钻井技术的发展
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近年钻井技术
发展现状与趋势
目次
• 世界钻井工业发展形势概况
• 重大钻井技术的发展现状与趋势 • 钻井技术发展对策与攻关主要内容
• 结束语
世界钻井工业发展形势概况
钻井工业发展趋势和技术经济指标
八十年代初期油价暴跌，世界钻井活动曾趋向大幅度下 降，九十年代开始回升并基本呈稳定发展趋势，但受世
界经济形势影响很大。我国钻井工作量一直平缓增长。
世界和美国的平均井深一直在增加，说明世界石油工业 开始加强深层油气资源的勘探开发。我国平均井深一直 呈下降趋势。 美国是第一石油钻井大国，其钻井成本和油价的变化趋 势基本一致。我国钻井工作量可居世界第三位。
世界钻井工业发展形势概况
钻井技术经济指标对比（1997年）
大位移井的关键技术
装备：大功率钻机、顶驱、泥浆处理设备、高强度钻具 技术：优化井眼设计、钻柱设计、降低扭矩和摩阻、井 壁稳定及井眼净化、控制钻柱震动、下套管
国内外大位移井技术发展的情况
重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
世界上位移最大的井：英国WFM16Z井，位移10728m； 英国WFM14井，位移8938m，建井周期 81.7天； Amoco公司在加拿大Wabasca油田完成的一口井，位移 2988.3m、垂深411.9m，垂深位移比1：7.25； 中国南海东部公司97年6月（合作）钻成西江24---3-A14井，位移 8062.7m；96年大港油田QK18--1--4DS井， 位移 2666m；新疆HW905井，位移垂深比2.76。 胜利油田埕北21-平1井，水平位移3167.34m，垂深位移 比 1：1.20。
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术
影响钻井速度的主要问题是地层因素，在客观的地质条件下提高 钻井速度主要取决于：钻井技术装备及工具；钻井工艺技术；钻井生产 组织管理和操作人员的技术素质。
提高钻井速度的途径及研究方向：采用新的钻井工艺方法；优选使 用高效钻头；完善井身质量控制技术；提高特殊工艺井技术水平；优选 钻井液体系；提高钻井装备能力；强化生产组织管理。
国外重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
AUTOTRAKS
旋转导向工具
国外重大钻井技术现状与趋势
深井及超深井井钻井技术
深井：井深 > 4500 m；超深井：井深 > 6000 m
深井钻井的关键技术
科学设计；先进设备及工具；成熟的工艺；高温高压泥 浆体系；强化生产管理
国外深井及超深井技术水平 最大井深：前苏联 SC--3井 12869m。 美国：深井工作量占世界50%，5000m井完井周期 3个月 ；6000m井完井周期6个月；7000m井完井周期12个 月；5000m左右的井，单井钻头用量22只。
重大钻井技术现状与趋势
• 分枝水平井
加拿大Weyburn油田统 计表明： 单底水平井产量是邻近直 井的3倍；双底水平井产 量是直井的7倍；四底水 平井则提高产量达直井的 的16倍。至今世界上已 钻分枝井1000余口。
重大钻井技术现状与趋势
• 分枝水平井
98年以来国内开始研究，新疆 小拐油田钻成 GD1176二分枝井 （裸眼完成）；南海西部涠144油田钻成一口三分枝井；辽河 油田钻成海14-20三分枝井，分 枝井眼合计长784m。 胜利油田钻成桩1-1-支平1和梁 46-支平1两口双分枝水平井。
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术
73年3252钻井队创造出年进尺151420米的钻井记录；76
年6月32358钻井队在莱38-15井创造出班（8小时）进尺 1423米的快速钻进记录；78年8月3252队钻井队在新义7-1 井创造出日进尺2047.81米的记录。 1978年石油部推广喷射钻井、优质轻泥浆、高效钻头 三大技术， 成立“钻井速度翻番”办公室，全国台年进尺 从77年的7206m提高到10442m；88年台年进尺达到 15000m，同时带动了装备、工具和生产组织管理各方面 的进步。
重大钻井技术现状与趋势
短半径水平井
长半径 >285m
主要用于老井侧钻， 可以节省费用或改进投 资回收率，成本比钻新 井可节约30 60 % 。 胜利油田已完成12 口，平均造斜率 1.13º 、最高3.6/m。 /m 盘40-41侧平1井钻井周
中半径 >86m 短半径 =57-12m 水 油
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
