石油钻井的学科特点与技术展望_高德利

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1、8探矿工程2003年增刊石油钻井的学科特点与技术展望高德利(石油大学〈北京〉石油天然气工程学院,北京102249)摘要:阐明了石油钻井工程的学科特点,指明了石油钻井的发展趋势与内在动力,并对21世纪石油钻井技术进行了展望,论述了高温高压钻井、深井超深井钻井、特殊工艺钻井及三维可控与可视化钻井等技术系列的重要意义。关键词:石油钻井;学科;旋转钻井;石油工程;技术展望中图分类号:TE2文献标识码:C文章编号:1000-3746(2003)S1-0008-05ProspectofTechnologyandSubj

2、ectSpecialtyofPetroleumDrillingGAODe-li(UniversityofPetroleum,Beijing102249,China)Abstract:Thesubjectspecialtyofpetroleumdrillingengineeringisclarified.Thedevelopmenttrendandintrinsicmotivationofpetroleumdrillingarepointedout.Thepetroleumdrillingtechnology

3、in21centuryalsoisprospected.Theimportanceofhighpre-ssureandhightemperaturedrilling,deepandsuperdeepboreholedrilling,specialtechniquedrilling,threedimensioncontrollableandvisualizeddrillingarediscussed.Keywords:petroleumdrilling;subject;rotarydrilling;petro

4、leumengineering;technologyprospect在石油勘探与开发工程中,钻井是必不可少的1石油钻井的学科特点基本环节,具有资金和技术密集型工程特征。面向石油钻井是一项复杂的系统工程,涉及许多理[1]21世纪,全球石油资源的可持续利用问题将更加突论和技术问题。出,在技术、成本及环保等方面对旋转钻井提出了更1.1钻井力学问题与研究高的要求,也使钻井科技工作者面临许多新的挑战钻井工程中必然与地层岩石、井下管柱和流体和技术难题,需要认真规划、研究与解决。打交道,有关力学问题具有特殊性和复杂性,无

5、法直旋转钻井在20世纪初就已经问世。迄今,它仍接从一般的力学知识中得到答案,客观上要求必须作为石油工业一种最主要的钻井方法,在全世界被进行专门研究与解决。广泛采用。综观(石油)旋转钻井的发展历程,在技(1)钻井岩石力学问题。以岩石力学基本理论术和装备上的明显进步,还是最近20多年的事情。和实验技术为基础,研究安全快速钻井的岩石力学20世纪70年代末期出现了PDC钻头,是一个明显问题。主要研究内容包括:机械、水力破岩机理和规的进步标志,随后便出现了快速发展的生动局面;进律,破岩工具的研制与选型依据等;模拟深部

6、温压条入80年代,相继出现了随钻测量(MeasurementWhile件下的岩石强度、力学参数及流变特性等试验,井周Drilling,简称MWD)仪器,可控井下马达,以及水平岩石应力应变分析,实钻地层的破裂压力和坍塌压井钻井技术等;进入90年代,随钻测井(Logging力的确定,等等。WhileDrilling,简称LWD)和随钻地震(SeismicWhile(2)钻井管柱力学问题。综合应用基础科学的Drilling),简称SWD)等先进的测量技术不断投入商理论和方法,测试和分析各种钻井管材的性能(包括用,

7、大位移井和复杂结构井钻井技术,以及连续柔管管材的物理性能、化学性能、力学参数及密封性能技术等,得到迅速发展和应用。可以说,石油钻井技等),研究钻井管柱在各种井眼(直井、定向井及水平术在最近20多年的发展日新月异。展望未来,由于井)中的力学行为,如管柱的稳定性、动态特性、整体石油工业上游成本差的驱动(亦即效益目标的驱受力及机械强度等,为钻井管柱的优化设计、合理使动),以及人类对“健康、安全、环境”更高目标的追用及其寿命预测等提供科学依据。求,进入21世纪后,(石油)旋转钻井在技术上的积(3)钻井流体力学问题。

8、①钻井环空流体力学极发展势头仍将有增无减。问题以流体力学为基础,主要研究钻井环空流收稿日期:2003-04-30作者简介:高德利(1958-),山东禹城人,石油大学(北京)油气井工程研究所所长、教授,博士生导师,油气井工程学科负责人,国家“长江学者奖励计划”特聘教授,油气井工程专业,从事石油与天然气工程领域的教学和科研工作,北京市昌平区,(010)89733281。2003年增刊探矿工程9体力学理论及钻井液携岩理