钻井新技术简介-程常修老师讲

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1、最新钻井新技术简介主讲人：程常修 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 亦 称 挠 性 油 管 、 盘 管 。 连 续 油 管 钻井 技 术 是 90年 代 国 外 大 力 研 究 和 发 展 的 热 门 钻 井技 术 之 一 。 1991年 ， ELF公 司 首 次 使 用 新 研 制 的 连续 油 管 在 巴 黎 盆 地 钻 井 取 得 成 功 ， 并 证 实 了 它 的可 行 性 。 连 续 油 管 钻 井 技 术 钻 井 基 础 知 识

2、讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 1、 地 面 设 备 地 面 设 备 主 要 包 括 连 续 油 管 作 业 机及 有 关 设 备 、 循 环 系 统 和 井 控 系 统 。 连 续 油 管 作 业 机 组 成 部 分 连 续 油 管 （ CT） 连 续 油 管 即 工 作 管 柱 ， 是 一 种 连续 的 高 强 度 、 高 韧 性 的 钢 管 ， 缠 绕 在 滚 筒 上 。 在 连 续 油管 钻 井 作 业 中 ， 适 合 采 用 外 径 大 于 44.45mm（ 1 3/4in） 连续 油 管 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 滚 筒 液 压 马

3、 达 使 连 续 油 管 保 持 一 定 的 拉 力 紧 紧 地 缠绕 在 滚 筒 上 ， 或 将 连 续 油 管 送 入 井 下 。 滚 筒 上 的 匀 绕 机构 和 计 数 装 置 ， 可 以 使 连 续 油 管 均 匀 地 缠 绕 并 测 量 出 管子 的 长 度 。连 续 油 管 注 入 头 连 续 油 管 注 入 头 主 要 用 来 为 连 续 油管 下 入 井 内 提 供 推 力 ， 并 控 制 连 续 油 管 下 入 速 度 ， 承 载悬 空 连 续 油 管 的 全 部 重 量 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 液 压 动 力 系 统 液 压 动

4、 力 系 统 的 功 能 是 ， 为 连 续 油 管 作 业 提 供 液 压 控 制 和 操 作 动 力 。 控 制 台 由 各 种 开 关 和 仪 表 组 成 ， 用 于 监 测 并 操 纵连 续 油 管 钻 井 作 业 。 循 环 系 统 ： 泥 浆 泵 通 过 滚 筒 向 连 续 油 管 内 注 入 、 循环 。 井 控 系 统 ： 连 续 油 管 防 喷 器 组 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 2、 底 部 钻 具 组 合 （ BHA） 连 续 油 管 连 接 器 紧 急 分 离 工 具 ： 钻 井 过 程 中 ， 钻 具 遇 卡 时 该 工 具 可

5、使 连 续 油 管 与 下 部 钻 具 分 离 ， 并 使 液 压 和 电 力 通 讯 安 全 切 断 。 多 路 传 输 接 头 ： 实 现 井 下 与 地 面 的 数 据 传 送 。 定 向 工 具 ： 定 向 工 具 具 有 在 地 面 控 制 定 向 和 实 时 测得 井 下 数 据 的 能 力 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 助 推 器 循 环 阀 导 向 工 具 马 达 ： 主 要 作 用 是 使 钻 头 产 生 旋 转 。 钻 头 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 3、 连 续 油 管 钻 井 对 小 直 径 浅

6、直 井 、 定 向 井 和 水 平井 都 适 合 。 其 应 用 范 围 包 括 ： 新 的 浅 直 井 、 定 向 井和 水 平 井 ， 老 井 加 深 、 侧 钻 ， 过 油 管 钻 井 ， 产 层 取心 以 及 完 井 钻 井 等 。 连 续 油 管 钻 井 的 另 一 个 用 途 是欠 平 衡 钻 井 ， 而 且 在 此 领 域 有 着 巨 大 的 潜 在 市 场 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连 续 油 管 钻 井 技 术 4、 用 连 续 油 管 钻 机 进 行 钻 井 的 最 大 优 点 是 井 控 安 全 ，操 作 简 便 灵 活 ， 不 接 单 根 ， 不 必 压 井

