鉆井工程理論與技術(shù)

1、鉆井工程理論與技術(shù)鉆井工程理論與技術(shù)本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容緒論緒論 第一章第一章 鉆井的工程地質(zhì)條件：鉆井的工程地質(zhì)條件：地下壓力特性地下壓力特性和巖石力學性質(zhì)和巖石力學性質(zhì)第二章第二章 鉆進工具：鉆進工具：鉆頭、鉆柱鉆頭、鉆柱 第三章第三章 鉆井液：鉆井液：組成、類型、性能、防塌和保護油氣層組成、類型、性能、防塌和保護油氣層 第四章第四章 鉆進參數(shù)優(yōu)選：鉆進參數(shù)優(yōu)選：鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆進方程、水力參數(shù)鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆進方程、水力參數(shù) 第五章第五章 井眼軌道設(shè)計及軌跡控制：井眼軌道設(shè)計及軌跡控制：軌道設(shè)計、防斜理論軌道設(shè)計、防斜理論 與技術(shù)、定向鉆井工藝與技術(shù)與技術(shù)、定向鉆井工藝與技術(shù) 第六章

2、第六章 油氣井壓力控制：油氣井壓力控制：地層壓力的平衡與控制地層壓力的平衡與控制 第七章第七章 固井與完井：固井與完井：井身結(jié)構(gòu)、套管柱設(shè)計、油井水泥、井身結(jié)構(gòu)、套管柱設(shè)計、油井水泥、 固、完井技術(shù)固、完井技術(shù) 第八章第八章 其他鉆井作業(yè)：其他鉆井作業(yè)：事故處理、取心、套管開窗側(cè)鉆事故處理、取心、套管開窗側(cè)鉆 主要參考書主要參考書1.1.鉆井工藝原理鉆井工藝原理( (上、中、下上、中、下) )，石油工業(yè)出版社，石油工業(yè)出版社， 劉希圣主編。劉希圣主編。2.2.鉆井事故與復(fù)雜問題鉆井事故與復(fù)雜問題，石油工業(yè)出版社，蔣希文，石油工業(yè)出版社，蔣希文 編著編著3.3.鉆井工藝技術(shù)基礎(chǔ)鉆井工藝技術(shù)基礎(chǔ)石

3、油大學出版社，王瑞和編著石油大學出版社，王瑞和編著4.4.鉆井工程鉆井工程郝瑞主編（中等專業(yè)用書）。郝瑞主編（中等專業(yè)用書）。5.5.實用鉆井工程實用鉆井工程中國石油情報研究所，徐云英主編中國石油情報研究所，徐云英主編6.6.噴射鉆井理論與計算噴射鉆井理論與計算石油工業(yè)出版社，張紹槐編石油工業(yè)出版社，張紹槐編 著。著。7.7.最優(yōu)化鉆井理論基礎(chǔ)與計算最優(yōu)化鉆井理論基礎(chǔ)與計算石油工業(yè)出版社，郭石油工業(yè)出版社，郭 學增編著。學增編著。常用的石油論壇常用的石油論壇1.1.中國鉆井網(wǎng)：中國鉆井網(wǎng)：http:/www.china- 。2.2.精準石油論：精準石油論：http:/forum.petro-

4、3.3.石油帝國論壇：石油帝國論壇：http:/ 4.4.阿果石油論壇：阿果石油論壇：http:/ 5.5.石油科學與技術(shù)論壇石油科學與技術(shù)論壇 ：http:/ 石油鉆井概述石油鉆井概述鉆井技術(shù)在石油勘探鉆井技術(shù)在石油勘探 開發(fā)中的重要作用開發(fā)中的重要作用鉆井技術(shù)發(fā)展簡史鉆井技術(shù)發(fā)展簡史現(xiàn)代鉆井技術(shù)主要進展現(xiàn)代鉆井技術(shù)主要進展 我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀、我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀、 難點及展望難點及展望鉆井施工工序鉆井施工工序 緒緒 論論本章重點：本章重點：1.1.現(xiàn)代鉆井技術(shù)的進展現(xiàn)代鉆井技術(shù)的進展2.2.我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及難點我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及難點3.3.鉆井施工程序鉆井施工程序本章難點本章難點1.

5、1.鉆井施工程序鉆井施工程序1 1、石油鉆井的概念、石油鉆井的概念 所謂石油鉆井是指利用專用設(shè)備和技術(shù)，所謂石油鉆井是指利用專用設(shè)備和技術(shù)，在預(yù)先選定的地表位置處，向下或一側(cè)鉆出一在預(yù)先選定的地表位置處，向下或一側(cè)鉆出一定直徑的孔眼，一直達到地下油氣層的工作定直徑的孔眼，一直達到地下油氣層的工作。 一、石油鉆井概述一、石油鉆井概述2 2、石油鉆井平臺介紹、石油鉆井平臺介紹 鉆井平臺：鉆井平臺：石油鉆井的地面配套設(shè)備，由多種機石油鉆井的地面配套設(shè)備，由多種機器設(shè)備組成的一套大功率重型聯(lián)合機組，可以滿足完器設(shè)備組成的一套大功率重型聯(lián)合機組，可以滿足完成成鉆進、接單根、起下鉆、循環(huán)洗井、下套管、固井

