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1,井口工具,二、钻井工程主体设备及工具,2,井口工具,二、钻井工程主体设备及工具,讲座提纲,,一、钻井基础概论二、钻井工程主体设备及工具三、钻井工程工艺基础知识及施工流程四、国内外钻井技术现状及发展方向五、钻井现场安全注意事项,4,钻井施工工序钻井是一项复杂的系统工程，每一口油、气井的完成都包括钻前施工、钻井施工和固井作业三个阶段。每一项工程阶段又有一系列的施工工序。就钻井工程总体而言，其主要施工工序一般包括定井位、道路勘测、基础施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、完井、电测、下套管、固井作业等。,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,5,三个阶段,钻前准备,钻进,固井与完井,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,6,2．钻进进行钻井生产取得进尺的唯一过程。,生产套管,技术套管,表层套管,导管,井身结构指井内所下套管层数、尺寸、深度、水泥返高等。,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,7,每改变一次钻头尺寸，开始钻一新的井段的工艺叫开钻,2．钻进进行钻井生产取得进尺的唯一过程。,基本工艺过程,①第一次开钻一开下表层套管,②第二次开钻二开下技术套管,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,8,3、固井,固井即是在已钻成的井眼内下入套管，而后在套管与井眼间的环形空间内注入水泥浆，将套管和地层固结成一体的工艺过程。,图6－15固井后井眼状况示意图,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,9,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,10,（2）下套管,③套管柱设计尺寸设计、强度和密封性设计,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,11,一般要求水泥环在最上部油层50～100m以上。,（3）注水泥,水泥浆是由干水泥和水配制而成，用一套专用设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设计用量注入井内，使其返至套管外设计的位置。,水泥返高指固井时套管与井壁之间水泥环上升的高度，常指水泥环上端到井口方补心的距离。,三、钻井工程工艺基础知识及施工流程,讲座提纲,,一、钻井基础概论二、钻井工程主体设备及工具三、钻井工程工艺基础知识及施工流程四、国内外钻井技术现状及发展方向五、钻井现场安全注意事项,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.省4.健康、安全和环保HSE5.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,,,吉林油田钻井工艺研究院,13,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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有助于提高钻井速度。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。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,,闭环控制地质导向旋转导向双向通讯,2.准,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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成本,,3.省,井型多样化,四、国内外钻井技术现状及发展方向,4.健康、安全和环保,健康、安全和环保（HSE）越来越受重视。,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,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,7.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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,,钻井录井测井LWD、地质导向,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,10.超深水钻井,水深大于500米为深水，大于1500米为超深水。目前的最大钻井作业水深已达3051米。随着深水和超深水成为国际油气勘探开发的一个热点地区，深水和超深水钻井技术和装备自然成为一个研发热点。海上油气勘探开发向深水和超深水转移的趋势非常明显投资全球深海钻井完井支出占全球海上钻井完井总支出的比例将从2002年的约20上升到2007年的31。