国内外钻井技术新进展20110308

中国石油集团钻井工程技术研究院CNPCDrillingResearchInstitute国内外钻井技术新进展石林DR－2－一、中国石油“十一五”钻井科技成果回顾二、国外钻井新技术三、国际标准化组织动态报告提纲DR－3－一、中国石油“十一五”钻井科技成果回顾“十一五”期间，通过加大自主创新力度，以国家科技重大专项、863、973等项目为龙头，依托勘探开发重大工程，开展基础研究、技术攻关和重大现场试验，突破了地质导向、垂直钻井等核心技术，研发了9000/12000米钻机、连续管作业机等重大装备，形成了气体/欠平衡钻井等多项配套技术。DR－4－成果类别主要成果10项重大装备9000米钻机，12000米钻机，CGDS-I近钻头地质导向系统，德玛LWD，自动垂直钻井系统，交流变频系列顶部驱动装置，气体钻井成套装备，全过程欠平衡配套装备，连续管作业机，双燃料/高可靠性钻机动力机组10项重大核心技术水平井/分支井钻井，气体/欠平衡钻井，全过程欠平衡钻井，中浅井快速钻井，4000米大位移钻井，密集定向井防碰绕障，高效PDC复合钻井，套管钻井，高压气井井控，连续管技术30项专有技术气体钻水平井，SAGD成对水平井，阶梯式水平井，波纹管堵漏，调整井固井，抗温200℃抗盐水泥浆，抗温200℃钻井液体系，煤层气多分支水平井，“一趟”钻技术，冻胶阀欠平衡技术等30项新产品盘刹，空气锤，套管阀，长寿命抗高温螺杆，等壁厚螺杆，高速牙轮钻头，高效PDC钻头，快速钻井液，吸水剂，低密度水泥，抗CO2腐蚀水泥，凝胶堵漏剂，膨胀管，带封隔器尾管挂等44项标准制订钻井行业标准10项，修订行业标准31项，修订国家标准3项“十一五”钻井创新主要成果一、中国石油“十一五”钻井科技成果回顾DR－5－技术发明奖1项技术进步奖3项2006～2010年获得国家科学技术奖励4项序号年份国家奖励等级项目名称12006二等气体钻井技术研究与应用22007二等哈萨克斯坦肯基亚克盐下复杂碳酸盐岩油田高效开发配套技术32009发明奖二等近钻头地质导向钻井系统与工业化应用42009二等化学固壁与保护油气储层的钻井液技术及工业化应用一、中国石油“十一五”钻井科技成果回顾DR－6－中国石油科技十大进展2006水平井技术及应用规模取得历史性进展近钻头地质导向钻井系统研制成功四川龙岗井创多项国内钻井纪录2007中国首台12000米钻机及配套顶驱装置研制成功超深井钻井技术应用连续创造多项集团公司新纪录2008多项钻井技术集成助力中国石油水平井年钻井规模突破1000口2009应用分支井和鱼骨井钻完井技术大幅度提高单井产量2010水平井钻完井和多段压裂技术突破大大改善低渗透油田开采效果一、中国石油“十一五”钻井科技成果回顾DR－7－中国石油“十一五”钻井工程专利申请统计“十一五”期间，中国石油钻井专利呈现快速增长势头。累计申请国家发明专利244项，实用新型专利615项。DR－8－经过近三十年的快速发展，中国石油在装备与技术上已缩小了与国外差距。但技术进步主要是通过模仿取得的。未来必须加大原始创新力度，实现局部突破。公元前69年1050年1900年1949年1980年美国钻井技术水平跟踪模仿创新发展技术水平时间2010年中国钻井技术水平国内钻井技术发展模式DR－9－研制成功万米钻机及配套装备，提高了深层钻探能力具有自主知识产权的9000米钻机实现产业化。研制成功全球技术最先进的特深井陆地12000米钻机，形成2项发明专利和7项实用新型专利，被两院院士评选为2007年“中国十大科技进展”，使中国成为继美国之后第二个拥有万米级交流变频钻探装备的国家，2009年在川科1井完成工业应用试验。12000米钻机DR－10－研制成功LWD和地质导向钻井系统研制成功CGDS-I近钻头地质导向钻井系统，并实现产业化，使我国成为继美国、法国之后第3个掌握该项技术的国家。获国家发明专利13项、获授权6项；形成23项专有技术。