钻井工程学科前沿

姓名学号学生类别专业成绩导师签名专题讲座或学术报告题目钻井前沿技术报告人时间地点内容记录：目前，我国钻井工程东部的勘探面临着深部地层地质构造复杂、压力层系多、井下高温等难题;在西部和南方海相地区，面临着超深井钻探、地质构造斜度大、地层压力复杂多变等难题;在海外，面临着地质资料不全、超长段盐层下的勘探难题，东部老区由于进入开发中后期，边际油藏、薄油层及特殊岩性油藏和低渗透油藏开发成为主攻方向，钻井工程技术举足轻重。西部新区降低吨油成本、提高开发效益的要求，对钻井工程技术和保护油气层提出了许多新的课题。面对这些新要求，必须在关键技术和优势技术上寻求突破。本文就套管钻井新技术及连续油管钻井新技术的应用推广作简要介绍。1套管钻井新技术及水基钻井液新技术套管钻井工艺是用套管代替钻柱，通过套管向钻头传递水力和机械能。它采用一种可回收式再进入钢丝绳井下钻具组合钻进，并且起下钻具组合不需要起下套管。这种井下钻具组合是由能穿过套管的领眼钻头和扩孔器组成的。钻进时由领眼钻头先钻出领眼，再打开其后面的张合式扩孔器进行扩孔，把领眼扩成与套管留有一定间隙的井眼。在钻定向井时，井下钻具组合还包括螺杆钻具和随钻测量仪等必备的定向钻井设备，并可同时下入随钻测井仪或取心工具。用这种钻井工艺其造斜率要比常规钻井的造斜率高。套管钻井技术的优点：钻井和下套管同时进行;不用钻杆和钻铤;不需要起下钻作业;减少意外事故;提高钻井安全系数;降低钻机成本和油井成本从而大大地降低了钻井成本;钻机轻便，易于搬迁和操作。套管钻井技术的发展前景：现场试验表明，在无事故井中进行套管钻井可节省钻井成本10%～15%。这一降低钻井成本的重大举措，对石油工业的发展具有重大影响。利用该技术的优势，容易占领市场，其应用前景十分可观。水基钻井液的成膜理论与控制技术是近年来国内外研究较多和发展较快的一类新型钻井液技术和理论。该理论与技术的提出基于解决非酸化屏蔽暂堵保护储层和成膜护壁维持井壁稳定两方面问题。与屏蔽暂堵技术相比可节省大量的屏蔽暂堵材料费用和酸化作业费用。水基成膜钻井液技术:这种技术在理论上认为，在水基钻井液中，通过加入一到几种成膜剂，可以使钻井液体系在泥页岩等类地层井壁表面形成较高质量的膜。这样可阻止钻井液滤液进入地层，从而在保护油气层和稳定井壁方面发挥类似油基钻井液的作用。国外M-I钻井液公司对页岩的膜效率进行过比较系统的研究，并取得了一些成果，比如他们研究认为，在水基钻井液中可以形成三种类型的膜。即水基钻井液成膜(Ⅰ型膜)，封堵材料成膜(Ⅱ型膜)，合成基和逆乳化钻井液成膜(Ⅲ型膜)。其中Ⅱ型膜的膜效率最高，并认为，各种类型膜的渗透机理是完全不同的。目前，国外CSIＲO和Baroid公司已联合开发研制了具有高膜效率的新型水基钻井液，在现场使用获得较好的效果。国内中国石油勘探开发研究院等研究单位已研制出BTM-1水基钻井液成膜剂，具有良好的半透膜效能，抑制泥页岩水化膨胀、分散能力较硅酸盐、聚合物钻井液强。在吉林大庆等油田应用，取得了较好效果。2连续油管钻井新技术CTD的主要优势钻井技术是小井眼钻井、大位移钻井、欠平衡钻井、多侧向钻井、短半径钻井和重进入钻井等技术。稠油油藏所具有的特殊性，不采用大幅度的增产措施，达不到经济开采产量，稠油开发将成为难题，水平井是大幅度提高单井产量的唯一手段。