国内外钻井新技术调研国内外钻井新技术调研国内外钻井新技术调研国内外钻井新技术调研 中石化集团公司中石化集团公司中石化集团公司中石化集团公司情报调研项目情报调研项目情报调研项目情报调研项目1特备参考汇汇 报报 内内 容容一、课题情况简介一、课题情况简介 二、二、国内外钻井新技术概况国内外钻井新技术概况 三、三、国外创新钻井技术国外创新钻井技术四、四、前沿钻井技术开发与实验前沿钻井技术开发与实验六、六、钻井成本分析及发展趋势钻井成本分析及发展趋势五、五、成熟钻井技术新进展成熟钻井技术新进展2特备参考 近近年年来来，在在技技术术创创新新的的有有力力推推动动下下，自自动动化化（闭闭环环）钻钻井井、套套管管钻钻井井、连连续续管管钻钻井井、三三维维可可视视化化钻钻井井、地地质质导导向向钻钻井井、可可膨膨胀胀管管等等创创新新技技术术的的研研究究都取得突破性进展，具有广阔的推广应用前景。都取得突破性进展，具有广阔的推广应用前景。 水水平平井井技技术术、大大位位移移钻钻井井技技术术、欠欠平平衡衡压压力力钻钻井井技技术术、多多分分支支井井钻钻井井技技术术等也发展得越来越成熟，满足了提高勘探开发效益的需求。等也发展得越来越成熟，满足了提高勘探开发效益的需求。 另另外外，国国外外超超前前钻钻井井技技术术，如如激激光光钻钻井井、微微钻钻井井、负负压压脉脉冲冲钻钻井井、“智智能能钻钻杆杆”、连连续续管管超超高高压压射射流流钻钻井井、等等离离子子孔孔道道钻钻井井等等技技术术的的开开发发与与试试验验也也取得了阶段性成果，展示了良好的应用前景。取得了阶段性成果，展示了良好的应用前景。二、国内外钻井新技术概况二、国内外钻井新技术概况3特备参考汇汇 报报 内内 容容二、国内外钻井新技术概况二、国内外钻井新技术概况 四、四、前沿钻井技术开发与实验前沿钻井技术开发与实验六、六、钻井成本分析及发展趋势钻井成本分析及发展趋势五、五、成熟钻井技术新进展成熟钻井技术新进展 三、国外三、国外创新钻井技术创新钻井技术 一、课题情况简介一、课题情况简介 4特备参考三、国外创新钻井技术三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（二）套管钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（三）连续管钻井技术（三）连续管钻井技术（六）反循环钻井技术（六）反循环钻井技术（五）三维可视化钻井技术（五）三维可视化钻井技术5特备参考 自动化（闭环）钻井，即全部钻井过程依靠传感器测量多种参数，依靠计算机获取数据，并进行解释和发出指令，最后由自动设备来执行，使钻井过程变成一种无人操作的自动控制过程。自动化(闭环)钻井技术6特备参考开环钻井开环钻井井下半闭环钻井井下半闭环钻井井下闭环钻井井下闭环钻井全闭环钻井全闭环钻井闭环钻井的发展阶段7特备参考闭环钻井系统的组成 闭环钻井系统闭环钻井系统 井下系统井下系统 地面监控系统地面监控系统 地面分析地面分析模拟系统模拟系统 信号接收信号接收/传输系统传输系统 高性能井下高性能井下可控工具可控工具 先进的井下先进的井下测量工具测量工具8特备参考 Power Drive SRDPower Drive SRDPower Drive SRDPower Drive SRD Geo-pilot Geo-pilot Geo-pilot Geo-pilot Auto Trak RCLSAuto Trak RCLSAuto Trak RCLSAuto Trak RCLS国外先进的旋转闭环系统产品 该系国外目前有三种井下闭环钻井系统最为先进和成熟。该系国外目前有三种井下闭环钻井系统最为先进和成熟。该系国外目前有三种井下闭环钻井系统最为先进和成熟。该系国外目前有三种井下闭环钻井系统最为先进和成熟。它们均采用先进的旋转导向技术控制井眼轨迹。它们均采用先进的旋转导向技术控制井眼轨迹。它们均采用先进的旋转导向技术控制井眼轨迹。它们均采用先进的旋转导向技术控制井眼轨迹。9特备参考30303030 4040404050505050707070706060606090909090808080802000200020002000年代年代年代年代斜斜斜斜向向向向器器器器井井井井下下下下马马马马达达达达弯弯弯弯外外外外壳壳壳壳马马马马达达达达旋旋旋旋转转转转导导导导向向向向WLMWDWLMWDWLMWDWLMWDMWDMWDMWDMWDLWDLWDLWDLWD滑动导向滑动导向滑动导向滑动导向革命性革命性革命性革命性进步进步进步进步 旋转导向就是在旋转钻井方式下实现井斜和方位的调整。这是20世纪90年代初期发展起来的一项钻井新技术，代表了当代钻井技术发展的最高水平。10特备参考提高机械钻速增强井眼净化效果克服极限位移限制井下闭环自动导向， 与地质导向结合，可大大提高轨迹控制精度旋转导向代替了传统的滑动导向11特备参考旋导闭环系统可不起下钻自动调整钻具导向性能 提高钻井效率和轨迹控制的灵活性12特备参考斯伦贝谢公司的斯伦贝谢公司的PowerDrivePowerDrive系统系统13特备参考最新进展最新进展最新进展最新进展1 1 1 1）小井眼旋导系统）小井眼旋导系统）小井眼旋导系统）小井眼旋导系统PowerDrive Xtra 475PowerDrive Xtra 475PowerDrive Xtra 475PowerDrive Xtra 4752 2 2 2）大尺寸旋导系统）大尺寸旋导系统）大尺寸旋导系统）大尺寸旋导系统外径：外径：外径：外径：120.7mm120.7mm120.7mm120.7mm所钻最大井眼：所钻最大井眼：所钻最大井眼：所钻最大井眼：463.6mm463.6mm463.6mm463.6mm斯伦贝谢公司的斯伦贝谢公司的PowerDrivePowerDrive系统系统14特备参考贝克休斯贝克休斯InteqInteq的的AutoTrakAutoTrak系统系统最新进展最新进展最新进展最新进展2002200220022002年推出了第三代年推出了第三代年推出了第三代年推出了第三代AutoTrakAutoTrakAutoTrakAutoTrak系统。系统。系统。系统。 该系统是目前应用最广泛的井下闭环钻井系统。它是在该系统是目前应用最广泛的井下闭环钻井系统。它是在该系统是目前应用最广泛的井下闭环钻井系统。它是在该系统是目前应用最广泛的井下闭环钻井系统。它是在早期的垂直钻井系统早期的垂直钻井系统早期的垂直钻井系统早期的垂直钻井系统VDSVDSVDSVDS、SDDSDDSDDSDD的基础上发展起来的。到的基础上发展起来的。到的基础上发展起来的。到的基础上发展起来的。到2002200220022002年年年年9 9 9 9月，累积钻进超过月，累积钻进超过月，累积钻进超过月，累积钻进超过160160160160万米。万米。万米。万米。15特备参考哈里伯顿斯派里森公司的哈里伯顿斯派里森公司的哈里伯顿斯派里森公司的哈里伯顿斯派里森公司的Geo-PiloGeo-PiloGeo-PiloGeo-Pilo系统系统系统系统悬挂轴承悬挂轴承悬挂轴承悬挂轴承偏心环偏置机构偏心环偏置机构偏心环偏置机构偏心环偏置机构旋转旋转旋转旋转心轴心轴心轴心轴聚焦轴承聚焦轴承聚焦轴承聚焦轴承不旋转外筒不旋转外筒不旋转外筒不旋转外筒 该系统是一种静态指向钻头式旋导系统。通过放置在不该系统是一种静态指向钻头式旋导系统。通过放置在不该系统是一种静态指向钻头式旋导系统。通过放置在不该系统是一种静态指向钻头式旋导系统。通过放置在不旋转外筒内的两个互相嵌套的偏心环的相对运动偏置钻柱。旋转外筒内的两个互相嵌套的偏心环的相对运动偏置钻柱。旋转外筒内的两个互相嵌套的偏心环的相对运动偏置钻柱。旋转外筒内的两个互相嵌套的偏心环的相对运动偏置钻柱。截止到截止到截止到截止到2002200220022002年，该系统已完成了年，该系统已完成了年，该系统已完成了年，该系统已完成了70707070口井次的商业应用。口井次的商业应用。口井次的商业应用。口井次的商业应用。