工

石油化工是石油炼制的下游，波及到有机原料、合成树脂、合成橡胶、合成纤

维、精细化工、化肥六大专业领域，几百种产品。

二十一世纪石油化工领域各专业的关键技术都是围绕着降本增效，进步产品质

量，增长产品品种，终极实现增长经济效益的目的。为此本汇报的关键技术可分

类为：大宗产品H勺大型化和高效化技术；新品种H勺柔性化和多样化技术。

（1）大宗产品的大型化技术

乙烯装置和裂解炉将采用大型化技术，如伊朗国家石化企业已与法国Techip企

业签协议，将在伊朗建当今世界最大口勺单套乙烯能力为140万t/a日勺大型装置。

此后5年新建的）PTA世界级装置日勺规模将超过80万t/a。聚烯燃装置H勺大型化

技术体目前：2023年投产H勺Elenae企业建在法国H勺世界最大的LDPE装置，单

线能力32万t/a；DSM企业将在欧洲、扬子石化和BASF合资将在南京建40

万t/a的管式法LDPE装置；最大日勺LLDPE气相法单线能力达48万t/a

（Univation企业建在新加坡）；最大的LLDPE溶液法单线能力达45万t/a（Nova

企业建在加拿大）等。聚酯日勺单线能力可达600万t/a（吉玛技术）、600-900

万t/a（康泰斯•杜邦技术）。涤纶短纤维纺丝设备单线生产能力已从50〜60万

t/a发展到100〜150万t/a,甚至200〜250万t/a,涤纶长丝纺丝设备通过进步

纺丝速度扩大生产能力，绕卷速度已从4000m/min,发展到6000m/min,甚至

8000m/mino

（2）大宗产品欧I昌效化技术

乙烯生产技术通过多套设备合并、减少设备数减少投资，缩短施工期，进步内部

收益率，例如KBR开发的DWC技术。乙烯裂解炉管防结焦技术的产业化应用

可减少经济损失（全世界每年将损失约20亿美元）。对二甲苯口勺吸附分离技术,

可进步单程回收率，如UOP企业的Parex工艺单程回收率高达97%,比老式结

品分离工艺进步32%,大大进步了效率。BP企业开发的新PTA技术可明显节

省投资本钱和可变本钱，缩小占地面积，简化操纵。聚烯烧、合成橡胶聚烯烧类

弹性体采用茂金属催化剂实现产业化生产是近年来的重要技术进展。采用茂金

属催化剂可按需要定制分子构造，进步树脂的性能，产生新一代聚烯垃和三元

乙丙橡胶，扩大品种范围增长附加值。气相聚乙烯日勺冷凝态进料技术不仅可使

小规模日勺LLDPE气相法装置高效扩能，还可减少新建装置日勺投资和本钱。一套

32万t/a的I超冷凝态装置与非冷凝态装置比，产品本钱减少47美元/t,每年可节

省资金1504万美元。气相聚合工艺在合成橡胶的聚合工艺上突破了老式的乳液

法和溶液法，UCC企业的乙丙橡胶气相聚合工艺大大简化了生产工艺，进步生

产效率，减少环境污染。反应器内直接合成聚烯燃类垫塑性弹性体日勺新工艺使

生产大型化，同步在技术经济上更富有竞争力。懵纶熔纺生产技术突破了懵纶

只能采用溶剂法纺丝工艺的局限，人人缩短了生产流程，简化了工艺，处理了

环境污染题目，将在二十一世纪替代溶剂法”青纶生产工艺，推进睛纶产业发展。

（3）新品种H勺柔性化、多样化技术

乙烯进步裂解装置进料灵活性的技术，可使装置适应原料价格和市场对产品需

求的变化，进步乙烯装置口勺竞争性。合成树脂的双峰等易加工树脂技术和聚丙

烯共聚物技术改善了树脂的加工性能，增长了树脂日勺新品种，进步了产品价值。

合成橡胶的活性负离子聚合技术突破老式构造性能的优化集成，推进二烯垃类

橡胶品种构造的I变化。新开发的“一步法”涤纶赳纤生产线将纺丝后加工联为

一体，装置紧凑、能耗减少，根据市场的需要可用于小批量多品种H勺切片纺生产

多种差异化纤维。H青纶的碳纤原丝和月青氯纶生产技术可生产高附加值的差异化

廉纶，进步经济效益。

（九）信息技术

二十一世纪是信息和知识经济的时代。信息技术给石油产业带来了深刻的变化,

石油产业正在进进一种新的发展时期。对的H勺决策、经济效益的进步以及生产

力的迅速增长将取决于企业对整个企业知识和信息技术的综合应用能力。伴随

新技术开发和应用周期日勺不停缩短，那些首先使用新技术日勺企业将会得到最大

效益。信息技术和勘探开发一体化技术口勺发展和应用对于石油企业进步效益，

增强市场的竞争力具有十分重要日勺意义。

现代信息技术的发展重要依托于如下几种大日勺产业的发展，即集成电路产业、

通讯业和软件业。推进现代信息技术迅速发展的某些关键性技术包括：集成电

路技术、超级计算机技术、使光缆网络时传播速率空前强大的密集波分复用技

术、海量信息组织与集成技术、GIS技术、虚拟现实技术。

目前，信息技术己成为石油石化产业实现跨越式发展的关键技术，国内外各大

石油企业为了减少本钱、维持其在石油行业口勺领先地位，都大大加紧了信息化

进程。各石油企业十分重视信息基础设施建设，都己实行了企业资源计划，实现

了内部信息集成，积极应用电子商务，建成了数据中心、数据仓库和决策支持系

统。近几年，世界油气产业年均IT投资超过100亿美元，约占总收进的2%。

未来也许影响石油发展的五项信息技术前沿是：万维网技术()；光子技术

(Photonic)；数据仓库技术(DataWarehouses)；面向对象技术(Object

OrientedTechnology)；虚拟现实技术(VirtualReality)。

石油科技总体发展趋势可概括为：

——集成化

——信息化

-智能化

——实时化

实用化

——高新技术向石油科技领域渗透

-其他领域技术向石油科技领域渗透(end)

