我国深井超深井钻井工程技术的发展概况

我国深井超深井钻井工程技术的发展概况( 我国深井超深井钻井工程技术的发展概况(上)

中国石油新闻中心

[ 2010-03-03 09:43 ]

摘要: 深井超深井钻井工程是一项复杂的系统工程, 需要有科学的理论、 先进的技术及装备、 摘要: 高素质的人才队伍和科学的管理作为支持, 它是一个国家或企业钻井技术水平高低的重要标志之 一。然而相应的深井超深井钻井技术就是为满足地层深部油气勘探开发的需求,而迅速发展起来 的现代特色钻井技术。深井通常是指完钻井深为 4500~6000 米的井,超深井通常指完钻井深为 6000 米以上的井 从我国陆地油气资源分布格局来看,东部老区作为国内石油资源主力产区,浅层和中深层的 勘探程度较高, 深层及超深层探明程度很低, 具有很大石油资源潜力; 中部地区是天然气富集区, 有超过一半的天然气资源量在深部地层;西部地区是国内石油产量的主要战略接替区,但其近 70%油气资源埋藏在深部地层。因此,国内石油公司要提高勘探开发效益,提高自身竞争力,保 证国家能源安全,必须向地层深部进军,向深层要储量,大力发展深井超深井钻井技术,开启地 下深层油气宝库的大门。 一、深井超深井钻井技术发展概况 世界深井钻井技术的发展始于 20 世纪 30 年代末,美国于 1938 年钻成世界上第一口 4573 米的深井,1949 年钻成 6255 米的超深井。1984 年,苏联创造了 12400 米世界超深井的纪录。 目前,全球能钻 4500 米以上深井的国家有 80 多个,有 30 多个国家能钻 6000 米以上的超 深井,中国是其中之一。美国是世界上钻深井历史最长、工作量最大、技术水平最高的国家,累 计钻深井已占全球 80%以上。 我国深井和超深井钻井技术起步较晚,大体经历了三个阶段:第一阶段是 1966 年到 1975 年的起步阶段。1966 年 7 月 28 日我国在大庆油田钻成第一口深井 松基 6 井,井深 4719 米。 第二阶段是 1976 年至 1985 年的初步发展阶段。1976 年 4 月 30 日在四川地区完成了第一口超 深井“女基井”,井深 6011 米。第三阶段是 1986 年至今的规模应用阶段。20 世纪 90 年代以来, 国内各大石油公司、科研单位、高等院校重点针对塔里木盆地、川东地区深层油气勘探进行了复 杂地质条件下深井超深井钻井技术联合攻关,大大提高了深井超深井钻井技术水平。 2006 年 7 月 12 日,中国石化西北分公司部署的塔深 1 井成功钻至井深 8408 米,被誉为当 时陆地上“亚洲第一深井”,该井的钻探对于在塔里木盆地寻找古生界大型原生油气藏具有十分重 大的意义。2006 年,中国石化钻 4000 米以上深井 196 口,平均井深 5458 米,平均钻井周期仅

为 128 天。 自 2003 年起,中国石油 4000 米以上深井的数量和进尺增加较快,增加幅度分别达 77.69% 和 77.62%。2006 年累计完钻 4000 米以上深井 231 口,完成深井累计进尺 115.12 万米,平均 井深 5007.16 米,机械钻速 3.5 米/小时,平均钻井周期 139.31 天,平均完井周期 155.73 天。 近年来,随着工艺技术的不断完善,我国在深井机械钻速、钻井周期等方面都取得了很大进 步。目前在塔里木油田轮南、塔中、哈德逊等区块完成一口 5000 米左右深井,钻井周期一般为 50 天至 60 天,而 20 年前,类似井的钻井周期一般需要一年以上。超深井钻井周期也大大缩短, 塔里木油田哈得 13 井井深达 6700 米,实现了 4 个月完钻,四川盆地的元坝 1 井井深 7170 米, 钻井周期也只有 280 天。

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中国石油新闻中心

[ 2010-03-03 09:43 ]