6、、鉆進、接單根、起下鉆、循環(huán)洗井、下套管、固井、完井及特殊作業(yè)和處理井下事故完井及特殊作業(yè)和處理井下事故等要求。等要求。3 3、石油鉆井的種類、石油鉆井的種類 (1)(1)把鉆井按鉆井的目的進行分類：把鉆井按鉆井的目的進行分類： 區(qū)域普查井：區(qū)域普查井：基準井、剖面井、參數(shù)井、構(gòu)造井基準井、剖面井、參數(shù)井、構(gòu)造井 探井：探井：預(yù)探井、詳探井、邊探井預(yù)探井、詳探井、邊探井 開發(fā)井：開發(fā)井：生產(chǎn)井生產(chǎn)井( (油井、氣井油井、氣井) )、注入井、注入井( (注水井、注水井、 注氣井注氣井) ) 特殊用途井：特殊用途井：檢查井、觀察井、調(diào)整井、救援井等檢查井、觀察井、調(diào)整井、救援井等 基準井：基準井：

7、在區(qū)域普查階段，為了了解地層的沉積特征在區(qū)域普查階段，為了了解地層的沉積特征 和含油氣情況、驗證物探成果而鉆的井。和含油氣情況、驗證物探成果而鉆的井。剖面井：剖面井：是為了研究地層巖性、巖相變化，為尋找含是為了研究地層巖性、巖相變化，為尋找含 油氣構(gòu)造而鉆的井。油氣構(gòu)造而鉆的井。參數(shù)井：參數(shù)井：為了解區(qū)域構(gòu)造，提供巖石物性參數(shù)而鉆的井為了解區(qū)域構(gòu)造，提供巖石物性參數(shù)而鉆的井構(gòu)造井：構(gòu)造井：為了了解地質(zhì)構(gòu)造特征、驗證物探成果，并為了了解地質(zhì)構(gòu)造特征、驗證物探成果，并 編制地下某一標準層的構(gòu)造圖。編制地下某一標準層的構(gòu)造圖。探井：探井：為了確定油氣藏是否存在及其埋藏位置為了確定油氣藏是否存在及其埋

8、藏位置（預(yù)探（預(yù)探 井），井），對油氣藏進行工業(yè)評價及取得油氣開發(fā)對油氣藏進行工業(yè)評價及取得油氣開發(fā) 所需的地質(zhì)資料所需的地質(zhì)資料（詳探井），（詳探井），圈定油氣藏邊界圈定油氣藏邊界 及其儲量及其儲量（邊探井）。（邊探井）。生產(chǎn)井：生產(chǎn)井：在進行油田開發(fā)時，為開采石油和天然氣而在進行油田開發(fā)時，為開采石油和天然氣而 鉆的井。鉆的井。注入井：注入井：開發(fā)后期為了提高采收率及開發(fā)速度，而對開發(fā)后期為了提高采收率及開發(fā)速度，而對 油田進行注水注氣以補充和合理利用地層能油田進行注水注氣以補充和合理利用地層能 量所鉆的井。量所鉆的井。檢查井：檢查井：油田開發(fā)到某一含水階段，為了搞清各油層油田開發(fā)到某一含

9、水階段，為了搞清各油層 的壓力和油、氣、水分布狀況，剩余油飽和的壓力和油、氣、水分布狀況，剩余油飽和 度的分布和變化情況，度的分布和變化情況，觀察井：觀察井：油田開發(fā)過程中專門用來了解地下動態(tài)的井油田開發(fā)過程中專門用來了解地下動態(tài)的井調(diào)整井：調(diào)整井：油田開發(fā)中后期，為進一步提高開發(fā)效果和油田開發(fā)中后期，為進一步提高開發(fā)效果和 最終采收率，而調(diào)整原有開發(fā)井網(wǎng)所鉆的井最終采收率，而調(diào)整原有開發(fā)井網(wǎng)所鉆的井救援井：救援井：為了救援而鉆的井。為了救援而鉆的井。(2)(2)把鉆井按井斜角不同分類：把鉆井按井斜角不同分類： 直井、定向井、水平井直井、定向井、水平井 直井：直井：井口與井底在同一條鉛垂線上井

10、口與井底在同一條鉛垂線上 定向井：定向井：沿著預(yù)先設(shè)計的井眼軌跡鉆達目的層，井沿著預(yù)先設(shè)計的井眼軌跡鉆達目的層，井 口與井底不在同一條鉛垂線上?？谂c井底不在同一條鉛垂線上。 水平井：水平井：沿著預(yù)先設(shè)計的井眼軌跡以井斜角沿著預(yù)先設(shè)計的井眼軌跡以井斜角8585 的角度進入目的層。的角度進入目的層。淺井淺井 H2500mH2500m中深井中深井 2500mH4500m2500mH4500m深井深井 4500mH6000m4500mH6000m超深井超深井 6000mH9000m6000mH9000mH9000m(3)(3)把鉆井按井深不同分類把鉆井按井深不同分類：二、鉆井技術(shù)在石油勘探、開發(fā)中的重