加拿大Alberta省Athabasca油田的H1、H2、
H3三口丛式水平井，平均井深597m、平均垂深仅 162m； Mobil公司在德国钻成的R-308井（4 3/4“井
眼），创短半径水平井水平段最长600m的世界记录。
美国Bechtel公司采用高压水射流技术开发的超短半
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
国外水平井技术发展概况
80年代水平井技术呈大规模、加速发展趋势 至1985年底全世界共钻水平井100口；至1995年全 世界钻水平井1500口；1996年一年即钻水平井2700口 Sperry-Sun公司在卡塔尔海上所钻ALS -8B井， 水平段最长 5004m； Anadrill公司在意大利米兰市西部钻的一口井，实 际井深6330m、垂深5994m；
原则选择施工队伍，追求高效率和最终成本最低目标 联合研究方式 突破传统观念、行 业界限，尽量采纳最新和最先进的 技术、项目 发展适用技术 集中有限力量发展 高效益、易于产业化的技术
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术 进入九十年代，海洋钻井在提高钻井速度方面取得了重 大成就，被称作是钻井技术的又一次革命。 泰国湾：平均井深3000m~4000m，80年代初平均 建井周期 68d；92年平均井深 3272m平均建井周期 3d19h；96年平均井深 3147m，平均建井周期 2d10h 。 南海东部石油公司：96年 LH11区平均井深2306m 的水平井，平均建井周期 13d 渤海石油公司：95年在 QK18--1井组平均井深 3561m、平均建井周期 18d20h；96年在SZ36--1 J 区平均井深1876m、建井周期 3d10h；机械钻速提高 65 70 。
重大钻井技术现状与趋势
• 三维多目标水平 井
包括以 临2 - 平1井
L2-P1井
109m
11m
MD1956.09m
为代表的一批阶梯水平 井、乐安油田多口拱形 水平段的稠油水平井、 卡塔尔目的层段大角度 （70）扭方位的水平
井Байду номын сангаас
640.22m
重大钻井技术现状与趋势
• 深层水平井
钻井工程技术公司在塔里 木油田钻成4000m以上的深水 平井16口，其中： 胜利 JF128井 垂深341.76m; DH-H1井垂深达5782.29m, 新星 TK430H 垂深5437.82m; 是目前世界上最深的水平 井之一。
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
国内从92年先后研究了“径向水平井钻井技术”（石油大
学）、“柔性钻井技术”（中原）、“直角转向水平钻进系 统”（地质大学）等工艺及工具，并在中原、辽河、吉林、 长庆油田应用，提高产量2.35~9倍。辽河锦45-04-19井， 径向水平井段长15.86m，曲率半径0.3m 。 “九五”开展了短半径水平井、侧钻水平井技术研究。 胜利油田形成年钻50口水平井的能力；塔里木油田占总 井数1/10的水平井（35口）的产量占总产量的34.3%。
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术
海洋优快钻井的关键技术 优化设计（优化井眼轨迹、简化井身结构）
交叉作业 以非钻机时间完成装井口、固井、测声幅 钻井液技术（ 清水、生物聚合物、“MTV”理论的应
用）
井眼轨迹控制技术（ BHA：PDC 螺杆钻具 MWD） 复合钻进技术、顶驱及其他高效设备的应用 无候凝时间固井、大满贯组合测井技术 先进的管理方法（突出“团队精神”的理念）
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
水平井钻井的关键技术
优化设计
精确高效地控制井眼轨迹
优化完井
水平井技术的推广应用
重大钻井技术现状与趋势
• 套管开窗 侧钻水平 草20--12--13侧平1 井 井
塔中16—侧平1 井 （侧钻点 4426.5m） 桑塔木4--侧1 井 塔中16—侧1 井 TK-438井（侧钻点 5442m）
43.6 5.09 1168
世界钻井工业发展形势概况
钻井技术面临的挑战和发展特点
挑战：
工作难度增加 经济压力增加 环保法规越来越严
发展特点：
大力发展降低勘探开发成本的钻井技术
用信息技术和多学科技术改造传统的钻井技术
世界钻井工业发展形势概况
当今钻井作业和科研管理的特点
总承包合同 减少管理层次；分担风险；以服务水平为
重大钻井技术现状与趋势
分枝（多底）井
