钻井工程理论与技术

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1、钻井工程理论与技术钻井工程理论与技术本课程主要内容本课程主要内容 绪论绪论 第一章第一章 钻井的工程地质条件：钻井的工程地质条件：地下压力特性地下压力特性和岩石力学性质和岩石力学性质第二章第二章 钻进工具：钻进工具：钻头、钻柱钻头、钻柱 第三章第三章 钻井液：钻井液：组成、类型、性能、防塌和保护油气层组成、类型、性能、防塌和保护油气层 第四章第四章 钻进参数优选：钻进参数优选：钻压、转速、钻进方程、水力参数钻压、转速、钻进方程、水力参数 第五章第五章 井眼轨道设计及轨迹控制：井眼轨道设计及轨迹控制：轨道设计、防斜理论轨道设计、防斜理论 与技术、定向钻井工艺与技术与技术、定向钻井工艺与技术 第六

2、章第六章 油气井压力控制：油气井压力控制：地层压力的平衡与控制地层压力的平衡与控制 第七章第七章 固井与完井：固井与完井：井身结构、套管柱设计、油井水泥、井身结构、套管柱设计、油井水泥、固、完井技术固、完井技术 第八章第八章 其他钻井作业：其他钻井作业：事故处理、取心、套管开窗侧钻事故处理、取心、套管开窗侧钻 主要参考书主要参考书1.1.钻井工艺原理钻井工艺原理(上、中、下上、中、下)，石油工业出版社，石油工业出版社，刘希圣主编。刘希圣主编。2.2.钻井事故与复杂问题钻井事故与复杂问题，石油工业出版社，蒋希文，石油工业出版社，蒋希文 编著编著3.3.钻井工艺技术基础钻井工艺技术基础石油大学出版

3、社，王瑞和编著石油大学出版社，王瑞和编著4.4.钻井工程钻井工程郝瑞主编（中等专业用书）。郝瑞主编（中等专业用书）。5.5.实用钻井工程实用钻井工程中国石油情报研究所，徐云英主编中国石油情报研究所，徐云英主编6.6.喷射钻井理论与计算喷射钻井理论与计算石油工业出版社，张绍槐编石油工业出版社，张绍槐编 著。著。7.7.最优化钻井理论基础与计算最优化钻井理论基础与计算石油工业出版社，郭石油工业出版社，郭 学增编著。学增编著。常用的石油论坛常用的石油论坛1.1.中国钻井网：中国钻井网：http:/www.china- 4.4.阿果石油论坛：阿果石油论坛：http:/ ：http:/ 石油钻井概述石油

4、钻井概述钻井技术在石油勘探钻井技术在石油勘探 开发中的重要作用开发中的重要作用钻井技术发展简史钻井技术发展简史现代钻现代钻井技术主要进展井技术主要进展 我国钻井技术的现状、我国钻井技术的现状、难点及难点及展望展望钻井施工工序钻井施工工序 绪绪 论论本章重点：本章重点：1.1.现代钻井技术的进展现代钻井技术的进展2.2.我国钻井技术的现状及难点我国钻井技术的现状及难点3.3.钻井施工程序钻井施工程序本章难点本章难点1.1.钻井施工程序钻井施工程序1 1、石油钻井的概念、石油钻井的概念 所所谓谓石石油油钻钻井井是是指指利利用用专专用用设设备备和和技技术术，在在预预先先选选定定的的地地表表位位置置处

5、处，向向下下或或一一侧侧钻钻出出一一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。一、石油钻井概述一、石油钻井概述2 2、石油钻井平台介绍、石油钻井平台介绍 钻井平台：钻井平台：石油钻井的地面配套设备，由多种机石油钻井的地面配套设备，由多种机器设备组成的一套大功率重型联合机组，器设备组成的一套大功率重型联合机组，可以满足完可以满足完成成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、固井、钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井及特殊作业和处理井下事故完井及特殊作业和处理井下事故等要求。等要求。3 3、石油钻井的种类、石油钻井的种类 (1)(1)把钻井按钻井的

