中国石油大学(北京)油气井工程系介绍

油气井工程特色技术
1、钻井地下压力评价技术 2、钻柱力学与井眼轨迹控制技术 3、提高钻井速度技术 4、井壁稳定技术 5、井控技术 6、钻井液技术 7、完井与增产措施 8、钻井工程监测与辅助决策系统
1、钻井地下压力评价技术
• 结合地震、钻井、测井及实验室岩芯测试资料形成了一套 地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力、地应力预 测与评价技术。比传统技术精度进一步提高，已在塔里木 油田、克拉玛依油田、吐哈油田、青海油田、哈萨克斯坦 油田、胜利油田等地区复杂地质条件下的深井得到了成功 的应用。为解决安全泥浆密度、井壁稳定、易蠕变泥岩、 页岩、岩盐地层的安全钻井问题提供了工程设计与施工的 依据。 • 已形成一套成熟的软件。
2.2摩阻/扭矩分析技术
• 建立了大位移井钻柱摩阻/扭矩分析的力学模型。 • 摩阻/扭矩分析软件可实现管柱轴向力、大钩载荷、 转盘扭矩及摩阻系数等计算功能。 • 软件成功应用于南海东部、新疆、江苏、江汉、 大港和渤海等油田。
2.3隔水管ຫໍສະໝຸດ Baidu定性与动力学分析技术
• 导管稳定性计算 • 导管变形分析
已完成的相关项目
3、提高钻井速度技术
3.2 提高难钻地层钻速技术 • 提高硬塑性泥岩、硬灰岩地层机 械钻速研究，主要技术路线为： 根据具体地层优选钻头型号，或 者设计与改进钻头，并采取必要 的钻井工艺措施。 • 在塔西南、塔里木、哈萨克斯坦 获得成功应用。
3.3水力机械联合破岩技术
1 水力脉冲钻井与自振空化射流钻头
主要研究方向
中国石油大学（北京） 油气井工程系（所） 教职工22人，教授12人（博导9人），副教授4人。 管柱力学与轨迹控制：高德利、柳贡慧、高宝奎 岩石力学与井壁稳定：陈勉、邓金根、金衍 流体力学与水射流： 钻井液与储层保护： 岩石破碎与工具： 压力控制与信息： 沈忠厚（院士）、李根生、汪志明 鄢捷年、赵雄虎 翟应虎、李树盛、谭春飞、王镇泉 樊洪海、李相方（兼） 石油天然气工程学院
• 利用流体自激振动原理研制出水力脉冲 工具， 在井底产生负压脉冲，增强井底空化作用，实 现水力脉冲空化射流钻井，提高深井钻速。 • 自振空化射流脉动幅度比普通射流提高24%37%，切割岩石深度为普通钻头喷嘴2～4倍， 清洗岩屑能力是普通钻头喷嘴3～4倍。 • 研制成功自振空化射流喷嘴钻头（第二代钻 头），全国8个油田现场试验1700多只，平均机 械钻速提高12.1～23.1% ，单只钻头进尺提高 15－30％。
• • • • • 风载荷 流冰冲击载荷 浪、流载荷 地震载荷 导管强度计算 泥线以上油管强度分析，南海西部 隔水管强度与动力分析，863 隔水管温度技术研究，海总项目
2、钻柱力学与井眼轨迹控制技术
2.4 动力学防斜打快理论与技术 突破基于钻柱自转的传统静力学防斜理论，提出了基于钻 柱涡动的“动力学防斜打快理论”，研制成功了偏心“刚柔”钻 具组合，现场试验表明，该钻具组合比常规“钟摆钻具”提高 钻速60%--100% 。
研究队伍和师资力量
• • • • • • • • 中国工程院士1人（2001年） “长江学者奖励计划”特聘教授1人（2001年） “国家杰出青年基金”获得者2人次（1998、2001） 中国青年科技奖获得者2人次（第四届、第六届） 入选国家“百千万人才工程”（第一、二层次）2人次（首批 1人、第二批1人） 1994年入选“国家教委跨世纪优秀人才计划”1人次 有1人兼任国务院学位委员会学科评议组成员及全国政协委 员等职 另有1人兼任中国科协委员等职
中国石油大学（北京）
油气井工程系
（钻井）
中国石油大学（北京） 石油天然气工程学院 2005年10月
中国石油大学油气井工程学科
• 1953年原北京石油学院最早成立的钻井教研室，老一代学术 带头人刘希圣教授、沈忠厚院士、胡湘炯教授、黄荣樽教授、 尹宏锦教授、陈庭根教授、郭学增教授、朱墨教授。 • 1993年本学科点被CNPC评选为部级重点学科，并以92.23分 在所有参评学科中名列第一，“九五”期间是同类学科中唯 一的国家“211”工程重点建设对象，2001年以较大优势被 评选为国家级重点学科（排名第一）。 • 首批入选教育部油气井工程创新团队，教育部石油工程重点 实验室重要组成部分，CNPC在本学科设立4个重点研究室， 在井下过程模拟、高压射流及破岩、岩石力学、油田化学等 方面拥有良好的实验条件。
1、钻井地下压力评价技术
地应力测试与解释技术 • • • • • 深层地应力测试 小型压裂解释地应力技术 偶极测井解释地应力技术 分层地应力预测技术 区域地应力数值模拟技术 岩石力学参数测试与解释 • • • • • 应力应变特性测试 弹性与强度测试 蠕变特性测试 断裂韧性测试 测井解释技术
塔中68 塔中31 塔中12 塔中30 塔中50 塔中62 塔中15 塔中58 塔中69 塔中70 塔中169 塔中4-7-38 塔中52 塔中53
3、提高钻井速度技术
2 新型井下增压装置及配套钻井技术
•根据超高压射流动力学特性和破岩机理，研制联合破岩钻头。 •研制新型井下增压器，将部分泥浆增压至 100-240 MPa辅助切 割，释放井底岩石应力，提高破岩效率。 •集成出超高压辅助破岩钻井新技术。
2、钻柱力学与井眼轨迹控制技术
2.1 管柱屈曲理论与复合 管柱优化设计
通过建立和求解井下管柱在压 扭作用下的非线性屈曲微分控 制方程，综合考虑管柱自重、 约束井眼的形状,以及摩擦阻 力的耦合影响，得到了管柱正 弦屈曲和螺旋屈曲构型的系列 解析解及相应的接触力计算公 式；所得解析解与数值解均有 良好的一致性。同时，确定了 管柱保持初始平衡段、弦屈曲 构型段和螺旋屈曲构型段等所 对应的临界载荷及载荷范围, 从而确定了受井眼约束管柱的 后屈曲路径及其内力分布。 在此基础上，提出了油气井复 合管柱的优化设计。
3、提高钻井速度技术
3.1 综合利用地震、测井资料 评价地层特性及钻头选型研究 ¾利用地震、测井及少量岩芯 实验数据，建立地层抗钻特 性，包括可钻性、硬度、单 轴抗压强度、抗剪强度剖面。 ¾在此基础上，结合对国内外 主要钻头厂家的有关型号钻 头性质的了解，优选钻头。 ¾已在塔里木、克拉玛依、吐 哈、塔西南、长庆、哈萨克 斯坦等油田深井中成功应用。