16特备参考三、国外创新钻井技术三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（二）套管钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（三）连续管钻井技术（三）连续管钻井技术（六）反循环钻井技术（六）反循环钻井技术（五）三维可视化钻井技术（五）三维可视化钻井技术17特备参考 套管钻井是指在钻进过程中直接采用套套管钻井是指在钻进过程中直接采用套管取代钻杆向井下传递机械能量和水力能量，管取代钻杆向井下传递机械能量和水力能量，边钻进边下套管，完钻后作钻柱用的套管留边钻进边下套管，完钻后作钻柱用的套管留在井内作完井用。在井内作完井用。 套管钻井技术把钻井和下套管合并成一套管钻井技术把钻井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用个作业过程，钻头和底部钻具组合的起下用钢丝绳在套管内进行，不再需要常规的起下钢丝绳在套管内进行，不再需要常规的起下钻作业钻作业。 套管钻井的概念套管钻井的概念省去了钻杆、钻铤有关的费用；省去了钻杆、钻铤有关的费用；减少了起下钻时间；减少了起下钻时间；减少了钻井事故和复杂情况的发生；减少了钻井事故和复杂情况的发生；井眼内始终有套管，起下钻时不会造成抽汲作用，井控状况得到改善；井眼内始终有套管，起下钻时不会造成抽汲作用，井控状况得到改善；起下钻时能保持钻井液连续循环，防止钻屑聚集，减少卡钻等井下事故；起下钻时能保持钻井液连续循环，防止钻屑聚集，减少卡钻等井下事故；改善了水力参数、环空上返速度和井筒清洗状况；改善了水力参数、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；可以减小钻机尺寸、简化钻机结构、降低钻机费用；据据TescoTesco公司估算，套管钻井可节约钻井成本公司估算，套管钻井可节约钻井成本10%-30%10%-30%。 套管钻井技术的优势套管钻井技术的优势套管钻井为在一些复杂和特定条件下钻井提供了一种可套管钻井为在一些复杂和特定条件下钻井提供了一种可选择的方案，但并不能完全取代常规钻井，套管钻井特别适选择的方案，但并不能完全取代常规钻井，套管钻井特别适用于下列情况：用于下列情况：）易坍塌、不稳定及不确定地层；）易坍塌、不稳定及不确定地层；）低压易漏失地层；）低压易漏失地层；）高压地层；）高压地层；）边远、海上及交通不便地区钻井；）边远、海上及交通不便地区钻井；）在陆地钻井时，适合）在陆地钻井时，适合3000米以内的软到中软地层；米以内的软到中软地层；）利用套管钻井技术可实现）利用套管钻井技术可实现“无隔水管法无隔水管法”下表层套管。下表层套管。 套管钻井技术的适用情况套管钻井技术的适用情况18特备参考套管钻井的装备包括套管钻井的装备包括地面装备地面装备和和井下装备井下装备 套管钻井的装备套管钻井的装备19特备参考 TescoTesco公司套管钻井地面装备公司套管钻井地面装备钢丝绳防喷器钢丝绳防喷器分体式天车和分体式游车分体式天车和分体式游车20特备参考 TescoTesco公司套管钻井地面装备公司套管钻井地面装备钢丝绳绞车钢丝绳绞车套管驱动头套管驱动头21特备参考钻机就位及安装钻机就位及安装22特备参考接套管接套管为为套管操作设备可从管架自动取管、自动对扣和自动上、套管操作设备可从管架自动取管、自动对扣和自动上、卸扣，整个操作过程全自动完成，最大载荷卸扣，整个操作过程全自动完成，最大载荷100100吨。吨。23特备参考1 1）下下井井/ /回回收收工工具具：包包括括锁锁定定捞捞矛矛、振振击击器器、测测量量桶桶、加加重重杆杆、对对中中扶扶正正器器、上上张张力力缓缓冲冲器器、旋旋转转短短节节、紧紧急急释放短节和电缆插头等。释放短节和电缆插头等。2 2）底底部部钻钻具具组组合合：由由锁锁定定和和密密封封总总成成、分分隔隔箍箍、钻钻井井浮浮箍箍、管管下下扩扩眼眼器器和和领领眼眼钻钻头头组组成成，根根据据需需要要还还可可以以加加装装井井下下泥泥浆浆马马达达、随随钻钻测测量量/ /测测井井工工具具（MWD/LWDMWD/LWD）、1-21-2根根钻钻铤铤，也也可可以以接接取取心心工工具具和和取取心心钻钻头头进进行行取取心心作作业。业。3 3）坐坐底底套套管管：位位于于套套管管柱柱末末端端，由由扶扶正正器器、定定位位台台肩肩、定定位位止止动动器器定定位位槽槽、轴轴向向锁锁定定短短节节、扭扭矩矩锁锁定定短短节节和和套管鞋组成。套管鞋组成。 TescoTesco公司套管钻井井下钻具公司套管钻井井下钻具24特备参考正正常常的的套套管管钻钻进进更更换换新新套套管管继继续续钻钻进进25特备参考 套管钻井技术的其他进展套管钻井技术的其他进展1. 1. 1. 1. 威德福公司的套管钻井技术威德福公司的套管钻井技术威德福公司的套管钻井技术威德福公司的套管钻井技术特制的可钻掉钻头特制的可钻掉钻头特制的可钻掉钻头特制的可钻掉钻头新型张开式钻头新型张开式钻头新型张开式钻头新型张开式钻头2. 2. 2. 2. 新型套管螺纹接头新型套管螺纹接头新型套管螺纹接头新型套管螺纹接头1 1 1 1）格兰特公司的偶合式套管螺纹接头）格兰特公司的偶合式套管螺纹接头）格兰特公司的偶合式套管螺纹接头）格兰特公司的偶合式套管螺纹接头（DWC/CDWC/CDWC/CDWC/C）2 2 2 2）HuntingHuntingHuntingHunting偏梯形偏梯形偏梯形偏梯形KCKCKCKC可转换套管螺纹接头可转换套管螺纹接头可转换套管螺纹接头可转换套管螺纹接头3 3 3 3）Hydril 500Hydril 500Hydril 500Hydril 500系列楔形套管螺纹接头系列楔形套管螺纹接头系列楔形套管螺纹接头系列楔形套管螺纹接头26特备参考三、国外创新钻井技术三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（二）套管钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（三）连续管钻井技术（三）连续管钻井技术（六）反循环钻井技术（六）反循环钻井技术（五）三维可视化钻井技术（五）三维可视化钻井技术27特备参考连续管钻井技术1 1 1 1、概况、概况、概况、概况连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的增长势头，连连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的增长势头，连连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的增长势头，连连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的增长势头，连续管钻井的应用领域和技术优势不断增加；续管钻井的应用领域和技术优势不断增加；续管钻井的应用领域和技术优势不断增加；续管钻井的应用领域和技术优势不断增加；美国目前是应用连续管钻井最多且技术领先的国家，世界美国目前是应用连续管钻井最多且技术领先的国家，世界美国目前是应用连续管钻井最多且技术领先的国家，世界美国目前是应用连续管钻井最多且技术领先的国家，世界 上主要连续管及连续管作业机制造公司均集中在美国；上主要连续管及连续管作业机制造公司均集中在美国；上主要连续管及连续管作业机制造公司均集中在美国；上主要连续管及连续管作业机制造公司均集中在美国；斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯、BJBJBJBJ等油田服务公司在连等油田服务公司在连等油田服务公司在连等油田服务公司在连续管钻井技术的应用领域占据优势；续管钻井技术的应用领域占据优势；续管钻井技术的应用领域占据优势；续管钻井技术的应用领域占据优势；我国迄今还未在钻井作业中使用连续管技术。我国迄今还未在钻井作业中使用连续管技术。我国迄今还未在钻井作业中使用连续管技术。我国迄今还未在钻井作业中使用连续管技术。