11、要作用二、鉆井技術(shù)在石油勘探、開發(fā)中的重要作用1 1、鉆井技術(shù)在油氣勘探階段的重要作用：、鉆井技術(shù)在油氣勘探階段的重要作用： (1)(1)了解地層的沉積特征和含油氣情況，驗證物探成果，全井取心。了解地層的沉積特征和含油氣情況，驗證物探成果，全井取心。 ( (基準井基準井) ) (2) (2)揭示區(qū)域地質(zhì)剖面，研究地層巖性、巖相變化并尋找構(gòu)造。揭示區(qū)域地質(zhì)剖面，研究地層巖性、巖相變化并尋找構(gòu)造。( (區(qū)域區(qū)域 查查) )、( (剖面井剖面井) ) (3) (3)在含油盆地內(nèi)，了解區(qū)域構(gòu)造，提供巖石物性參數(shù)。在含油盆地內(nèi)，了解區(qū)域構(gòu)造，提供巖石物性參數(shù)。（綜合詳（綜合詳 查）（參數(shù)井）查）（參數(shù)井

12、） (4)(4)編制地下某一標準層的構(gòu)造圖，了解其地質(zhì)構(gòu)造特征，驗證物探編制地下某一標準層的構(gòu)造圖，了解其地質(zhì)構(gòu)造特征，驗證物探 成果。成果。（構(gòu)造井）（構(gòu)造井） (5)(5)在有利的集油氣構(gòu)造或油氣田范圍內(nèi)，為確定油氣藏是否存在，在有利的集油氣構(gòu)造或油氣田范圍內(nèi)，為確定油氣藏是否存在， 圈定油氣藏的邊界，并對油氣藏進行工業(yè)評價，取得油氣開發(fā)所圈定油氣藏的邊界，并對油氣藏進行工業(yè)評價，取得油氣開發(fā)所 需的地質(zhì)資料。需的地質(zhì)資料。（探（探 井）井） (6)(6)為了編制油田開發(fā)方案或在開發(fā)過程中為某些專題研究取得資料為了編制油田開發(fā)方案或在開發(fā)過程中為某些專題研究取得資料 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。（資料井）

13、（資料井）2 2、鉆井技術(shù)在油氣開發(fā)階段的重要作用：、鉆井技術(shù)在油氣開發(fā)階段的重要作用： (1)(1)油氣田開發(fā)建立油氣生產(chǎn)通道。油氣田開發(fā)建立油氣生產(chǎn)通道。（生產(chǎn)井）（生產(chǎn)井） (2)(2)為了提高采收率及開發(fā)速度，進行注水、注氣以補充為了提高采收率及開發(fā)速度，進行注水、注氣以補充 和合理利用地層能量。和合理利用地層能量。（注入井）（注入井） (3)(3)油田含水階段，為了搞清各油層的壓力，油、氣、水油田含水階段，為了搞清各油層的壓力，油、氣、水 分布狀況，剩余油飽和度分布和變化情況，了解各項分布狀況，剩余油飽和度分布和變化情況，了解各項 調(diào)整挖潛措施的效果。調(diào)整挖潛措施的效果。（檢查井）（

14、檢查井） (4)(4)在油氣開發(fā)過程中，專門用來了解油氣田地下動態(tài)，在油氣開發(fā)過程中，專門用來了解油氣田地下動態(tài)， 觀察油氣層壓力、含水變化規(guī)律和單層水淹規(guī)律（不觀察油氣層壓力、含水變化規(guī)律和單層水淹規(guī)律（不 生產(chǎn)）。生產(chǎn)）。（觀察井）（觀察井） (5)(5)油氣田開發(fā)中后期，為進一步提高開發(fā)效果和最終采油氣田開發(fā)中后期，為進一步提高開發(fā)效果和最終采 收率而調(diào)整原有開發(fā)井網(wǎng)。收率而調(diào)整原有開發(fā)井網(wǎng)。（調(diào)整井）（調(diào)整井）三、鉆井技術(shù)發(fā)展簡史三、鉆井技術(shù)發(fā)展簡史1 1、鉆井的發(fā)展史、鉆井的發(fā)展史n中國是鉆井的起源地。以卓筒井為代表的中國井鹽鑿井技術(shù)在中國是鉆井的起源地。以卓筒井為代表的中國井鹽鑿井

15、技術(shù)在 鹽鹵鑿井中發(fā)現(xiàn)了石油礦藏，從而掀起了石油的勘探和開發(fā)。鹽鹵鑿井中發(fā)現(xiàn)了石油礦藏，從而掀起了石油的勘探和開發(fā)。n21002100多年前，中國就多年前，中國就在四川自貢在四川自貢應(yīng)用頓鉆鉆井方法開始了鉆應(yīng)用頓鉆鉆井方法開始了鉆 井，目的是為了獲得地下的鹽。井，目的是為了獲得地下的鹽。n15211521年在四川樂山鉆鹽井偶得石油，這是我國的第一口油井。年在四川樂山鉆鹽井偶得石油，這是我國的第一口油井。n18351835年在四川鉆成了一口天然氣井年在四川鉆成了一口天然氣井興海井，井深達興海井，井深達1200m1200m， 是當時世界上最深的井是當時世界上最深的井n18501850年，鉆井深度突