6、目的进行分类：把钻井按钻井的目的进行分类：区域普查井：区域普查井：基准井、剖面井、参数井、构造井基准井、剖面井、参数井、构造井 探井：探井：预探井、详探井、边探井预探井、详探井、边探井 开发井：开发井：生产井生产井(油井、气井油井、气井)、注入井、注入井(注水井、注水井、注气井注气井)特殊用途井：特殊用途井：检查井、观察井、调整井、救援井等检查井、观察井、调整井、救援井等 基准井：基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征 和含油气情况、验证物探成果而钻的井。和含油气情况、验证物探成果而钻的井。剖面井：剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含是为

7、了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含 油气构造而钻的井。油气构造而钻的井。参数井：参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井构造井：构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并为了了解地质构造特征、验证物探成果，并 编制地下某一标准层的构造图。编制地下某一标准层的构造图。探井：探井：为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探（预探 井），井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发对油气藏进行工业评价及取得油气开发 所需的地质资料所需的地质资料（详探井），（详探井），圈定油气藏边界圈定油气藏边界 及其储量及其储量（边探井

8、）。（边探井）。生产井：生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而在进行油田开发时，为开采石油和天然气而 钻的井。钻的井。注入井：注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而对开发后期为了提高采收率及开发速度，而对 油田进行注水注气以补充和合理利用地层能油田进行注水注气以补充和合理利用地层能 量所钻的井。量所钻的井。检查井：检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层 的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和 度的分布和变化情况，度的分布和变化情况，观察井：观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井油田开发过程

9、中专门用来了解地下动态的井调整井：调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果和油田开发中后期，为进一步提高开发效果和 最终采收率，而调整原有开发井网所钻的井最终采收率，而调整原有开发井网所钻的井救援井：救援井：为了救援而钻的井。为了救援而钻的井。(2)(2)把钻井按井斜角不同分类：把钻井按井斜角不同分类：直井、定向井、水平井直井、定向井、水平井直井：直井：井口与井底在同一条铅垂线上井口与井底在同一条铅垂线上定向井：定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井 口与井底不在同一条铅垂线上。口与井底不在同一条铅垂线上。水平井：水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井

10、斜角沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角8585 的角度进入目的层。的角度进入目的层。浅井浅井 H2500mH2500m中深井中深井 2500mH4500m2500mH4500m深井深井 4500mH6000m4500mH6000m超深井超深井 6000mH9000m6000mH9000mH9000m(3)(3)把钻井按井深不同分类把钻井按井深不同分类：二、钻井技术在石油勘探、开发中的重要作用二、钻井技术在石油勘探、开发中的重要作用1 1、钻井技术在油气勘探阶段的重要作用：、钻井技术在油气勘探阶段的重要作用：(1)(1)了解地层的沉积特征和含油气情况，验证物探成果，全井取心。了解地层的沉积特征和含油

11、气情况，验证物探成果，全井取心。(基准井基准井)(2)(2)揭示区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。揭示区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。(区域区域 查查)、(剖面井剖面井)(3)(3)在含油盆地内，了解区域构造，提供岩石物性参数。在含油盆地内，了解区域构造，提供岩石物性参数。（综合详（综合详 查）（参数井）查）（参数井）(4)(4)编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探 成果。成果。（构造井）（构造井）(5)(5)在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在，在有利的集油气构造或油气

12、田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价，取得油气开发所圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价，取得油气开发所 需的地质资料。需的地质资料。（探（探 井）井）(6)(6)为了编制油田开发方案或在开发过程中为某些专题研究取得资料为了编制油田开发方案或在开发过程中为某些专题研究取得资料 数据。数据。（资料井）（资料井）2 2、钻井技术在油气开发阶段的重要作用：、钻井技术在油气开发阶段的重要作用：(1)(1)油气田开发建立油气生产通道。油气田开发建立油气生产通道。（生产井）（生产井）(2)(2)为了提高采收率及开发速度，进行注水、注气以补充为了提高采收率及开发速度，