1 1 1 1）2 2 2 2）3 3 3 3）4 4 4 4）28特备参考连续管钻井技术改进型连续管注入头改进型连续管注入头数据采集系统数据采集系统工艺控制系统工艺控制系统电缆安装系统电缆安装系统特制设备特制设备2 2 2 2、连续管钻井地面配套设备的重大改进、连续管钻井地面配套设备的重大改进、连续管钻井地面配套设备的重大改进、连续管钻井地面配套设备的重大改进29特备参考连续管钻井技术3 3 3 3、连续管钻机的设计创新、连续管钻机的设计创新、连续管钻机的设计创新、连续管钻机的设计创新1 1 1 1）GalileoGalileoGalileoGalileo连续管钻机连续管钻机连续管钻机连续管钻机 贝克休斯公司的贝克休斯公司的贝克休斯公司的贝克休斯公司的GalileoGalileoGalileoGalileo连连连连续管钻机采用模块化设计，钻续管钻机采用模块化设计，钻续管钻机采用模块化设计，钻续管钻机采用模块化设计，钻机作业可由计算机控制。该混机作业可由计算机控制。该混机作业可由计算机控制。该混机作业可由计算机控制。该混合钻机可用连续管或钻杆进行合钻机可用连续管或钻杆进行合钻机可用连续管或钻杆进行合钻机可用连续管或钻杆进行常规侧钻、过油管侧钻、欠平常规侧钻、过油管侧钻、欠平常规侧钻、过油管侧钻、欠平常规侧钻、过油管侧钻、欠平衡钻井、小井眼勘探钻井等多衡钻井、小井眼勘探钻井等多衡钻井、小井眼勘探钻井等多衡钻井、小井眼勘探钻井等多种作业种作业种作业种作业GalileoGalileoGalileoGalileo连续管钻机连续管钻机连续管钻机连续管钻机30特备参考连续管钻井技术3 3 3 3、连续管钻机的设计创新、连续管钻机的设计创新、连续管钻机的设计创新、连续管钻机的设计创新2 2 2 2）带井架的车装连续管钻机）带井架的车装连续管钻机）带井架的车装连续管钻机）带井架的车装连续管钻机 该钻机由加拿大该钻机由加拿大该钻机由加拿大该钻机由加拿大DrecoDrecoDrecoDreco公司公司公司公司研制，适合在地形特殊地区钻研制，适合在地形特殊地区钻研制，适合在地形特殊地区钻研制，适合在地形特殊地区钻井。钻机所有部件装在一量重井。钻机所有部件装在一量重井。钻机所有部件装在一量重井。钻机所有部件装在一量重型卡车上，放倒井架后可在路型卡车上，放倒井架后可在路型卡车上，放倒井架后可在路型卡车上，放倒井架后可在路上行驶。上行驶。上行驶。上行驶。带井架的车装连续管钻机带井架的车装连续管钻机带井架的车装连续管钻机带井架的车装连续管钻机技术参数技术参数技术参数技术参数：注入头拉力载荷：注入头拉力载荷：注入头拉力载荷：注入头拉力载荷907kN, 907kN, 907kN, 907kN, 滚筒外径滚筒外径滚筒外径滚筒外径5.84m5.84m5.84m5.84m；连续；连续；连续；连续管容量：管容量：管容量：管容量：9114m9114m9114m9114m（60.3mm60.3mm60.3mm60.3mm连连连连续管续管续管续管 ）31特备参考连续管钻井技术4 4 4 4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破电缆头电动松脱机构连续管接头钻压/压力/震动/测量短节遥测系统伽马射线与导向工具电定向器带弯接头的马达钻头1 1 1 1）COLTCOLTCOLTCOLT底部钻具组合底部钻具组合底部钻具组合底部钻具组合 由英国由英国由英国由英国AnTechAnTechAnTechAnTech公司开发，公司开发，公司开发，公司开发，核心是一种新型的、能精确调核心是一种新型的、能精确调核心是一种新型的、能精确调核心是一种新型的、能精确调整方向的电动定向工具（电定整方向的电动定向工具（电定整方向的电动定向工具（电定整方向的电动定向工具（电定向器，可确保对钻头和马达的向器，可确保对钻头和马达的向器，可确保对钻头和马达的向器，可确保对钻头和马达的平稳控制。平稳控制。平稳控制。平稳控制。32特备参考连续管钻井技术4 4 4 4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破2 2 2 2）电动底部钻具组合）电动底部钻具组合）电动底部钻具组合）电动底部钻具组合 由由由由为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美国国国国XLXLXLXL技术公司、技术公司、技术公司、技术公司、TSLTSLTSLTSL技术公司等近年来开发出一技术公司等近年来开发出一技术公司等近年来开发出一技术公司等近年来开发出一种电动连续管钻井系统，该系统的底部钻具组种电动连续管钻井系统，该系统的底部钻具组种电动连续管钻井系统，该系统的底部钻具组种电动连续管钻井系统，该系统的底部钻具组合用电潜泵马达取代了原来的容积式马达。合用电潜泵马达取代了原来的容积式马达。合用电潜泵马达取代了原来的容积式马达。合用电潜泵马达取代了原来的容积式马达。 由于电动马达可实现完全直接控制，速度由于电动马达可实现完全直接控制，速度由于电动马达可实现完全直接控制，速度由于电动马达可实现完全直接控制，速度的变化可由操纵杆控制或由键盘指令设定。通的变化可由操纵杆控制或由键盘指令设定。通的变化可由操纵杆控制或由键盘指令设定。通的变化可由操纵杆控制或由键盘指令设定。通过设定与极限钻压相关的极限电流，马达的失过设定与极限钻压相关的极限电流，马达的失过设定与极限钻压相关的极限电流，马达的失过设定与极限钻压相关的极限电流，马达的失速问题几乎可以完全避免。速问题几乎可以完全避免。速问题几乎可以完全避免。速问题几乎可以完全避免。 33特备参考连续管钻井技术4 4 4 4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破、连续管钻井底部钻具组合的重大突破3 3 3 3）复合材料连续管及配套底部钻具组合）复合材料连续管及配套底部钻具组合）复合材料连续管及配套底部钻具组合）复合材料连续管及配套底部钻具组合 哈里伯顿公司把具有数据传输功能的哈里伯顿公司把具有数据传输功能的哈里伯顿公司把具有数据传输功能的哈里伯顿公司把具有数据传输功能的复合材料连续管技术与液压修井技术相复合材料连续管技术与液压修井技术相复合材料连续管技术与液压修井技术相复合材料连续管技术与液压修井技术相结合，开发出一种结合，开发出一种结合，开发出一种结合，开发出一种“ “先进建井系统先进建井系统先进建井系统先进建井系统” ”新新新新型连续管钻井装置，被誉为是钻井、建型连续管钻井装置，被誉为是钻井、建型连续管钻井装置，被誉为是钻井、建型连续管钻井装置，被誉为是钻井、建井技术方面的一次飞跃。井技术方面的一次飞跃。井技术方面的一次飞跃。井技术方面的一次飞跃。 复合材料连续管由韧性好的碳纤维复合材料连续管由韧性好的碳纤维复合材料连续管由韧性好的碳纤维复合材料连续管由韧性好的碳纤维和其他高级材料加工而成，管内嵌有铜和其他高级材料加工而成，管内嵌有铜和其他高级材料加工而成，管内嵌有铜和其他高级材料加工而成，管内嵌有铜导线，可实现高速数据传输。导线，可实现高速数据传输。导线，可实现高速数据传输。导线，可实现高速数据传输。复合材料连续管剖面复合材料连续管剖面复合材料连续管剖面复合材料连续管剖面34特备参考连续管钻井技术5 5 5 5、连续管钻井技术应用、连续管钻井技术应用、连续管钻井技术应用、连续管钻井技术应用1 1 1 1）连续管过油管侧钻超小井眼水平井技术连续管过油管侧钻超小井眼水平井技术2 2 2 2）连续管欠平衡钻井技术连续管欠平衡钻井技术3 3 3 3）连续管超高压射流钻井技术连续管超高压射流钻井技术35特备参考连续管超高压钻井系统连续管超高压钻井系统连续管超高压钻井系统连续管超高压钻井系统高压射流切割出的沟槽高压射流切割出的沟槽高压射流切割出的沟槽高压射流切割出的沟槽连续管钻井技术3 3 3 3）连续管超高压射流钻井技术连续管超高压射流钻井技术 连续管超高压射流钻井技术由连续管超高压射流钻井技术由美国能源部资助，由美国能源部资助，由MaurerMaurer工程公工程公司和司和BJBJ服务公司联手承担，目的是服务公司联手承担，目的是开发出一种能够提高机械钻速，射开发出一种能够提高机械钻速，射流辅助的高压（流辅助的高压（68.95MPa68.95MPa）连续管）连续管钻井系统并投入商业应用。钻井系统并投入商业应用。