7、就 可 以 进 行 换 钻 头和 起 下 钻 作 业 。 连 续 油 管 钻 井 深 度 目 前 已 达 到 3000m 左 右 ，过 油 管 侧 钻 的 深 度 已 达 到 5000m 。 目 前 在 美 国 Alberta南 部 地 区 ， 用 连 续 油 管 钻 机 钻 井的 数 量 已 占 该 地 区 所 有 开 钻 井 数 量 的 10%以 上 。 北 海 油 田用 连 续 钻 机 钻 井 更 为 普 遍 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 1、

8、 为 了 提 高 水 平 钻 井 钻 速 ， 延 长 钻 头 使 用 寿 命 ，国 外 许 多 公 司 研 制 出 了 耐 磨 损 、 抗 冲 击 的 各 种 新 型水 平 井 钻 头 。 2、 PDC钻 头 的 可 靠 性 和 效 率 得 到 更 大 提 高 。 PDC钻头 的 稳 定 性 得 到 了 大 大 提 高 ， 从 而 大 大 提 高 了 它 的可 靠 性 和 效 率 。 钻 头 技 术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 钻 头 技 术 3、 可 变 径 钻 头 的 应 用 ： 可 变 径 钻 头 在 起 下 钻 时 直 径 较 小 ， 下 到 井 底 一 加 压 ，直 径 就 变

9、大 。 可 变 径 钻 头 的 最 大 优 点 ： 一 是 起 下 钻 时 钻头 直 径 可 以 变 得 比 套 管 内 径 及 所 钻 井 眼 直 径 小 ， 从 而 可以 大 大 减 少 起 下 钻 时 阻 卡 ， 减 少 卡 钻 事 故 的 发 生 。 而 所钻 出 的 井 眼 尺 寸 比 常 规 的 要 大 ， 从 而 可 以 减 少 下 套 管 的遇 阻 ， 下 不 到 位 的 复 杂 情 况 ， 同 时 可 以 加 大 套 管 环 间 水泥 环 的 厚 度 ， 提 高 注 水 泥 固 井 质 量 。 三 是 可 用 于 套 管 钻井 技 术 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续

10、油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 套 管 钻 井 工 艺 技 术 1、 套 管 钻 井 工 艺 技 术 的 优 点 套 管 钻 井 工 艺 是 取 消 常 规 钻 杆 ， 以 套 管 代 替 钻 杆 ，由 此 给 钻 井 作 业 带 来 以 下 优 点 ： 整 个 钻 井 过 程 不 再 使 用 钻 杆 ； 减 少 了 起 下 钻 时 间 。 在 钻 井 过 程 中 不 再 有 传 统 的 起 下 钻过 程 ， 只 利 用 专 用 绞 车 通 过 纲 丝 绳 起 下 钻 头 ， 十 分 迅 速

11、 ， 比 传 统 的 钻 杆 起 下 钻 大 约 快 5 10倍 ， 大 大 节 约 了 钻 井 时 间 和 费 用 ； 钻 井 基 础 知 识 讲 座 套 管 钻 井 工 艺 技 术 减 少 了 钻 井 事 故 和 复 杂 情 况 的 发 生 。 由 于 套 管 钻井 的 井 眼 自 始 至 终 由 套 管 伴 随 到 井 底 ， 大 大 减 少 了常 见 的 地 层 膨 胀 。 避 免 了 井 壁 坍 塌 、 冲 刷 井 壁 、 井筒 内 形 成 键 槽 或 台 阶 的 现 象 。 起 下 钻 时 能 保 持 钻 井 液 连 续 循 环 ， 可 防 止 钻 屑 聚集 ， 减 少 了 卡 钻