13、进行注水、注气以补充 和合理利用地层能量。和合理利用地层能量。（注入井）（注入井）(3)(3)油田含水阶段，为了搞清各油层的压力，油、气、水油田含水阶段，为了搞清各油层的压力，油、气、水 分布状况，剩余油饱和度分布和变化情况，了解各项分布状况，剩余油饱和度分布和变化情况，了解各项 调整挖潜措施的效果。调整挖潜措施的效果。（检查井）（检查井）(4)(4)在油气开发过程中，专门用来了解油气田地下动态，在油气开发过程中，专门用来了解油气田地下动态，观察油气层压力、含水变化规律和单层水淹规律（不观察油气层压力、含水变化规律和单层水淹规律（不 生产）。生产）。（观察井）（观察井）(5)(5)油气田开发中

14、后期，为进一步提高开发效果和最终采油气田开发中后期，为进一步提高开发效果和最终采 收率而调整原有开发井网。收率而调整原有开发井网。（调整井）（调整井）三、钻井技术发展简史三、钻井技术发展简史1 1、钻井的发展史、钻井的发展史n中国是钻井的起源地。以卓筒井为代表的中国井盐凿井技术在中国是钻井的起源地。以卓筒井为代表的中国井盐凿井技术在 盐卤凿井中发现了石油矿藏，从而掀起了石油的勘探和开发。盐卤凿井中发现了石油矿藏，从而掀起了石油的勘探和开发。n21002100多年前，中国就多年前，中国就在四川自贡在四川自贡应用顿钻钻井方法开始了钻应用顿钻钻井方法开始了钻 井，目的是为了获得地下的盐。井，目的是为

15、了获得地下的盐。n15211521年在四川乐山钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。年在四川乐山钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。n18351835年在四川钻成了一口天然气井年在四川钻成了一口天然气井兴海井，井深达兴海井，井深达1200m1200m，是当时世界上最深的井是当时世界上最深的井n18501850年，钻井深度突破年，钻井深度突破10001000米，中国第一口产油的油井在陕西米，中国第一口产油的油井在陕西 延长油矿。延长油矿。n18341834年，欧洲人才正确地把中国钻井技术应用于打盐井，年，欧洲人才正确地把中国钻井技术应用于打盐井，18411841 年才开始用于钻油井。年才开始用

16、于钻油井。18481848年，俄国钻成他们的第一口油井。年，俄国钻成他们的第一口油井。n美国美国18591859年年8 8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口20m20m 深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井；深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井；n前苏联在前苏联在18631863年才打出年才打出20m20m深的井。深的井。2 2、钻井技术的发展历程、钻井技术的发展历程 (1)(1)人工掘井人工掘井(公元前公元前3 3世纪世纪10411041年之前年之前)井的井的口径大到二三十丈（古长度单位），口径大到二三十丈（古长度单位），井身浅，井身浅，

17、每挖一井投入几百人每挖一井投入几百人,凿挖工具都是铲锄等农用工具。凿挖工具都是铲锄等农用工具。自秦汉至南北朝自秦汉至南北朝,凿挖的都是上土下石的裸眼井；南北凿挖的都是上土下石的裸眼井；南北朝至五代，始用木制井筒护壁。朝至五代，始用木制井筒护壁。(2)(2)人力冲击钻人力冲击钻(1401(140118351835年年)口径小，一般如碗大（口径小，一般如碗大（5 59 9寸），深度自几十丈到百寸），深度自几十丈到百余丈。是靠人力、捞砂筒、特余丈。是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。实际上是利用了杠杆原理的。实际上是利用了杠杆原理及自由落体的下落冲击作用来及自

18、由落体的下落冲击作用来钻井的钻井的。特点是：特点是：1 1）破岩与清岩相间进行。）破岩与清岩相间进行。2 2）冲击力小，破碎效率低。）冲击力小，破碎效率低。3 3）设备简单，起下钻方便）设备简单，起下钻方便支架游梁悬绳井壁钻头井底(3)(3)机械顿钻机械顿钻(1859(185919011901年年)n优点：优点：设备简单；设备简单；起下钻方便。起下钻方便。n缺点：缺点：靠冲击作用破岩，钻靠冲击作用破岩，钻 头功率小，破岩效率头功率小，破岩效率 低，钻井速度慢；低，钻井速度慢；破岩和清岩相间进行破岩和清岩相间进行(4)(4)旋转钻旋转钻(1901(1901年至今年至今)旋转钻井是靠动力带动钻头旋