36特备参考高压马达高压马达（68.95MPa）高强度连续管高强度连续管 壁厚壁厚: :5.16mm5.16mm 外径外径: :50.8mm50.8mm 破裂强度破裂强度: :136.52MPa136.52MPa高压钻头高压钻头高压水龙头高压水龙头（103.43MPa)103.43MPa)高压装备高压装备 37特备参考三、国外创新钻井技术三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（二）套管钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（三）连续管钻井技术（三）连续管钻井技术（六）反循环钻井技术（六）反循环钻井技术（五）三维可视化钻井技术（五）三维可视化钻井技术38特备参考实体膨胀管技术就是在井下对实体膨胀管技术就是在井下对管材进行冷加工。连接在心轴管材进行冷加工。连接在心轴上的膨胀锥在压力或拉力的驱上的膨胀锥在压力或拉力的驱动下使管材发生塑性变形，进动下使管材发生塑性变形，进而发生永久性的机械变形，从而发生永久性的机械变形，从而达到扩大套管内径，保持井而达到扩大套管内径，保持井径的作用。径的作用。 （一）实体膨胀管技术（一）实体膨胀管技术39特备参考*壳壳牌牌公公司司在在19931993年年左左右右最最先先进进行行了了实实体体膨膨胀胀管管实实验验。钢钢管管初初始始直直径径4 4”，膨胀率约，膨胀率约22%22%。 实体膨胀管膨胀实验*19981998年年7 7月月，壳壳牌牌公公司司与与Grant Grant PridecoPrideco公公司司合合作作开开发发了了可可膨膨胀胀接接头头。膨膨胀胀后后可可以以保保持持机机械械和和水水力力的的完完整整性性。这这是是膨膨胀胀管管技技术术的的重重大大突突破破。 133/8133/8”套套管管接接头头膨膨胀胀实实验验 膨膨胀压力：胀压力：12.4MPa12.4MPa40特备参考Enventur环球技术公司Enventure Enventure 环球技术公司环球技术公司是壳牌公司与哈里伯顿公是壳牌公司与哈里伯顿公司成立的合资公司，主要司成立的合资公司，主要负责实体膨胀管的开发、负责实体膨胀管的开发、销售并提供技术服务。销售并提供技术服务。1.1.可膨胀裸眼尾管系统可膨胀裸眼尾管系统2.2.可膨胀套管井衬管系统可膨胀套管井衬管系统3.3.可膨胀尾管旋挂器可膨胀尾管旋挂器4.4.全井同尺寸套管系统全井同尺寸套管系统公司简介公司简介公司简介公司简介主要产品主要产品主要产品主要产品41特备参考特点与优点特点与优点解决漏失和复杂地层的封隔问题；解决漏失和复杂地层的封隔问题；解决漏失和复杂地层的封隔问题；解决漏失和复杂地层的封隔问题；延长常规套管长度，延长常规套管长度，延长常规套管长度，延长常规套管长度，减少井眼锥度；减少井眼锥度；减少井眼锥度；减少井眼锥度；提高油井产能，将探井升级为生产井；提高油井产能，将探井升级为生产井；提高油井产能，将探井升级为生产井；提高油井产能，将探井升级为生产井；可为不同钻井环境提供成本低廉的应急方案。可为不同钻井环境提供成本低廉的应急方案。可为不同钻井环境提供成本低廉的应急方案。可为不同钻井环境提供成本低廉的应急方案。1.可膨胀裸眼尾管系统(OHL)42特备参考可可膨膨胀胀裸裸眼眼尾尾管管系系统统作作业业演演示示43特备参考2.套管井可膨胀衬管系统（CHL) 该技术主要用于修补损该技术主要用于修补损坏的套管段或密封射孔段，坏的套管段或密封射孔段，尤其适合修补大段损坏的尤其适合修补大段损坏的套管，并使套管内径的减套管，并使套管内径的减小达到最小程度。小达到最小程度。 2002年年9月，月，Enventure公司在马来西亚的一口气公司在马来西亚的一口气井中安装并膨胀了井中安装并膨胀了1373m的衬管。的衬管。44特备参考3.可膨胀尾管悬挂器系统（ELH) 该系统集传统的尾管悬挂器和该系统集传统的尾管悬挂器和尾管上封隔器功能于一体。尾管上封隔器功能于一体。 45%至至60%传统的尾管悬挂系统的会传统的尾管悬挂系统的会产生漏失，而可膨胀悬挂器紧贴产生漏失，而可膨胀悬挂器紧贴在上层套管内壁上，有效防止了在上层套管内壁上，有效防止了漏失，节省了成本。漏失，节省了成本。传统尾管传统尾管传统尾管传统尾管悬挂器悬挂器悬挂器悬挂器可膨胀尾管可膨胀尾管可膨胀尾管可膨胀尾管悬挂器悬挂器悬挂器悬挂器45特备参考4.全井同尺寸膨胀套管系统 全井同尺寸套管技术全井同尺寸套管技术全井同尺寸套管技术全井同尺寸套管技术是是是是EnventureEnventureEnventureEnventure公司大力开发公司大力开发公司大力开发公司大力开发的新的膨胀管系统，该技的新的膨胀管系统，该技的新的膨胀管系统，该技的新的膨胀管系统，该技术消除了目前油井设计中术消除了目前油井设计中术消除了目前油井设计中术消除了目前油井设计中存在的缩径效应，最终实存在的缩径效应，最终实存在的缩径效应，最终实存在的缩径效应，最终实现使用一种直径钻头钻进，现使用一种直径钻头钻进，现使用一种直径钻头钻进，现使用一种直径钻头钻进，并用同一直径套管完井。并用同一直径套管完井。并用同一直径套管完井。并用同一直径套管完井。 壳牌公司于壳牌公司于2002年年9月月17日首次日首次成功地在得克萨斯州一口气井成功地在得克萨斯州一口气井的部分井段应用全井同尺寸膨的部分井段应用全井同尺寸膨胀套管系统。胀套管系统。 46特备参考全井同尺寸套管程序与其他套管程序对比全井同尺寸套管程序与其他套管程序对比47特备参考实体膨胀管在我国的首次应用实体膨胀管在我国的首次应用 合作单位：合作单位：合作单位：合作单位：钻井工艺研究院钻井工艺研究院钻井工艺研究院钻井工艺研究院、黄河黄河黄河黄河钻井三公司钻井三公司钻井三公司钻井三公司、EnventureEnventureEnventureEnventure公司公司公司公司井位：井位：井位：井位：现河采油厂通现河采油厂通61-侧侧162井井段铣井段：段铣井段：1870-1895米米 窗口：窗口：1880米米最大井斜：最大井斜：47. 96o膨胀前外径：膨胀前外径：膨胀前外径：膨胀前外径：107. 995mm膨胀后外径：膨胀后外径：膨胀后外径：膨胀后外径：120.83mm膨胀前内径：膨胀前内径：膨胀前内径：膨胀前内径： 95.25mm 膨胀后内径：膨胀后内径：膨胀后内径：膨胀后内径： 108.97mm 内径膨胀率：内径膨胀率：内径膨胀率：内径膨胀率： 14.4%膨胀前长度：膨胀前长度：膨胀前长度：膨胀前长度： 389.37m膨胀后长度：膨胀后长度：膨胀后长度：膨胀后长度： 383.25m裸眼井径：裸眼井径：140mm膨胀时间：膨胀时间：膨胀时间：膨胀时间：2003200320032003年年年年12121212月月月月6 6 6 6日日日日6 6 6 6：25-25-25-25-13131313：0000000048特备参考据据2003年在美国油气杂志年在美国油气杂志发表的发表的3篇文献的报道，鞑篇文献的报道，鞑靼石油研究设计院的实体靼石油研究设计院的实体膨胀管技术在前苏联居领膨胀管技术在前苏联居领先地位。其膨胀管使用享先地位。其膨胀管使用享有专利的合金制成，主要有专利的合金制成，主要用于用于封隔漏失地层、产水封隔漏失地层、产水地层；延长技术套管长度地层；延长技术套管长度而不损失井径；用作尾管而不损失井径；用作尾管悬挂器悬挂器。目前俄罗斯已经。目前俄罗斯已经与中国、埃及、伊朗、意与中国、埃及、伊朗、意大利、越南等国签署了技大利、越南等国签署了技术服务合同。术服务合同。膨胀管封隔水层膨胀管封隔水层膨胀管封隔水层膨胀管封隔水层膨胀管封隔漏失地层膨胀管封隔漏失地层膨胀管封隔漏失地层膨胀管封隔漏失地层膨胀管尾管悬挂器膨胀管尾管悬挂器膨胀管尾管悬挂器膨胀管尾管悬挂器前苏联的实体膨胀管技术前苏联的实体膨胀管技术49特备参考三、国外创新钻井技术三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（二）套管钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（三）连续管钻井技术（三）连续管钻井技术（六）反循环钻井技术（六）反循环钻井技术（五）三维可视化钻井技术（五）三维可视化钻井技术50特备参考什么是三维可视化技术？