20世纪是石油产业飞速发展日勺世纪。首先，在熟悉水平和研究措施方面，从孤

立地分析构造油气躲、从静态的槽台说观点熟悉地下地质特性，发展到用板块

构造及活动论的观点分析含油气盆地H勺形成与演叱，用含油气系统的观点系统

分析油气的天生、运移和汇集过程。

另一方面，在勘探措施和勘探技术方面，从简朴口勺老式钻井工艺逐渐发展到喷

射钻井、大位移井、欠平衡钻井和多分支水平井。地震勘探技术更是从尢到有，

从模拟记录阶段迅速发展为数字地震、三维地震、四维地震。测井技术从模拟

记录测井发展至数字测井、成像测井和核磁测井。

所勘探口勺目的亦从背斜圈闭、构造圈闭，发展到复杂隐蔽的地层圈闭、岩性圈

闭、深部潜山、礁体以及盐下圈闭等等。所勘探日勺地区从单一的陆上浅层，发

展到沙漠、极地等边缘地区以及深层、滩海和广阔的大陆架海域。

总之，初期“瞎子摸象”式H勺勘探活动已经逐渐发展为现代H勺综合勘探新概念。

下面分专业对国外石油产业正在应用日勺某些关键技术及其发展趋势作扼要论

述。

(一)地质理论研究与应用20世纪90年代以来，伴随计算机、信息、通讯等基

础技术日勺发展，石油勘探理论研究和应用技术在多方面获得了重要进展，新理

论、新技术不停涌现。某些与石油地质有关H勺学科，如：板块构造理论、沉积

学和沉积盆地研究、盆地分析模拟、油气成躲动力学、含油气系统、层序地层

学、自然气地质学、多学科工作组等，都获得了较为突出的进展。

油气勘探技术正在走向精细化、集成化，形成了以多学科协同研究为基础日勺综

合勘探体系，并逐渐渗透到油气开发领域。在整个综合勘探体系中，地质综合

研究形成了以盆地分析为基础、以含油气系统为思绪和措施、以目的评价系统

为手段口勺一整套地质综合评价措施和技术。

盆地分析在引进板块构造学、层序地层学、三维盆地模拟技术和多学科综合后,

从理论基础到措施技术，得到了深入完善。含油气系统把油气形成、运移、汇

集作为一种完整日勺科学体系进行应用，从而变化了以往孤立地研究各单一成躲

条件的状况，在猜测含油气区带和油气躲分布等方面显示出良好的效果，已成

为不可缺乏日勺找油理论和手段。勘探目日勺评价系统在国外己有10数年日勺发展历

史，目前各大油企业都拥有自己日勺勘探目的评价措施并已形成对应的软件，内

容包括燃源岩、储层、圈闭和成躲动力学等四大要素日勺描述；地质、工程、经

济和风险分析；钻后评价和油气可采储量评估等多种方面。

目前，国外油气勘探日勺地质关键技术重要有：

(I)油躲描述技术

(2)盆地模拟技术

⑶高精度层序地层学

⑷油气远景目H勺定量评价技术

(5)资源评价技术和措施

(6)储层综合猜测技术

⑺综合勘探技术

多学科口勺交叉、综合，多种勘探措施、勘探技术口勺综合运用，多种部分间的广

泛同盟将是二d^一世纪石油勘探技术发展的主流。高效的信息治理网络、勘探

技术的综合与集成、基于风险和经济评价的目的优选和决策会成为各大油企业

的制胜宝贝。未来5〜23年，上述地质关键技术将得到深入发展和应用。并且,

下面2项技术将会被开发应用，而成为某些大油企业日勺关键技术：

(1)综合地质模拟技术

(2)石油勘探开发数据集成技术与治理系统

(二)物探技术

物探技术在石油勘探开发领域占据举足轻重日勺位置，尤其是地震勘探技术，更

是国外技术服务企业的重点服务项目，也是综合性石油企业减少本钱、实现高

效益生产的重要手段之一。

自地震勘探技术进进石油勘探领域之后，反射地震技术、数字地震技术和三维

地震技术分别在不一样H勺历史时期作出了突出的奉献，使当时的油气发现数目