19、转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方法。液以清洁井底的钻井方法。旋转钻井又分为旋转钻井又分为转盘钻井转盘钻井、井下动力钻具钻井井下动力钻具钻井、顶部驱动顶部驱动旋转钻井旋转钻井特点是：特点是：(1)(1)破岩与清岩相接进行。破岩与清岩相接进行。(2)(2)旋转动力大，转速高，破旋转动力大，转速高，破 碎效率高。碎效率高。(3)(3)设备复杂，起下钻繁琐。设备复杂，起下钻繁琐。3 3、旋转钻井技术发展的四个时期、旋转钻井技术发展的四个时期 (1)(1)概念时期概念时期(1901(1901

20、年年-1920-1920年年)l 钻井和钻井液配套钻井和钻井液配套l 牙轮钻头的使用牙轮钻头的使用l 下套管用水泥封固下套管用水泥封固(2)(2)发展时期发展时期(1920(1920年年-1948-1948年年)l 固井工艺固井工艺l 牙轮钻头牙轮钻头l 钻井液等得到进一步发展钻井液等得到进一步发展l 同时出现了大功率钻井设备。同时出现了大功率钻井设备。(3)(3)科学化钻井时期科学化钻井时期(1948(1948年年-1969-1969年年)这个阶段开展了大量的科学研究，使钻井技术得以这个阶段开展了大量的科学研究，使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有：迅速发展。突出的技术成就有：l 高压喷

21、射钻井高压喷射钻井 l 高效牙轮钻头高效牙轮钻头 （镶齿、滑动密封轴承钻头）（镶齿、滑动密封轴承钻头）l 优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液）优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液）l 优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数）优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数）l 地层压力检测技术、油气井压力控制技术地层压力检测技术、油气井压力控制技术 l 钻井液固相控制技术钻井液固相控制技术 l 平衡压力钻井技术。平衡压力钻井技术。(4)(4)自动化钻井时期自动化钻井时期(1969(1969年年-)-)主要特征是以钻井信息化、智能化并向自动化钻井主要特征是以钻井信息化、智能化并向自动化钻井方

22、向迈进。方向迈进。突出的技术成就有：突出的技术成就有：l 井下信息实时检测技术如：井下信息实时检测技术如：随钻测量、随钻测随钻测量、随钻测 井、随钻地震、随钻地层评价和钻井动态数据井、随钻地震、随钻地层评价和钻井动态数据 实时测量。实时测量。l 井下导向和井下闭环钻井系统。井下导向和井下闭环钻井系统。l 新型钻井技术和方法如：新型钻井技术和方法如：欠平衡压力钻井、水平欠平衡压力钻井、水平 井钻井、多分支井钻井、连续油管钻井技术等。井钻井、多分支井钻井、连续油管钻井技术等。四、现代钻井技术的主要进展四、现代钻井技术的主要进展1 1、随钻井下测量与评价技术、随钻井下测量与评价技术 8080年代中期

23、第一次在定向井中使用年代中期第一次在定向井中使用MWDMWD与近钻头测与近钻头测 斜器斜器MNBMNB配合使用、实现几何导向。配合使用、实现几何导向。8080年代末期出现随钻测井仪年代末期出现随钻测井仪LWDLWD。如：三参数组合。如：三参数组合 （地层电阻率、体积密度、中子空隙度），四参数（地层电阻率、体积密度、中子空隙度），四参数 组合（地层电阻率、体积密度、中子空隙度、自组合（地层电阻率、体积密度、中子空隙度、自 然伽马）随钻测井仪然伽马）随钻测井仪随钻测量特点：随钻测量特点：在地层未被钻井液污染时测得的。在地层未被钻井液污染时测得的。实时进行地层对比与评价。实时进行地层对比与评价。实时

24、检测异常高压层。实时检测异常高压层。对比分析钻井液侵入情况。对比分析钻井液侵入情况。随钻测井不占用钻井时间。随钻测井不占用钻井时间。实现钻井数据自动采集。实现钻井数据自动采集。进入进入9090年代以来年代以来MWDMWD和和LWDLWD日趋结合形成了新的随钻地层评价测试日趋结合形成了新的随钻地层评价测试技术技术FEMWDFEMWD如斯伦贝谢的聚成钻井信息系统，可测井斜方位、钻压、如斯伦贝谢的聚成钻井信息系统，可测井斜方位、钻压、扭矩波动、应力状态、流动压力、钻井液密度、地层电阻率（射扭矩波动、应力状态、流动压力、钻井液密度、地层电阻率（射线）、孔隙度（补偿热中子、岩石密度）。成为地质导向和全功