什么是三维可视化技术？概念：概念：在石油行业中，三维可视化技术是利用计算机在石油行业中，三维可视化技术是利用计算机以三维图像的方式显示数据，帮助人们了解地面与地以三维图像的方式显示数据，帮助人们了解地面与地下现象、描述其特征。下现象、描述其特征。 优点：优点：使人们可以观察和更容易理解大量的信息资料；使人们可以观察和更容易理解大量的信息资料；极大地增强多学科工作组中不同专业人员之间以及现极大地增强多学科工作组中不同专业人员之间以及现场人员与指挥中心人员之间的联系与交流。场人员与指挥中心人员之间的联系与交流。51特备参考利用计算机可视化技术，将钻井设计数利用计算机可视化技术，将钻井设计数据和测量数据据和测量数据(包括包括井眼轨迹参数、地层井眼轨迹参数、地层特性参数、近钻头力学参数特性参数、近钻头力学参数)实时显示在实时显示在三维可视化环境中，实现正钻井眼的几三维可视化环境中，实现正钻井眼的几何形状、地质状况及力学行为的可视化何形状、地质状况及力学行为的可视化和对钻井作业的准确判断与优化控制。和对钻井作业的准确判断与优化控制。三维可视化技术在钻井中的应用三维可视化技术在钻井中的应用52特备参考 兰德马克公司三维实时可视化钻井软件兰德马克公司三维实时可视化钻井软件兰德马克公司三维实时可视化钻井软件兰德马克公司三维实时可视化钻井软件 BPBPBPBP可视化中心的三维可视化钻井设计软件可视化中心的三维可视化钻井设计软件可视化中心的三维可视化钻井设计软件可视化中心的三维可视化钻井设计软件 BPBPBPBP可视化中心的三维可视化可视化中心的三维可视化可视化中心的三维可视化可视化中心的三维可视化“侧钻优化工具侧钻优化工具侧钻优化工具侧钻优化工具” Dynamic GraphicsDynamic GraphicsDynamic GraphicsDynamic Graphics公司的三维公司的三维公司的三维公司的三维可视化可视化可视化可视化“油藏导航工具油藏导航工具油藏导航工具油藏导航工具”三维可视化钻井软件三维可视化钻井软件53特备参考兰德马克公司的三维实时钻井可视化软件兰德马克公司的三维实时钻井可视化软件兰兰德德马马克克公公司司于于20012001年年年年底底开开发发成成功功一一种种被被称称为为“三三维维 钻钻 井井 视视 窗窗 （ 3D 3D Drill Drill ViewView）”的的三三维维实实时时钻钻井井可可视化软件。视化软件。该该软软件件与与地地学学模模型型相相结结合合，可可以以将将油油井井设设计计与与实实际际井井眼眼状状况况进进行行直直接接对对比比，对对来来自自油油井井的的数数据据进进行行综综合合分分析析和和处处理理，快快速速准准确确地地确确定定钻钻井井方案。方案。54特备参考BPBPBPBP可视化中心的三维可视化钻井设计软件可视化中心的三维可视化钻井设计软件可视化中心的三维可视化钻井设计软件可视化中心的三维可视化钻井设计软件嵌入式钻井设计者（嵌入式钻井设计者（IDP)IDP)由由ARCOARCO公公司和司和BPBP公司公司20002000年开发，目前由设年开发，目前由设在美国克罗拉多大学的在美国克罗拉多大学的BPBP可视化中可视化中心管理。心管理。55特备参考BPBPBPBP可视化中心的三维可视化可视化中心的三维可视化可视化中心的三维可视化可视化中心的三维可视化“侧钻优化工具侧钻优化工具侧钻优化工具侧钻优化工具” a: a:选靶点选靶点 b: b:选井选井 c: c:选井深选井深 d: d:确定是否可钻确定是否可钻 为了解决老油田开发问题，BP可视化中心2002年推出了用于侧钻方案设计和优化的三维可视化工具。利用该软件，通过观察三维环境中的侧钻轨迹及成本，能够确定特定靶点并快速评价可供选择的侧钻方案56特备参考三、国外创新钻井技术三、国外创新钻井技术（四）实体膨胀管技术（四）实体膨胀管技术（二）套管钻井技术（二）套管钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（一）自动化（闭环）钻井技术（三）连续管钻井技术（三）连续管钻井技术（六）反循环钻井技术（六）反循环钻井技术（五）三维可视化钻井技术（五）三维可视化钻井技术57特备参考 采用常规钻井技术开发低压或采用常规钻井技术开发低压或欠压油气藏产量极低为了最大欠压油气藏产量极低为了最大程度地减少对这类储层的伤害，程度地减少对这类储层的伤害，加拿大卡尔加里的加拿大卡尔加里的K2K2能源公司能源公司最近开发出一种称为反循环钻最近开发出一种称为反循环钻井的新技术，并在现场进行了井的新技术，并在现场进行了试验，取得良好的保护油气层试验，取得良好的保护油气层效果。效果。K2能源公司开发的反循能源公司开发的反循环钻井系统全称环钻井系统全称“中心返流反中心返流反循环钻井系统循环钻井系统”（RCCD），），已申请了美国专利。已申请了美国专利。 反反循循环环钻钻井井的的独独到到之之处处在在于于采采用用了了双双壁壁钻钻杆杆（或或双双壁壁连连续续管管），当当钻钻头头进进入入储储层层时时，地地层层不不会会承承受受由由钻钻井井作作业业产产生生的的压压力力，所所有有钻钻屑屑都都随随钻钻井井液液从从双双壁壁钻钻杆杆的的内内层层管管柱柱的的中中心心上上返返到到地地面面，从从而而把把钻钻井井作作业业和和钻钻井井液液对对已已裸露储层的伤害降至最小。裸露储层的伤害降至最小。 反循环钻井技术反循环钻井技术 58特备参考反循环钻井系统反循环钻井系统 双壁钻杆双壁钻杆双壁钻杆双壁钻杆/ / / /双壁连续管双壁连续管双壁连续管双壁连续管空气振击钻头空气振击钻头空气振击钻头空气振击钻头地面防喷器、压井地面防喷器、压井地面防喷器、压井地面防喷器、压井- - - -分流总成分流总成分流总成分流总成井下防喷器井下防喷器井下防喷器井下防喷器/ / / /关井阀关井阀关井阀关井阀系统组成系统组成系统组成系统组成59特备参考反循环钻井系统现场试验反循环钻井系统现场试验 第一口井：原井Tesoro3-14井于1975年用钻井液钻出以测试位于1005.8米深的Cutbank地层，无发现而弃井。2002年K2能源公司对该井重钻，并命名为Palmer Bow Island3-14井井， 空气钻进到731.5米完钻，表层套管以下为裸眼。在6.77kPa压力下抽吸3天，产量是4389m3/d。第二口井：Palmer 10-2井井，套管下深548.6米，达到Bow Island地层顶部，以下的182.9米为裸眼。在6.77kPa压力下抽吸5天，产量是2474m3/d。60特备参考汇汇 报报 内内 容容一、课题情况简介一、课题情况简介 四、四、超前钻井技术开发与实验超前钻井技术开发与实验 二、国内外钻井新技术概况二、国内外钻井新技术概况五、五、钻井成本分析及发展趋势钻井成本分析及发展趋势三、三、国外创新钻井技术国外创新钻井技术61特备参考四、超前钻井技术开发与实验四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（一）激光钻井技术（二）微钻井技术（二）微钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（五）（五）“智能智能”钻杆钻杆62特备参考( (一）激光钻井技术一）激光钻井技术 激光激光激光激光钻钻井就将高能激光束聚焦在一个要钻入地井就将高能激光束聚焦在一个要钻入地井就将高能激光束聚焦在一个要钻入地井就将高能激光束聚焦在一个要钻入地层的环形区域内，使要钻入的地层岩石熔化、粉碎、层的环形区域内，使要钻入的地层岩石熔化、粉碎、层的环形区域内，使要钻入的地层岩石熔化、粉碎、层的环形区域内，使要钻入的地层岩石熔化、粉碎、蒸发。蒸发。蒸发。蒸发。 美国天然气研究院于美国天然气研究院于美国天然气研究院于美国天然气研究院于1997199719971997年提出激光钻井项目，年提出激光钻井项目，年提出激光钻井项目，年提出激光钻井项目，美国空军和陆军也积极参与了项目的研究。美国空军和陆军也积极参与了项目的研究。美国空军和陆军也积极参与了项目的研究。美国空军和陆军也积极参与了项目的研究。 