定向井技術發(fā)展

第一部分

緒論從WPC(世界石油大會）論壇看20世紀八、九十年代鉆井技術進展及21世紀鉆井技術展望2/6/2023李琪主講*世界石油大會——名稱和宗旨（1）作為石油科學、技術、經濟和管理論壇，世界石油大會（WPC)創(chuàng)立于1933年；（2）世界石油大會地宗旨是，為了人類的利益加強對世界石油資源的管理。它的目標在于并推進科技進步的應用和與石油工業(yè)有關的經濟、金融、管理和社會問題的研究。（3）為實現(xiàn)此宗旨，世界石油大會召集國際大會，為石油工業(yè)的經理和領導者、政府能源官員、石油科學家和專家建立聯(lián)系及對知識進行討論和交流，提供一個論壇，并進行相關的活動。2/6/20232李琪主講*1983年*，11thWPC主題是：

21世紀的石油天然氣工業(yè)鉆井主要內容1）北極鉆井系統(tǒng)2）深井鉆井技術3）隨鉆測量（MWD）技術4）鉆大角度定向井5）高壓酸性氣藏的鉆井和生產6）井下螺桿鉆具7）完井與增產8）海上早期生產系統(tǒng)9）深水張力腿平臺10）用于水深300m的半潛采油裝置11）固定平臺在300—600米水深作業(yè)的可行性*：WPC50周年2/6/20233李琪主講*1987，12thWPC主題是：

前進的石油技術，獲得明天能源的戰(zhàn)略鉆井主要內容1）未來鉆井的設備和技術2）優(yōu)化鉆井—閉環(huán)鉆井3）優(yōu)化鉆井理論和模型研究4）水平井鉆井技術5）超深井鉆井技術6）海洋鉆采設備和水下系統(tǒng)7）用低成本開發(fā)海上油田和邊際油田8）海洋結構的完善性與可靠性9）北極地區(qū)油氣勘探開發(fā)的工程技術問題10）鉆柱震動和吸震器的實驗和理論研究2/6/20234李琪主講*1991，13thWPC主題是：

21世紀石油工業(yè)的新水平——

石油工業(yè)技術經濟的挑戰(zhàn)和機遇鉆井主要內容：1）如何降低成本2）隨鉆測量的研究3）海上新區(qū)油氣開發(fā)的挑戰(zhàn)4）海上作業(yè)中安全和可靠性5）海上技術的進展和將來的發(fā)展6）應用于油井鉆井和固井的系統(tǒng)方法、模型和人工智能7）鉆井工程中新型射流理論和應用領域8）長半徑和超短半徑三維拐彎水平井：基于今天的經驗預測未來采油2/6/20235李琪主講*

打得快，降低成本30%，提高探井成功率1/6，增加安全性，實時動態(tài)監(jiān)測分析、控制。六項關鍵技術優(yōu)化鉆井

PDC鉆頭保護油氣層水平井及非常規(guī)鉆井技術鉆井自動化、地面及井下隨鉆監(jiān)測和控制及鉆井信息技術對鉆井提出五個方面要求：2/6/20236李琪主講*1994年，14thWPC主題是：

在世界經濟持續(xù)增長中的石油工業(yè)鉆井主要內容：1）用井下電動鉆具鉆水平井2）井下攝象工具的新進展3）新型綜合錄井系統(tǒng)4）鉆小井眼是降低成本的需要5）通過伙伴關系較快進行技術轉化6）應用電磁MWD系統(tǒng)的先進實時鉆井控制7）鉆頭技術改進水平井鉆井的效果8）地面測量鉆柱振動以改善鉆井性能9）將水平鉆井及分支井納入油藏經營實踐10）大位移井、水平井和復雜設計井鉆井的挑戰(zhàn)、成果與經濟效益11）在油氣生產方面過去十年巖石力學進展：安全和經濟12）北極海上油田開發(fā)技術2/6/20237李琪主講*鉆井主要內容：1）現(xiàn)代完井2）欠平衡鉆井、不壓井起下鉆3）撓性管鉆井

CoiledTubingDrilling4）原井再作業(yè)Re-entryOperation5）自動化鉆井及鉆井信息技術6）鉆井管理7）水平鉆井（多分支井、成對水平井、徑向水平井、大位移井、側鉆水平井等）系列技術1997年(北京），15thWPC主題是：