油气发现1999～2003年全世界新发现的油气田三分之二在海上，一半在深海。石油产量预计2010年以后，全球海上新增石油产量将全部来自深海。,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,高效、低成本更加注重QHSE更有利于保护油气层自动化、可视化、智能化,钻井技术进步趋势,80年代,90年代,21世纪前5年,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,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,1、石油钻机,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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,研制成功9000米钻机、12000米钻机及其配套顶驱。研制成功四大系列钻机机械、直流、交流变频、复合驱动。顶驱产量已经超过超过200台，远销世界各国。宝鸡石油机械厂已成为全球最大钻机供应商。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,2、特殊工艺井钻井技术,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。国外在多分支井和鱼骨井基础上还提出了最大储层有效进尺（MRC）的概念，即利用钻井手段提高储层段的进尺，大幅度提高单井产量。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（1）水平井,截止2000年12月，全世界已钻水平井23385口，涉及近70个国家、2300多个油田，其中美国和加拿大的水平井数分别占世界的43和41。2000年以来全世界平均每年新增4000多口水平井。美国2000-2006年水平井数接近15000口。根据美国油气杂志统计，通过水平井的应用，将使美国石油可采储量增加13.7108吨。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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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。近年来，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,（1）水平井,四、国内外钻井技术现状及发展方向,中国石油集团2006-2008年完成各类水平井2333口，建成产能865万吨，百万吨产能建井数仅是直井的23。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（2）多分支井、鱼骨井技术,多分支井自20世纪90年代开始应用以来，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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,在美国AustinChalk地区和欧洲北海地区，用多分支水平井开发，其“吨油成本”达到了最低AustinChalk地区，直井水平井多分支水平井1.00.480.39北海地区，直井水平井多分支水平井1.00.770.56,四、国内外钻井技术现状及发展方向,辽河油田小35-HZ1井两个分支跨越两个断块，钻遇三个油层，控制储量85万吨，相当于8口直井控制的储量，日产油气当量180吨，是相邻直井的6到8倍。,小35-HZ1分支井井井身剖面图,辽河油田静52-H1Z井完成20个分支，水平段累计长度4334米,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（3）大位移井技术,大位移井主要应用于海上油田的开发和海油陆采目前国外已成功地钻成了数百口大位移井，水平位移超过10000m的井3口。其中M16井水平位移10728.4m，水平垂深比达到6.55,四、国内外钻井技术现状及发展方向,大港油田完成了一批水垂比接近4、水平位移接近5000米的大位移井,研制了滚轮扶正器、下套管漂浮装置、钻杆滚轮减阻装置等大位移水平井专用工具建立了精细摩阻分析模型，开发了相应软件集成应用了旋转导向、无固相钻井液等技术,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（4）套管钻井技术,套管钻井的主要优点是省去了钻杆、钻铤有关的费用，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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,表层套管钻井系统,套管钻井现场试验在大庆、大港油田完成了9口直径339.7mm的表层套管钻井。在大庆、吉林油田成功完成了7口273mm表层套管钻井现场试验。开发了Φ177.8mm及Φ139.7mm两种尺寸套管钻井系列，在吉林、大庆等油田试验了22口井。