12、 事 故 的 发 生 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 套 管 钻 井 工 艺 技 术 2、 套 管 钻 井 工 艺 套 管 由 顶 部 驱 动 装 置 带 动 旋 转 ， 由 套 管 传 动 扭矩 ， 带 动 安 装 在 套 管 端 部 工 具 组 上 的 钻 头 旋 转 并 钻进 。 钻 进 过 程 中 ， 先 令 2个 扩 孔 钻 头 张 开 ， 即 可 将 井眼 扩 大 。 钻 井 液 自 套 管 内 进 入 ， 由 套 管 与 井 眼 之 间的 环 形 空 间 返 出 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 套 管 钻 井 工 艺 技 术 钻 头 固 定 在 一 个 专 门 设 计 的

13、 工 具 组 前 端 ， 工 具 组 锁 定在 套 管 端 部 ， 并 通 过 钢 丝 绳 与 一 部 专 门 用 于 起 下 钻 头 的 绞车 相 连 接 。 当 需 要 更 换 钻 头 时 ， 将 锁 定 装 置 松 开 ， 再 用 绞车 钢 丝 绳 通 过 套 管 将 工 具 组 起 出 。 换 上 新 钻 头 后 ， 再 用 绞车 通 过 套 管 将 工 具 组 送 入 ， 锁 定 在 套 管 端 部 。 这 样 一 来 更换 钻 头 就 变 得 十 分 快 捷 。 钻 头 的 钻 进 过 程 也 就 是 下 套 管 的 过 程 。 套 管 一 根 根 打下 去 ， 不 再 提 起 。

14、 完 钻 后 即 可 开 始 进 行 固 井 作 业 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 3、 国 外 套 管 钻 井 技 术 概 况 加 拿 大 Tesco公 司 自 1995年 起 就 研 究 开 发 套 管 钻 井 技术 。 1998年 6月 打 了 第 一 口 试 验 井 ， 这 口 试 验 井 用 244.47mm表 层 套 管 边 旋 转 边 钻 进 到 46m处 注 水 泥 ； 二 开采 用 193. mm（ 73/4 ） 套 管 边 旋 转 边 钻 进 到 152m处 注水 泥 ； 于 1998年 10月 末 最 后 一 层 套 管 柱 用 127mm套 管 钻进 到 609

15、m处 完 钻 。套 管 钻 井 工 艺 技 术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 大 位 移 井 技 术 大 位 移 井 通 常 定 义 为 水 平 位 移 与 垂 直 深 度 之 比（ HD/TVC） 大 于 2.0以 上 的 井 。大 位 移 井 技 术1、 国 外 大 位 移 井 概 况 世 界 大 位 移 井 先 进 水 平 1984年 ， 澳 大 利 亚 巴 斯 A16井 ， 测 量 深 度 5533m， 垂 深2485m， 水 平 位 移 459

16、7m， 位 移 与 垂 深 比 1.85； 当 时 国 内 川中 48井 ， 测 量 深 度 3039m， 垂 深 2482m， 水 平 位 移 1456m， 位 移 与 垂 深 比 0.59， 是 当 时 国 内 外 最 大 水 平 位 移 的 记 录 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 大 位 移 井 技 术 1997年 6月 ， 美 国 Phillips石 油 公 司 与 中 国 海 洋 石油 总 公 司 合 作 ， 在 我 国 南 海 东 部 钻 成 西 江 243A14世界 纪 录 的 大 位 移 井 ， 测 量 井 深 9238m， 垂 直 井 深 2985m，水 平 位 移 80

17、63m， 位 移 与 垂 深 比 值 2.7。 1998年 2月 ， 英 国 BP石 油 公 司 在 英 国 南 部 WF油 田 M11井 创 造 了 测 量 井 深 10656m， 垂 直 井 深 1650m， 水 平 位 移10114m， 位 移 与 垂 深 比 值 6.13的 记 录 。 2001年 该 公 司 在M16Z井 更 创 造 了 测 量 井 深 11278m， 垂 深 1637m， 水 平 位移 10728m， 位 移 与 垂 深 比 值 6.89的 记 录 的 新 的 世 界 记 录 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 大 位 移 井 技 术 我 国 独 立 完 成 200