25、线）、孔隙度（补偿热中子、岩石密度）。成为地质导向和全功能闭环钻井系统中的重要一环能闭环钻井系统中的重要一环2 2、地质导向钻井技术、地质导向钻井技术 地质导向钻井技术以人机对话方式来控制井眼轨迹地质导向钻井技术以人机对话方式来控制井眼轨迹 的技术。它是以井下实际地质特征来确定和控制井眼的技术。它是以井下实际地质特征来确定和控制井眼 轨迹进行钻井。不是按预先设计的井眼轨道进行钻井轨迹进行钻井。不是按预先设计的井眼轨道进行钻井 地质导向可以随时知道钻头周围几米范围内的地质地质导向可以随时知道钻头周围几米范围内的地质 特征、钻头与地质界面以及地层流体界面的相对位特征、钻头与地质界面以及地层流体界面

26、的相对位 置，可以置，可以控制钻头始终在油层中钻井。控制钻头始终在油层中钻井。地质导向钻井是在钻井过程中，将井下随钻测量和地质导向钻井是在钻井过程中，将井下随钻测量和 随钻测井工具发送至地面的随钻测井工具发送至地面的实时测井数据与模拟数据实时测井数据与模拟数据 相对比，如果模拟数据与随钻实时数据一致，说明命相对比，如果模拟数据与随钻实时数据一致，说明命 中了最佳地质目标，否则应按井下实时地质特征修正中了最佳地质目标，否则应按井下实时地质特征修正 和改变井眼轨道。和改变井眼轨道。地质导向钻井技术地质导向钻井技术地质导向钻井技术3 3、井下闭环钻井技术、井下闭环钻井技术 闭环钻井技术包含以下内容：

27、闭环钻井技术包含以下内容：l地面测量，包括钻井液录井和钻井参数地面测地面测量，包括钻井液录井和钻井参数地面测量。量。l井下随钻测量，包括井下随钻测量，包括MWDMWD、LWDLWD测量井下几何参测量井下几何参数和地层参数。数和地层参数。l数据采集和地面计算。数据采集和地面计算。l数据整体综合解释，把测量数据解释成有用参数据整体综合解释，把测量数据解释成有用参数以指导作业。数以指导作业。l地面操作控制自动化。地面操作控制自动化。l井下操作自动控制。井下操作自动控制。4 4、水平井钻井技术、水平井钻井技术 9090年代大规模推广，已成为常规钻井技术水平井的钻井成年代大规模推广，已成为常规钻井技术水

28、平井的钻井成 本降至直井的本降至直井的1.5-2.01.5-2.0倍倍 水平井的产量是直井的水平井的产量是直井的4-84-8倍倍 水平井全世界水平井全世界19851985年年2020口，口，19891989年年500500口，口，19951995年年70007000 口，口，20002000年年2000020000口，口，20062006年年3000030000口口 水平井向大位移水平井、多分支水平井、小井眼水平井方水平井向大位移水平井、多分支水平井、小井眼水平井方 向发展，用于油田整体开发，控制产量递减向发展，用于油田整体开发，控制产量递减 国内水平井技术的研究与应用从国内水平井技术的研究与

29、应用从“八五八五”初期逐步兴起。初期逐步兴起。截截 至至20022002年底年底,共完钻水平井共完钻水平井350 350 口左右。已经形成了长、口左右。已经形成了长、中半径水平井钻井、完井配套技术。中半径水平井钻井、完井配套技术。20062006年中石油计划打水平井年中石油计划打水平井500500口，实际打口，实际打560560口，钻井成口，钻井成 本是直井的本是直井的1.51.5倍，但平均产量达三倍以上，主要是增加倍，但平均产量达三倍以上，主要是增加 钻头在储层的钻遇率和长度，以提高单井产量，采收率和钻头在储层的钻遇率和长度，以提高单井产量，采收率和 储量动用率。储量动用率。水平井桩桩 31