分枝（多底）井是在一个主井眼中钻成两口或多口 水平井，可分单层分枝井和多层分枝井井两种类型。 分枝井钻井技术包括一般水平井技术，除此以外的主 要技术有：分枝井的设计，裸眼侧钻、磨铣套管或开窗侧 钻、短半径及超短半径钻井技术。最关键的是完井方法和 工具技术，英Shell公司建立TAML完井分级体系。 Baker Hughes公司创出分枝水平井水平段最长记录为： 两分枝井水平段总长4500m、三分枝井水平段总长 8319m。
美国深井单井的平均井深、平均钻头用量
国外重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
顶部驱动装置是钻大位移 井的必备工具之一，可节省钻 井时间 20 以上，并能有效 地减少或避免井下复杂情况。 顶驱装配“柔性扭矩”装置 ，可有效避免大位移井钻具的 振动损坏。
国外重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
使用大直径、抗高扭矩钻杆 、遥控可变径稳定器和井下液力 加压器。 使用非旋转钻杆护箍，在大 位移井中减轻98的套管磨损； 减少30的钻具扭矩。 使用特殊减磨带的钻杆（如 ARNCO100XT 减少套管磨损 8595 ；降低扭矩30 ）。
径水平井系统，在4“井眼中同一深度半径方向钻24个辐 射状的水平井眼，水平段长30 60m，曲率半径0.3m。
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
国内及胜利油田水平井技术发展的情况
“八五”水平井钻井技术的突破 “八五”期间CNPC组织6个油田、5个院校、762名 技术人员，投入3.6亿元，在水平井理论、实验技术、工艺 方法、软件技术、工具仪器等方面进行研究。至95年4月 项目鉴定共钻成水平井47口（其中胜利油田30口，包括四 口水平探井、水平段最长901.43m等多项记录……）， 取得16项重大技术成果。
1分支：339.7243.91m 244.52889.32m139.7筛管 （2832.173568.29) m 2分支：上同139.7筛管 （2817.483618.3) m
重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
大位移井：位移垂深比 > 2
超大位移井：位移垂深比 > 3
世界 钻机台数 钻井口数 进尺（万米） 2125 65876 10889.7 中国 741 10951 1762.2 美国 943 27857 4583 加拿大 374 16312 1905
台年井数 31 台年进尺（万米） 5.12 平均井深（米） 1653
14.72 2.36 1609.1
28.65 4.774 1645
重大钻井技术现状与趋势
• 连通水平井（江 苏洪泽芒硝矿）
顺9-平1井 顺5井
顺9 —平1井 等10
口连通水平井，使该矿 单井芒硝产量提高8倍以 上。是水平井在非石油 行业应用的成功范例。
486m
重大钻井技术现状与趋势
• 单井蒸气驱 重力泄油水平 井
草南SWSD — 平1 井 单60 — 平 3 井
重大钻井技术现状与趋势
桩1-支平1井身结构
339.7299.01 分支井 完井及分采管柱
1分支：339.7299.01m 244.51702.8m139.7筛管 （1350.971942.51) m 2分支：上同139.7筛管 （1345.841871) m
梁46-1支平1井身结构
发展现状与趋势
目次
• 世界钻井工业发展形势概况
• 重大钻井技术的发展现状与趋势 • 钻井技术发展对策与攻关主要内容
• 结束语
世界钻井工业发展形势概况
钻井工业发展趋势和技术经济指标
八十年代初期油价暴跌，世界钻井活动曾趋向大幅度下 降，九十年代开始回升并基本呈稳定发展趋势，但受世
界经济形势影响很大。我国钻井工作量一直平缓增长。
世界和美国的平均井深一直在增加，说明世界石油工业 开始加强深层油气资源的勘探开发。我国平均井深一直 呈下降趋势。 美国是第一石油钻井大国，其钻井成本和油价的变化趋 势基本一致。我国钻井工作量可居世界第三位。
世界钻井工业发展形势概况
钻井技术经济指标对比（1997年）
大位移井的关键技术
装备：大功率钻机、顶驱、泥浆处理设备、高强度钻具 技术：优化井眼设计、钻柱设计、降低扭矩和摩阻、井 壁稳定及井眼净化、控制钻柱震动、下套管
国内外大位移井技术发展的情况
重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