16、破年，鉆井深度突破10001000米，中國第一口產(chǎn)油的油井在陜西米，中國第一口產(chǎn)油的油井在陜西 延長油礦。延長油礦。n18341834年，歐洲人才正確地把中國鉆井技術(shù)應(yīng)用于打鹽井，年，歐洲人才正確地把中國鉆井技術(shù)應(yīng)用于打鹽井，18411841 年才開始用于鉆油井。年才開始用于鉆油井。18481848年，俄國鉆成他們的第一口油井。年，俄國鉆成他們的第一口油井。n美國美國18591859年年8 8月在賓夕法尼亞洲泰特斯維爾小鎮(zhèn)才打了一口月在賓夕法尼亞洲泰特斯維爾小鎮(zhèn)才打了一口20m20m 深的油井，也就是所謂的世界上的第一口油井；深的油井，也就是所謂的世界上的第一口油井；n前蘇聯(lián)在前蘇聯(lián)在1863

17、1863年才打出年才打出20m20m深的井。深的井。2 2、鉆井技術(shù)的發(fā)展歷程、鉆井技術(shù)的發(fā)展歷程 (1)(1)人工掘井人工掘井( (公元前公元前3 3世紀世紀10411041年之前年之前) ) 井的井的口徑大到二三十丈（古長度單位），口徑大到二三十丈（古長度單位），井身淺，井身淺，每挖一井投入幾百人每挖一井投入幾百人, ,鑿?fù)诠ぞ叨际晴P鋤等農(nóng)用工具。鑿?fù)诠ぞ叨际晴P鋤等農(nóng)用工具。自秦漢至南北朝自秦漢至南北朝, ,鑿?fù)诘亩际巧贤料率穆阊劬?；南北鑿?fù)诘亩际巧贤料率穆阊劬?；南北朝至五代，始用木制井筒護壁。朝至五代，始用木制井筒護壁。 (2)(2)人力沖擊鉆人力沖擊鉆(1401(140118351

18、835年年) ) 口徑小，一般如碗大口徑小，一般如碗大（5 59 9寸），深度自幾十丈到寸），深度自幾十丈到百余丈。是靠人力、撈砂筒、百余丈。是靠人力、撈砂筒、特殊鉆頭、懸繩、游梁等來完特殊鉆頭、懸繩、游梁等來完成的。實際上是利用了杠桿原成的。實際上是利用了杠桿原理及自由落體的下落沖擊作用理及自由落體的下落沖擊作用來鉆井的來鉆井的。特點是：特點是： 1 1）破巖與清巖相間進行。）破巖與清巖相間進行。 2 2）沖擊力小，破碎效率低。）沖擊力小，破碎效率低。 3 3）設(shè)備簡單，起下鉆方便）設(shè)備簡單，起下鉆方便支架游梁懸繩井壁鉆頭井底(3)(3)機械頓鉆機械頓鉆(1859(185919011901年

19、年) )n優(yōu)點：優(yōu)點： 設(shè)備簡單；設(shè)備簡單； 起下鉆方便。起下鉆方便。n缺點：缺點： 靠沖擊作用破巖，鉆靠沖擊作用破巖，鉆 頭功率小，破巖效率頭功率小，破巖效率 低，鉆井速度慢；低，鉆井速度慢； 破巖和清巖相間進行破巖和清巖相間進行(4)(4)旋轉(zhuǎn)鉆旋轉(zhuǎn)鉆(1901(1901年至今年至今) ) 旋轉(zhuǎn)鉆井是靠動力帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆井是靠動力帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中對井底旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中對井底巖石進行破碎，同時循環(huán)鉆井巖石進行破碎，同時循環(huán)鉆井液以清潔井底的鉆井方法。液以清潔井底的鉆井方法。 旋轉(zhuǎn)鉆井又分為旋轉(zhuǎn)鉆井又分為轉(zhuǎn)盤鉆井轉(zhuǎn)盤鉆井、井下動力鉆具鉆井井下動力鉆具鉆井、頂部驅(qū)動頂部驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鉆

20、井旋轉(zhuǎn)鉆井特點是：特點是：(1)(1)破巖與清巖相接進行。破巖與清巖相接進行。(2)(2)旋轉(zhuǎn)動力大，轉(zhuǎn)速高，破旋轉(zhuǎn)動力大，轉(zhuǎn)速高，破 碎效率高。碎效率高。(3)(3)設(shè)備復(fù)雜，起下鉆繁瑣。設(shè)備復(fù)雜，起下鉆繁瑣。3 3、旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)發(fā)展的四個時期、旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)發(fā)展的四個時期 (1)(1)概念時期概念時期(1901(1901年年-1920-1920年年) ) l 鉆井和鉆井液配套鉆井和鉆井液配套l 牙輪鉆頭的使用牙輪鉆頭的使用l 下套管用水泥封固下套管用水泥封固(2)(2)發(fā)展時期發(fā)展時期(1920(1920年年-1948-1948年年) ) l 固井工藝固井工藝l 牙輪鉆頭牙輪鉆頭l 鉆井液等