技術和全球化—引導石油工業(yè)進入二十一世紀2/6/20238李琪主講*鉆井主要內容：1）低成本深井鉆井2）鉆井模擬——降低成本的關鍵3）用項目管理技術來實現(xiàn)高級別鉆井的最佳鉆井指標

usingprojectmanagementtechniquestodeviverbestinclassdrillingperformance4）完成世界級勘探鉆井——綜合集成設計、計劃和實現(xiàn)

deliveringworld-classexplorationdrilling----integrationdesign,planing,andexecution2000年(加拿大），16thWPC主題是：

石油促進全球發(fā)展：人員、經營及技術的密切結合（網(wǎng)絡化）創(chuàng)造價值2/6/20239李琪主講*石油工業(yè)的社會責任：（1）保持油氣資源的供需平衡，油氣市場穩(wěn)定，促進全球經濟發(fā)展；（2）開發(fā)新型清潔能源，使油氣生產和消費與人類生存環(huán)境協(xié)調發(fā)展；（3）油氣開發(fā)生產如何帶動其所在地區(qū)的經濟發(fā)展?？碧介_發(fā)主要內容：（1）集浮式采油、儲油和卸油系統(tǒng)與深海（2000m超深海）生產石油、液化天然氣技術為一體的浮式油、氣體系的新進展；（2）采用先進的資料采集、監(jiān)測和處理，將系統(tǒng)工程、控制工程和信息技術系統(tǒng)地應用于油氣勘探開發(fā)——“聰明油田”；（3）石油工業(yè)數(shù)據(jù)處理、資料管理、可視化技術。2002年(巴西里約熱內盧），17thWPC主題是：

石油工業(yè)：優(yōu)異并負責地服務于社會2/6/202310李琪主講*大陸科學鉆探工程被譽為“伸入地殼的望遠鏡”，說明鉆井工程是迄今唯一能獲得地下深處真實信息的地學研究方法，也是人類認識與解決地學、資源、災害、氣象、環(huán)境等重大科學問題的重要手段。前蘇聯(lián)在科拉半島設計并鉆成3口大陸科學鉆探井。德國的KTV工程鉆成9000多米深的大陸科學深鉆井。1996年2月，我國和德、美一道成為國際大陸科學鉆探計劃（ICDP）的第一批成員國。在具有全球地學意義的大別-蘇魯超高壓變質巖帶東部建造我國第一口大陸科學深鉆井。該項目的上馬，標志著我國“入地計劃”的正式實施。國家科技領導小組批準并列入國家“九五”、“十五”項目。得到國際大陸科學鉆探組織贊助。2/6/202311李琪主講*俄超深井科拉3井簡介66年，70年，74年，76年，80年，84年，86年，90年設計開鉆6000m開鉆9590m12060m開鉆12260m

換鉆機建廠房兩年地7000m卡鉆質考察側鉆8770m固井2/6/202312李琪主講*2/6/202313李琪主講*2/6/202314李琪主講*2/6/202315李琪主講*是一項集科學與技術為一體的綜合性工程，屬國家重大科學工程和國際大陸鉆探項目；屬于劃時代的地學高科技系統(tǒng)重大工程，計劃用5年時間完成，預算總投資1.66億元；在中國土地上，尋探最接近地球地心的一點，即在江蘇東?？h毛北村鉆探一個5000m的深入到地球中心的望遠鏡，以便提取地心材料進行地質科學研究；采用“組合工程鉆探技術”和“雙孔方案”，即在施工難度極大的5000m深鉆之前，先鉆一個2000m的先導孔，根據(jù)2000m的實際探尋結果，在先導孔的基礎上，鉆出5000m的深井，也就是亞洲第一深井。中國大陸科學鉆探工程簡介2/6/202316李琪主講*2/6/202317李琪主講*2/6/202318李琪主講*WytchFarmERD2/6/202319李琪主講*PowerDrive旋轉導向系統(tǒng)2/6/202320李琪主講*多分支井TAML等級主井眼和分支井都是裸眼1主井筒注水泥分支井為裸眼2主井筒注水泥分支井下套管3主井筒和分支井都注水泥4水泥封固主井筒和分支井,各層壓力分隔5井下分叉裝置6預制成型接合點6S在英國殼牌EricDiggins“技術進步——多分支井TAML”的論壇1997年春天在蘇格蘭的阿伯丁舉行。2/6/202321李琪主講*2/6/202322李琪主講*ERDMultilateralExamplePermanentandretrievablewhipstocks（造斜器）werehydraulicallysetusingMWDtoorientrelativetohighsideWindowsmilledat5500mand5300mfromexisting95/8-in.casingat83oAtwotripmillingsystemwasdeployedNorthernlateralwaslinedandcemented,southernlateralbarefoot2/6/202323李琪主講*M-15CompletionWytchFarmM-15multi-lateralwellBothwellboresisolatedfromeachotherwithinproductioncasingFlowcontrolstationsbelowESPallowindependentinflowEarlywatershut-offSelectivewelltest沉砂封隔器2/6/202324李琪主講*2/6/202325李琪主講*NDS（NoDrillingSurprises）計劃2/6/202326李琪主講*2/6/202327李琪主講*2/6/202328李琪主講*PRO-STAR2000

