三高气田钻完井安全技术体系研究与应用课题申报国家科技部Word格式文档下载.docx

1、积极鼓励科研单位和企业联合申报课题，实现责任和风险共担、知识产权和利益共享。联合申报不得超过三家法人单位。（二）申报单位经费须专款专用，设立单独账簿，独立核算，并保证配套资金及时到位，保障课题研究工作的顺利实施。（三）成果查新证明须由有资质的国家或部省级查新单位出具。（四）示范课题申报要求：1示范企业应提出书面申请，并须在申请书中附上对课题的意见与承诺。2示范企业须提供必要的配套条件，包括与国拨资金配套的一定比例的资金。3申请的示范企业应有相应的研究及前期相关工作基础。（五）课题负责人须具有副高级以上职称，并有固定单位（不包括在站博士后），年龄不超过60周岁（截止到2007年12月），无不良科

2、研行为，从事相关研究或技术开发五年以上，且有较强的组织协调能力。课题负责人用于本课题研究时间不少于本人工作时间的60%，在国内工作时间不少于9个月。（五）所有课题申请人均不得参与两项以上本项目课题的申报，且只能主持申报一项本项目课题。（六）中央和地方各级政府公务员不得主持本项目课题申报，事业单位（含研究机构）的专职管理人员参与课题研究时间低于工作时间60%的均不得主持本项目课题申报。经形式审查，申请单位或申请负责人不符合上述规定的申请书视为无效申请。四、申报内容课题1. 三高气田钻完井安全设计技术（一）研究目标得到三高气田钻完井工程地质风险分析技术，为钻井工程设计提供依据；建立地质条件不确定的

3、弹性井身结构设计方法；确定出各种井眼状况下三高气井套管柱强度设计安全系数；提出适合不同钻井方式和井型的钻柱组合与钻柱强度设计方法；形成三高气田钻完井设计安全评价技术。（二）主要研究内容1三高气田钻完井工程地质风险分析技术针对钻前地质情况的不确定性，研究风险分析的技术，为钻井工程设计提供依据。2.三高气井井身结构设计技术针对三高气田钻井特点，研究分析影响井身结构设计安全的主要因素和潜在的钻完井风险，建立地质条件不确定的弹性井身结构设计方法及安全评价指标体系和评判标准。3.三高气井套管柱设计技术调查研究适合三高气井的新型套管管材；研究形成三高气井套管柱强度设计方法和设计规范。4.三高气井钻柱设计技

4、术研究三高气井钻柱失效机理，提出适合不同钻井方式和井型的钻柱组合与钻柱强度设计技术。5.三高气田钻完井设计安全评价技术针对已钻井和正钻井的井身结构、套管柱结构以及钻柱结构的安全性进行评价，形成三高气田钻完井设计安全评价技术。（三）技术经济指标研究形成针对海陆相共存的钻完井工程地质复杂情况预测分析技术，建立地质条件不确定的弹性井身结构设计方法，针对示范地区实际形成23套井身结构方案，形成三高气井套管柱和钻柱设计技术，载荷预测精度达90%以上，使用寿命与设计寿命复合率85%以上。指导示范井工程应用23口井，能满足三高气田复杂地层安全勘探开发的需要，钻完井中无复杂情况发生。（四）课题经费本课题拟安排

5、专项经费700万元；申报单位应落实不低于100万元的配套经费。课题2. 三高气井井筒压力控制技术研究得到深井井筒临界和超临界条件下气体在井筒内的流动特性，硫沉积规律以及对流动阻力计算方法；建立井控过程中的井筒多相流动态力学模型；提出三高气井钻完井全过程井底压力控制方法；建立压井工艺技术和相关计算软件；制定合理的井控作业程序及安全操作规范；研发扩大安全泥浆密度窗口的钻井液技术；研制适合于不同地区和情况的堵漏材料和堵漏技术体系。1.三高气井井筒压力预测重点研究井筒临界和超临界条件下气体在井筒内的温度场和流动特性，建立溢流、压井、井喷期间井筒多相流动态力学模型及计算方法。2. 三高气井钻完井全过程井