21、得到進一步發(fā)展鉆井液等得到進一步發(fā)展l 同時出現(xiàn)了大功率鉆井設(shè)備。同時出現(xiàn)了大功率鉆井設(shè)備。(3)(3)科學化鉆井時期科學化鉆井時期(1948(1948年年-1969-1969年年) ) 這個階段開展了大量的科學研究，使鉆井技術(shù)得以這個階段開展了大量的科學研究，使鉆井技術(shù)得以迅速發(fā)展。突出的技術(shù)成就有：迅速發(fā)展。突出的技術(shù)成就有： l 高壓噴射鉆井高壓噴射鉆井 l 高效牙輪鉆頭高效牙輪鉆頭 （鑲齒、滑動密封軸承鉆頭）（鑲齒、滑動密封軸承鉆頭） l 優(yōu)質(zhì)鉆井液（低固相、無固相不分散體系鉆井液）優(yōu)質(zhì)鉆井液（低固相、無固相不分散體系鉆井液） l 優(yōu)選參數(shù)鉆井（優(yōu)選鉆壓、轉(zhuǎn)速和水力參數(shù)）優(yōu)選參數(shù)鉆井（

22、優(yōu)選鉆壓、轉(zhuǎn)速和水力參數(shù)） l 地層壓力檢測技術(shù)、油氣井壓力控制技術(shù)地層壓力檢測技術(shù)、油氣井壓力控制技術(shù) l 鉆井液固相控制技術(shù)鉆井液固相控制技術(shù) l 平衡壓力鉆井技術(shù)。平衡壓力鉆井技術(shù)。 (4)(4)自動化鉆井時期自動化鉆井時期(1969(1969年年-) -) 主要特征是以鉆井信息化、智能化并向自動化鉆主要特征是以鉆井信息化、智能化并向自動化鉆井方向邁進。突出的技術(shù)成就有：井方向邁進。突出的技術(shù)成就有： l 井下信息實時檢測技術(shù)如：井下信息實時檢測技術(shù)如：隨鉆測量、隨鉆測隨鉆測量、隨鉆測 井、隨鉆地震、隨鉆地層評價和鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)井、隨鉆地震、隨鉆地層評價和鉆井動態(tài)數(shù)據(jù) 實時測量。實時測量。

23、l 井下導向和井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。井下導向和井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。l 新型鉆井技術(shù)和方法如：新型鉆井技術(shù)和方法如：欠平衡壓力鉆井、水平欠平衡壓力鉆井、水平 井鉆井、多分支井鉆井、連續(xù)油管鉆井技術(shù)等。井鉆井、多分支井鉆井、連續(xù)油管鉆井技術(shù)等。四、現(xiàn)代鉆井技術(shù)的主要進展四、現(xiàn)代鉆井技術(shù)的主要進展1 1、隨鉆井下測量與評價技術(shù)、隨鉆井下測量與評價技術(shù) 8080年代中期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與近鉆頭測與近鉆頭測 斜器斜器MNBMNB配合使用、實現(xiàn)幾何導向。配合使用、實現(xiàn)幾何導向。 8080年代末期出現(xiàn)隨鉆測井儀年代末期出現(xiàn)隨鉆測井儀LWDLWD。如：三參數(shù)組合。如：三參

24、數(shù)組合 （地層電阻率、體積密度、中子空隙度），四參數(shù)（地層電阻率、體積密度、中子空隙度），四參數(shù) 組合（地層電阻率、體積密度、中子空隙度、自組合（地層電阻率、體積密度、中子空隙度、自 然伽馬）隨鉆測井儀然伽馬）隨鉆測井儀隨鉆測量特點：隨鉆測量特點：在地層未被鉆井液污染時測得的。在地層未被鉆井液污染時測得的。實時進行地層對比與評價。實時進行地層對比與評價。實時檢測異常高壓層。實時檢測異常高壓層。對比分析鉆井液侵入情況。對比分析鉆井液侵入情況。隨鉆測井不占用鉆井時間。隨鉆測井不占用鉆井時間。實現(xiàn)鉆井數(shù)據(jù)自動采集。實現(xiàn)鉆井數(shù)據(jù)自動采集。進入進入9090年代以來年代以來MWDMWD和和LWDLWD日趨

25、結(jié)合形成了新的隨鉆地層評價測試日趨結(jié)合形成了新的隨鉆地層評價測試技術(shù)技術(shù)FEMWDFEMWD如斯倫貝謝的聚成鉆井信息系統(tǒng)，可測井斜方位、鉆壓、如斯倫貝謝的聚成鉆井信息系統(tǒng)，可測井斜方位、鉆壓、扭矩波動、應(yīng)力狀態(tài)、流動壓力、鉆井液密度、地層電阻率（射扭矩波動、應(yīng)力狀態(tài)、流動壓力、鉆井液密度、地層電阻率（射線）、孔隙度（補償熱中子、巖石密度）。成為地質(zhì)導向和全功線）、孔隙度（補償熱中子、巖石密度）。成為地質(zhì)導向和全功能閉環(huán)鉆井系統(tǒng)中的重要一環(huán)能閉環(huán)鉆井系統(tǒng)中的重要一環(huán)2 2、地質(zhì)導向鉆井技術(shù)、地質(zhì)導向鉆井技術(shù) 地質(zhì)導向鉆井技術(shù)以人機對話方式來控制井眼軌跡地質(zhì)導向鉆井技術(shù)以人機對話方式來控制井眼軌跡