,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,“可更换钻头套管钻井”系统,主要包括井下锁定工具串、扩眼器、起下工具、坐底套管、钢丝绳绞车等,四、国内外钻井技术现状及发展方向,3、欠平衡钻井技术与设备配套,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。欠平衡及气体钻井技术已成为继水平井技术之后的第二个钻井技术发展热点,美国历年欠平衡钻井数统计,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,,2000-2008年中国石油欠平衡与气体钻井钻井实施情况,四、国内外钻井技术现状及发展方向,气体钻井技术在四川、大庆、新疆、塔里木、吐哈、长庆、玉门、吉林等油田得到规模应用。四川油田自七北101井突破后，开始在龙岗等超深井中全面推广，共应用近200井次，总进尺达20多万米，提速效果十分显著，成为高研磨性地层提速利器。,西南油气田深井钻井进度曲线对比图,四川盆地常规泥浆深井与气体深井的周期与钻速对比,气体钻井应用井段,,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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、制氮装备、分离器、空气锤、雾化泵、空气螺杆、空气震击器、减震器等欠平衡和气体钻井全套井下和地面工具，实现了气体钻井装备的国产化。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,超深井钻井不仅需要大型钻机与相应的顶驱设备，对钻井技术也提出了更高的要求。从某种意义上说，超深井钻井技术更能体现一个国家或服务公司的技术实力近年来国外深井钻井技术发展迅速，对深井钻井技术研究的投入力度很大。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、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,4、复杂深井钻井技术,四、国内外钻井技术现状及发展方向,西部塔深1井，完钻井深8408m，钻井周期462d，为亚洲最深井。普光气田开发井39口，平均井深5566m，最短钻井周期108.3d。东部胜科1井，完钻井深7026m、井底温度235℃，钻井液密度2.30g/cm3。四川川科1井，完钻井深7560m，是四川地区最深井。,327,,自1998年以来，完成4500m以上的深井1000余口，其中6000m以上的超深井近400余口。2008年完钻深井231口，平均井深5866.01m，其中超深井完井117口，平均井深6365m。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,5、随钻测量、随钻测井和随钻测试技术,随钻测量仪（Measurement-While-Drilling简称MWD），能实时测量井斜、方位参数。随着80年代以来水平井和大位移井的兴起，MWD、LWD技术也取得了很大进展，随钻测量由最初的随钻测量几何参数发展到现在的随钻测井和各种测试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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（1）随钻测量（MWD）与随钻测井（LWD）,近年来随钻测量、随钻测井MWD、LWD技术处于强势发展之中，随钻测井系列不断完善。已研制了适用于各种井眼尺寸的MWD、LWD工具。与前几年的随钻测井相比，现在的随钻测井仪器更靠近钻头，近钻头传感器离钻头只有1～2m的距离。可靠性高，稳定性强，可更好地评价油、气、水层。随钻测井为用户实时提供决策信息，有助于避免井下复杂情况的发生，引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层,四、国内外钻井技术现状及发展方向,斯伦贝谢的随钻测井系统四参数组合随钻测井仪已成为标准随钻测井仪器目前，正在出现的六参数组合随钻测井仪，提供更丰富的地层评价信息多深度测量VISION系统可获得全井眼图象；测量精度和可靠性等同于电缆平台快测系统。可用于构造解释、地质导向、地层评价和井眼故障分析等,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（2）电磁波传输式随钻测量技术（EMMWD）,近年来为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要，电磁波传输MWD技术（ElectromagneticMWDtools）研究与应用已有很大进展壳牌公司已在北海南部成功将电磁波EMWD用于测量深度4420m的井中，创下新的纪录,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（3）随钻陀螺测试（gMWD）,美国科学钻井公司将航天精确陀螺定向仪封装在MWD中研制出随钻陀螺测试仪，截止2005年底，gMWD已经在美国德克萨斯州油田的多分支井中成功应用几十口井。