6、控方法与工艺技术针对三高气井易塌易漏的特点，重点研究井控过程中压井参数安全余量确定方法及安全可靠的压井方法，得到各种复杂条件下压井工艺技术和相关计算软件，建立合理的气井井控作业程序及安全操作规范。3.窄泥浆安全密度窗口地层的安全钻井技术重点研究窄安全密度窗口形成的机理、类型和危害，钻井液流变参数优化设计方法，研发扩大安全泥浆密度窗口的钻井液技术；研究钻井和固井过程中大型裂缝漏失发生机制与快速堵漏工艺技术。通过研究得到三高气井钻完井全过程井控方法与工艺技术，并建立起井控作业程序及安全操作规范。建立一套“三高气井”井筒压力分析计算模型，研究得到三高气井在临界和超临界条件下井筒压力预测方法，正常钻进

7、时井筒压力预测精度达到85%以上，溢流及事故发生初期井筒压力预测精度达到80%以上；研发出堵漏材料和技术，指导示范井工程应用23口井，堵漏成功率100%；室内模拟现场条件评价，可使窄泥浆密度窗口的窗口值提高4MPa。本课题拟安排专项经费730万元；课题3. 三高气井固完井安全保障技术与装备开发出防窜耐腐蚀固井水泥浆体系，建立起水泥环封固性能评价方法；研发出高温条件下封堵孔眼的凝胶体系，弃井挤水泥的封堵孔眼水泥浆体系；研发固井施工参数实时采集和井下顶替过程的实时监控设备和技术；得到完井管柱安全可靠性评价技术。1.防窜耐腐蚀固井水泥浆体系及水泥环封固性能评价技术重点研究H2S气体对硅酸盐胶凝材料腐

8、蚀规律及其对水泥环封固性能的影响，开发防窜耐腐蚀固井水泥浆体系，建立水泥环封固性能的要求和评价方法。2.三高气田隐患井封堵技术重点研发高温条件下适合于封堵孔眼的凝胶体系，适合弃井挤水泥的封堵孔眼水泥浆体系，适合弃井水泥塞的防气窜水泥浆体系，形成相关技术规范。3.固井施工模拟与安全监控系统重点研究固井优化设计和模拟分析方法，固井施工参数实时采集和井下顶替过程的实时监控设备和技术，成一套软、硬件相结合的固井施工安全监控系统。4. 完井管柱安全可靠性评价技术重点研究不同井下工况时完井管柱受到的外载荷分布、管柱的损伤等对管柱变形和强度的影响，得到完井管柱安全可靠性评价技术。研发出适合于三高气井固井的水

9、泥体系，水泥石抗H2S腐蚀寿命提高50%以上，现场应用35井次，固井优质率提高40%以上，水泥环封固质量综合评价合格率100%；形成废弃井封堵技术，封堵成功率100%；研究形成三高气井完井管柱的安全评价方法和技术标准，指导示范井工程应用23口井。本课题拟安排专项经费620万元；课题4. 三高气田井口安全设备配套与安全评价技术提出井口设备强度的评价方法；建立有效的设备安全评价标准；研发钻井井口设备损伤适时动态检测方法及装置；研究得到气侵随钻早期诊断技术，井涌自动控制技术；研发钻完井过程中毒性气体的监控和防控系统；开发出井筒管柱损伤强磁记忆监测装置。1.钻井井口设备配套及安全评价重点综合考虑酸性气