26、 的技術(shù)。它是以井下實際地質(zhì)特征來確定和控制井眼的技術(shù)。它是以井下實際地質(zhì)特征來確定和控制井眼 軌跡進行鉆井。不是按預(yù)先設(shè)計的井眼軌道進行鉆井軌跡進行鉆井。不是按預(yù)先設(shè)計的井眼軌道進行鉆井 地質(zhì)導向可以隨時知道鉆頭周圍幾米范圍內(nèi)的地質(zhì)地質(zhì)導向可以隨時知道鉆頭周圍幾米范圍內(nèi)的地質(zhì) 特征、鉆頭與地質(zhì)界面以及地層流體界面的相對位特征、鉆頭與地質(zhì)界面以及地層流體界面的相對位 置，可以置，可以控制鉆頭始終在油層中鉆井?？刂沏@頭始終在油層中鉆井。 地質(zhì)導向鉆井是在鉆井過程中，將井下隨鉆測量和地質(zhì)導向鉆井是在鉆井過程中，將井下隨鉆測量和 隨鉆測井工具發(fā)送至地面的隨鉆測井工具發(fā)送至地面的實時測井數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)

27、實時測井數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù) 相對比，如果模擬數(shù)據(jù)與隨鉆實時數(shù)據(jù)一致，說明命相對比，如果模擬數(shù)據(jù)與隨鉆實時數(shù)據(jù)一致，說明命 中了最佳地質(zhì)目標，否則應(yīng)按井下實時地質(zhì)特征修正中了最佳地質(zhì)目標，否則應(yīng)按井下實時地質(zhì)特征修正 和改變井眼軌道。和改變井眼軌道。地質(zhì)導向鉆井技術(shù)地質(zhì)導向鉆井技術(shù)地質(zhì)導向鉆井技術(shù)3 3、井下閉環(huán)鉆井技術(shù)、井下閉環(huán)鉆井技術(shù) 閉環(huán)鉆井技術(shù)包含以下內(nèi)容：閉環(huán)鉆井技術(shù)包含以下內(nèi)容：l地面測量，包括鉆井液錄井和鉆井參數(shù)地面測地面測量，包括鉆井液錄井和鉆井參數(shù)地面測量。量。l井下隨鉆測量，包括井下隨鉆測量，包括MWDMWD、LWDLWD測量井下幾何參測量井下幾何參數(shù)和地層參數(shù)。數(shù)和地層參數(shù)。l

28、數(shù)據(jù)采集和地面計算。數(shù)據(jù)采集和地面計算。l數(shù)據(jù)整體綜合解釋，把測量數(shù)據(jù)解釋成有用參數(shù)據(jù)整體綜合解釋，把測量數(shù)據(jù)解釋成有用參數(shù)以指導作業(yè)。數(shù)以指導作業(yè)。l地面操作控制自動化。地面操作控制自動化。l井下操作自動控制。井下操作自動控制。4 4、水平井鉆井技術(shù)、水平井鉆井技術(shù) 9090年代大規(guī)模推廣，已成為常規(guī)鉆井技術(shù)水平井的鉆井成年代大規(guī)模推廣，已成為常規(guī)鉆井技術(shù)水平井的鉆井成 本降至直井的本降至直井的1.5-2.01.5-2.0倍倍 水平井的產(chǎn)量是直井的水平井的產(chǎn)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，1995

29、1995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 向發(fā)展，用于油田整體開發(fā)，控制產(chǎn)量遞減向發(fā)展，用于油田整體開發(fā)，控制產(chǎn)量遞減 國內(nèi)水平井技術(shù)的研究與應(yīng)用從國內(nèi)水平井技術(shù)的研究與應(yīng)用從“八五八五”初期逐步興起。初期逐步興起。截截 至至20022002年底年底, ,共完鉆水平井共完鉆水平井350 350 口左右。已經(jīng)形成了長、口左右。已經(jīng)形成了長、 中半徑水平井鉆井、完井配套技術(shù)。中半徑水平井鉆井、完井配套技術(shù)。

30、20062006年中石油計劃打水平井年中石油計劃打水平井500500口，實際打口，實際打560560口，鉆井成口，鉆井成 本是直井的本是直井的1.51.5倍，但平均產(chǎn)量達三倍以上，主要是增加倍，但平均產(chǎn)量達三倍以上，主要是增加 鉆頭在儲層的鉆遇率和長度，以提高單井產(chǎn)量，采收率和鉆頭在儲層的鉆遇率和長度，以提高單井產(chǎn)量，采收率和 儲量動用率。儲量動用率。水平井樁樁 314 井井完鉆井深：完鉆井深：37503750米米 完鉆垂深：完鉆垂深：2632.442632.44米，米， 水平位移：水平位移：2051.552051.55米。米。5 5、大位移鉆井技術(shù)、大位移鉆井技術(shù) 大位移井是指水平位移與垂直