30、4 井井完钻井深：完钻井深：37503750米米 完钻垂深：完钻垂深：2632.442632.44米，米，水平位移：水平位移：2051.552051.55米。米。5 5、大位移钻井技术、大位移钻井技术 大位移井是指水平位移与垂直深度之比大于大位移井是指水平位移与垂直深度之比大于2 2以上的定向以上的定向 井和水平井，比值大于井和水平井，比值大于3 3为特大位移井。为特大位移井。大位移井的主要特征是斜井段长，钻柱磨阻和井眼清洁是大位移井的主要特征是斜井段长，钻柱磨阻和井眼清洁是 两大难题，需要应用旋转导向技术和工具。两大难题，需要应用旋转导向技术和工具。大位移井对海上钻井、海油陆采具有突出意义。

31、大位移井对海上钻井、海油陆采具有突出意义。19971997年年5 5月月1919日日,在南海东部海域钻成了国内第在南海东部海域钻成了国内第1 1口大位移口大位移 井井西江西江24-3-A1424-3-A14井。该井完钻井深井。该井完钻井深9238m,9238m,水平位移水平位移 8062.7m8062.7m 世界水平位移已突破万米世界水平位移已突破万米,水垂比接近水垂比接近7 7。发展了旋转导向、变径稳定器、防扭接头、随钻测量等先发展了旋转导向、变径稳定器、防扭接头、随钻测量等先 进的工具和仪器。进的工具和仪器。在世界范围内在世界范围内,水平位移超过水平位移超过7000m 7000m 的井在的

32、井在2020口以上口以上;水水 平位移超过平位移超过10 000m 10 000m 的井有的井有3 3 口口:英国英国1998 1998 年完成的年完成的M11 M11 井井(水平位移水平位移10 114m,10 114m,总井深总井深10 658m)10 658m)和和1999 1999 年完成的年完成的 M16 M16 井井(水平位移水平位移10 728m,10 728m,总井深总井深11 728m),11 728m),以及阿根廷以及阿根廷 19991999年完成的年完成的CN-1CN-1井井(水平位移水平位移10 585m,10 585m,总井深总井深11 184m)11 184m)西江

33、西江24-1边际油田边际油田 西江西江24-324-3海上平台海上平台 9797年在我国的南海东部，菲利年在我国的南海东部，菲利浦斯公司完成的西江浦斯公司完成的西江24-3-A1424-3-A14井井 完钻井深达完钻井深达92389238米，垂深米，垂深29852985米，米，水平位移水平位移8062.78062.7米，垂深与位移米，垂深与位移比比1:2.71:2.7。用水平井连通有高低差的两孤立油藏用水平井连通有高低差的两孤立油藏 三维大位移井三维大位移井6 6、多分支井钻井技术、多分支井钻井技术 9090年代后期国外大力发展多分支井钻井技术。多分支井是指年代后期国外大力发展多分支井钻井技术

34、。多分支井是指 在一口井的底部钻出在一口井的底部钻出2 2口或多口进入油气藏的分支井眼，或再口或多口进入油气藏的分支井眼，或再 从从2 2级井眼中钻出级井眼中钻出3 3级井眼。主井可以是直井、斜井、水平井级井眼。主井可以是直井、斜井、水平井 多分支井可实现多个油气层的立体开采。多分支井可以从老多分支井可实现多个油气层的立体开采。多分支井可以从老 井侧钻（重入）或新井再钻。井侧钻（重入）或新井再钻。按连通性、隔离性、可及性三个特性来评价多分支井技术按连通性、隔离性、可及性三个特性来评价多分支井技术 多分支井在完井方法上需要进一步攻关。多分支井在完井方法上需要进一步攻关。预计这项技术在预计这项技术

35、在2121世纪将得到更大的发展，成为石油工程的世纪将得到更大的发展，成为石油工程的 主导技术之一。主导技术之一。多分枝井的优势在于利用老井多分枝井的优势在于利用老井,钻井工艺主要采用短半径水钻井工艺主要采用短半径水 平井技术。平井技术。7 7、欠平衡钻井技术、欠平衡钻井技术 早在早在1919世纪末就提出，到世纪末就提出，到2020世纪世纪8080年代初井控技术及设备完年代初井控技术及设备完 善后得以发展，善后得以发展，9090年代初这一技术得到大规模的应用。年代初这一技术得到大规模的应用。欠平衡压力钻井具有以下优点：欠平衡压力钻井具有以下优点：1 1、减少了对油气层的污染、减少了对油气层的污染

