发展中的中国现代钻井.ppt

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1、发展中的中国现代石油钻井,刘 钺,中国是世界上最早进行石油天然气钻井的国家之一,挖掘井、掘凿井到卓筒井的发展是钻井技术发展的重大转折 公元前69年的西汉时期，在掘凿盐井时发现浅层天气，并用以熬盐 1041-1048年宋仁宗庆历期间中国出现卓筒井（井径较小的井）1835年请道光年间于四川自贡地区钻成井深1001.42m天然气井，是世界上第一口井深超千米的井。,近代中国石油工业没有得到正常的发展，石油钻井发展十分缓慢。,1878年清光绪四年用引进蒸汽机驱动顿钻在台湾苗栗地区钻成中国第一口油井 1907年清光绪33年用引进蒸汽机驱动顿钻钻机在陕西延长县钻成延1井。这是中国大陆上的第一口油井。1878

2、年-1911年在四川、陕西、新疆等共钻井十口，进尺1050m.。,近代中国石油工业没有得到正常的发展，石油钻井发展十分缓慢。,1936-1943年新疆省政府与苏联政府合办独山子油矿1939年发现老君庙油田,近代中国石油工业没有得到正常的发展，石油钻井发展也十分缓慢。,1878-1949年历经71年 完井146口，进尺6452m.钻井装备全部进口，动用钻机未超过十台 1949年大陆原油产量12.09104m3天然气1117104m3。,年-9年石油工业快速发展石油钻井技术进步突飞猛进,划分四个时期初创时期（年）发展时期（年）现代石油钻井提高时期（0年）自动化智能化钻井时期（进入世纪）,石油钻井的

3、初创时期（年）,钻井机构和队伍1950年7月1日燃料部设立石油管理总局 1953年石油管理总局成立钻井处统一管理全国的钻井生产工作 1951年在新疆成立中苏石油公司 玉门油矿、陕西延长油矿、四郎庙和永坪，以及青海民和地区成立了钻探大队 四川成立了西南石油勘探处,石油钻井的初创时期（年）,钻井机构和队伍1952年中国人民解放军19军57师7000余名官兵改编为石油工程第一师，大部分充实钻井队伍。1953年在西安成立了石油钻探局 领导全国勘探、钻井工作。钻井队也有了很快的发展,石油钻井的初创时期（年）,1949年的 8个队发展到1959年的474个队（含地质部107个队）钻井集中在玉门的老君庙、三

4、号重力高、鸭儿峡、白杨河、陕北的七里镇、四郎庙、永坪，四川省的隆昌、龙女、合川、江油、石油沟，新疆的独山子、克拉玛依、白碱滩。青海的民和、冷湖等地区。发现了克拉玛依、鸭儿峡油田,石油钻井的初创时期（年）,1950-1959年全国完井7421口钻井进尺576万米累计生产原油1193万吨天然气5.89亿立方米。,石油钻井的初创时期（年）,钻井装备初期钻井装备多数是从前苏联、罗马尼亚引进的。3200m的钻机有Y243、Y245、Y245、R3200。1 000m左右的钻机有40、-40钻机等。玉门、四川解放前还买了几台美国的30型、50型、75型钻机。引进了前苏联、罗马尼亚的套管、牙轮钻头、取心钻头

5、、涡轮钻具、钻杆、钻铤、防喷器、水泥车、打捞工具等。,石油钻井的初创时期（年）,1953年石油管理总局第一机械厂（后称宝鸡厂），先后研制顿钻钻头、天车、试油井架、钻杆接头、射孔枪、41m钻井井架及底座。1954年5月杭州通用机械厂开始生产牙轮钻头 1955年上海石油机械配件公司成立，当年完成近3000t产品。包括采油树、牙轮钻头等产品,石油钻井的初创时期（年）,1956年开始建设兰州石油化工机械厂，兰州通用机械厂开始转产石油机械 1957年太原矿山机械厂仿制成苏联-40钻机。1959年兰州石油化工机械厂仿制成苏联2-4-5钻机。经过近10年的努力，中国初步建成自己的钻井装备制造业，能按照苏联提