激光技术具有使激光技术具有使激光技术具有使激光技术具有使21212121世纪的天然气钻井发生彻底世纪的天然气钻井发生彻底世纪的天然气钻井发生彻底世纪的天然气钻井发生彻底变革的潜在可能性变革的潜在可能性变革的潜在可能性变革的潜在可能性。1 1 1 1、概念、概念、概念、概念63特备参考( (一）激光钻井技术一）激光钻井技术 确定激光技术中可获得的数据量确定激光技术中可获得的数据量评估激光钻井和完井的潜力与局限性评估激光钻井和完井的潜力与局限性弄清激光、岩石、钻井液之间的相互作用弄清激光、岩石、钻井液之间的相互作用对激光钻井所能获得的益处进行量化评估对激光钻井所能获得的益处进行量化评估确定需要解决的激光钻井研究领域确定需要解决的激光钻井研究领域2 2 2 2、美国激光钻井项目研究目标、美国激光钻井项目研究目标、美国激光钻井项目研究目标、美国激光钻井项目研究目标64特备参考激光钻孔室内实验激光钻孔室内实验 19981998年，年，PhillipsPhillips石石油公司用美国陆军油公司用美国陆军MIRACLMIRACL激光进行了钻孔实验。第激光进行了钻孔实验。第一次实验使用的是一次实验使用的是BereaBerea砂岩。激光束直径砂岩。激光束直径152mm152mm，平均输出功率，平均输出功率900kW900kW。激光照射激光照射4.54.5秒后在岩石秒后在岩石上钻了上钻了64mm64mm深的钻孔，相深的钻孔，相当于钻速当于钻速52m/h52m/h。4 4 4 4、MiracleMiracleMiracleMiracle激光实验激光实验激光实验激光实验65特备参考激光钻孔室内实验激光钻孔室内实验 第二次实验使用激光进行水第二次实验使用激光进行水平钻井或射孔作业。使用凹面平钻井或射孔作业。使用凹面镜反射并使激光聚焦为功率镜反射并使激光聚焦为功率550kW550kW，直径，直径51mm51mm的光束。激的光束。激光照射两秒后产生了光照射两秒后产生了152mm152mm钻钻孔，相当于钻速孔，相当于钻速137m/h137m/h。激光。激光处理过的表面光滑，形成一个处理过的表面光滑，形成一个陶瓷化外壳。陶瓷化外壳。4 4 4 4、MiracleMiracleMiracleMiracle激光实验激光实验激光实验激光实验66特备参考四、超前钻井技术开发与实验四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（一）激光钻井技术（二）微钻井技术（二）微钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（五）（五）“智能智能”钻杆钻杆67特备参考1 1 1 1、概念、概念、概念、概念 微钻井技术就是利用微型连续管、微型井下马达和微型钻头进行钻井作业，并采用微型井下测量和测井仪器进行测量。该技术由美国拉斯阿拉莫斯国家实验室研究开发。( (二）微钻井技术二）微钻井技术 68特备参考( (二）微钻井技术二）微钻井技术 2 2 2 2、微钻井装备、微钻井装备、微钻井装备、微钻井装备 微钻井技术设备全部安装在一台拖车上。其主要设备包括动力装置、连续管、遥测装置、马达、钻头等。69特备参考( (二）微钻井技术二）微钻井技术 微钻井装备微钻井装备微钻井装备微钻井装备微井眼地震仪器微井眼地震仪器微井眼地震仪器微井眼地震仪器12.7mm12.7mm12.7mm12.7mm22.2mm22.2mm22.2mm22.2mm微井眼测井仪器微井眼测井仪器微井眼测井仪器微井眼测井仪器70特备参考( (二）微钻井技术二）微钻井技术 3 3 3 3、微钻井技术现场实验、微钻井技术现场实验、微钻井技术现场实验、微钻井技术现场实验 拉斯阿拉莫斯国家实验室于1998年9月钻60.3mm微井眼井下套管至259m。 1999年9月，北美的盆岭峡谷沉积区和凝灰岩地带用微钻井工艺钻了4口井，其井眼直径是常规井眼的1/2到1/4。 实验室正在研制一种更小的马达和钻头系统，该系统的钻深能力为10000英尺，足以勘探世界大多数潜在的油气储层。71特备参考 微井眼与普通井套管程序对比微井眼与普通井套管程序对比微井眼与普通井套管程序对比微井眼与普通井套管程序对比微微井井眼眼套套管管成成本本是是传传统统井井的的14%14%，套管重量减少了，套管重量减少了88%88%。微井眼洗井成本低，每钻微井眼洗井成本低，每钻10001000英尺仅需英尺仅需1 1桶钻井液，传统钻井每桶钻井液，传统钻井每10001000英尺约需英尺约需4040桶桶4 4 4 4、微钻井技术经济效益、微钻井技术经济效益、微钻井技术经济效益、微钻井技术经济效益72特备参考四、超前钻井技术开发与实验四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（一）激光钻井技术（二）微钻井技术（二）微钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（五）（五）“智能智能”钻杆钻杆73特备参考( (三）负压脉冲钻井技术三）负压脉冲钻井技术 钻杆部分钻杆部分钻杆部分钻杆部分高速流道高速流道高速流道高速流道导流器导流器导流器导流器转换接头转换接头转换接头转换接头瞬时止流阀瞬时止流阀瞬时止流阀瞬时止流阀常规钻头常规钻头常规钻头常规钻头HydroPulseHydroPulseHydroPulseHydroPulse负压脉冲钻井系统负压脉冲钻井系统负压脉冲钻井系统负压脉冲钻井系统 井筒内钻井液柱施加的围压能降井筒内钻井液柱施加的围压能降低常规旋转钻井的速度。负压脉冲钻低常规旋转钻井的速度。负压脉冲钻井技术可以产生强烈的周期性负压脉井技术可以产生强烈的周期性负压脉冲，克服井眼压力的作用，在井底小冲，克服井眼压力的作用，在井底小范围内产生一个低压区，而钻头以上范围内产生一个低压区，而钻头以上则保持正常的或过平衡状态。该技术则保持正常的或过平衡状态。该技术可显著提高深井钻井速度。可显著提高深井钻井速度。 该技术由美国能源部立项和资助该技术由美国能源部立项和资助，由美国坦普莱斯（由美国坦普莱斯（TempressTempress）技术公）技术公司负责研制开发。司负责研制开发。74特备参考瞬间止流阀提动阀高速液流PDC或 三牙轮钻头排出口负压脉冲液推力提高岩石破碎能力地震脉冲瞬时止流阀示意图瞬时止流阀示意图瞬时止流阀示意图瞬时止流阀示意图( (三）负压脉冲钻井技术三）负压脉冲钻井技术 钻井液从高速流道射出时具有很大的动能，瞬时止流阀可以将射流瞬时中断，可将这种动能转换成负压脉冲。由于水基钻井液的可压缩性很小，负压脉冲的量可以很大。75特备参考20022002年年2 2月在贝克休斯公司的试验月在贝克休斯公司的试验区对负压脉冲钻井系统的样机进区对负压脉冲钻井系统的样机进行了现场试验。试验表明在硬岩行了现场试验。试验表明在硬岩石钻进可提高钻速石钻进可提高钻速50%50%。脉冲还可脉冲还可以作为强震源，提供精度为以作为强震源，提供精度为1515米米的垂直地震剖面。的垂直地震剖面。( (三）负压脉冲钻井技术三）负压脉冲钻井技术 HydroPulse 负压脉冲工具负压脉冲工具 开环试验开环试验76特备参考四、超前钻井技术开发与实验四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（一）激光钻井技术（二）微钻井技术（二）微钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（五）（五）“智能智能”钻杆钻杆77特备参考 等离子孔道钻井技术就是利用高电压等离子孔道钻井技术就是利用高电压脉冲微放电作用，在钻头前的待钻岩石内脉冲微放电作用，在钻头前的待钻岩石内形成等离子孔道。这种等离子孔道在不到形成等离子孔道。这种等离子孔道在不到一微秒的时间内以极快的速度扩张，使周一微秒的时间内以极快的速度扩张，使周围的岩石碎裂，产生直径围的岩石碎裂，产生直径2.52.5到到5 5厘米的孔厘米的孔眼。眼。 英国的斯特拉斯克莱德英国的斯特拉斯克莱德（StrathclydeStrathclyde）大学电子电气工程系负责）大学电子电气工程系负责研究该技术。研究该技术。