36、 和损坏；和损坏；2 2、及时发现新生的低压低渗油气层；、及时发现新生的低压低渗油气层；3 3、可大幅度、可大幅度 提高机械钻速；提高机械钻速；4 4、可边钻边采使油气井提早投产。、可边钻边采使油气井提早投产。欠平衡钻井的适用条件有：欠平衡钻井的适用条件有：1 1、完善的井控设施；、完善的井控设施；2 2、良好的、良好的 井壁稳定性；井壁稳定性；3 3、无水层、无水层 欠平衡压力钻井技术适应了勘探过程中及早发现油气层和开欠平衡压力钻井技术适应了勘探过程中及早发现油气层和开 采过程中提高油气产能和油气采收率的要求，越来越广泛地采过程中提高油气产能和油气采收率的要求，越来越广泛地 得以应用。得以应

37、用。欠平衡钻井技术主要有空气和天然气钻井、流动钻井、雾化欠平衡钻井技术主要有空气和天然气钻井、流动钻井、雾化 钻井、泡沫钻井、充气液钻井、泥浆帽钻井、不压井起下钻钻井、泡沫钻井、充气液钻井、泥浆帽钻井、不压井起下钻 钻井、海洋欠平衡钻井等钻井、海洋欠平衡钻井等8 8、小井眼钻井技术、小井眼钻井技术侧钻水平井、分支水平井、多分支井、重入井、连续油管钻侧钻水平井、分支水平井、多分支井、重入井、连续油管钻井和欠平衡钻井都要采用小井眼钻井来完成，使小井眼钻井技井和欠平衡钻井都要采用小井眼钻井来完成，使小井眼钻井技术得到了发展。术得到了发展。截至截至1999 年底年底,中石油现已探明低渗透石油地质储量约

38、中石油现已探明低渗透石油地质储量约40 108t,约占全部探明地质储量约占全部探明地质储量25%。低渗透油气藏的油井产量。低渗透油气藏的油井产量都很低都很低,从作业上能否做到低成本从作业上能否做到低成本,是决定能否经济开发这类油是决定能否经济开发这类油气藏的关键。气藏的关键。因此需要研究小井眼钻机等钻井配套工艺因此需要研究小井眼钻机等钻井配套工艺,降低小井眼钻井成降低小井眼钻井成本。开展本。开展120.65mm 井眼、井眼、88.9mm 套管等井眼尺寸的系列套管等井眼尺寸的系列钻井完井技术研究钻井完井技术研究,将小井眼技术应用到调整井、探井和老井再将小井眼技术应用到调整井、探井和老井再钻中钻中

39、,形成小井眼钻井技术系列形成小井眼钻井技术系列,降低低渗油田的生产成本。降低低渗油田的生产成本。五、我国钻井技术的现状、难点及展望五、我国钻井技术的现状、难点及展望1 1、我国钻井技术的现状、我国钻井技术的现状 (1)(1)我国钻井工作量已位居世界第三我国钻井工作量已位居世界第三,仅次于美、俄仅次于美、俄两国。目前两国。目前,我国已经掌握了常规的水平井、老井侧钻我国已经掌握了常规的水平井、老井侧钻及深井钻井技术等；及深井钻井技术等；(2)(2)我国在我国在复杂结构井复杂结构井(如多分枝井、三维多目标井如多分枝井、三维多目标井等等)的钻井和完井技术的钻井和完井技术,高温高压钻井技术高温高压钻井技

40、术,深井、超深深井、超深井钻井技术井钻井技术,大位移钻井与完井技术大位移钻井与完井技术,连续管钻井技术连续管钻井技术，井眼钻井技术井眼钻井技术,欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术,以及以及油气层保护技术油气层保护技术等等领域与国际先进水平相比仍存在较大的差距；特别是在领域与国际先进水平相比仍存在较大的差距；特别是在复杂结构井、大位移井及连续管钻井复杂结构井、大位移井及连续管钻井等方面的钻井技术等方面的钻井技术,我国几乎还是空白。我国几乎还是空白。(3)(3)我国在深井、超深井我国在深井、超深井(主要是深探井主要是深探井)钻井方面钻井方面的装备和技术水平现状与美国和欧洲相比还存在较大的装备和技术水平现