6、供的图纸生产钻机，可以生产钻井配件和工具，标志着中国没有钻井装备制造业的历史已经结束。,石油钻井的初创时期（年）,钻井工艺多数地区使用转盘钻井,技术措施是轻压、小排量、低转速，延长油矿使用顿钻。1952年6月玉门河西区钻井会议，确定推广前苏联的“重压、快转速、大排量”钻井经验。开始钻3200m井深的井。1955年开始用涡轮钻具进行侧钻处理事故。1956年用涡轮钻具、弯接头钻成我国第一口定向井C215井，,石油钻井的初创时期（年）,1957年在老君庙油田223井首次进行空气钻井实验，以后又进行一口浅井空气钻井。这两口井是对空气钻井的初步尝试。钻井液为细分散钻井液，使用膨润土和褐煤粉（或丹宁）烧碱

7、配成煤碱液进行降粘。套管、钻杆采用苏联系列，全部有细口钻杆，从前苏联引进。原油浸泡法解除卡钻。测斜使用虹吸测斜仪。还使用了钻机整体搬迁。,石油钻井的初创时期（年）,企业管理 建立了生产管理工作责任制，技术管理上建立了工程师专责制。钻井速度 钻几月速度由1950年的139m提高到1959年的535m。,石油钻井发展时期（年）,年 国际上西方国家对我国进行经济封锁，中苏关系恶化撕毁合同、撤走专家，停止石油专用物资的贸易。国内1960-1962年三年经济困难时期，1966-1976年十年文化大革命，国民经济发展受到很大干扰。国家急待石油工业发展,石油钻井发展时期（年）,石油工业部组织了11次石油大会

8、战 玉门、四川、大庆、胜利、大港、江汉、辽河、长庆、吉林、河南、华北会战。会战中加强了领导，集中了全国人力、物力，组织科技攻关，克服了重重困难，取得突出成果，钻井队伍有了很大发展，,石油钻井发展时期（年）,1960-1978年全国累计钻井38168口，总进尺5214.54104m，比1950-1959年分别增长4.14和8.05，钻井取得较大进展。原油产量10404.2104t，实现自给（5361104t），部分出口。有力的支持国民经济发展。,石油钻井发展时期（年）,钻井队伍大发展 钻井队由1959年474个增加到1978年741个。钻井职工由1965年3.78万人，增加到1978年17.2万

9、人。分别增加56%和3.6培。钻井二线技术、后勤服务队相应得到壮大，保证了陆上、海上的钻井一线生产。,石油钻井发展时期（年）,钻井速度大提高 大庆会战将我国浅井（1 000m左右井）钻井水平大大提高了，1971年大庆油田1205钻井队创造年进尺12.7万米的最高记录。一个队一个月可钻5口6口井。胜利油田台年进尺达到18 000m，接近国际水平。胜利油田3252钻井队钻2 000m左右的井，创年进尺15.1万米最高记录。,石油钻井发展时期（年）,钻井速度大提高3 000m左右的井，一个月钻一口井。深井钻井数量增加超过4 000m的深井31口。大港的新港57井（5 127m）。胜利东风2井（5 0

10、06m）。江汉王2井（5 163m）。四川女基井（6 011.6m）均超过5 000m,石油钻井发展时期（年）,钻井技术有了发展 华北会战摸索出一套对付裂缝性碳酸盐岩和古潜山油气藏的钻井方法 四川采用先期完井，用清水、空气、天然气钻开气层。1958年、1965年两次会战，几十台钻机实行欠平衡钻井,边喷边钻。胜利油田形成了一套使用刮刀钻头，满眼钻具防斜，钟摆钻具纠斜，“重钻压，快转速，大排量”的快速钻进方法。,石油钻井发展时期（年）,特殊工艺井钻井技术取得进展 玉门油田用涡轮钻具钻定向井8口，双筒井4双8口，多底井2口，空气钻井1口。四川局1963年在南充构造270号井钻成1口3个井底的多底井，