31、深度之比大于大位移井是指水平位移與垂直深度之比大于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為特大位移井。為特大位移井。 大位移井的主要特征是斜井段長，鉆柱磨阻和井眼清潔是大位移井的主要特征是斜井段長，鉆柱磨阻和井眼清潔是 兩大難題，需要應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導向技術(shù)和工具。兩大難題，需要應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導向技術(shù)和工具。 大位移井對海上鉆井、海油陸采具有突出意義。大位移井對海上鉆井、海油陸采具有突出意義。 19971997年年5 5月月1919日日, ,在南海東部海域鉆成了國內(nèi)第在南海東部海域鉆成了國內(nèi)第1 1口大位移口大位移 井井西江西江24-3-A1424-3-A14井。該井完鉆

32、井深井。該井完鉆井深9238m ,9238m ,水平位移水平位移 8062.7m8062.7m 世界水平位移已突破萬米世界水平位移已突破萬米, ,水垂比接近水垂比接近7 7。 發(fā)展了旋轉(zhuǎn)導向、變徑穩(wěn)定器、防扭接頭、隨鉆測量等先發(fā)展了旋轉(zhuǎn)導向、變徑穩(wěn)定器、防扭接頭、隨鉆測量等先 進的工具和儀器。進的工具和儀器。 在世界范圍內(nèi)在世界范圍內(nèi), ,水平位移超過水平位移超過7000m 7000m 的井在的井在2020口以上口以上; ; 水水 平位移超過平位移超過10 000m 10 000m 的井有的井有3 3 口口: : 英國英國1998 1998 年完成的年完成的M11 M11 井井( (水平位移水

33、平位移10 114m ,10 114m ,總井深總井深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 ,總井深總井深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 ,總井深總井深11 184m) 11 184m) 西江西江24-1邊際油田邊際油田 西江西江24-324-3海上平臺海上平臺 9797年在我國的南海東部，菲利年在我國的南海東部，菲利浦斯公司完成的西江浦斯公司

34、完成的西江24-3-A1424-3-A14井井 完鉆井深達完鉆井深達92389238米，垂深米，垂深29852985米，米，水平位移水平位移8062.78062.7米，垂深與位移米，垂深與位移比比1:2.71:2.7。用水平井連通有高低差的兩孤立油藏用水平井連通有高低差的兩孤立油藏 三維大位移井三維大位移井6 6、多分支井鉆井技術(shù)、多分支井鉆井技術(shù) 9090年代后期國外大力發(fā)展多分支井鉆井技術(shù)。多分支井是指年代后期國外大力發(fā)展多分支井鉆井技術(shù)。多分支井是指 在一口井的底部鉆出在一口井的底部鉆出2 2口或多口進入油氣藏的分支井眼，或再口或多口進入油氣藏的分支井眼，或再 從從2 2級井眼中鉆出級井

35、眼中鉆出3 3級井眼。主井可以是直井、斜井、水平井級井眼。主井可以是直井、斜井、水平井 多分支井可實現(xiàn)多個油氣層的立體開采。多分支井可以從老多分支井可實現(xiàn)多個油氣層的立體開采。多分支井可以從老 井側(cè)鉆（重入）或新井再鉆。井側(cè)鉆（重入）或新井再鉆。 按連通性、隔離性、可及性三個特性來評價多分支井技術(shù)按連通性、隔離性、可及性三個特性來評價多分支井技術(shù) 多分支井在完井方法上需要進一步攻關(guān)。多分支井在完井方法上需要進一步攻關(guān)。 預(yù)計這項技術(shù)在預(yù)計這項技術(shù)在2121世紀將得到更大的發(fā)展，成為石油工程的世紀將得到更大的發(fā)展，成為石油工程的 主導技術(shù)之一。主導技術(shù)之一。 多分枝井的優(yōu)勢在于利用老井多分枝井的

36、優(yōu)勢在于利用老井, ,鉆井工藝主要采用短半徑水鉆井工藝主要采用短半徑水 平井技術(shù)。平井技術(shù)。7 7、欠平衡鉆井技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù) 早在早在1919世紀末就提出，到世紀末就提出，到2020世紀世紀8080年代初井控技術(shù)及設(shè)備完年代初井控技術(shù)及設(shè)備完 善后得以發(fā)展，善后得以發(fā)展，9090年代初這一技術(shù)得到大規(guī)模的應(yīng)用。年代初這一技術(shù)得到大規(guī)模的應(yīng)用。 欠平衡壓力鉆井具有以下優(yōu)點：欠平衡壓力鉆井具有以下優(yōu)點：1 1、減少了對油氣層的污染、減少了對油氣層的污染 和損壞；和損壞；2 2、及時發(fā)現(xiàn)新生的低壓低滲油氣層；、及時發(fā)現(xiàn)新生的低壓低滲油氣層；3 3、可大幅度、可大幅度 提高機械鉆速；提高機械鉆速