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（4）井下随钻诊断系统（DWD）,美国开发出了井下随钻诊断系统（Diagnostics-While-Drilling简称DWD），包括井下温度、压力、钻头钻压、钻头扭矩、井斜方位、地层参数等各种参数测量仪器；将井下地层和钻井状况与地面数据实时联系起来，指导钻井作业。提高钻速，获取最大钻井效果,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（5）随钻核磁共振成像测井NMR-WD,哈里伯顿Sperry-Sun和Numar联合研制出了随钻核磁共振成像测井仪器（NuclearMagneticResonanceMWDtool简称NMR-MWD），是将核磁共振成像测井仪与MWD串接，在钻井过程中实时测量。通过现场测试，其硬件设备和资料处理解释软件与电缆磁共振成像测井仪MRL兼容。目前已经在几口井成功试验,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（6）随钻地层测试FTWD技术,随钻地层测试技术（ationtestingwhiledrilling简称FTWD）是在钻井过程中对储层实施实时测量的一种新技术。其最大好处是节省钻机时间，特别适合海上钻井平台，降低费用该技术由斯伦贝谢公司首创。他们将原有的MDT技术与LWD有机结合，研制出StethoScope随钻地层压力测试仪器；于2005年1月商业化服务截至2006年9月25日，共使用130井次，取得良好效果根据美国的调查分析，有60的人认为在未来5～6年随钻地层测试将发挥更大作用,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（7）随钻井底环空压力测量（APWD）,哈里伯顿公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（AnnularPressureMeasurementWhileDrilling简称APWD），在钻井过程中可以实时测量井底环空压力数据，通过MWD或EMWD实时将数据传送到地面，指导欠平衡钻井作业。斯伦贝谢公司、Weatherford等公司也研制出APWD类似工具,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,中国石油渤海钻探工程公司、大庆钻探工程公司、中国石油测井公司研制成功了LWD随钻测井仪器。,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,6、旋转导向与地质导向技术,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。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，提高了特殊工艺井、薄储层钻井速度和钻井质量，进一步推进了特殊工艺井技术的规模应用，提升了特殊工艺井的技术水平和薄储层等复杂条件的钻井成功率,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,,,,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,在旋转导向技术领域，斯伦贝谢公司被公认为是最好的，哈里巴顿和贝克休斯公司并列排在第二位，威得福公司稍差，排名第四位目前，斯伦贝谢、哈里巴顿和贝克休斯公司也都将该技术作为公司的主打技术，不断推出高性能的旋转导向设备。旋转导向技术的市场应用率也在快速增长，2006年使用量占到定向井总进尺的32,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（1）斯伦贝谢公司的旋转导向技术,斯伦贝谢Anadrill公司于1999年研制的PowerDriveSRD旋转导向系统。导向方式为偏置钻头（BIASTHEBITS）、调制式整体旋转，动力为钻井液压差2002年推出了第二代导向工具（PowerDriveXtra）改进了井下电子器件、耐磨表面硬化、实时通信和综合地面控制系统2005年又推出新一代近钻头随钻地质导向PeriScope15工具。该仪器以多间距和多频率进行定向电磁波测量，能连续探测距钻头15ft处流体界面和地层的变化，具有360度测量和成像能力,,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（2）哈里伯顿公司的旋转导向技术,哈里巴顿Sperry-Sun公司于2000年2月推出（Geo-Pilot）第二代旋转地质导向系统。2000年10月份开始商品化应用，并在挪威、加拿大、阿拉斯加和墨西哥湾下井100多次。井眼轨迹控制精确，扭矩摩阻降低，提高了固井质量，降低了钻杆和卡钻事故,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（3）贝克休斯公司的旋转导向技术,贝克休斯公司（BakerHughesInteq）研制的AutoTrak旋转闭环导向钻井系统（RCLS）是一种综合的钻井随钻测量系统，可精密控制钻进方向导向钻井作业的一大变革是降低水平井建井成本和风险、提高产量、降低成本,2002年推出AutoTrak系统第三代，该技术把闭环导向技术与螺杆钻具结合在一起，增加了旋转导向马达的钻井能力；速度、可靠性和精度更好。