10、体腐蚀影响，研究井口设备强度的评价方法；确定符合三高特征的强度安全系数；研发钻井井口设备损伤适时动态检测方法及装置。2.溢流早期监测与井涌自动控制系统重点研究气侵随钻早期诊断技术，研究井涌自动控制技术，研制包括井涌综合检测、分级预报、井口自动控制在内的井涌自动控制的软、硬件系统。3.毒性气体溢出监测及应急控制系统重点研究钻完井过程中毒性气体的监控系统，建立对毒性气体释放分级预报、井口自动分级控制、联动点火及自动降低或消除有毒气体危害的防控系统。4. 井筒管柱损伤状态监测与诊断技术重点研发井筒管柱损伤强磁记忆监测装置，实现三高气井井筒管柱腐蚀、磨损和微裂纹等缺陷的早期诊断；建立井筒管柱安全性评价

11、准则。研究得到三高气井井口安全设备配套与评价技术。研究建立溢流早期监测与井涌自动控制系统，溢流井喷紧急情况下的关井成功率100%，与现有技术相比，成功压井周期缩短50%以上；研发出H2S毒性气体监控系统，井口井场毒性气体释放分级预报快速准确，预报准确率和控制成功率100%；研制出井筒管柱损伤强磁记忆监测装置，提出井筒损伤判据，实现对腐蚀、磨损和裂纹类损伤的发现率95%。本课题拟安排专项经费750万元；课题5. 三高气田钻完井重大事故预防及应急救援技术提出三高气田个人风险和社会风险计算方法及可接受风险指标；制定出基于定量风险评价的应急计划区划分方法，三高气田重大事故应急计划区的制定程序；研究出重

12、大事故应急预案的层次和类别构成，各层次不同类别应急预案编制的核心要素及编制方法；建立三高气田钻完井井喷事故应急处置权授机制和钻完井重大事故现场监测预警平台。1.三高气田钻完井重大事故定量风险评价技术重点研究三高气田钻完井重大事故概率模型及计算方法；基于含硫天然气泄漏扩散事故后果三维数值模拟及硫化氢扩散场风洞实验模拟，研究三高气田个人风险和社会风险计算方法及可接受风险指标。2.三高气田钻完井重大事故应急计划区制定方法研究重点研究基于定量风险评价的应急计划区划分方法，研究应急计划区内事故应急全过程的管理及技术要求，研究三高气田重大事故应急计划区的制定程序。3.三高气田钻完井重大事故应急预案编制关键

13、技术研究重点研究其重大事故应急预案的层次和类别构成；研究各层次不同类别应急预案编制的核心要素及编制方法；系统研究事故行动计划（IAP）编制技术。4.三高气田钻完井重大事故现场监测预警技术研究重点研发事故现场无线网络监测传输系统，实现三高气田钻完井井喷事故现场视频、音频及数据的远程实时同步传输；开发三高气田钻完井重大事故现场监测预警平台。5.三高气田钻完井重大事故公众安全保护关键技术研究研究三高气田钻完井井喷事故应急处置权授机制，建立三高气田周边居民疏散安全分析方法，提出相应的规范。研究得出三高气田个人风险和社会风险计算方法，提出可接受风险指标；建立起三高气田钻完井重大事故应急计划区划分方法，提

14、出应急计划区划分指标；建立三高气田钻完井重大事故现场监测预警平台，指导示范井工程应用5口井。课题6. 三高气田钻完井安全技术规范及应用通过钻完井关键技术和装备研发、安全技术的集成创新和系统应用，完善三高气田钻完井安全技术规范，形成完整的钻完井安全技术体系和预防及应急体系。重点建立三高气田井身结构、套管柱、钻柱等安全工程设计标准，建立起以全过程压力控制为主线的技术体系及相关技术规范，建立水泥环封固性能评价标准、隐患井废弃评价标准和固完井安全作业等规范，形成钻完井安全配套工具与设备规范等标准。选择一到两个具有代表性的气田，进行钻完井安全技术的综合应用，完善三高气田钻完井安全技术规范，形成完整的钻完井安全技术体系和预防及应急体系。建立一套适合中国“三高气田”条件的钻井完井安全技术规范，可用于指导示范井工程，完成试验井应用5口以上。本课题拟安排专项经费500万元；申报单位应落实不低于3500万元的配套经费。