18、0m水 平 位 移 以 上 的 定 向 井 还 不到 15口 ， 大 港 油 田 红 91井 垂 深 1156m， 水 平 位 移1668m， 水 平 位 移 /垂 深 比 值 为 1.46。 在 大 位 移 钻 井 技术 方 面 ， 我 国 与 国 际 先 进 水 平 相 比 还 有 相 当 大 的 差 距 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 大 位 移 井 技 术 大 位 移 井 的 关 键 技 术 归 纳 起 来 有 10项 关 键 技 术 ： 扭 矩 /摩 阻 、 钻 柱 设计 、 井 壁 稳 定 、 井 眼 净 化 、 钻 井 液 和 固 控 、 套 管 作 业 、定 向 钻 井 优

19、 化 、 测 量 、 钻 柱 振 动 及 钻 机 设 备 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 随 钻 测 量 技 术 随 钻 测 量 （ MWD） 是 提 供 井 下 信 息 最 重 要 的 技 术 。 在过 去 10年 中 ， 随 钻 测 量 技 术 最 重 要 的 进 步 是 使 随 钻 测 量 具备 了 随 钻 测 井 及 地 质 导 向 的 能 力 。 目 前 的 随 钻 测 量 已 不 是 仅 限 于 定 向 测 量 了 ， 还 包 括 地质 和

20、 地 球 物 理 数 据 的 测 量 。 其 测 量 参 数 的 范 围 已 包 括 井 斜 、方 位 、 工 具 面 、 钻 压 、 扭 矩 、 导 常 地 层 压 力 、 伽 马 射 线 、地 层 电 阻 率 、 密 度 和 中 子 孔 隙 度 等 ； 钻 井 基 础 知 识 讲 座 随 钻 测 量 技 术 这 是 一 种 低 频 无 线 电 波 数 据 传 输 技 术 。 与 传 统 的 钻 井液 压 力 脉 冲 和 声 波 传 输 技 术 相 比 ， 它 的 优 点 是 数 据 传 输 速率 快 （ 是 传 统 传 输 技 术 的 5倍 ） ， 而 且 不 受 井 下 环 境 条 件（

21、 如 含 气 相 钻 井 液 ） 的 影 响 。 由 于 它 有 这 些 优 点 ， 近 年 来 ，电 磁 波 数 据 传 输 技 术 在 使 用 含 气 相 流 体 的 钻 井 液 进 行 欠 平衡 钻 井 领 域 的 使 用 很 普 遍 。 随 钻 测 量 分 有 线 随 钻 测 量 和 无 线 随 钻 测 量 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 随 钻 测 井 技 术 1、 传 统 的 测 井 方 法 是 要 等 到 一 口 井 完 钻 后 ， 才

22、能 使用 一 系 列 电 缆 测 井 工 具 进 行 测 井 ， 因 此 不 能 为 进 行 有 效 钻井 和 准 确 命 中 产 层 提 供 实 时 帮 助 。 2、 随 钻 测 井 （ LWD） 是 过 去 10年 中 国 外 发 展 起 来 的 一项 新 的 测 井 技 术 。 随 钻 测 井 工 具 的 传 感 器 和 电 子 仪 器 都 装在 接 近 钻 柱 底 部 的 钻 铤 内 ， 它 可 以 进 行 与 用 电 缆 测 井 工 具测 井 相 同 的 各 种 测 量 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 随 钻 测 井 技 术 3、 随 钻 测 井 的 主 要 优 点 ： 可 以