Partnering

RealisesOpportunitiesSafetyTrustAttractivenessRealism2/6/202329李琪主講*2/6/202330李琪主講*2/6/202331李琪主講*ThesparplatformhullwasdeliveredinJune1998.ItwasmanufacturedintwohalvesatAkerRaumaPoriyard,inFinland.Thefirsthalf,weighing10,842twassailedtoCorpusChristitwomonthsbeforethesecond15,861t-half,usingDockwisesubmersibleliftvessel,Transshelf2/6/202332李琪主講*TheGenesishullis122ftindiameterand705fttall.2/6/202333李琪主講*TowingtheGenesishullintoplaceintheGulfofMexico2/6/202334李琪主講*The122ft-diameter'uprighted'Genesishull.Thehullincorporatesa58ftx58ftwellbayatitscentre,whichisenoughfor20wellslots.2/6/202335李琪主講*QK17-2WHPSlotsDistribution

N8P3016P3132P3324P327P615P1131P2523P186P1014P1230P2422P175P513W129P2321P164P312P428P2220P153P911P727P2119P13P2&P1410P826P2018P191P19P2625W217P27SlotNo.WellNo.Splitterwells2m2m2/6/202336李琪主講*TheGenesissparplatform2/6/202337李琪主講*2002年國際石油十大科技技術管道的非介入式檢測法油氣系統(tǒng)分析及動態(tài)模擬技術資源與目標一體化評價技術三維地震可視化解釋新型隨鉆聲波和核磁共振測井儀地質導向鉆井測傳馬達技術四維地震勘探技術套管井地層測試技術催化蒸餾加氫組合脫硫工藝欠平衡鉆井技術新進展2/6/202338李琪主講*2/6/202339李琪主講*2/6/202340李琪主講*2/6/202341李琪主講*2/6/202342李琪主講*2/6/202343李琪主講*2/6/202344李琪主講*2/6/202345李琪主講*2/6/202346李琪主講*2/6/202347李琪主講*2/6/202348李琪主講*膨脹式封隔管EST（ExpandableSlotterTube）可膨脹至原有尺寸的200%避免井眼尺寸的任何縮減用來封隔出現(xiàn)問題的井段2/6/202349李琪主講*世界石油工業(yè)2001年技術和生產記錄