11、1965年钻成磨3井水平井，水平位移444.2m（井深1 685m，井斜92)；1976年钻成1口大斜度井(巴24井)，水平位移537.7m（井深1 332m，井斜119）。,石油钻井发展时期（年）,特殊工艺井钻井技术取得进展江汉油田在78地层倾角构造上，利用自然造斜规律打“中靶上环”井。1962年大庆油田在南1339井钻成我国第一口救援井，井深911.5m，井斜13.3。1973年吉林油田钻成第二口救援井火3井，井深329m。,石油钻井发展时期（年）,钻井液技术有了发展 1962年使用羧甲基纤维素处理剂。四川使用密度小于1的油包水钻井液，使用石灰石粉加重钻井液 1964年大庆研制成功水解聚丙

12、稀腈与木质素磺化铁铬用于深井 1973年胜利钻井液，华北、辽河、四川、大港使用聚丙稀酰胺、水解聚丙稀酸钙钻井液，形成了低固相聚合物钻井液体系江汉油田使用酸性羧甲基纤维素饱和盐水钻井液钻厚盐岩层。,石油钻井发展时期（年）,新型钻头 大庆、胜利、大港先后研制成喷射式刮刀钻头、硬质合金刮刀钻头、聚晶金刚石三刮刀钻头。胜利油田一只刮刀钻头进尺3 135m 江汉油田试验了密封轴承牙轮钻头,石油钻井发展时期（年）,取心工具和技术有了发展 1961年大庆使用投砂憋泵单筒取心 1963年、1964年使用双筒取心 1965年大港研制了疏松地层取心工具，长筒取心工具。创造一次取心145.42m，取心收获率100%

13、。大庆油田为获得准确的开发原始数据，研制成密闭取心工具。,石油钻井发展时期（年）,固井装备和技术 1965年大庆、胜利、大港研制成气动下灰设备，各油田使用管汇车，散装水泥库，涡轮流量计 1964年新疆使用双级注水泥成功。采用双凝水泥，加回压候凝等。,石油钻井发展时期（年）,钻井装备有改善 1966年大庆油田将5钻机改成电驱动钻机，将-40钻机改成电驱动钻机。1971年我国自制成5 000m钻机，3 200m钻机换上了600马力钻井泵 1972年大港油田研制成功液压防喷器和万能防喷器。1974年提出大庆型钻机方案。江汉矿机所完成施工图设计，兰石厂生产。动力由济南柴油机厂生产配套。由于符合当时中国

14、的实际情况，具有好用、好修、好造的特点，因而成为中国石油钻机的主力机型。为石油工业发展做出重要贡献。同年研制成功闪光对焊钻具设备和摩擦焊机等。,石油钻井发展时期（年）,钻井生产管理 钻井队普遍建立以岗位责任制为主要内容的八项制度即岗位责任制、交接班制、巡回检查制、设备维护保养制、质量检查制、岗位练兵制、安全生产制、班组经济核算制。机关和后勤单位干部都制订岗位工作制度。这些制度促进了干部、工人的工作责任心。加强“三基”（基层建设、基础工作、基本功）工作，培养“三老四严”作风.先后制定钻具管理规定、钻头使用规定、钻井设备规定等。有中国特色的生产管理方式，使生产管理工作发生质的变化。,现代石油钻井提

15、高时期（年）,1978年，中国石油钻井进入现代石油钻井提高时期 主要特点：运用先进设备、工具、测量仪器、计算机以及先进钻井理论和技术，进行设计、施工的钻井工程。完成的钻井工作量、经济技术指标、钻井技术和装备达到的水平，均超过以往任何时期，不少钻井技术赶上和接近国际水平。,现代石油钻井提高时期（年）,完成的钻井工作量大，技术经济指标实现翻番 钻井进尺由1978年的622.3571万米，提高到2000年的1532.6705万米，是1978年的2.46倍。交井口数由1978年的3088口增加到2000年的8472口，是1978年的2.74倍。平均动用钻机的台年进尺由1978年的10642m。增加到2

16、000年的26042m。是1978年的2.45倍，实现了钻机的台年进尺翻番。1978年平均机械钻速4.98m/h,2000年平均机械钻速10.68m/h。是1978年的2.15倍。,现代石油钻井提高时期（年）,重大钻井技术达国际水平 喷射钻井技术（“五五”国家重点攻关项目）喷射钻井主要是提高泵压和钻头比水功率，提高喷射速度，适当缩小喷嘴尺寸和排量，结合“六五”优化钻井技术，优选水力参数和机械参数，充分发挥水力和机械交互破岩作用。使用组合喷嘴、长喷嘴，使用计算机进行优化设计。钻井队坚持达到喷射钻井二、三阶段。“七五”期间喷射钻井二、三阶段占完成井比例已上升至95.1，由于二、三阶段的增加，提高了