井眼直径50mm，因岩样尺寸所限，最大深度500-600mm左右( (四）等离子孔道钻井技术四）等离子孔道钻井技术 78特备参考 等离子孔道钻井技术的研究等离子孔道钻井技术的研究工作已经达到现场试验阶段，英工作已经达到现场试验阶段，英国石油工业特别工作组预测，等国石油工业特别工作组预测，等离子孔道钻井技术的成功开发对离子孔道钻井技术的成功开发对英国油气工业将产生重要影响。英国油气工业将产生重要影响。如果该技术能够应用到新油田的如果该技术能够应用到新油田的勘探和提高老油田的采收率，在勘探和提高老油田的采收率，在今后几年内，有可能从北海开发今后几年内，有可能从北海开发出近出近6.84亿亿m3的原油。的原油。( (四）等离子孔道钻井技术四）等离子孔道钻井技术 79特备参考四、超前钻井技术开发与实验四、超前钻井技术开发与实验（一）激光钻井技术（一）激光钻井技术（二）微钻井技术（二）微钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（三）负压脉冲钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（四）等离子孔道钻井技术（五）（五）“智能智能”钻杆钻杆80特备参考( (五）五）“智能钻杆智能钻杆” IntelliPipe ( IntelliPipe (智能钻杆智能钻杆) )具有双向通讯功能，数据传输具有双向通讯功能，数据传输速度高达速度高达1 1百万比特百万比特/ /秒秒，比目，比目前使用的技术快前使用的技术快1010万万倍。倍。 该项目由美国能源部立项该项目由美国能源部立项和资助，由和资助，由Grant PridecoGrant Prideco公司公司和和NovatekNovatek工程公司组共同承担。工程公司组共同承担。Intellipe(Intellipe(Intellipe(Intellipe(智能钻杆）实物图智能钻杆）实物图智能钻杆）实物图智能钻杆）实物图1 1 1 1、概况、概况、概况、概况81特备参考 “智能钻杆智能钻杆”的核心是隐置的核心是隐置在在eXtreme Reach(XR)eXtreme Reach(XR)钻杆接头钻杆接头内的、独特的环形内的、独特的环形非接触式耦非接触式耦合器合器。 “智能钻杆智能钻杆”与高速数据与高速数据电缆和专有的耦合器连接起来。电缆和专有的耦合器连接起来。高速数据电缆装在钻杆和工具高速数据电缆装在钻杆和工具接头内，公接头与母接头通过接头内，公接头与母接头通过螺纹连接后，两个耦合器就会螺纹连接后，两个耦合器就会接合到一起，使传输线路得以接合到一起，使传输线路得以畅通，另外每畅通，另外每305305米放置一个专米放置一个专利放大接头。利放大接头。( (五）五）“智能钻杆智能钻杆” Intellipe(Intellipe(Intellipe(Intellipe(智能钻杆）剖面图智能钻杆）剖面图智能钻杆）剖面图智能钻杆）剖面图2 2 2 2、原理、原理、原理、原理82特备参考“智能钻杆智能钻杆”能把采集到的高分辨率数据传到地面，使能把采集到的高分辨率数据传到地面，使作业人员迅速作出正确的决策，从而提高钻井速度，作业人员迅速作出正确的决策，从而提高钻井速度，降低钻井成本。降低钻井成本。“智能钻杆智能钻杆”为地质导向钻井提供了强有力的技术支为地质导向钻井提供了强有力的技术支持，能够帮助司钻把井眼钻到油藏的最佳位置，有助持，能够帮助司钻把井眼钻到油藏的最佳位置，有助于提高采收率。于提高采收率。“智能钻杆智能钻杆”可提供地面与井下的高速双向通讯线路，可提供地面与井下的高速双向通讯线路，从而为其他新技术的开发铺平了道路。从而为其他新技术的开发铺平了道路。3 3 3 3、优点、优点、优点、优点( (五）五）“智能钻杆智能钻杆”83特备参考汇汇 报报 内内 容容 五、五、成熟钻井技术新进展成熟钻井技术新进展 二、国内外钻井新技术概况二、国内外钻井新技术概况 三、三、国外创新钻井技术国外创新钻井技术四、四、前沿钻井技术开发与实验前沿钻井技术开发与实验六、六、钻井成本分析及发展趋势钻井成本分析及发展趋势一、课题情况简介一、课题情况简介 84特备参考五、成熟钻井技术新进展五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井钻井技术（二）多分支井钻井技术（一）水平井钻井技术（一）水平井钻井技术（三）欠平衡钻井技术（三）欠平衡钻井技术85特备参考1 1 1 1、水平井钻头、水平井钻头、水平井钻头、水平井钻头( (一）水平井钻井技术一）水平井钻井技术抗冲击载荷抗冲击载荷抗冲击载荷抗冲击载荷PDCPDCPDCPDC钻头钻头钻头钻头休斯公司增加保径的牙轮钻头休斯公司增加保径的牙轮钻头休斯公司增加保径的牙轮钻头休斯公司增加保径的牙轮钻头SlimdrillSlimdrillSlimdrillSlimdrill公司的水平井钻头公司的水平井钻头公司的水平井钻头公司的水平井钻头休斯公司水平井钻头休斯公司水平井钻头休斯公司水平井钻头休斯公司水平井钻头86特备参考( (一）水平井钻井技术一）水平井钻井技术2 2 2 2、井下动力钻具、井下动力钻具、井下动力钻具、井下动力钻具打功率串联钻井马达打功率串联钻井马达打功率串联钻井马达打功率串联钻井马达和加长马达和加长马达和加长马达和加长马达AnadrillAnadrillAnadrillAnadrill公司的铰接式钻井马达公司的铰接式钻井马达公司的铰接式钻井马达公司的铰接式钻井马达SlimdrillSlimdrillSlimdrillSlimdrill公司的超公司的超公司的超公司的超短型非铰接式马达短型非铰接式马达短型非铰接式马达短型非铰接式马达87特备参考( (一）水平井钻井技术一）水平井钻井技术3 3 3 3、导向钻井技术、导向钻井技术、导向钻井技术、导向钻井技术4 4 4 4、高压水射流径向水平钻井、高压水射流径向水平钻井、高压水射流径向水平钻井、高压水射流径向水平钻井技术最新进展技术最新进展技术最新进展技术最新进展 美国美国PetrolphysicsPetrolphysics公司研制公司研制的的Petro JetPetro Jet径向水平井钻井系统径向水平井钻井系统采用了连接在连续管高压管柱末采用了连接在连续管高压管柱末端的特制喷嘴和端的特制喷嘴和103.4MPa103.4MPa的高工的高工作压力，使流体喷射速度达到作压力，使流体喷射速度达到210-300210-300米米/ /秒，极大地提高了钻秒，极大地提高了钻速。速。88特备参考五、成熟钻井技术新进展五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井钻井技术（二）多分支井钻井技术（一）水平井钻井技术（一）水平井钻井技术（三）欠平衡钻井技术（三）欠平衡钻井技术89特备参考( (二）多分支井钻井技术二）多分支井钻井技术1 1 1 1、TAMLTAMLTAMLTAML六级分支井技术的应用增多六级分支井技术的应用增多六级分支井技术的应用增多六级分支井技术的应用增多 6 6级多分支井完井系统和主级多分支井完井系统和主井筒套管的连接处具有一个整井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封。连接处是一个体式压力密封。连接处是一个专门的套管短节，包括两个向专门的套管短节，包括两个向下延伸的套管分支。下延伸的套管分支。 90特备参考( (二）多分支井钻井技术二）多分支井钻井技术膨胀管用于膨胀管用于膨胀管用于膨胀管用于6 6 6 6级分支井级分支井级分支井级分支井6 6 6 6级双管柱完井分支井级双管柱完井分支井级双管柱完井分支井级双管柱完井分支井6 6 6 6级三翼分支井级三翼分支井级三翼分支井级三翼分支井(1)Marathon石油公司在美国俄克拉荷马州的石油公司在美国俄克拉荷马州的Carter-Knox油田完成了一口油田完成了一口6级三翼分支井，级三翼分支井，作业使用的是贝克石油工具公司的叠加分支系统（作业使用的是贝克石油工具公司的叠加分支系统（Stackable Splitter) 。(2)壳牌公司在尼日利亚完成了两口壳牌公司在尼日利亚完成了两口6级多分支井。使用的是贝克石油工具公司级多分支井。使用的是贝克石油工具公司Deepset分支分支系统。