我国石油钻井工程技术未来发展趋势的探讨

我国石油钻井工程技术未来发展趋势的探讨 【摘要】本文详细介绍了国内外石油天然气钻井技术发展的经历和技术现 状,并展望了未来钻井技术的发展前景。 【关键词】石油开发; 钻井技术 近年来, 随着油田开发难度的日益增大,石油天然气钻井技术得到不断 发展, 已经进入了科学钻井时期。 国内外在钻井技术领域开展了大量的研究工作, 逐步开发应用了多种钻井工艺技术。 1 我国石油钻井工程发展历程 世界钻井发展的趋势是自动化、智能化。这个时期特点:①将钻井、电测、 信息采集、传输,控制技术紧密结合;②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。我国古代的钻井技术处于世界领先水平,然而由 于明清两朝的长期闭关锁国和 1840 年后列强入侵及连年内战,中国近代钻井技 术发展十分缓慢。 到 1878 年首次用引进的美国顿钻钻机在台湾苗栗油矿钻成中 国第一口油井—“苗一井”,此井井深 120m,日产油 0.75t;1936 年开始引进蒸 汽机驱动旋转钻机钻油井。由于过分依赖进口钻井设备,钻井技术停滞不前。 新中国成立以后, 国家开始对石油工业发展极为重视,我国现代钻井工程技 术进入了初创时期, 在原本薄弱的钻井基础上靠自力更生和学习苏联使我国石油 钻井工程走上了快速发展之路。 国家相继建立了钻井装备制造厂,并先后成立了 多所石油高等院校, 培养出了一批批石油钻井专业人才,他们成为了推动石油钻 井技术发展进步的骨干力量 2 我国钻井技术现状 随着油气勘探开发领域的扩展,我国钻井技术不断向前发展。特别是改革开 放 30 年以来,钻井技术突飞猛进,钻井科研实力和创新能力不断得到加强,钻 井装备基本实现自给。主要情况如下所示: (1)钻井装备方面,目前已总体上实现国产化。机械式、电动式钻机和大 功率钻井泵等技术成熟, 已形成规模。于 2007 年成功研制出具有自主知识产权 的 12000m 大型成套钻机及配套设备,处于世界领先水平。另外,欠平衡和气 体钻井装备、井下螺杆钻具和固井装备等基本实现国产化。 (2)井下随钻测量、信息传输与控制技术,这是实现自动化钻井和提高油 气井产量的核心技术。目前,我国通过不断的技术攻关,研制出有线、无线随钻 测量仪, MWD ,电磁波式 EM—MWD 等。拥有独立产权和多项专利技术的 CGDS—1 近钻头地质导向钻井系统已投入工业应用,该系统的成功运用使我国 成为了世界上继美、法之后第三个掌握此项高端技术的国家。 (3)深井和超深井钻井技术,这是勘探开发深部油气资源必不可少的关键 技术。目前,我国已拥有成套常规地层条件下的深井和超深井钻井技术,深井钻 井技术获得长足进步。2008 年我国陆上完成深井、超深井 455 口,占年钻井数 量的 1.5%。 (4)欠平衡和气体钻井技术的应用。 目前, 我国已经从液相欠平衡钻井发展到气相和气液两相欠平衡钻井,欠平 衡压力钻井配套技术的推广应用, 引进配套了 20 多套欠平衡装备并实现了国产 化,编制了我国第一部欠平衡钻井行业标准—《欠平衡钻井技术规范》 。 (5)井控技术,即形成井下压力预测、检测技术。目前,已掌握了四级井 控和各种方式的压井技术, 并成立了专业化的井控灭火公司。油井灭火技术已达 到了国际先进水平。 (6)钻井提速提效技术,不断发展。 目前, 钻头研制和生产已规模化, 满足了不同地层特性的钻井需要, 如 PDC 钻头和“四合一”钻具的运用,对钻井提速起到了有效的作用。 (7)海洋钻井技术,我国起步较晚,但已基本掌握了浅水钻井技术,深水 钻井技术与装备属薄弱环节。 3 与国际先进钻井技术水平的差距及发展趋势 建国 60 年以来, 我国石油钻井工程技术取得了巨大的突破,在很大程度上 满足了油气勘探开发的需要, 但与国际先进的技术水平相比,我国仍存在着较大 的差距,主要体现在我国钻井核心技术、装备、技术研发等方面。 纵观当今世界钻井技术,总得发展趋势为“更深、更快、更经济、更安全、 更环保、更明智”。“更深”是指在现有的基础上向更深水下和更深地层开发油气; “更快”是指提高钻井速度和效率;“更经济”是指降低钻井成本;“更安全”是指提 高安全防范措施,注重安全作业,确保人身安全;“更环保”是指在开采的过程注 重对周围环境的影响和保护储层;“更明智”是指通过不断的自主创新,采用自动 化钻井技术和新型的钻井方式来提高油气勘探开发成果。 钻井工程自身具备着高 投入、高产出、高技术、高风险的特征,为钻井工程技术的研发创新带来了前所 未有的挑战。自 20 世纪 80 年代以来,“高技术”特征愈加明显。我们只有不断 改进现有的钻井技术, 才能满足我国石油天然气工业快速发展的需求。如自动化 智能化钻井技术, 现代钻井的最高水平,是全世界石油钻井界一直追求与奋斗的 目标。它集成地质导向钻井、旋转导向钻井、随钻地震、随钻测井、智能钻杆传 输等技术与一体,形成闭环钻井系统。 (1)随钻地震技术,是地震勘探技术与石油钻井工程相结合的产物。它作 为钻井过程实时监测的手段, 能及时为钻井工程师和决策者提供相关信息。主要 原理是利用钻井期间旋转钻头振动作为井下震源, 在钻杆的顶部和井口附近的地 表埋置检波器, 分别接受经钻杆和地层传输的钻头振动信号。这些振动信息经过 加工处理,可以实时获得各种地层参数,以此估算出该地层的岩石类型及参数, 从而研究地层性质。 随钻地震获取的信息是油藏未被污染的原始参数,对指定保 护油气层和油藏描述工作有重要价值。 (2)近钻头参数测量技术,将井底钻头附近的钻柱运动情况、钻头工作状 况及井下各种情况通过不同的传感器存储到芯片起钻回放, 根据测量的各种数据 综合判断井下情况。 (3)智能钻杆技术,该技术可以实现钻井信息实时分析评价以及钻井过程 的实时、高速导航,对节省钻井时间和钻井成本具有重要意义。 4 我国钻井技术发展展望 国家中长期科学和技术发展规划纲要(2

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