17、机械钻速，“七五”期间全国平均机械钻速达7.1m/h,比“六五”期间机械钻速提高36%,多钻进尺365万米,节约二十多亿元。,现代石油钻井提高时期（年）,平衡压力钻井与井控技术（“六五”国家重点攻关项目）合理选择钻井液密度，实行平衡压力钻井，做到及时发现溢流正确关井。各油田按规定配备和安装了防喷井口装置，掌握了一次控制、二次控制技术理论及处理井喷失控、着火技术。井喷失控率由千分之二、三降到1990年的千分之零点八。,现代石油钻井提高时期（年）,定向井、从式井钻井技术（1986年1990年的“七五”国家重点攻关项目）“七五”期间钻各类定向井4 317口，节约土地7 500亩，节约资金2.5亿元。

18、辽河油田丛式井整体开发大民屯油田，胜利油田在一个井场钻42口丛式井。各油田掌握了定向井、丛式井优化设计技术及计算机软件包，包括丛式井开发油田平台数和平台位置的优化设计技术，三维绕障井和三维多目标井设计技术。各油田均开发了定向井专业数据库和应用软件。在井眼轨迹控制方面，掌握了一套适合井下条件的增斜、降斜钻具组合。由于掌握了计算机扫描监测技术，大大提高了井眼轨迹防碰和绕障技术的水平。,现代石油钻井提高时期（年）,油气层保护技术（1986-1990年“七五”国家重点攻关项目）通过5个油田5年攻关，在7种类型油气藏进行攻关试验，即超低渗透油藏低压、低渗透油藏低压中渗透油藏稠油油藏古潜山油藏含盐岩油藏碳

19、酸盐岩气藏7种类型油气藏。形成了八项保护油气层技术，即：油气层损害的实验室评价方法油气层损害机理油气层损害的现场评价保护油气层的钻井液、完井液平衡压力钻井与井控技术固井技术射孔技术压裂酸化技术。针对砂岩油藏敏感矿物类型，含量选择与油气层配伍的钻井液、完井液。研制了油基、水基、泡沫、充气钻井液，以及酸溶、水溶、油溶暂堵剂。“七五”期间在14个试验区使用，“八五”期间至今已大量推广应用以上技术，见到了显著效果。,现代石油钻井提高时期（年）,水平井钻井技术（1991年1995年“八五”国家重点攻关项目）由6个油田进行攻关，在6种油气藏中5年共钻长、中、短半径水平井57口，到1997 年已完成水平井1

20、53口，其中多数为中半径水平井。统计已投产的35口水平井，共计增产原油35.7万吨，获经济效益4.2亿元,水平井单井产量为直井的2.56倍。,现代石油钻井提高时期（年）,水平井钻井技术（1991年1995年“八五”国家重点攻关项目）掌握了水平井井眼轨迹优化设计方法，建立了水平井下部钻柱大挠度受力分析模型，以及平衡曲率和极限曲率法的水平井井眼轨迹预测模型。研制成水平井用单弯、双弯、可调弯外壳螺杆钻具并形成系列。制成水平井钻井液、完井液，进行了水平井偏心环空流场携岩机理的研究，弄清了水平井岩屑床形成的条件。掌握了不同类型油藏长、中半径水平井完井方法和水平段、长井段和大跨距多井段射孔技术以及水平井泵

21、入式，湿式接头、柔性测井方法。,现代石油钻井提高时期（年）,深井、超深井钻井技术 钻井速度大幅度提高轮南地区5 000m左右的井，一年可钻4口，东河塘地区6 000m左右的井一年可钻两口。过去复杂地区长期打不成超深井，如东秋里塔克地区打成了东秋5井，英吉沙地区打成了英科1井1999年7016钻井队在塔中的塔参1井钻成井深7200m超深井。是当时全国最深的超深井。,现代石油钻井提高时期（年）,深井、超深井钻井技术积累了钻超深井经验 合理的井身结构要控制探井的目的层数掌握对付复杂地层的钻井技术先进配套的钻超深井钻机和其他设备、工具等。,现代石油钻井提高时期（年）,滩海地区钻井、稠油油藏钻井、老油田