41、状与美国和欧洲相比还存在较大的差距；的差距；(4)(4)我国水平井的规模、质量和效益与国外先进水我国水平井的规模、质量和效益与国外先进水平相比仍有较大差距，尤其在超短半径水平井及侧钻平相比仍有较大差距，尤其在超短半径水平井及侧钻水平井钻井方面差距更大；水平井钻井方面差距更大；(5)(5)我国的钻井技术的研究和发展基本上是跟踪国我国的钻井技术的研究和发展基本上是跟踪国外的发展，具有自主知识产权的重大发明比较少，这外的发展，具有自主知识产权的重大发明比较少，这种与国际先进水平存在较大差距的引进式和自足式的种与国际先进水平存在较大差距的引进式和自足式的技术状况，很难适应全球化国际技术市场的激烈竞争。

42、技术状况，很难适应全球化国际技术市场的激烈竞争。2.2.我国钻井技术的难点我国钻井技术的难点 我国石油钻井面临五项技术难点：我国石油钻井面临五项技术难点：(1)(1)深探井周期长，钻井速度慢，成本低；深探井周期长，钻井速度慢，成本低；(2)(2)低渗透油气藏单井产量低，需降低钻井成本，提低渗透油气藏单井产量低，需降低钻井成本，提 高效益高效益;(3)(3)井漏、井斜等复杂情况仍时制约钻井速度的重要井漏、井斜等复杂情况仍时制约钻井速度的重要 环节；环节；(4)(4)储层油气保护不尽人意；储层油气保护不尽人意；(5)(5)在国外油田钻井遇到复杂情况不能及时解决，影在国外油田钻井遇到复杂情况不能及时

43、解决，影 响国际市场。响国际市场。3.3.我国钻井工程的展望我国钻井工程的展望 (1)(1)我国西部油田如塔里木油田、吐哈油田、长庆油我国西部油田如塔里木油田、吐哈油田、长庆油田、四川油田在深井和超深井钻井中经常遇到高温高压田、四川油田在深井和超深井钻井中经常遇到高温高压、失稳、失效及储层伤害等一系列技术难题还需要进一、失稳、失效及储层伤害等一系列技术难题还需要进一步加强研究和解决；步加强研究和解决；(2)(2)我国东部油田的开发已经进入中后期，如何用经我国东部油田的开发已经进入中后期，如何用经济适用的钻井技术提高油田的单井产量和采收率是一个济适用的钻井技术提高油田的单井产量和采收率是一个需要

44、解决的重大钻井难题；需要解决的重大钻井难题；(3)(3)我国滩海和海上地区的钻井特别呼唤大位移井技我国滩海和海上地区的钻井特别呼唤大位移井技术的研究与发展；术的研究与发展；(4)(4)钻井技术应由主要靠引进国外技术转向以自主创钻井技术应由主要靠引进国外技术转向以自主创新的特色技术，创立自己的品牌，甚至创造出自有的技新的特色技术，创立自己的品牌，甚至创造出自有的技术发展方向术发展方向六、钻井施工工序六、钻井施工工序 1.定井位定井位2.道路勘察道路勘察3.基础施工基础施工4.安装井架（塔型井架）安装井架（塔型井架）5.搬家搬家6.安装设备安装设备7.7.一次开钻一次开钻8.8.二次开钻二次开钻9.9.钻进钻进10.10.起钻起钻11.11.换钻头换钻头12.12.下钻下钻13.13.完井电测完井电测14.14.下套管固井下套管固井钻前施工钻前施工钻井施工钻井施工完井施工完井施工封井器一开钻进一开钻进下表层下表层套管套管注水泥注水泥施工施工安装井口防安装井口防喷器喷器井口防井口防溢管溢管钻井液钻井液出口出口二开钻进施工二开钻进施工三开钻进施工三开钻进施工井身结构井身结构