23、在 使 用 电 缆 测 井 工 具 测 井 很 困 难 或 甚 至 不 可 能的 环 境 条 件 下 进 行 测 井 ； 可 以 使 用 井 下 信 息 传 输 系 统 在 钻 井 过 程 中 随 时 向 地面 发 送 实 时 决 策 信 息 ， 根 据 井 下 实 际 地 质 特 征 控 制 钻 具 钻出 最 优 化 的 井 眼 轨 迹 （ 即 地 质 导 向 钻 井 ） 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 地 质 导 向 钻 井 技 术 1、 地 质

24、导 向 （ SRD） ， 就 是 使 用 随 钻 定 向 测 量 数 据 和随 钻 地 层 主 人 测 井 数 据 以 人 机 对 话 方 式 来 控 制 井 眼 轨 迹 的钻 井 技 术 。 它 是 以 井 下 实 际 地 质 特 征 来 确 定 和 控 制 井 眼 轨迹 的 钻 井 ， 而 不 是 按 预 先 设 计 的 井 眼 轨 迹 进 行 钻 井 。 使 用这 一 技 术 ， 可 以 精 确 地 控 制 井 下 钻 具 命 中 最 佳 地 质 目 标 ，即 ， 使 井 眼 避 开 地 层 界 面 和 地 层 流 体 界 面 并 始 终 位 于 产 层内 。 钻 井 基 础 知 识 讲

25、 座 地 质 导 向 钻 井 技 术 2、 地 质 导 向 技 术 对 在 薄 产 层 和 高 倾 斜 产 层 中 钻 水 平井 最 适 用 。 对 于 这 样 的 产 层 ， 使 用 常 规 方 法 控 制 井 眼 轨 迹是 很 难 命 中 地 质 目 标 的 。 使 用 随 钻 定 向 测 量 和 随 钻 地 层 评价 测 井 数 据 进 行 地 质 导 向 钻 井 ， 可 以 随 时 知 道 钻 头 周 围 几米 范 围 内 的 地 质 特 征 和 钻 头 与 地 层 界 面 和 地 层 流 体 界 面 的相 对 位 置 ， 因 此 可 以 控 制 钻 头 始 终 在 产 层 中 行 进

26、 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 连续油管钻井技术钻头技术套管钻井工艺技术大位移井技术随钻测量技术随钻测井技术地质导向钻井技术自动化钻井技术 钻 井 基 础 知 识 讲 座 自 动 化 钻 井 技 术 1、 自 动 化 钻 井 技 术 是 21世 纪 钻 井 技 术 的 重 大 发 展 方向 。 自 动 化 钻 井 包 括 井 下 自 动 化 和 地 面 钻 机 自 动 化 两 大 部分 。 当 今 的 自 动 化 钻 井 系 统 是 靠 闭 环 自 动 控 制 系 统 来 实 现的 。 井 下 自 动 化 依 靠 井 下 闭 环 自 动 控 制 系 统 （ 智 能 系 统 ）来 实 现

27、， 地 面 钻 机 自 动 化 是 靠 地 面 闭 环 自 动 控 制 系 统 来 实现 。 钻 井 基 础 知 识 讲 座 2、 闭 环 自 动 控 制 系 统 ， 是 依 靠 传 感 器 测 量 钻 井 过 程中 的 各 种 参 数 ， 依 靠 计 算 机 及 人 工 智 能 技 术 获 取 数 据 并 进行 解 释 和 发 出 指 令 ， 最 终 由 自 动 设 备 去 执 行 ， 变 成 一 种 无人 操 作 的 闭 环 自 动 控 制 系 统 进 行 钻 井 。 它 可 以 在 钻 柱 旋 转的 同 时 自 动 按 设 计 井 眼 轨 迹 控 制 井 斜 和 方 位 ， 同 时 还 可 以根 据 地 面 的 指 令 自 动 改 变 井 眼 轨 迹 。 3、 目 前 国 外 有 些 公 司 正 在 着 手 研 制 智 能 钻 头 ， 估 计在 今 后 10年 中 ， 智 能 钻 头 就 可 能 问 世 。自 动 化 钻 井 技 术 谢 谢 大 家再见!