国外钻井技术研究新动态

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1、国外钻井技术研发新动向钻井的目的不止是构建油气通道，更重要的是发现更多的油气资源和尽量提高油气产量和采收率。钻井工程面临的问题始终是如何确保“优，快，省，HSE”。钻井技术的研发一直是针对这些问题展开的。自上世纪80年代以来，钻井技术发展很快，极大地推动了钻井的实时化、信息化、数字化、可视化、集成化、自动化、智能化，使钻井变得“更聪明”。从国外钻井前沿技术和在研技术判断，当前钻井技术的研发在这四个方面出现一些值得关注的新动向。一、优“优”指优质，也就是如何提高工程质量，更好地保护油气层，准确地监控

2、井眼轨迹。1.提高井下数据传输速率，完善双向通讯钻井目标复杂化对井眼轨迹的控制精度提出了越来越高的要求。近些年，国外一直在探索新的数据传输方式，包括声波、光纤和有缆钻杆。目前，声波信道和用于常规钻杆的光纤信道尚在研究中。在有缆钻杆领域，目前投入商业应用的只有美国Intelliserv公司的“软连接”有缆钻杆，即所谓的智能钻杆。智能钻杆的主要特点是：(1)数据传输高速、大容量、实时：数据传输速率高达5.76×104bit/s；(2)真正实现双向通讯；(3)适用于包括欠平衡钻井、气体钻井在内的任何井况

3、下的数据传输。智能钻杆是钻井井下信号传输技术的一个重大突破和重要里程碑，应用前景乐观。下一步是开发数据传输速率高达1×105bit/s的智能钻杆。2.发展随钻前视功能，完善地质导向地质导向是MWD和LWD技术的重大突破，但目前的地质导向仪离钻头的距离在0.91m以上，不能探测钻头前方的地质情况。为此，需要发展随钻地震等具有随钻前视功能的技术，更好地进行地质导向和储层导向。二、快“快”指高效，也就是如何提高钻井效率。“快”是油公司、钻井承包商和技术服务公司一贯追求的重要目标。近两三年，钻井日费暴涨，

4、提高钻速尤为重要，对深井钻井和深水钻井来说更是如此。1.探索新的破岩方式，以期在破岩技术上取得突破近几年，国外还在探索中的破岩技术主要是激光钻井、等离子体通道钻井(PlasmaChannelDrilling)。激光钻井仍处于室内试验阶段，预计2020年投入商业化应用，并有望给钻井带来一场革命。等离子体通道钻井技术的开发者是挪威的獾式钻探器(BadgerExplorer)公司。该技术的核心是高电压脉冲能量技术。等离子体的破岩机理是用电法雾化岩石，即利用高电压脉冲在“钻头”前方的岩石中形成高能等离子体

5、，等离子体在不到一微秒的时间内在岩石中极迅速地膨胀，导致局部岩石破裂和破碎。这项破岩技术目前尚处于原理验证阶段，其可行性还有待进一步验证。如果它最终能够通过现场试验，则有望成为一种新的简单、高效、成本低、风险小、环境友好的破岩方式，将主要用于修井和钻小井眼。2.改进高温高压深井钻井技术，进一步提高钻井速度，降低钻井成本美国能源部于2001年设立了一个深井钻井计划——DeepTrek计划。该计划侧重于4个关键领域的技术开发：(1)智能钻井系统；(2)高科技材料；(3)先进的深井钻井完井方法；(4)新

6、的钻头技术。该计划是一系列技术创新的集成，是当今钻井技术前沿的集中体现，代表新一代深井钻井技术，反映深井钻井技术的发展方向。其中的多数单项技术还处于实验室研究或现场试验阶段，个别单项技术已投入商业化应用，总体技术将于2010年投入商业应用。3.钻机多样化、数字化、自动化、智能化，运移方便钻机的多样性主要表现在出现了适应不同地面条件、井深和作业需要的大、中、小型钻机，包括各种陆地钻机、海洋钻机、车载钻机和连续管钻机等，正在研制微井眼钻机。国外在钻机自动化设备的基础上于上世纪90年代中后期推出了自动化

7、钻机。自动化钻机分为交流变频电驱动和液压驱动两大类。自动化钻机代表当今石油钻机的最高水平，是石油钻机的重要发展方向，正在陆地和海上得到推广应用。4.开发有利于提高钻井完井效率和降低钻井完井成本的新材料新材料一直是国外超前研究的热点。铝合金钻杆、钛合金钻杆和碳纤维钻杆可大大减轻钻杆重量，提高钻杆韧性。纳米外加剂可提高钻井液性能。利用可膨胀管和自膨胀管可解决很多井下问题，建成单直径井。路易斯安那州M&D工业公司研制的超级水泥已投放市场。自膨胀管是为美国能源部的微井眼计划研制的。它通过旋转实现弹性膨胀，

8、操作简便，径向膨胀率大，最大膨胀率可达200%以上。膨胀后能够实现自密封，额定耐压能力高达68.95MPa（10000psi）。同时还研制成功了自膨胀筛管，其膨胀率为125%～150%。自膨胀管是膨胀管技术的新发展，它既可用于常规井，也可用于微井眼；既可用于旋转钻井，也可用于连续管钻井。自膨胀管还处于现场试验阶段，有望在不久的将来投入商业应用。超级水泥实质上是一种树脂密封剂，其基本成份是液态的树脂和硬化剂，可按需要添加其他外加剂。它是一种非水泥类固井材料，可替代水泥，是固井和挤水泥