22、钻调整井等钻井技术也取得显著进步 钻井基础理论如钻井流体力学、钻井岩石工程力学、钻井岩石破碎力学、钻井管柱力学、钻井化学、钻井控制工程学等均取得了大的发展 钻井重大技术取得以上突出成就最重要的经验是要制定重大技术的五年科研攻关计划，组成专家组认真调研、论证后再立项。重大科研攻关项目应列入集团公司或国家攻关计划，组织油田和院、校紧密协作，给予足够资金投入。同时注意和国外进行技术交流。,现代石油钻井提高时期（年）,钻井装备制造水平有了很大提高 具有不同类型钻机研发制造能力 1982年以兰石长为主，完成链条并车的ZJ-45钻机.1988年由北石所、江汉矿机所宝鸡厂联合研制斜直井钻机。1993年由北石

23、所宝鸡厂联合开发研制顶部驱动装置。1999年北石所完成具有独立知识产权的盘式刹车技术，为国产交流电驱动钻机自动送钻技术、实现钻机操作自动化奠定基础。1997年南阳二机厂、江汉矿机所联合开发ZJ-20K撬装钻机。随着勘探开发市场的迅猛发展，宝鸡、兰石、四川宏华等工厂研发、生产50DB、70DB交流变频电驱动钻机，批量生产并出口国外。与之配套的800-1600马力的钻井泵、28-104Mpa井控装置、钻井液净化装置等国内全部具有研发制造能力。我国钻机制造业进入快速发展阶段。,现代石油钻井提高时期（年）,引进国外钻井设备、工具、仪表 1985年江汉引进了牙轮钻头制造技术和PDC钻头制造技术。四川局引

24、进了克里斯坦森PDC钻头制造技术 1985年江汉引进美国道威尔水泥车生产线。北京和大港机厂引进美国斯密斯迪纳螺杆钻具制造技术 西安仪器厂引进单、多点测斜仪与MWD生产线,现代石油钻井提高时期（年）,这些设备、工具、仪器研制的成功和引进的制造技术，特别是钻头制造技术，提高了我国钻井速度，保证了安全生产,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,自动化智能化钻井的基本原理 在地面用传统和现代方法建立模糊地质模型(或地质设计)和工程模型(或工程设计)的基础上充分依据并科学利用随钻测量采集到的井下地质与工程众多实时参数(而目是有目的地设置的参数)与信息，儿乎是零时差快速有效地传输到井下CPU和地面信息处理中心

25、的计算机处理，形成更符合井下实际情况的实时智能钻井模型与实时决策技术参数，再随钻快速下达各种控制井底测控执行工具的实时指令，使井下测控执行工具准确动作，再反馈信息进行第一轮测量采集。这样连续实现“测量采集一处理决策一控制执行 再测量采集再处理决策再控制执行。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,自动化智能化钻井特点：将钻井、电测、信息采集、传输，控制技术紧密结合 从地面人工控制发展为地下全自动闭环控制，从地面为主的间断信息采集发展为地下直接连续的信息采集，能随钻及时发现油气藏，减少油气层损害。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,石油天然气钻井是一项地下隐蔽性工程，喻为“入地比上天难”，尤其是在复

26、杂地质条件下钻井复杂结构井、超深井、超大位移井和特殊工艺井和超越极限时，存在着大量非均质性、不确定性、非结构性、非数值化的难题，解决这些工程问题迫切需要信息技术、智能技术和当代高端科学技术。智能钻井理论与技术将迎难而进，快速发展。,进入21世纪（国内）钻井队伍及主要技术指标,2006年CNPC钻井队1010支，员工总数80652人钻井主营业务396.68亿元。完井11782口、进尺2087.22万米，与上年相比进尺增加242.51万米，增幅11.62%,队年进尺突破了32000米。动用钻机999台，动用率96%。拥有防喷器2227台，定向井仪器与工具LWD25套，MWD123套，有线随钻90套