新LWD完全与之配套，有近钻头LWD/MWD测量，独立的双向传输系统和电源,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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个定向参数井斜角，方位角，工具面角数据传输速率5bit/s适用井眼尺寸8-1/29-5/8,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,四、国内外钻井技术现状及发展方向,（4）垂直钻井技术,垂直钻井（VerticalDrillingSystem简称VDS）技术源于1988年联邦德国的大陆超深井科学钻探计划（KTB计划），与EastmanTeleo公司联合研制。VDS系统利用可伸缩的的近钻头稳定器控制井斜，采用井下闭环自动控制，可以在地层倾角很大的情况下把井眼控制在几乎垂直的状态，而且钻压得到了解放近几年，为了适应复杂地质条件下深井垂直钻井防斜打快的市场需求，随着旋转导向技术进步，自动垂直钻井技术发展迅速，国外同类技术及产品已经相当成熟，并进入大规模商业化应用阶段。比较有代表性的是BakerHughes公司Verti-Trak直井钻井系统、Schlumberger公司的Power-V直井钻井系统和德国SmartDrilling公司的ZBE5000自动垂直钻井系统等,四、国内外钻井技术现状及发展方向,斯伦贝谢公司Power-V垂直钻井系统,Power-V垂直钻井系统是PowerDrive导向系统的低端产品。Power-V主要由电子控件部分、机械部分、辅助部分三部分组成。系统由一根无磁钻铤及固定在内部轴承上的控制部件组成根据井斜的变化Power-V自动调整促动仪器所发动的侧力以及侧力的方向使井斜快速返回垂直其优势在于，采用人工可调侧向力、实现主动防斜和全旋转钻进，可以起到解放钻压、提高钻速的目的，保证井眼光滑,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,贝克休斯公司的Verti-Trak垂直钻井系统,贝克休斯公司Verti-Trak系统使用井下倾角传感器和对付地层自然造斜趋势的膨胀式稳定器的闭环导向系统其最大优势在于钻井过程中工具可根据实钻井眼轨迹自动向钻头施加一侧向力，用以克服地层的自然造斜力。是一套主动防斜的钻井技术。在保持井眼垂直的同时，允许解放钻压以提高机械钻速；即可同时满足防斜、提速的要求VertiTrak系统已完成进尺25104m以上，井斜最小可保持在0.1以内，机械钻速提高了2～3倍。实现了油气田高效、经济勘探开发,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,德国SmartDrilling公司的ZBE5000垂直钻井系统,德国SmartDrilling公司的ZBE5000自动垂直钻井系统可以选配井下马达，也可以不用马达，装配有特殊设计的支撑翼肋保证在硬或软地层中具有良好的导向性能，确保井眼垂直。德国VDS自动垂直钻井系统，在KTB计划的万米深井应用中，井深6710m井斜仅1、水平位移＜4m,四、国内外钻井技术现状及发展方向,7、膨胀管及波纹管技术,,膨胀管一种用特殊材料、特殊工艺制成的金属管，下入井内后通过机械或液压的方法，使其在径向膨胀10-30，膨胀后的机械性能达到相应API套管水平，作为套管使用。实现“小尺寸下入、大直径使用”的目的。膨胀管包括实体套管膨胀；割缝管膨胀。实体膨胀管可以用作裸眼井段的钻井尾管、下套管井段的衬管及膨胀尾管悬挂器；而割缝管膨胀技术与防砂技术结合可用来防砂完井。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,膨胀管最新进展,亿万奇（Enventure）公司的膨胀管技术截至2005年12月为止，亿万奇公司（Enventure）为包括StatOil、NAM、Hydro等82家作业者提供可膨胀管技术服务，共下膨胀管375井次，总长度达到130km2005年成功地完成了单一井径建井系统主要工具的试验，并研制成功可膨胀防腐合金管目前正在研发两项新技术一是用厚壁管作膨胀管，这种管材的厚度增加了25～50，其抗挤毁能力可增加30～50二是开发弹性膨胀管技术（CFEX），目的是开发任意直径的自胀套管，改进单井径钻井和建井的方法,四、国内外钻井技术现状及发展方向,威德福公司的最新成果是把膨胀防砂网与层间封隔膨胀管用一段无缝管连接在一起形成一种联合系统。无缝管（相当于套管）控制了需要下常规封隔器、流量控制器和智能完井装置的井段。如果不需要防砂，层间封隔膨胀管可以代替膨胀防砂网起稳定井壁的作用。该膨胀管可用于长的大斜度井或水平井段中完井贝克石油工具公司最新研制成功的LinEXX膨胀管系统采用单行程下行扩管方法，在维持相同环空间隙的情况下扩展膨胀管，可用较大井眼钻更深的探井。