获2008年度公司发明一等奖、2009年度国家技术发明二等奖。CGDS-Ⅰ地质导向钻井系统总体技术指标项目指标外径6-3/4适用钻头尺寸8-1/2～9-5/8造斜能力中、长半径传输深度4500米最高工作温度125C上传传输速率5bit/s钻头电阻率传感器距钻头底面距离1.5米DR－11－国内，在辽河、冀东、吉林等油田应用32口井，累计进尺11801m。CGDS：11口井，进尺3266mCGLWD：17口井，进尺5811mCGMWD：4口井，进尺2724m国外2010年12月向加拿大OrangeDT公司出口1套8-1/2井眼产品2011年上半年，将继续向OrangeDT公司提供多套适用于7-7/8井眼的产品。已完成改型设计，目前正加工OrangeDT公司需要大量适用于6井眼的产品研制成功LWD和地质导向钻井系统DR－12－渤海钻探在自主研制MWD仪器的基础上，成功研制了LWD随钻测井仪器，主要技术指标达到国际先进水平。大庆钻探研制成功DQNBMS-Ⅰ型近钻头测量系统，可以测量井斜、伽马、电阻率，且三参数测点距钻头均小于1米。研制成功LWD和地质导向钻井系统DR－13－“十一五”期间，水平井等复杂结构井技术日趋完善，规模应用，累计完成水平井3547口，是“十五”的6.9倍。平均单井产量提高3～5倍。超浅层水平井、SAGD井、分支井、鱼骨井、大位移井等取得实质性突破。为公司转变“多井低产”局面和发展方式提供了有力的技术支撑。研制成功LWD和地质导向钻井系统DR－14－辽河静52-H1Z井完成20个分支，水平段累计长度4334米。辽河小35-HZ1分支井跨越两个断块，钻遇三个油层，控制储量85万吨，日产油180吨，是相邻直井的6-8倍。研制成功LWD和地质导向钻井系统鱼骨井/分支井技术快速发展DR－15－庄海4X1断块庄海8断块埕海1号人工岛庄海8断块距1号人工岛3-5km，目前已钻成了11口大位移水平井。十一五以来，大港滩海共完成水垂比大于2的大位移水平井17口、大于3的3口；大于4000m位移的4口；庄海8NM-H3井完钻井深4728m，水垂比3.92，连续刷新中石油大位移井记录。4000m大位移钻井取得实质性突破研制成功LWD和地质导向钻井系统DR－16－研制成功连续管作业机突破了连续管板－板对接、管－管对接等核心技术，建成国内首条连续管生产线。已生产1¼″～3½″连续管近10万米。成功研制国内首台CT38连续管作业机，整机性能与国外先进产品相当，并实现产业化，具备年产20台套的生产能力。先后在辽河、四川、大港、冀东等油田进行了近200口井的现场应用，提高了作业效率。申请专利27项（发明专利9项），制定标准3项。连续管作业机连续管下线DR－17－1）水平井冲砂2）水平井堵漏3）热冲洗解原油堵4）冲洗解盐堵5）SAGD井多点监测6）水平井找水控水7）压后注氮排液8）连续管压井9）速度管柱10）排水采气11)连续管测试12)连续管打捞13)连续管切割研制成功连续管作业机DR－18－2.工具、装备的配套与国产化惰气空气空压机增压器缓冲罐膜制氮装置气体监测系统强行起下钻装置循环分离装置气体回收气体循环注入综合录井井下防喷器防爆接头内防喷器减振器震击器气体钻井取心工具井下空气锤气体钻井防斜工具钻具附件井口旋转头井口组合气体产生及注入设备井下工具及钻具附件地面分离及环保设备井口控制及不压井起下装置数据监测及采集设备EM-MWD研制成功气体钻井专用空压机、增压机及空气锤等配套装备与工具，实现了气体钻井技术装备的国产化配套。研制成功带压起下钻装置、井下套管阀等装备与工具，实现了全过程欠平衡钻井技术装备配套。申请国家专利62项，其中发明专利14项。