27、，陀螺12套，欠平衡设备43套，水泥车404台。国际钻井市场钻机158台，有152支钻井队，分布在27个国家，完井831口，进尺175.81万米。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,水平井钻井2006年完成水平井522口，其中油井494口、气井28口，平均水平段长359.36m，平均油层钻遇率82.2%，平均单井日产23.1t，是邻近直井的3-5倍，新建原油产能199.8104t。稠油油藏水平井应用接近一半（47.4%），其余依次是边底水油（26.2%）、薄油藏(18.1%)、低渗透油藏(14.4)和天然气藏(5.4%)。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,水平井钻井主要技术指标1、油层段进尺

28、最长：长庆油田杏平1井7个分支，累计水平段长3503m，油层段进尺2834m；2、垂深最浅与水垂比最大水平井：新疆油田HW9817井垂深135.6m，水平位移301.94m，水垂比2.22；3、钻遇储层最薄：大庆油田南219-平320井，油层厚度0.5m；4、水平位移最大：大港油田张海502FH井，位移4128m；5、产量最高：冀东油田南堡1平1井，日产460 t；6、垂深最大：塔里木哈得4-58H井完钻井深5508m，完钻最大垂深5056.5m；7、测量井深最大：塔里木油田DH1-H5井，井深6368m。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,分支水平井国内首口7分支水平井-杏平1井于2006年

29、8月顺利完成，该井主水平段长1203m，视位移1574.22m。水平段总长度3503m，总进尺5068m，油层钻遇率为87.1。这口井的完成标志着水平井钻井技术取得新的突破辽河油田杜84兴H238井鱼刺分支井：2005年12月7日开钻，2006年1月6日完井。与同区块相邻的常规水平井杜84-兴H244相比，累计采油量增加了49.75，平均日产量增加了85.02，单井最高日产达到152.6t。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,研制一批水平井测量仪器有线随钻测斜仪动调式速率陀螺测斜仪导向螺杆钻具 CGDS-I近钻头地质导向钻井系统 CGMWD正脉冲无线随钻测量系统 NBLOG存储式近钻头地质参数

30、测量工具存储式环空压力随钻测量工具,进入21世纪（国内）主要钻井技术,欠平衡钻井2000-2006年共完成欠平衡井308口,其中气体钻井共完成55口。2005年完成欠平衡井81口，2006年完成80口。2007年计划140口，争取达到200口。四川、大港、大庆、华北、吉林、辽河、新疆、吐哈等油田应用欠平衡钻井技术在勘探上取得了重大突破,进入21世纪（国内）主要钻井技术,目前形成了以下欠平衡钻井技术：1、发展了空气、天然气、氮气、微泡沫作为循环介质的欠平衡钻井技术；2、开发了不压井起下钻装置、井下套管阀，在多口井尝试了欠平衡钻井套管阀技术的应用；3、发展了欠平衡钻井的完井方式，尝试了非透式筛管，

31、不压井下油管技术；4、大庆和钻井院开发了环空测压装置，分析了欠平衡钻井过程中井底压力和环空当量泥浆密度；5、尝试了欠平衡水平井技术。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,研制一批欠平衡钻井设备旋转防喷器（四川局、北京勘探院、大庆钻井院研制）增压机（四川石油管理局研制）液气分离器（四川石油管理局、大港集团公司研制）自动点火器（四川石油管理局、大港集团公司研制）空气螺杆（中石油钻井院.北京石油机械厂研制）空气震击器（中石油钻井院.北京石油机械厂研制）空气减震器（中石油钻井院.北京石油机械厂研制）院）空气锤（北京勘探院）,雾化泵（北京勘探院）井下套管阀（新疆钻井院、北京勘探不压井起下钻装置（四川石油管

32、理局研制）PWD（大庆钻井院、中石油钻井院）动密封压力：10.5MPa静密封压力：21MPa四川研制的旋转防喷器规格：FS23/7B FS28/7B FS35/7B动密封压力：7MPa静密封压力：14MPa规格：FX23/10.5 FX28/10.5 FX35/10.5动密封压力：10.5MPa静密封压力：21MPa,进入21世纪（国内）主要钻井技术,深井钻井技术2006年累计完钻4000m以上深井231口，完成深井累计进尺115.12万米，平均井深5007.16m，机械钻速3.5m/h，耗用钻头21.7只，钻井周期139.31d，完井周期155.73d，生产时效86.88%，非生产时效13.