该系统在不降低井眼尺寸的条件下可提供最优的和经济有效的套管结构,四、国内外钻井技术现状及发展方向,哈里伯顿公司的PoroFlex膨胀防砂网系统2004年PoroFlex膨胀防砂网系统采用了可变距离环空隔离器，具有密封不同直径井眼的能力2005年用实体膨胀管建大位移井2006年研制出两种防腐合金材料制造的VersaFlex膨胀管系统，预期2007年年底投入商业性应用READ油井服务公司的膨胀管技术新研制的液压膨胀管系统可向井内的永久膨胀管定性施加140MPa以上的液压，实现金属对金属的密封TIW公司的膨胀管技术于2005年研制出当今石油界额定承压能力最大的完井用XPAK膨胀管悬挂器，它是一种具有多级坐放工具和使用常规地面泵进行液压坐放的悬挂器,四、国内外钻井技术现状及发展方向,波纹管，是由波谷、波峰及过渡曲线组成截面形状的钢管。波纹管技术主要用于应急解决钻井过程中出现的井下复杂情况。波纹管堵漏技术，就是利用机械的方法，在需要的井段内先进行扩眼，然后下入波纹管，通过打压涨管等工艺过程，将波纹管紧贴在井壁上，形成人工井壁，封固漏失层。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,对口器,丢手,下底阀,球形胀管器,,辊子胀管器,扩眼器,波纹管,上封隔器,下封隔器,四、国内外钻井技术现状及发展方向,2004年7月，在吐哈油田陵7－71井共下入波纹管62.54m，波纹管封固井段为2450～2512.54m，成功的实现了利用波纹管建立人工井壁进行堵漏的目的。2006年10月在克拉玛依油田T6182井下入适用于8-1/2″井眼的φ2358波纹管89.40m，波纹管封固井段为406.6～496.0m，试验取得了圆满成功，不再发生漏失。2007年4月在四川油田黄龙004－X1井共下入适用于12-1/4″井眼的φ33511波纹管24m，波纹管封固井段为2308～2332m。施工完成后，在后续钻进过程中未出现漏失情况，顺利钻达设计井深2820m。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,8、连续管技术,注氮排液（冀东）,冲盐堵作业（江汉）,SAGD测井（辽河）,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。目前CNPC已经研制了连续管作业机、连续管测井机、连续管等，并已经进入现场试验和应用阶段。连续管作业机被誉为“万能作业机”，是一种液压驱动的起、下连续管的专用设备，其基本功能是在作业时向油井中生产油管或套管内下入或起出连续管，并把连续管缠绕在滚筒上以便移运。,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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。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Φ89mm和Φ127mm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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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口左右目前加拿大应用连续管技术钻井的数量占全世界应用连续管技术钻井总量的85以上。占技术主导地位的是威德福和斯伦贝谢公司用连续油管钻定向井的费用是常规方法的25～75，钻侧钻井成本是常规侧钻的30～40,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,LZYJ38连续管作业机现场试验在大港油田试验了6口井8井次，下入深度10000多米，试验井有直井也有水平井，试验的工艺有冲砂解堵和堵漏等工艺，最大下入深度1850m，最大试验载荷13t，最大提升速度30m/min，最大套压21.5Mpa，下入最大水平位移670.28m，最大冲洗水平段长246.89m。连续管钻井技术研究连续管钻机与钻井配套工艺技术连续管径向水平井钻井技术研究连续管钻井随钻测量工具研制微井眼钻井技术研究,四、国内外钻井技术现状及发展方向,9、钻井液完井液新技术,近几年来国外钻井液和完井液技术发展较快，出现了一批新型钻井液和加重材料，同时地层损害机理也有新成果。许多研究和应用着眼于钻井液和完井液技术的统一钻井液体系的最新五种分类第一类是无抑制性、分散型钻井液体系有铁铬盐、石膏、石灰钻井液等第二类是一般抑制性钻井液体系有KCl/聚合物、高KCl、阳离子钻井液等第三类是具有渗透膜型的水基钻井液体系有CaCl2/MgCl2钻井液、甲酸钾钻井液、甲基葡萄糖甙钻井液等第四类是具有低/无侵蚀的水基/油基钻井液体系有多元醇钻井液、适度平衡硅酸盐钻井液、适度平衡油/合成基钻井液、完全油/合成钻井液等第五类是具有低/无侵蚀渗透膜的水基/油基钻井液体系有低活度硅酸盐钻井液、低活度反乳化钻井液、多元醇-盐混合具有渗透膜的钻井液对油气层的保护和稳定井壁的顺序为第一类＜第二类＜第三类＜第四类＜第五类,四、国内外钻井技术现状及发展方向,新型钻井液新型微泡钻井液、多功能钻井液、打开油层钻井液和完井液体系、高密度低固相油基完井液、海洋清洁钻井液、