——美國《Hart’sE&P》鉆井記錄單只鉆頭一次下井進尺記錄：

休斯-克里斯坦森，BD536型8”1/2inPDC鉆頭，在委內瑞拉Zuata油田單井鉆了10個魚骨形井眼，單鉆頭最長行程達到6994m。

史密斯鉆頭公司，MFS04型8”1/2in鑲齒牙輪鉆頭，在卡塔爾AlShaheen油田，創(chuàng)6257m記錄。單鉆頭多次下井累計進尺記錄：21405m，在歷史上排名第四。鉆速記錄：史密斯鉆頭公司，M91P型9”7/8inPDC鉆頭，在渤海灣D平臺，鉆速達664.7ft/h。井深記錄：全球海洋公司，在墨西哥灣鉆Atwater18區(qū)塊鉆一口油井，總深達到8737m。2/6/202350李琪主講*America：ModernDrillingEngineering電弧電離激光爆炸水力…...破巖、鉆井2/6/202351李琪主講*——鉆井技術的發(fā)展將以信息化、智能化、綜合化、現(xiàn)代化為特點，并以實現(xiàn)自動化鉆井階段為目標——在世界石油資源的處女地和復雜地區(qū)的工作量將增大，在極地、遠海、深層和復雜油氣田將鉆更多的井——鉆井技術將按三個層次發(fā)展，即成熟技術集成化、在研技術工業(yè)化、高新技術和創(chuàng)新工程加快引入和發(fā)展——鉆井工程的理論研究將更加系統(tǒng)化與成熟面向21世紀鉆井技術發(fā)展趨勢2/6/202352李琪主講*2/6/202353李琪主講*2/6/202354李琪主講*2/6/202355李琪主講*2/6/202356李琪主講*智能完井未來多分支井完井可能涉及許多程序，從多底泄油到井下隔離、流入控制、注入和油藏監(jiān)控2/6/202357李琪主講*我國鉆井技術與國際先進水平的差距和分析水平：我國在六十年代中期就打成了兩口7000米以上的超深井：我們在塔里木和勝利油田已用水平井開發(fā)整個油田；能夠打垂直井深達5000米的超深水平井和大斜度井；能夠用邊噴邊鉆等工藝技術進行欠平衡鉆井；能夠在巨厚的鹽層、煤層中鉆井；能夠在高陡構造和強地應力等井壁極不穩(wěn)定地區(qū)鉆井；能夠在高壓多油氣系統(tǒng)和高壓含硫氣田安全地鉆井和測試完井；

97年在南海西江24-3-A14井成功地創(chuàng)下了當時世界大位移井的記錄。我國鉆井年進尺量一直保持在1500萬米以上，居世界前列。我國鉆井技術已走出國門。應該肯定我國鉆井技術的發(fā)展是高速度水平的?？梢哉f，過去和現(xiàn)在我國鉆井技術是領先于石油工程整體水平的，確實起到了龍頭作用。2/6/202358李琪主講*差距：我國在智能鉆井、智能完井、復雜結構井、多分支井、大位移井和柔性撓管鉆井完井等方面幾乎還是空白或剛剛起步。鉆井信息技術、隨鉆測量技術和深井技術（尤其是深初探）方面差距較大。水平井的應用還未達產業(yè)化的程度。鉆井總體差距約為5--10年。今后：我國鉆井技術基本上還是以跟蹤為主，創(chuàng)新成果不多。今后應明確目標、集中攻關，強調研究與開發(fā)有自主知識產權的創(chuàng)新工程與技術。應加強鉆井理論研究，如鉆井預測理論等。面向21世紀鉆井技術的發(fā)展關鍵在人才，如何培養(yǎng)為鉆井服務的創(chuàng)新人才和勝任國際全球化競爭的隊伍迫在眉睫。我國鉆井技術與國際先進水平的差距和分析2/6/202359李琪主講*21世紀上半葉我國鉆井技術發(fā)展建議近期（2000—2020年）1）新型油井（水平井、大位移井、多底井、老井側鉆等）產業(yè)化技術2）隨鉆地震、隨鉆測井等隨鉆遙測新技術3）新型、環(huán)保、優(yōu)質、高效鉆井完井液體系與處理劑研制4）鉆井信息技術、軟件技術、網(wǎng)絡技術5）新一代欠平衡鉆井完井技術6）柔性管鉆井、修井技術7）小眼井鉆井、修井技術8）深井在速度、周期、質量、效益諸方面趕上世界先進水平的有關技術9）灘海、近海、遠海鉆井、完井技術10）鉆井和完井用鉆頭、工具、裝備的現(xiàn)代化建設2/6/202360李琪主講*長期（2020—2050年前）除繼續(xù)研究上述10項外建議再考慮一下5項1）全自動化—閉環(huán)鉆井（可先搞井下閉環(huán)鉆井）2）現(xiàn)代完井技術（智能完井、選擇性完井、遙控完井）3）遠程網(wǎng)絡化鉆井