33、12%，纯钻时效38.2%。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,深井钻井技术2006年6月6日国产第一部9000m超深井电动钻机成功、安全地竖立在莫深1井井场。2007年3月12日三开，7月17日安全钻至井深6404m，三开完井。莫深1井13-3/8技术套管下深达4463米，9-5/8套管下深达6406米，套管重量、下深创亚洲之最。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,钻机、顶驱及装备配套我国自主形成了机械、直流、交流变频、复合驱动四大成型钻机。研制成功9000米钻机、12000米钻机。首台12000米特深井钻机位于四川德阳孝泉镇的中石化川科一井，已成功钻进6208米的四开钻探深度。4400KW

34、（6000hp）绞车,52MPa、1640kW（2200hp）高压钻井泵,钻机的总体技术方案和集成技术研究，在国际上属领先水平.,进入21世纪（国内）主要钻井技术,膨胀管技术膨胀管就是一种用特殊材料、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。修复完成后，膨胀管部分的机械性能达到API标准J55钢级。中国石油研发了膨胀管材料及膨胀连接螺纹核心技术，在50井次的套损井修复中应用。先后在大庆、辽河、华北、吉林等50多口井应用，取得了显著效果。,进入21世纪（国内）主要钻井技术,波纹管技术 波纹管技术主要用于

35、应急解决钻井过程中出现的井下复杂情况,包括：封 隔复杂井段，处理井漏、井涌、水侵或坍塌等复杂情况，保证复杂地区钻井施工的顺利进行；同时用来在先期完井后封隔油层，防止水泥浆的污染，保护产层。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、跨塌层、高压层等复杂井段，是解决恶性井漏最有效的方法。膨胀施工压力45MPa（针对51/2”套管）；修复后套管的通径为原套管通径减2个膨胀管壁厚；修复完成后，补贴段密封压力15MPa（依照现有标准）膨胀管抗内压30 MPa；膨胀管抗外压20 MPa,进入21世纪

36、（国内）主要钻井技术,套管钻井技术套管钻井技术的优点：用套管代替钻杆，钻进与下套管过程一次完成 节省起下钻时间，提高生产时效 保护产层 减少井下事故 改善井控状况 改善水力参数，提高环空返速、改善井筒清洁状况 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 和更换等过程有关的人力、物力与费用 国内在8口井浅井套管进行钻井；表层套管钻井系统进行可起出钻头设计、加工、试验；完成可更换钻头套管钻井系统设计。,进入21世纪(国内)主要钻井技术,连续管技术突破1:完成了小直径连续管排水采气作业装置研制,并在长庆靖边G25-5、四川白浅122、121、纳59等四口井

37、进行了工业试验，生产效果明显。突破2:完成了CT38连续管作业机结构设计、加工制造，样机完成组装。突破3:完成了连续管测井机的方案设计和关键部件（注入头、滚筒、液压系统导向器）设计 突破4:进行了连续油管水平井冲砂工艺方法研究（砂粒沉降速度、井底压力、地面泵压、连续油管沿程损失、射流速度、环空返速等各种参数计算）及工具设计。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术 极大触及储层的钻井技术（MRC）通过钻横向分支井可以在油层中延伸到距主井筒3英里远的地方，若横向分支的设计能优化排油，则能有效提高产能，尤其适合致密和非均质油藏。老井重钻技术。在老井内进行侧钻水平井、多底井等。提高

38、老油田单井产量，提高了采收率,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术 旋转导向钻井技术 可实施井下自动测量、辨别、处理、控制、传输。已经拥有这个系统的公司有德国的VDS系统（VDS1、VDS3、VDS5），美国Baker Hughes 的SDD系统，又发展 Auto Trak即 RCLS系统，美国 Hallilurton的 TRACS系统以及英国 Camco公司的 SRD系统。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术大位移钻井技术 钻大位移井在海上可少建人工岛和平台，节省大量投资。滩海地区可从陆上钻大位移井，可代替修堤和钻井平台，目前国外钻10km水平位移的

