油气钻井技术展望

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1、油气钻井技术展望面向21世纪，全球油气资源的可持续利用问题将更加突出，使得钻井科技工作者在技术、成本及环保等方面面临许多新的挑战和技术难题，需要认真规划、研究并解决。旋转钻井在20世纪初就已经问世，迄今，它仍作为油气工业一种最主要的钻井方法而被广泛采用。纵观旋转钻井的发展历程，在技术和装备上的明显进步，还是最近20多年的事情。20世纪70年代末期出现了PDC钻头，这是钻井领域一个明显的进步标志；进入80年代，相继出现了随钻测量(MeasurementWhileDrilling，简称MWD)仪器、可控井下马达以及水平井钻井技术等；90年代，随钻测井（LonggingWhileDilli

2、ng，简称LWD）和随钻地震(SeismicWhileDilling，简称SWD)等先进的测量技术不断投入使用，大位移井和复杂结构井钻井技术，以及连续柔管技术等得到迅速发展和应用。展望未来，由于石油工业上游成本差的驱动(亦即效益目标的驱动)以及人类对“健康、安全、环境”更高目标的追求，进入21世纪后，旋转钻井在技术上的积极发展势头仍将有增无减。   1.油气钻井的关键技术与理论基础   在钻井过程中，如何使钻头沿预置轨道钻进并保持井眼的稳定，如何优选钻头和钻井参数以提高机械钻速，如何实现钻井自动化与智能化以减少钻进间断、提高钻井质量和效率，如何有效地保护储层以提高勘探开发效益，等等，

3、这些都是钻井的关键技术或学术难题。   1.1关键技术   ⑴井眼轨迹控制技术。它是采用合理措施(包括井下工具及测控系统等)，强制钻头沿预置轨道破碎地层而定向钻进的技术。从实际需要出发，研究与开发先进的井下可控工具及测量和控制系统，是发展井眼轨迹控制技术的关键所在。  ⑵井眼稳定技术。该技术以地层的理化特性和力学不稳定性评价为基础，通过钻井液体系的匹配、合理钻井液密度的确定及井身结构和钻井工艺的优化设计等综合技术措施，使井眼保持稳定，以避免或少漏、涌、塌、卡等井下复杂的事故   ⑶高效破岩与洗井技术。它是提高机械钻速的关键技术，主要包括地层抗钻特性评价，钻头的研制或合理选型技术，高压

4、射流破岩技术，水力与机械联合破岩技术，钻井参数优选技术，以及高效清洗与携带钻屑技术等。   ⑷油气储层保护技术。它是提高油气资源勘探与开发效益的关键技术之一，未来发展的重点是储层损害快速诊断技术，裂缝性储层的钻井液暂堵技术，探井储层保护技术以及欠平衡钻井技术等。   1.2 理论基础   ⑴钻井工程力学。用来研究和解决与钻井有关的流体力学和固体力学(钻柱力学、岩石力学)等问题。  ⑵钻井化学。用来研究和解决与钻井液和完井液有关的化学问题。   ⑶钻井工程地质。用来研究和解决由复杂地质环境所决定的地层钻井特性(如岩性、可钻性、各向异性、理化特性、地应力、压力特性及不稳定性等)的评估问题

5、等。   1.3 交叉研究   上述关键技术的最终实现，还必须借助于材料、动力、机械、测量、控制及通讯(信息传输)等多学科的支撑作用，须组织不同领域的科技人员协同攻关，进行广泛的多学科交叉研究。   2.油气钻井技术发展趋势    一方面，随着油气勘探与开发事业的发展，必然对钻井的类型和技术内容提出新的要求并有更高的期望，从而促进钻井技术内容的不断创新；另一方面，由于钻井费用在石油工业勘探开发费用中占有50%～80%的份额，所以不断提高钻井技术水平和工程效率就成为石油公司降低勘探开发成本的主要着力点。概括起来讲，油气钻井技术发展的主要目标一是满足油气勘探开发的目标需求及提高勘探开发整

6、体效益；二是提高钻井工程效率，降低钻井工程直接成本。   高压高温井、深井超深井、特殊工艺井(包括定向井、水平井、大位移井、复杂结构井、丛式井、欠平衡钻井及套管钻井等)、小井眼及随钻测量(包括几何、地质及力学的测量)等，都是适应不同的油气勘探开发需求而提出来的，这既是对传统钻井工艺的挑战，也是促使钻井技术不断发展的机遇和动力。   从现状和发展趋势来看，在进入21世纪后，旋转钻井仍将是油气工业最主要的钻井方法。旋转钻井又分为转盘旋转钻井、井下动力钻井及二者兼备的复合旋转钻井等不同的方式。转盘旋转钻井是整个钻柱处于旋转运动状态，同时带动钻头旋转钻进；井下动力钻井是井下动力钻具的转子带动

7、钻头旋转钻进，转盘及整个钻柱可以不旋转；复合旋转钻井则是在使用井下动力钻具的同时又开动转盘旋转钻进。研究和实践证明，每一种旋转钻井方式都具有各自不同的钻井特性和优缺点。其中，复合旋转钻井方式在一定程度上兼备转盘钻和井下动力钻的优点，既可连续控制井眼轨迹和减少起下钻次数，同时还能提高机械钻速，是一种比较高效的可控钻井方式，今后应对这种钻井方式的系统动力学特性进行深入研究与试验。   在20世纪80年代，随着定向井和水平井钻井技术的发展，导向钻井系统应运而生，