无损害钻井NIF钻井液新型钻井液加重材料四氧化锰地层损害机理新成果①结垢造成的地层损害；②化学剂水锁造成的地层损害,四、国内外钻井技术现状及发展方向,10、煤层气钻井,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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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5～10倍，取得良好的开发经济效益,四、国内外钻井技术现状及发展方向,11、固井技术,固井领域的技术进步主要针对钻井中出现的新情况（如井漏、窄泥浆密度窗口、防气窜等复杂条件），围绕新型水泥、水泥添加剂、固井特色工具和附件发展较快在固井水泥方面，技术领先的是哈里伯顿和斯伦贝谢公司；固井工具和附件方面，贝克休斯公司占主导地位,四、国内外钻井技术现状及发展方向,CemNET新型油井水泥斯伦贝谢公司开发出一种新型水泥浆称为CemNET，水泥中含有纤维，可在漏失层横断面上形成惰性纤维网络，从而恢复循环。把纤维加工成最优尺寸，然后将纤维与水泥浆混合即可将常规水泥浆体系转化为堵漏体系,四、国内外钻井技术现状及发展方向,金属微条带水泥斯伦贝谢公司研制出一种DuraStone油井水泥体系，该水泥中加入了一种特制的金属条带。比常规水泥高3倍以上的抗钻能力和15倍以上的抗冲击损坏能力。目前已应用100余口井交联水泥体系最近BJ服务公司研制出一种胶联水泥体系。胶联水泥是把水泥和压裂液混合在一起作为水泥浆可膨胀/旋转尾管悬挂器,四、国内外钻井技术现状及发展方向,12、钻井软件和信息化技术,钻井设计与分析软件主要有Landmark、M-SExcel、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,四、国内外钻井技术现状及发展方向,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,,四、国内外钻井技术现状及发展方向,讲座提纲,,一、钻井基础概论二、钻井工程主体设备及工具三、钻井工程工艺基础知识及施工流程四、国内外钻井技术现状及发展方向五、钻井现场安全注意事项,90,五、钻井现场安全注意事项,首先保证不伤害他人，不被他人伤害按照井队规定的行走路线行走在井场入口处、重点部位都设置了各种标识牌，按照标识牌的提示做好防范,91,根据现场施工情况，确定自己所在位置是否存在不安全因素，如甩钻具，大门坡所对方向存在安全隐患，应远离。,五、钻井现场安全注意事项,92,高压部位（泥浆泵、地面管线、立管）运转期间禁止长时间停留，特别是泵安全阀处，刚开泵、有憋泵现象时，远离高压区。,五、钻井现场安全注意事项,93,注意高空落物，在钻台下面行走时，要抬头向钻台上瞭望，确定没有危险的情况下快速通过，如果需要在钻台下长时间工作，需与钻台上联系清楚；,五、钻井现场安全注意事项,94,需要到钻台上检查、工作时要掌握井队的工作状况，交叉作业要沟通好，精力要高度集中，到钻台上的第一件事就是确定安全点，一旦有紧急情况，第一时间到安全点；再一点就是注意脚下，脚下要利索、无杂物，防滑、防跌倒。没有防护栏的部位不要接近。,五、钻井现场安全注意事项,95,到旋转部位检查、工作，观察防护罩是否齐全，要注意防止衣物缠绕事故，穿紧身衣服泥浆池、沉沙坑禁止穿越警戒线,五、钻井现场安全注意事项,96,不要在钻具、套管上行走，防止滚滑受伤防触电，特别是雨季，板房易产生漏电现象，开门时首先用手背试探一下，然后再接触门把手。,五、钻井现场安全注意事项,97,五、钻井现场安全注意事项,钻井现场井控工作,98,五、钻井现场安全注意事项,井控是实施油气井压力的控制，就是用井筒系统压力控制地层压力。当井筒系统压力与地层压力失去平衡后，地层流体就会浸入井筒，进而井口出现溢流、井涌、井喷，甚至井喷失控。井喷事故发生后，给社会造成不良影响，给企业灾难性、毁灭性打击，给人民生命财产带来不可逆转和无法弥补的损失。因此，井控安全人命关天井控安全重如泰山,99,五、钻井现场安全注意事项,100,五、钻井现场安全注意事项,当地时间4月20日晚上2200左右，BP公司位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生井喷爆炸着火事故，造成11人死亡，17人受伤，每天有35000到60000桶原油源源不断地流入墨西哥湾，大面积海域受到严重污染。,101,五、钻井现场安全注意事项,所谓“积极井控”是以实用、可靠的井控设备为基础，以周密、完善和执行到位的井控措施为保证，做到既保证井控安全，又能及时发现和保护油气层，使井控成为保护油气层，提高单井产量的重要手段，成为开展水平、欠平衡钻井以及提速的重要保障。不难看出，“积极井控”的前提是井控设备和井控措施，其核心或要害是保证井控安全，发现和保护油气层。目的是提高单井产量，同时也为水平、欠平衡钻井和提速提供保障。,中油工程字[2007]472号关于进一步加强井控管理工作的通知,102,五、钻井现场安全注意事项,㈡落实“积极井控”理念，进行风险评估是重要
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