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2020/7/23钻井新技术2目录钻井技术概况1钻井新技术简介23（1）油气勘探发展现状我国陆上剩余油气资源丰富，剩余油气资源量集中在岩性地层油气藏、前陆盆地、叠合盆地中下组合与成熟盆地精细勘探等四个重点勘探领域。油气勘探开发发展现状与趋势石油资源25573.63181.4050100150200250300可采资源探明可采储量剩余可采资源量亿吨天然气资源27.53.3624.1051015202530可采资源探明可采储量剩余可采资源量万亿立方米资源探明率29%资源探明率12%钻井技术概况4针对六个趋势，亟需发展新一代石油地质勘探理论和配套的勘探工程技术，为勘探部署提供科学指导和技术支撑。（2）油气勘探发展趋势随着油气勘探的不断深入，勘探难度日益增加，勘探对象趋于多样化和复杂化，呈以下趋势：从简单构造向复杂冲断带发展从中浅层向深层、超深层延伸成熟盆地进入精细勘探阶段天然气勘探进入了快速发展时期从构造圈闭向岩性地层圈闭发展从碎屑岩为主向碳酸盐岩和火山岩勘探发展油气勘探六大趋势钻井技术概况5（1）钻井工作量和井数不断增加年199920002001200220032004200520062007全世界49410719407547468631747188427893803118164125447美国187002999432894289103049837257377105396260335加拿大125001848018017142001962221671242053115230494俄罗斯211055775140550046504630487038504581中国石油7304637367466677788588731057711782138001999～2007年钻井数对比(受油价波动影响)钻井技术概况钻井工程的特点6（2）随着经济发展和对清洁能源的需求，天然气勘探开发力度加大，气井比例大幅提高。33%30%31%21%23%76%77%66%63%66%4%4%3%2%1%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20022003200420052006占总井数的比例油井气井注入井陆上气井数量已超过总井数的3/4近年来世界陆地年钻油气井数比例钻井技术概况763%63%64%56%53%42%40%34%34%34%3%3%2%4%5%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20022003200420052006占总井数的比例油井气井注入井近年来世界海洋年钻油气井数比例钻井技术概况8包括特殊工艺井和直井防斜打快包括水平井、分支井、大位移井和老井侧钻水平井等（3）“井更难打”，统计预测未来几年世界范围内钻井井型仍以常规井为主，但将更趋于复杂。钻井技术概况929%18%11%6%6%10%6%7%5%10%6%6%0%5%10%15%20%25%30%35%旋转地质导向井下压力/温度测量连续管完井连续管钻井智能完井多相流量计同心扩眼器双心钻头可膨胀扩眼器顶驱下套管装置高压设备（140MPa）高温设备(177°)2006年数据（4）“技术含量更高”,世界主要油公司均采用多种钻井、完井新技术，以提高勘探开发效益。钻井技术概况占调查总井数的比例10高效、低成本更加注重HSE更有利于保护油气层自动化、可视化、智能化钻井技术概况钻井技术发展趋势钻井技术进步趋势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时间11未来2～3年需投入重点发展的技术钻井技术概况技术进步/研发需求程度序号技术发展权重系数备注1降低每米进尺费用技术7.92降低旋转导向费用技术7.7高度需求3提高钻井速度技术7.04智能完井技术6.9需求度高5钻井最优化技术6.5相对成本而言6旋转导向技术6.47LWD技术6.48顶驱下套管技术6.49钻直井眼的马达6.310钻台机械化6.311大位移井技术6.312膨胀管/尾管技术6.113高温井技术（≥200℃）6.114同心（套）管下扩眼器6.1需求度较高15减摩阻技术6.016连续管技术5.917高压技术（≥2.0g/cm3）5.818钻头技术5.719欠平衡技术5.6主要是推广应用20钻井液/完井液技术5.521垂直控制钻井装置5.4需求度适中22流体分流工具（旁通阀等）5.312前沿技术目标手段1.快2.准3.省4.健康、安全和环保(HSE)5.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NDS（无风险钻井技术）MRC（最大储层有效进尺技术）ERC（极大触及储层技术）颗粒冲击钻井（PID）技术膨胀管（波纹管）技术井口连续循环钻井装置大容量智能钻杆传输系统海洋深水钻井技术天然气水合物钻井完井技术钻井技术概况钻井技术发展方向131.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等有助于提高钻井速度。列如: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。气体钻井技术是目前提高ROP最好的手段，UBD拓展到非储层钻进。避免井眼事故，减少复杂，是整体提高行程钻速的有力手段，MPD是最有效的技术之一。钻井技术概况142.准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提高探井的成功率和开发井的油气产量。•闭环控制•地质导向•旋转导向•双向通讯钻井技术概况153.