系统。(3)BP公司在北海首次将可膨胀管技术用于公司在北海首次将可膨胀管技术用于6级多分支井，作业采用的是贝克石油工具公司级多分支井，作业采用的是贝克石油工具公司的的Formation Junction分支系统。分支系统。91特备参考五、成熟钻井技术新进展五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井钻井技术（二）多分支井钻井技术（一）水平井钻井技术（一）水平井钻井技术（三）欠平衡钻井技术（三）欠平衡钻井技术92特备参考( (二）欠平衡钻井技术新进展二）欠平衡钻井技术新进展1 1 1 1、钻进高压油藏的动态压力控制技术、钻进高压油藏的动态压力控制技术、钻进高压油藏的动态压力控制技术、钻进高压油藏的动态压力控制技术 英国英国DuetagDuetag欠平衡钻井服务公司开发出一向新欠平衡钻井服务公司开发出一向新的井控技术：动态压力控制技术，在实施高压欠平的井控技术：动态压力控制技术，在实施高压欠平衡钻井时可快速、准确地控制井底压力，不需要地衡钻井时可快速、准确地控制井底压力，不需要地面高压或改变钻井液密度。面高压或改变钻井液密度。 93特备参考( (二）欠平衡钻井技术新进展二）欠平衡钻井技术新进展2 2 2 2、高压可控欠平衡钻井系统、高压可控欠平衡钻井系统、高压可控欠平衡钻井系统、高压可控欠平衡钻井系统 （1 1）35MPa35MPa旋转防喷器旋转防喷器 （2 2）先进的四相分离技术）先进的四相分离技术 94特备参考( (二）欠平衡钻井技术新进展二）欠平衡钻井技术新进展3 3 3 3、促进欠平衡钻井的井下调控阀、促进欠平衡钻井的井下调控阀、促进欠平衡钻井的井下调控阀、促进欠平衡钻井的井下调控阀 为了提高欠平衡钻井的安全为了提高欠平衡钻井的安全性，美国威德福公司研制了一种性，美国威德福公司研制了一种新型井下调控阀，并首次由新型井下调控阀，并首次由PinaclePinacle作业公司在路易斯安那州作业公司在路易斯安那州地层压力大于地层压力大于23.5MPa23.5MPa的情况下欠的情况下欠平衡钻了四个分支井眼，取得良平衡钻了四个分支井眼，取得良好效果。好效果。95特备参考五、成熟钻井技术新进展五、成熟钻井技术新进展（四）直井防斜打直新技术（四）直井防斜打直新技术（二）多分支井钻井技术（二）多分支井钻井技术（一）水平井钻井技术（一）水平井钻井技术（三）欠平衡钻井技术（三）欠平衡钻井技术96特备参考( (四）直井防斜打直新技术四）直井防斜打直新技术VertiTrakVertiTrakVertiTrakVertiTrak系统的导向翼肋系统的导向翼肋系统的导向翼肋系统的导向翼肋VertiTrakVertiTrakVertiTrakVertiTrak系统的马达定子系统的马达定子系统的马达定子系统的马达定子VertiTrakVertiTrakVertiTrakVertiTrak系统系统系统系统 VertiTrak直井钻直井钻井系是贝克休斯井系是贝克休斯INTEQ公司研制公司研制的新型防斜打直的新型防斜打直工具，是一种具工具，是一种具有双向通讯功能有双向通讯功能的井下闭环钻进的井下闭环钻进系统，特别适合系统，特别适合大倾角地层。大倾角地层。97特备参考汇汇 报报 内内 容容二、国内外钻井新技术概况二、国内外钻井新技术概况 三、三、国外创新钻井技术国外创新钻井技术四、四、前沿钻井技术开发与实验前沿钻井技术开发与实验 五、五、钻井成本分析及发展趋势钻井成本分析及发展趋势一、课题情况简介一、课题情况简介98特备参考五、五、钻井成本分析及发展趋势钻井成本分析及发展趋势 1. 1. 1. 1. 钻井成本的定义钻井成本的定义钻井成本的定义钻井成本的定义 2. 2. 2. 2. 钻井成本预算钻井成本预算钻井成本预算钻井成本预算 3. 3. 3. 3. 影响钻井成本的因素影响钻井成本的因素影响钻井成本的因素影响钻井成本的因素 4. 4. 4. 4. 降低钻井成本的管理和技术措施降低钻井成本的管理和技术措施降低钻井成本的管理和技术措施降低钻井成本的管理和技术措施 5. 5. 5. 5. 钻井成本发展趋势预测钻井成本发展趋势预测钻井成本发展趋势预测钻井成本发展趋势预测99特备参考1.1.钻井成本的定义钻井成本的定义钻井成本观察层面钻井成本观察层面钻井成本观察层面钻井成本观察层面狭义钻井成本和广义钻井成本狭义钻井成本和广义钻井成本狭义钻井成本和广义钻井成本狭义钻井成本和广义钻井成本钻井成本的可比较性钻井成本的可比较性钻井成本的可比较性钻井成本的可比较性钻井成本的可比较性钻井成本的可比较性1.1.1.1.钻井工程类型不同，钻井成本也会不同钻井工程类型不同，钻井成本也会不同钻井工程类型不同，钻井成本也会不同钻井工程类型不同，钻井成本也会不同2.2.2.2.地质构造是影响钻井成本的主要因素地质构造是影响钻井成本的主要因素地质构造是影响钻井成本的主要因素地质构造是影响钻井成本的主要因素3.3.3.3.社会和经济环境也是影响钻井成本的重要因素社会和经济环境也是影响钻井成本的重要因素社会和经济环境也是影响钻井成本的重要因素社会和经济环境也是影响钻井成本的重要因素100特备参考1、固定费用（、固定费用（fixed costs）2、与钻井时间有关的费用（、与钻井时间有关的费用（time dependent costs）3、与深度有关的费用（、与深度有关的费用（depth dependent costs）4、工程管理费（、工程管理费（support costs）5、不可预见费（、不可预见费（contingency costs）2.2.钻井成本预算钻井成本预算101特备参考影响钻井成本的主要技术因素影响钻井成本的主要技术因素影响钻井成本的社会经济因素影响钻井成本的社会经济因素3.3.影响钻井成本的因素影响钻井成本的因素102特备参考影响钻井成本的主要影响钻井成本的主要影响钻井成本的主要影响钻井成本的主要技术因素技术因素技术因素技术因素 1. 1. 1. 1. 影响钻井时间的变量影响钻井时间的变量影响钻井时间的变量影响钻井时间的变量 (1)(1)(1)(1)钻头寿命钻头寿命钻头寿命钻头寿命 （2 2 2 2）机械钻速）机械钻速）机械钻速）机械钻速 （3 3 3 3）起下钻时间）起下钻时间）起下钻时间）起下钻时间 (4)(4)(4)(4)其它操作时间其它操作时间其它操作时间其它操作时间 （5 5 5 5）钻机日租费）钻机日租费）钻机日租费）钻机日租费 2. 2. 2. 2. 套管作业变量套管作业变量套管作业变量套管作业变量影响钻井成本的影响钻井成本的影响钻井成本的影响钻井成本的社会经济因素社会经济因素社会经济因素社会经济因素 钻机费用在钻井成本中占比重很大，决定钻机费用的因素除了钻井时间外，还有钻机费率的问题。在开放的市场经济国家，钻机费率是受市场经济规律来调节的，这就构成了影响钻井成本的社会经济因素。3.3.影响钻井成本的因素影响钻井成本的因素103特备参考优化钻井工艺过程降低钻井成本优化钻井工艺过程降低钻井成本技术进步降低钻井成本技术进步降低钻井成本4.4.降低钻井成本的措施降低钻井成本的措施104特备参考全球范围钻井成本全球范围钻井成本发展趋势预测发展趋势预测石油和天然气价格升高会间接地带动单位钻井成本的增加；石油和天然气价格升高会间接地带动单位钻井成本的增加；从钻井工程将面临的自然环境来看，大面积的、容易被发现和开采的油气田从钻井工程将面临的自然环境来看，大面积的、容易被发现和开采的油气田越来越少，陆地边缘和海上深水区域的钻探和开发会逐渐增多，油气井的平越来越少，陆地边缘和海上深水区域的钻探和开发会逐渐增多，油气井的平均深度也会逐渐增加，这些都会使单位钻井成本增加；均深度也会逐渐增加，这些都会使单位钻井成本增加；未来能降低钻井成本的因素是技术进步和优化工艺过程；未来能降低钻井成本的因素是技术进步和优化工艺过程；从各国宏观统计数字来看，单位油气井成本和单位钻井成本会越来越高，而从各国宏观统计数字来看，单位油气井成本和单位钻井成本会越来越高，而从微观的角度来看，普通陆地直井工程的成本可能会受益于技术进步而越来从微观的角度来看，普通陆地直井工程的成本可能会受益于技术进步而越来越低。越低。105特备参考