国内外钻井新技术.ppt

国内外钻井新技术.ppt

《国内外钻井新技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国内外钻井新技术.ppt（89页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

国内外钻井新技术,一、国内外钻井新技术概况,二、国外创新钻井技术,三、前沿钻井技术开发与实验,五、钻井成本分析及发展趋势,四、成熟钻井技术新进展,近年来，在技术创新的有力推动下，自动化（闭环）钻井、套管钻井、连续管钻井、三维可视化钻井、地质导向钻井、可膨胀管等创新技术的研究都取得突破性进展，具有广阔的推广应用前景。

水平井技术、大位移钻井技术、欠平衡压力钻井技术、多分支井钻井技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。

另外，国外超前钻井技术，如激光钻井、微钻井、负压脉冲钻井、“智能钻杆”、连续管超高压射流钻井、等离子孔道钻井等技术的开发与试验也取得了阶段性成果，展示了良好的应用前景。

一、国内外钻井新技术概况,一、国内外钻井新技术概况,三、前沿钻井技术开发与实验,五、钻井成本分析及发展趋势,四、成熟钻井技术新进展,二、国外创新钻井技术,二、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,

（二）套管钻井技术,

（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,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,开环钻井,井下半闭环钻井,井下闭环钻井,全闭环钻井,闭环钻井的发展阶段,闭环钻井系统的组成,闭环钻井系统,井下系统,地面监控系统,地面分析模拟系统,信号接收/传输系统,高性能井下可控工具,先进的井下测量工具,斜向器,井下马达,弯外壳马达,旋转导向,WLMWD,MWD,LWD,滑动导向,革命性进步,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。

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,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,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,

（二）套管钻井技术,

（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,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，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。

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钢丝绳在套管内进行，不再需要常规的起下钻作业。

套管钻井的概念,套管钻井的装备包括地面装备和井下装备,套管钻井的装备,Tesco公司套管钻井地面装备,钢丝绳防喷器,分体式天车和分体式游车,Tesco公司套管钻井地面装备,钢丝绳绞车,套管驱动头,接套管,为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100吨。

1）下井/回收工具：

包括锁定捞矛、振击器、测量桶、加重杆、对中扶正器、上张力缓冲器、旋转短节、紧急释放短节和电缆插头等。

2）底部钻具组合：

由锁定和密封总成、分隔箍、钻井浮箍、管下扩眼器和领眼钻头组成，根据需要还可以加装井下泥浆马达、随钻测量/测井工具（MWD/LWD）、1-2根钻铤，也可以接取心工具和取心钻头进行取心作业。

3）坐底套管：

位于套管柱末端，由扶正器、定位台肩、定位止动器定位槽、轴向锁定短节、扭矩锁定短节和套管鞋组成。

Tesco公司套管钻井井下钻具,正常的套管钻进,更换新套管继续钻进,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,

（二）套管钻井技术,

（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,连续管钻井技术,1、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、BJ等油田服务公司在连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。

连续管钻井技术,改进型连续管注入头数据采集系统工艺控制系统电缆安装系统特制设备,2、连续管钻井地面配套设备的重大改进,3、连续管钻机的设计创新,1）Galileo连续管钻机贝克休斯公司的Galileo连续管钻机采用模块化设计，钻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常规侧钻、过油管侧钻、欠平衡钻井、小井眼勘探钻井等多种作业,Galileo连续管钻机,3、连续管钻机的设计创新,2）带井架的车装连续管钻机该钻机由加拿大公司研制，适合在地形特殊地区钻井。

钻机所有部件装在一量重型卡车上，放倒井架后可在路上行驶。

带井架的车装连续管钻机,技术参数：

注入头拉力载荷907kN,滚筒外径5.84m；连续管容量：

9114m（60.3mm连续管）,4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破,2）电动底部钻具组合由为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美国XL技术公司、TSL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，马达的失速问题几乎可以完全避免。

4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破,3）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复合材料连续管技术与液压修井技术相结合，开发出一种“先进建井系统”新型连续管钻井装置，被誉为是钻井、建井技术方面的一次飞跃。

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，管内嵌有铜导线，可实现高速数据传输。

复合材料连续管剖面,5、连续管钻井技术应用,1）连续管过油管侧钻超小井眼水平井技术2）连续管欠平衡钻井技术3）连续管超高压射流钻井技术,连续管超高压钻井系统,高压射流切割出的沟槽,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由美国能源部资助，由Maurer工程公司和BJ服务公司联手承担，目的是开发出一种能够提高机械钻速，射流辅助的高压（68.95MPa）连续管钻井系统并投入商业应用。