37、；4 4、可邊鉆邊采使油氣井提早投產(chǎn)。、可邊鉆邊采使油氣井提早投產(chǎn)。 欠平衡鉆井的適用條件有：欠平衡鉆井的適用條件有：1 1、完善的井控設(shè)施；、完善的井控設(shè)施；2 2、良好的、良好的 井壁穩(wěn)定性；井壁穩(wěn)定性；3 3、無水層、無水層 欠平衡壓力鉆井技術(shù)適應(yīng)了勘探過程中及早發(fā)現(xiàn)油氣層和開欠平衡壓力鉆井技術(shù)適應(yīng)了勘探過程中及早發(fā)現(xiàn)油氣層和開 采過程中提高油氣產(chǎn)能和油氣采收率的要求，越來越廣泛地采過程中提高油氣產(chǎn)能和油氣采收率的要求，越來越廣泛地 得以應(yīng)用。得以應(yīng)用。 欠平衡鉆井技術(shù)主要有空氣和天然氣鉆井、流動鉆井、霧化欠平衡鉆井技術(shù)主要有空氣和天然氣鉆井、流動鉆井、霧化 鉆井、泡沫鉆井、充氣液鉆井、

38、泥漿帽鉆井、不壓井起下鉆鉆井、泡沫鉆井、充氣液鉆井、泥漿帽鉆井、不壓井起下鉆 鉆井、海洋欠平衡鉆井等鉆井、海洋欠平衡鉆井等8 8、小井眼鉆井技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)側(cè)鉆水平井、分支水平井、多分支井、重入井、連續(xù)油管鉆側(cè)鉆水平井、分支水平井、多分支井、重入井、連續(xù)油管鉆井和欠平衡鉆井都要采用小井眼鉆井來完成，使小井眼鉆井技井和欠平衡鉆井都要采用小井眼鉆井來完成，使小井眼鉆井技術(shù)得到了發(fā)展。術(shù)得到了發(fā)展。截至截至1999 年底年底,中石油現(xiàn)已探明低滲透石油地質(zhì)儲量約中石油現(xiàn)已探明低滲透石油地質(zhì)儲量約40 108t ,約占全部探明地質(zhì)儲量約占全部探明地質(zhì)儲量25 %。低滲透油氣藏的油井產(chǎn)。低滲透油氣藏的

39、油井產(chǎn)量都很低量都很低,從作業(yè)上能否做到低成本從作業(yè)上能否做到低成本,是決定能否經(jīng)濟開發(fā)這類是決定能否經(jīng)濟開發(fā)這類油氣藏的關(guān)鍵。油氣藏的關(guān)鍵。因此需要研究小井眼鉆機等鉆井配套工藝因此需要研究小井眼鉆機等鉆井配套工藝,降低小井眼鉆井成降低小井眼鉆井成本。開展本。開展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鉆井完井技術(shù)研究鉆井完井技術(shù)研究,將小井眼技術(shù)應(yīng)用到調(diào)整井、探井和老井將小井眼技術(shù)應(yīng)用到調(diào)整井、探井和老井再鉆中再鉆中,形成小井眼鉆井技術(shù)系列形成小井眼鉆井技術(shù)系列,降低低滲油田的生產(chǎn)成本。降低低滲油田的生產(chǎn)成本。五、我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀、難點及展望

40、五、我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀、難點及展望1 1 、我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀、我國鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀 (1)(1)我國鉆井工作量已位居世界第三我國鉆井工作量已位居世界第三, ,僅次于美、俄僅次于美、俄兩國。目前兩國。目前, ,我國已經(jīng)掌握了常規(guī)的水平井、老井側(cè)鉆我國已經(jīng)掌握了常規(guī)的水平井、老井側(cè)鉆及深井鉆井技術(shù)等；及深井鉆井技術(shù)等； (2)(2)我國在我國在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井復(fù)雜結(jié)構(gòu)井( (如多分枝井、三維多目標井如多分枝井、三維多目標井等等) )的鉆井和完井技術(shù)的鉆井和完井技術(shù), ,高溫高壓鉆井技術(shù)高溫高壓鉆井技術(shù), ,深井、超深深井、超深井鉆井技術(shù)井鉆井技術(shù), ,大位移鉆井與完井技術(shù)大位移鉆井與完井技術(shù), ,連續(xù)管

41、鉆井技術(shù)連續(xù)管鉆井技術(shù)，井眼鉆井技術(shù)井眼鉆井技術(shù), ,欠平衡鉆井技術(shù)欠平衡鉆井技術(shù), ,以及以及油氣層保護技術(shù)油氣層保護技術(shù)等領(lǐng)域與國際先進水平相比仍存在較大的差距；特別等領(lǐng)域與國際先進水平相比仍存在較大的差距；特別是在是在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、大位移井及連續(xù)管鉆井復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、大位移井及連續(xù)管鉆井等方面的鉆等方面的鉆井技術(shù)井技術(shù), ,我國幾乎還是空白。我國幾乎還是空白。 (3) (3)我國在深井、超深井我國在深井、超深井( (主要是深探井主要是深探井) )鉆井方面鉆井方面的裝備和技術(shù)水平現(xiàn)狀與美國和歐洲相比還存在較大的裝備和技術(shù)水平現(xiàn)狀與美國和歐洲相比還存在較大的差距；的差距； (4)(4)我國水平井的規(guī)模、質(zhì)量和效