省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综合成本井型多样化钻井技术概况16井径多样化直井定向井丛式井水平井大位移井多目标井分支井多分支井井眼轨迹井径井身结构常规井小井眼微孔井常规井单直径井常规井用可膨胀管简化井身结构单直径井钻井技术概况174.健康、安全和环保健康、安全和环保（HSE）越来越受到重视。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钻井技术概况185.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钻井技术概况196.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实时化信息化可视化数字钻井钻井技术概况eDrilling207.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钻井技术概况218.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随钻地震钻井录井测井LWD、地质导向钻井技术概况229.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®钻井技术概况23目录钻井技术概况1钻井新技术简介224钻井新技术简介1、欠平衡钻井技术2、水平井钻井技术3、套管钻井技术4、连续管钻井技术5、控压钻井技术25欠平衡钻井分类欠平衡钻井是指井筒环空中循环介质的井底压力低于地层孔隙压力，允许地层流体有控制地进入井筒并将其循环到地面进行有效处理的钻井技术。1、欠平衡钻井技术26欠平衡钻井发展历程1041--1048在中国第一次顿钻钻井(北宋庆历年间)1880s第一次用空压机钻矿井1895用水进行旋转钻井1920第一次用泥浆钻井1920s第一次用空压机钻油气井(有意识的欠平衡钻井)1928第一次使用防喷器1932第一次应用充气泥浆钻井1955空气钻井开始被广泛应用(开始)1950--60s中石油尝试了欠平衡钻井技术(四川、新疆,清水、天然气)1970s第一次应用稳定泡沫钻井1988第一次应用欠平衡技术在AustinChalk钻高压气井1993第一次应用连续管钻欠平衡井,1995年开始用于欠平衡水平井1997第一次在海上应用欠平衡钻井1970--80s中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验1990s中石油欠平衡钻井技术迅速发展1、欠平衡钻井技术27欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在:勘探上:提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层油气的发现和保护。开发上:通过有效地保护储层,提高单井产量,降低开发综合成本。钻井工程上:提高了钻速,减少了井漏与压差卡钻。1、欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术在勘探开发中发挥了重要作用28不同岩石类型中进行的欠平衡钻井产量增加的幅度（BP公司）平均数360%大多数200％1、欠平衡钻井技术292006年世界欠平衡钻井领域排行榜专家预测，未来几年欠平衡钻井仍然有较高的潜力。陆上使用欠平衡钻井比例将达到37%，海上将达到12%。1、欠平衡钻井技术33%20%24%56%36%25%0%10%20%30%40%50%60%其它麦克巴/Smith斯仑贝谢哈里伯顿/Baroid贝克休斯/Inteq威德福/Williams(红字为2003年的结果)（11%）（19%）（31%）（32%）（36%）（52%）30美国历年欠平衡钻井数统计1、欠平衡钻井技术31191414405066501161803715303945020406080100120140160180200200020012002200320042005200620072008欠平衡钻井井数气体钻井井数我国近年欠平衡钻井应用情况1、欠平衡钻井技术322、水平井钻井技术水平井技术发展历程1950年前50年代70年代80年代90年代通过坑道钻成，很少通过垂直井打钻老井侧钻短半径泄油孔，水平进尺短技术不成熟，成本高，处于发展停滞阶段进入高速发展阶段，短半径为主全世界推广和普及，成为提高油田综合效益的重要技术手段21世纪初综合应用到集成创新，MRC、ERC等技术33水平井技术现状根据美国油气杂志统计，通过水平井的应用，使美国石油可采储量增加13.7108吨。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。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。以美国、加拿大为代表，国外水平井技术十分成熟，进入集成创新阶段，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。2、水平井钻井技术34水平井已经发展成为一个集成技术，包括：L型水平井开窗侧钻水平井多分支水平井多阶梯水平井水平分支井连通水平井大位移井2、水平井钻井技术35核心技术水平井轨迹设计水平井轨迹控制技术井下测控工具钻井液技术水平井固井技术水平井完井技术2、水平井钻井技术36不同类型的分支井2、水平井钻井技术37263850681682015228061005020040060080010001200200020012002200320042005200620072008完成水平井数中国石油2000－2008年水平井完成情况近几年，通过我国各油田、各施工服务企业的共同努力，2008年首次完成超过1000口水平井，水平井应用规模、应用领域、应用效果、应用水平