二、攻克复杂地质条件下的世界级钻井难题 我国陆地上深井超深井主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地等地区,这些地区地 质条件十分复杂, 深井超深井钻井存在地层压力系统多、裸眼段长、 井壁稳定性条件复杂、 高温、 高压,深部地层岩石可钻性差等难点,同时还要解决复杂地质条件带来的一系列钻井难题。 很多钻井工程师都说:“在复杂地质条件下,深井超深井钻井就是天天在跟一些世界级难题 打遭遇战!”中国石化川东北探区就是经常打“遭遇战”的“战区”,这里主要目的层高含硫、高压、 高温、高产、埋藏深,地层具有压力系统多、压力窗口窄、稳定性差、可钻性差、倾角大易斜等 特点,钻井工程面临“喷、漏、卡、塌、毒、硬、斜”等诸多技术难题。 为突破钻井技术“瓶颈”, 中国石化勘探南方分公司进行了“高含硫气井钻井关键技术研究与应 用”科技攻关。最终,该项目 12 项技术创新点属国际首创或达到国际领先水平,17 项技术为国 内或中国石化首创,共在 27 口井进行了试验、应用,累计钻井进尺 15.6 万米,平均钻井周期 324 天,平均机械钻速 1.62 米/小时。而此前平均钻井周期 801.7 天,平均机械钻速仅为 0.77 米 /小时。钻井速度明显加快,钻探能力、施工质量和安全性也有了很大提高。中国石化科技开发 部给予该项目“总体国际先进,部分国际领先”的评价。 每一口深井或超深井钻探成功,都意味着诸多世界级难题被攻克。塔深 1 井在完钻过程中,

成功攻克了塔里木盆地钻井史上三大难题: 一是钻遇中上奥陶系碳酸盐岩缝洞发育区放空漏失难 题, 二是解决了目的层高温、 高压对钻井液和水泥浆提出的高要求, 三是在国内首次将直径 273.1 毫米无节箍套管下深达 5481 米。 工欲善其事,必先利其器。近年来,我国在深井钻井装备上也有了很大发展。北京石油机械 厂生产的顶驱已超过 100 台,替代了进口,并远销国外。2007 年 11 月,国产第一台 12000 米 钻机在宝鸡石油机械厂诞生。 专家称,我国 1000 米至 5000 米浅、中层油气藏的开发度已达 60%以上,而 7000 米以下 深层尚属比较陌生的领域。此次 12000 米钻机的快速成功问世,将把我国陆地深层和海洋深水 油气田、大位移井及其他复杂超深油气藏的勘探开发水平提高到一个新的层次,并将极大提升我 国石油钻井队伍在国际油气勘探市场的竞争力。 三、目前存在的问题和发展趋势 近年来,我国复杂地质条件下深井超深井钻井发展迅速,已形成一条以自主研发为主与有选 择地吸收国外先进技术相结合的道路,逐步形成有中国特色的深井超深井技术,推动我国钻井技 术向优质高速、经济有效和安全环保方向发展,在国内外市场竞争力逐步提高。 但我国深井超深井钻井技术与国外先进水平仍存在很大差距。与美国相比,我国井下复杂情 况和事故时效多、钻井周期长、费用高,主要表现在地层工程特性参数预测精度低,复杂层段井 眼失稳严重,高陡构造井斜严重,钻具事故较多,难钻地层的机械钻速低,防斜打直未配备先进 的垂直钻井系统,钻井液体系与处理剂配套应用效果差,井口机械化与自动化整体水平低,尤其 是先进的钻井、测井工具还依赖于进口。 业内人士称,我国深井超深井钻井技术与国外先进水平的差距约为 5 年~10 年,而井下工具 及测量仪器方面与国外先进水平差距在 10~15 年 现代钻井技术已不单单是构建油气通道,而是成为提高勘探发现率、开发采收率的技术,其 整体朝着更深、更快、更便宜、更清洁、更安全、更聪明的方向发展,向信息化、集成化、智能 化方向发展,目标是降低“吨油成本”,实现效益最大化,全方位支持油气勘探开发。 有关钻井专家表示,深井超深井钻井技术在今后较长时期内仍将是我国实施油气资源战略, 提高勘探开发效益的重要技术支持手段。它的发展趋势主要是: 1.向集成化、信息化、智能化、自动化方向发展。深化复杂地质条件下深井超深井钻井技术, 开发具有更深钻探能力、更高自动化程度、更符合 HSE 要求的深井超深井钻机、井下工具,实 时测量工具,向信息化、集成化、自动化闭环钻井技术发展。 2.向有利于提高油气采收率方向发展。加强已成熟特殊工艺井技术,包括定向井、水平井、 丛式井、大位移井、欠平衡钻井、气体钻井技术等在深井超深井钻井中的应用和发展,实现对油

气资源的高效勘探与开发。 3.向高效破岩技术方向发展。目前旋转钻井仍是油气勘探开发广泛应用的钻井方式,超高压 水射流、空化射流、旋冲钻井、导向钻井、垂直钻井、气体钻井等新技术的应用,提高了破岩效 率,而激光钻井、熔融钻井等钻井技术的研究则为石油钻井提供了新的破岩方式,以期大幅度提 高破岩效率,提升钻进速度。

来源: 挪威石油网

作者:

编辑: 潘丹丹


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