21世纪油气钻井技术展望.pdfVIP

21世纪油气钻井技术展望 高德利 (石油大学，北京100083) 摘要：围绕地下资源的高效勘探开发与可持续利用问题，本文强调了钻井的 重要作用和地位，指出了油气钻井工程中所遇到的主要学术和技术问题，阐述 了一些重要的钻井配套技术及前沿技术(包括深井、超深并技术，水平井技术， 大位移井技术，连续管技术，小并眼钻井技术，欠平衡钻井技术，以及先进的 随钻测量和钻井可视化技术等)，并基于充分的调研材料，分析了钻井技术现 状Z．IE内外差距，阐明了未来钻井发展趋势及其需要解决的核-o扶术问题。 0引言 在若于具有战略或社会重要性的应用领域，地一卜钻捌是关键技术，如图1所示。这些 应用主要领域包括：地F资源的勘探与开发，地下环境监测与治理，地球科学研究．矿业生 产，以及城市基础技施建设和地r空间利用，等等。 在油气勘探开发中，钻井是必不可少的基本环铃，具有资金和技术密集型工程特征， 面向二十一世纪，我国地下油气资源的可持续利用问题将更加突出，再加上世界油价的持 续低迷等因索，在技术、成本及环保等方面对油气钻井提出了更高的要求．也使钻井科技工 作者面临许多新的挑战和技术难题，需要认真规划、研究与解决。 政府，工业界，大学 I 先进的钻掘技术 I l (RD计划)I I I l 1．地下资源勘探开发 1，煤炭生产 1．现代化运输系统 2．环境监测与治理 2．一次和二次矿采掘 2．供电和通讯 3．掘进与浅层开发 3．就地开采系统 3．供水和污水排放 4．地球科学研究 4．油页岩经济生产 4．地下空闻利用等 l 钻井与掘进 铲业生产 城市基础设施与建筑 图卜一地下钻掘技术的用途 在钻井工程中．人类必须与地I-的地质环境打交道。这种自然环境不仅极其复杂多变 ·169· 而且具有一定的隐蔽性，需要长期进行探索．并找到切实有效的预测方法。同时，井下钻 井系统受狭长井眼的约永受恶劣工况的影响，其技术性能很难适应各种钻进：过‘程的要求， 需要在机械、测量与控制等方面对井下钻井系统进行不断的改进或革新。对复；*钻井问题， 目前的研究与技术现状，仍缺少深入的科学认识及有效(或高效)的技术手段从而极大 地影响了复杂钻井的速度期效益，甚至造成巨大的损失。例如，在我国西部，由于地面和 地下条件复杂以及油气资漱埋藏深(超过5000米)等原因，在深井(24500米j钻探中经 常遭遇井眼系统失稳的复杂清况，如井壁垮塌或缩径，井漏，井涌(甚至井喷)，井斜，阻 卡，以及储层损害等，采辟j常规的理论和技术往往很难驾驭这种场面，结果不仅造成了巨 大的直接经济损失(数以亿计)，而且严重制约了醋部油气勘探开发的步伐。 因此，在钻井过程中。壹玎何使钻头沿预置轨道钻进并保持井眼稳定性(减少或避免漏、 涌、塌、#等井F复杂和事故)，如何优选钻头和钻井参数以提高钻进速度，如何j℃现钻井 自动化与智能化以减少钻进间断及提高钻井质量和敛率，如何有效地保护储层以提*i钻探效 果。等等，都是钻井中的关键技术或学术问题“’“。 l面向2l世纪的钻井技术㈦4】 1．1深井、超深井钻井技术。深井，是指完钻井深为4500～6000米的并；超深井是指 完钻井深为6000米以上的井。源井、超深井技术，是勘探和开发深部油气等资源的必不可 少的关键技术。进入2l世纪，我国西部及东部深层钻探工作将进一步加强，需要完成的深 井、超深井比例将进一步增加。我国深井、超深井比较集中的地区有：塔里