39、大位移井技术已完全掌握，我们陆上滩海尚未钻过3km以上位移的大位移井。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术水平井2000年以来全世界平均每年新增4000多口水平井。美国和加拿大水平井占总井数的比例接近10%。通过水平井的应用，将使美国石油可采储量增加13.7108吨。水平井钻井成本已降至直井的1.52倍，水平井的产量是直井的38倍。水平井适用于几乎所有油藏。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

40、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,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术套管钻井技术 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。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术欠平衡钻井技术 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。,自动化智能化钻

41、井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术随钻测量（MWD）与随钻测井（LWD）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。其测量参数已逐步增加到近20种钻井和地层参数，仪器距离钻头越来越近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12m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,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术控压钻井技术（MPD）MPD是一种利用密闭承压的流

42、体循环系统中的可调式节流阀回压实现对井底压力准确控制的一项先进的钻井工艺技术。主要用于：解决恶性井漏问题 解决当量循环密度（ECD）引发的钻井问题，如窄密度安全窗口问题 解决长水平段水平井钻井过程中因过高的超平衡压力引发的钻井液对储层伤害问题,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术电磁波传输式随钻测量技术（EM MWD）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（Electromagnetic MWD tools）研究与应用已有很大进展。不同传输方式MWD适用条件对比随钻测量方式 钻井介质和操作工况 常规钻井液 压缩性循环液 起下钻过

43、程中接卸钻杆过程电磁EM MWD 可测量 可测量 可测量 可测量泥浆脉冲MWD可测量 不可测量 不可测量 不可测量有线随钻可测量 可测量 不可测量 不可测量,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术井下随钻诊断系统（DWD）美国开发出了井下随钻诊断系统（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。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术垂直钻井技术垂直钻井（Vertical Drilling System简称VDS）技术源于19

44、88年联邦德国的大陆超深井科学钻探计划（KTB计划），与Eastman Teleo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。目前比较有代表性的是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,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术膨胀管技术 膨胀管技术是近年发展起来的一项实用钻井新技术：膨胀管分为实体膨胀管（SET）、膨胀割缝

45、管（EST）和膨胀防砂管（ESS）三大类；主要用于油井修复、完井和建井。截至2005年12月为止，亿万奇公司（Enventure）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。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外流行的主要钻井技术连续管技术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%。2、目前，美国已研制出高强度大直径(89

46、mm和127mm)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。3、连续油管钻井深度目前已达3000m，过油管侧钻深度已达到5000m。4、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。5、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%。,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,无风险钻井系统（NDS）NDS由斯伦贝谢公司研发，它是一个综合的服务包，通过风险管理，对油井进行设计和实时处理，从而使井身结构最优化；从而可以及早发现事故复杂发生的预

47、兆，及时采取措施，预防复杂与事故的发生。NDS可以实现：井眼稳定性控制 孔隙压力控制 漏失控制 井眼摩阻控制 套管柱合理化,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,国外前沿钻井技术 单直径井钻井完井技术智能完井技术智能完井技术在过去的五年中，以每年27的速度增长。2005年全球安装智能井完井系统130多口，智能井市场从2004年的1亿美元增加到2005年的2亿美元；预计2010年将达到6亿美元。我国在该领域还是空白。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,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,我国十一五”期间工作重点科研课题 地质导向钻井技术 在CDGS-I近钻头地质导向钻井系统的基础上研发第二代CGDS产品。自动垂直钻井技术 研发具有自主知识产权的“AADDS自动防斜钻井系统,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,EM-MWD井下无线电磁波随钻测量技术 为气体钻井和泡沫钻井提供井下数据传输通道井底压力/钻压/扭矩随钻测量技术 在环空压力测量基础上增加钻压、扭矩和转速等工程参数 研发出具有自主知识产权的无风险钻井系统,自动化智能化钻井时期（进入世纪）,目前我国和国外的智能化钻井技术有较大差距，相信通过钻井广大技术人员的努力，重点科研课题的攻关，智能化钻井技术的差距会逐渐缩小，我国智能化钻井会走在世界钻井前列。,谢谢,