与储量大幅度增长，成为地震勘探技术发展史中里程碑式的进步。进进90年代,

伴随计算机技术水平日勺进步，高辨别率地震技术、三维叠前深度偏移技术、油

躲地震描述技术、四维地震监测技术等一批新技术迅速发展，它们不仅极大地

进步了新区勘探日勺成功率，也给老区勘探注进了新的活力。

在现阶段，有关学科日勺不停发展促使地震勘探技术在数据采集、处理、解释和

设备制造方面获得长足口勺进步。成像技术和多学科协同研究口勺应用，使地震勘

探技术日勺作用愈加广泛，三维地震、井眼地震、地震油躲描述与监测和三维可

视化等技术，均已在油气勘探与生产中发挥着无法替代的作用，为进步勘探成

功率、减少生产本钱和改善采收率作出了突出的奉献。

在二十一世纪初期，这些技术仍将在油气勘探与生产领域继续自身的作用，然

而伴随生产规定日勺不停进步，这些技术自身日勺改造势在必行。有迹象表明，多

种措施技术日勺集成与生产题目的实时处理，是这些技术发展日勺趋势。未来5-

23年，将出现日勺关键技术包括：布署永久性地震传感器排列系统，实行实时地

震油躲生产监测，实现油田生产仪表化（电子化）治理；发展实时深度成像技

术，实行随钻地震成像，实现钻井进程可视化控制；完善多分量地震勘探技术,

实现岩性和直接流体鉴别勘探；建立数据处理-解释■评价•决策过程可视化综合

系统，全面提高多学科工作组的研究能力和资产评估组的决策对的性。

（三）测井技术

油气勘探开发面临的新形势对测井技术提出了新日勺规定。电子、机械、计算机、

通讯等技术日勺迅猛发展为测井技术的发展提供了先决条件。在这种大环境下，

测井数据采集、处理和解释技术得到了迅速发展。目前，测井仪器已经从数控

测井仪器向成像测井仪器方向发展，成像测井仪器可以以更高的数据传播率、

在更短日勺时间内传送更多的丈量数据；一次下井可以组合更多的下井仪器；

种仪器有更多的探测器，扩大了井眼的覆盖范围，进行成像丈量；仪用品有更

高的I米样率、更高的辨别率和多种探测深度。

20世纪90年代中期，斯伦贝谢等至企业相继推出了成像测井技术，使得测井

技术发生了主线性的变化，测井正从均匀化日勺丈量向阵列丈量演变，能更好地

探测地层的非均质性，更有效地划分薄层，改对口勺地确定薄层的孔隙和含油饱

和度。除了成像测井技术外，核磁共振测井技术、套管井测井技术、随钻测井

技术和迅速平台测井技术都得到了迅速发展，成为近期关键日勺测井技术。

核磁共振测井技术通过这几年的发展，得到了精益求精，测井精度和丈量速度

得到了极大进步，现场应用越来越广泛，应用效果越来越明显。套管井测井在

油气用开发中的作用愈加重要，在国际市场上，套管井测井占47%,套管井测

井仪器愈加配套，新一代脉冲中子测井仪器已经问世，新一代仪用品有地层评

价、生产测井和油井监测等多种功能。随钻测井技术自20世纪80年代问世以

来，通过精益求精，目前已经发展到了第三代，随钻测井仪器正在向着阵列化

成像方向发展，某些随钻测井项目已经实现成像丈量。伴随哈里伯顿企业随钻

核磁共振测井仪器的推出，成像测井仪器愈加配套，仪器的可靠性得到了深入

的增强。为了适应愈加恶劣的测井环境，斯伦贝谢企业和哈里伯顿企业都推出

了恶劣环境测井技术，仪器日勺耐温到达500°F、耐压到达了25000psi,可以在

30000ft如下的深井中完毕测井作业。在裸眼井测井中，电阻率加上三孔隙度测

井的I市场份额占到了78%。因此，儿家大测井企业都积极加强常规测井系列的

研究，并将随钻测井中口勺高可靠技术应用于此系列，推出了迅速平台，使常规

测井仪器向着多组合、小尺寸、高可靠、低本钱日勺方向发展。测