高压装备,高压马达（68.95MPa）高强度连续管壁厚:

5.16mm外径:

50.8mm破裂强度:

136.52MPa高压钻头高压水龙头（103.43MPa）,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,

（二）套管钻井技术,

（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,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，进而发生永久性的机械变形，从而达到扩大套管内径，保持井径的作用。

（一）实体膨胀管技术,特点与优点,解决漏失和复杂地层的封隔问题；延长常规套管长度，减少井眼锥度；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。

1.可膨胀裸眼尾管系统（OHL）,2.套管井可膨胀衬管系统（CHL）,该技术主要用于修补损坏的套管段或密封射孔段，尤其适合修补大段损坏的套管，并使套管内径的减小达到最小程度。

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尾管上封隔器功能于一体。

45%至60%传统的尾管悬挂系统的会产生漏失，而可膨胀悬挂器紧贴在上层套管内壁上，有效防止了漏失，节省了成本。

传统尾管悬挂器,可膨胀尾管悬挂器,实体膨胀管在我国的首次应用,胜利油田黄河钻井公司,井位：

现河采油厂通61-侧162井,段铣井段：

1870-1895米窗口：

1880米,最大井斜：

47.96o,膨胀前外径：

107.995mm膨胀后外径：

120.83mm膨胀前内径：

95.25mm膨胀后内径：

108.97mm内径膨胀率：

14.4%膨胀前长度：

389.37m膨胀后长度：

383.25m,裸眼井径：

140mm,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,

（二）套管钻井技术,

（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,什么是三维可视化技术？

概念：

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下现象、描述其特征。

优点：

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场人员与指挥中心人员之间的联系与交流。

利用计算机可视化技术，将钻井设计数据和测量数据（包括井眼轨迹参数、地层特性参数、近钻头力学参数）实时显示在三维可视化环境中，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,兰德马克公司三维实时可视化钻井软件BP可视化中心的三维可视化钻井设计软件BP可视化中心的三维可视化“侧钻优化工具”,三维可视化钻井软件,三、国外创新钻井技术,（四）实体膨胀管技术,

（二）套管钻井技术,

（一）自动化（闭环）钻井技术,（三）连续管钻井技术,（六）反循环钻井技术,（五）三维可视化钻井技术,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程度地减少对这类储层的伤害，加拿大卡尔加里的K2能源公司最近开发出一种称为反循环钻井的新技术，并在现场进行了试验，取得良好的保护油气层效果。

K2能源公司开发的反循环钻井系统全称“中心返流反循环钻井系统”（RCCD），已申请了美国专利。

反循环钻井的独到之处在于采用了双壁钻杆（或双壁连续管），当钻头进入储层时，地层不会承受由钻井作业产生的压力，所有钻屑都随钻井液从双壁钻杆的内层管柱的中心上返到地面，从而把钻井作业和钻井液对已裸露储层的伤害降至最小。

反循环钻井技术,反循环钻井系统,双壁钻杆/双壁连续管,空气振击钻头,地面防喷器、压井-分流总成,井下防喷器/关井阀,系统组成,一、课题情况简介,四、超前钻井技术开发与实验,二、国内外钻井新技术概况,五、钻井成本分析及发展趋势,三、国外创新钻井技术,四、超前钻井技术开发与实验,

（一）激光钻井技术,

（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,

（一）激光钻井技术,激光钻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、蒸发。

美国天然气研究院于1997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。

激光技术具有使21世纪的天然气钻井发生彻底变革的潜在可能性。

1、概念,

（一）激光钻井技术,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确定需要解决的激光钻井研究领域,2、美国激光钻井项目研究目标,激光钻孔室内实验,1998年，Phillips石油公司用美国陆军MIRACL激光进行了钻孔实验。

第一次实验使用的是Berea砂岩。

激光束直径152mm，平均输出功率900kW。

激光照射4.5秒后在岩石上钻了64mm深的钻孔，相当于钻速52m/h。

4、Miracle激光实验,激光钻孔室内实验,第二次实验使用激光进行水平钻井或射孔作业。

使用凹面镜反射并使激光聚焦为功率550kW，直径51mm的光束。

激光照射两秒后产生了152mm钻孔，相当于钻速137m/h。

激光处理过的表面光滑，形成一个陶瓷化外壳。

4、Miracle激光实验,四、超前钻井技术开发与实验,

（一）激光钻井技术,

（二）微钻井技术,（三）负压脉冲钻井技术,（四）等离子孔道钻井技术,（五）“智能”钻杆,1、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,2、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。

微钻井装备,微井