同时，由于稠油油藏边底发育，采用CTD技术钻短半径多层多侧向水平井开采，不仅有利于防止边水水窜和底水推进，更有利于提高单井产量和采收率。连续油管钻井的主要优势：连续油管钻井，便于进行短半径、小井眼、欠平衡钻井，以利于解决以下在勘探开发中的一些特殊问题。①对于低压易漏失层的钻探，可以安全方便的进行负压钻井，提高钻探成功率;②对于水敏易塌地层的钻探，CTD可以采用氮气钻井、油基洗井液钻井等方法，为泥页岩、石膏盐层和煤层等水敏易塌地层钻井提供安全可靠的钻井手段;③对于已下小套管的老井，在进行加深钻井。因钻具规格的限制，常规钻井的难度很大，但利用CTD技术进行加深钻井则非常方便;④上部地层复杂的情况下，采用常规钻井技术钻水平井，成本高、风险大、工艺复杂;利用CTD技术的短半径、小井眼可以有效的避开上部复杂地层，实现从油层进入油层，减小风险，降低成本。CTD设备主要包括连续油管装置、井下工具仪器和循环除砂装置三大部分。一、连续油管装置主要包括连续油管、注入头、操作控制装置和井口防喷装置四部分。组装方式主要为两种，一种是四部分组装于一台车上，称为连续油管车;另一种采用撬装方式。①直接从国外进口连续油管，作为连续油管作业机配套部件;②从国内外找合作厂家生产连续油管。连续油管装在专用的绞盘上，其规格型号较多，油管的规格尺寸越大，最小弯曲半径也就越大。二、井下工具仪器主要包括:①钻头。主要用金刚石钻头，包括PDC钻头，TSD钻头及天然金刚钻头，很少使用牙轮钻头。有时为了扩大井眼，使用井下扩眼器;②马达。用来给钻头提供旋转扭矩，为了便于增斜和顺利通过短半径曲率段，井下马达制造成外径小、长度短、扭矩大、能弯曲(单弯、双弯和绞链式)的容积式马达。美国Drelex公司井下动力马达，具有气液两种介质驱动方式，使用方便，性能优越;③随钻测量仪。是随马达下入井中边钻进边进行井眼倾斜角和方位角测量的仪器，有直读式和储存式两种，多数采用无线传输直读方式。近年来又出现了随钻地震测量技术SWD，边钻进边进行地震测量，确定井下岩性，与地面计算机系统配套处理，实现自动导向。随钻测井LWD，在钻进的同时，随钻进行伽玛、电位和成相测井;④推进器。是给钻头加压的液压工具，由于连续油管重量轻，刚度小，不能用其给钻头施加钻压，一般用专门的井下推进器(DowholeThruster)实现加压钻进目的;⑤引斜器。是从直井开始在套管内引斜侧钻开窗的工具，其类型很多，有液压座封，液力座封和火药爆炸座封等多种形式，应用较为广泛的是液压座封式。三、循环处理装置:连续油管钻井循环处理装置与普通钻井的区别很大，其特点①由于连续油管所钻井眼小，应用排量小;钻井液用量少，整个系统比较轻便，大大节约了井场征地面积;②密闭，为了保证油基钻井液、泡沫钻井液和欠平衡钻井安全，在分离脱气前的循环系统部分是密闭的;③脱气，连续油管常采用欠平衡钻井，钻井液返出后，含有油气或循环气，为了保证安全，不但要除砂，而且要脱气，一般要配除砂器和分离器进行除砂和脱气。3结论钻井新技术的推广及应用必将大大的提高钻井效率，实现经济效益和社会效益双丰收。但在具体应用中，必须在引进、消化、吸收的基础上，强化自主创新，形成具有自主知识产权的核心技术，这既是参与市场竞争、壮大发展实力的需要，也是促进石油工程技术迈入全新发展阶段的需要。注：每篇小结报告不少于500字，博士研究生要求8篇，硕士研究生要求3篇，报告由各学院留存。