空气压缩机空气锤气体/欠平衡钻井装备实现国产化气体/欠平衡钻井配套装备DR－19－600KN不压井起下钻装置型号防沉力kN防顶力kN通径mmS-15430680180BY15150150230BY30300300230BY60300600280气体/欠平衡钻井装备实现国产化实现不压井起下井内管串DR－20－适用于压力等级较高的欠平衡钻井DQX-І型DQX-II型DQX-III型采用较大通径适用于气体钻井适用于较高转速、压力等级较低的欠平衡钻井DQX型系列旋转防喷器气体/欠平衡钻井装备实现国产化DR－21－新疆钻井院研制出“井下套管阀”：在新疆克拉美丽、四川广安、塔里木等地区推广应用30余口井，取得显著的经济效益。新疆夏72井采用套管阀全过程欠平衡技术，欠平衡井段长1511米，用4mm油嘴试产，日产原油86方，天然气3200方，使老区勘探取得重大突破。夏72井应用套管阀套管阀气体/欠平衡钻井装备实现国产化DR－22－完善欠平衡钻井配套技术，实现了由单一的液体欠平衡到多种循环介质的欠平衡，推进了全过程欠平衡技术在低压低渗油气藏的应用。累计完成欠平衡钻井960口，是“十五”的4.6倍。为吐哈三塘湖、松辽火山岩、新疆火山岩、大港歧口、华北潜山等油气田的发现做出重要贡献。欠平衡/气体钻井规模应用气体/欠平衡钻井装备实现国产化DR－23－自动垂直钻井系统的研制取得突破渤海钻探通过国际合作，研制成功VDT5000自动垂直钻井工具，在塔里木迪纳3井、克深5井、克深3井等进行了试验应用，取得了提速、防斜的突破。西部钻探自主研制出12¼″垂直钻井工具，在新疆T82066井等3口井进行了试验应用，单井工作时间达到了138小时。钻井工程技术研究院自主研制出12¼″垂直钻井工具，在冀东、长庆、玉门等3口井进行了现场试验，累计工作时间135小时。申请国家专利20项，其中发明专利3项。自主研制的垂直钻井系统DR－24－钻井院、西部钻探、川庆钻探研制成功精细控压钻井成套装备，并完成了室内联机测试，今年上半年将进入现场。控压钻井原理及配套装备随钻井下环空压力测量仪研制出的控压钻井成套装备控压钻井技术DR－25－通过攻关，研制出一套钻井工程设计软件（包括13个模块），完成了国家软件著作权登记。在国内首次注册了国产钻井工程设计软件商标品牌，为产业化推广奠定了基础。序号软件系统受理号1钻井数据库管理系统2010R11S0731092钻井井史管理系统2010R11S0731103地层压力预测分析与监测系统2010R11S0712714岩石力学分析系统2010R11S0712805控压钻井设计与分析系统2010R11S0722106欠平衡/气体钻井设计与分析系统2010R11S0722087钻柱力学分析系统2010R11S0722098钻井液设计与分析软件2010R11S0722079固井设计与分析系统2010R11S07220610实时测控安全钻井风险评估系统2010R11S07220411钻井实时数据库管理系统2010R11S07220512井底压力随钻测量数据应用系统13关键钻井力学分析系统钻井设计分析软件DR－26－钻井院完成连续循环系统关键部件的加工与调试。在主机设计，钻杆接头定位、钻井液分流控制术、高压旋转密封和上卸扣控制等关键技术上取得突破。连续循环系统性能对比国外产品研制产品技术参数工作压力5000psi（35MPa）35MPa适用钻杆规格31/2″-57/8″31/2″-51/2″卸扣扭矩70000ft/lb（95kN.m）98kN.m循环排量3000L/min3000L/min上卸扣背钳夹持钻杆本体，容易损伤钻杆。夹持钻杆接头，不会损伤钻杆。动力卡瓦同时作为背钳使用，对卡瓦牙板的要求高，影响卡瓦对钻柱的夹持能力。仅悬持钻柱重量，牙板可采用常规形式，安全可靠。接头定位通过接头与闸板碰触进行定位，容易损伤闸板。利用光电传感器和电控制技术，定位精确。与国外技术对比DR－27－2010年8月，远距离穿针工具在郑平05-2井一次性对接成功。继6-3/4工具现场试验后，11月22-23日，4-3/4远距离穿针工具及电磁波随钻测量工具在山西沁水郑试平4井现场试验成功。传输速率达11bit/s，数据解调正确