世界上位移最大的井：英国WFM16Z井，位移10728m； 英国WFM14井，位移8938m，建井周期 81.7天； Amoco公司在加拿大Wabasca油田完成的一口井，位移 2988.3m、垂深411.9m，垂深位移比1：7.25； 中国南海东部公司97年6月（合作）钻成西江24---3-A14井，位移 8062.7m；96年大港油田QK18--1--4DS井， 位移 2666m；新疆HW905井，位移垂深比2.76。 胜利油田埕北21-平1井，水平位移3167.34m，垂深位移 比 1：1.20。
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术
影响钻井速度的主要问题是地层因素，在客观的地质条件下提高 钻井速度主要取决于：钻井技术装备及工具；钻井工艺技术；钻井生产 组织管理和操作人员的技术素质。
提高钻井速度的途径及研究方向：采用新的钻井工艺方法；优选使 用高效钻头；完善井身质量控制技术；提高特殊工艺井技术水平；优选 钻井液体系；提高钻井装备能力；强化生产组织管理。
国外重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
AUTOTRAKS
旋转导向工具
国外重大钻井技术现状与趋势
深井及超深井井钻井技术
深井：井深 > 4500 m；超深井：井深 > 6000 m
深井钻井的关键技术
科学设计；先进设备及工具；成熟的工艺；高温高压泥 浆体系；强化生产管理
国外深井及超深井技术水平 最大井深：前苏联 SC--3井 12869m。 美国：深井工作量占世界50%，5000m井完井周期 3个月 ；6000m井完井周期6个月；7000m井完井周期12个 月；5000m左右的井，单井钻头用量22只。
重大钻井技术现状与趋势
• 分枝水平井
加拿大Weyburn油田统 计表明： 单底水平井产量是邻近直 井的3倍；双底水平井产 量是直井的7倍；四底水 平井则提高产量达直井的 的16倍。至今世界上已 钻分枝井1000余口。
重大钻井技术现状与趋势
• 分枝水平井
98年以来国内开始研究，新疆 小拐油田钻成 GD1176二分枝井 （裸眼完成）；南海西部涠144油田钻成一口三分枝井；辽河 油田钻成海14-20三分枝井，分 枝井眼合计长784m。 胜利油田钻成桩1-1-支平1和梁 46-支平1两口双分枝水平井。
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术
73年3252钻井队创造出年进尺151420米的钻井记录；76
年6月32358钻井队在莱38-15井创造出班（8小时）进尺 1423米的快速钻进记录；78年8月3252队钻井队在新义7-1 井创造出日进尺2047.81米的记录。 1978年石油部推广喷射钻井、优质轻泥浆、高效钻头 三大技术， 成立“钻井速度翻番”办公室，全国台年进尺 从77年的7206m提高到10442m；88年台年进尺达到 15000m，同时带动了装备、工具和生产组织管理各方面 的进步。
重大钻井技术现状与趋势
短半径水平井
长半径 >285m
主要用于老井侧钻， 可以节省费用或改进投 资回收率，成本比钻新 井可节约30 60 % 。 胜利油田已完成12 口，平均造斜率 1.13º 、最高3.6/m。 /m 盘40-41侧平1井钻井周
中半径 >86m 短半径 =57-12m 水 油
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
加拿大Alberta省Athabasca油田的H1、H2、
H3三口丛式水平井，平均井深597m、平均垂深仅 162m； Mobil公司在德国钻成的R-308井（4 3/4“井
眼），创短半径水平井水平段最长600m的世界记录。
美国Bechtel公司采用高压水射流技术开发的超短半
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
国外水平井技术发展概况
80年代水平井技术呈大规模、加速发展趋势 至1985年底全世界共钻水平井100口；至1995年全 世界钻水平井1500口；1996年一年即钻水平井2700口 Sperry-Sun公司在卡塔尔海上所钻ALS -8B井， 水平段最长 5004m； Anadrill公司在意大利米兰市西部钻的一口井，实 际井深6330m、垂深5994m；
原则选择施工队伍，追求高效率和最终成本最低目标 联合研究方式 突破传统观念、行 业界限，尽量采纳最新和最先进的 技术、项目 发展适用技术 集中有限力量发展 高效益、易于产业化的技术
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术 进入九十年代，海洋钻井在提高钻井速度方面取得了重 大成就，被称作是钻井技术的又一次革命。 泰国湾：平均井深3000m~4000m，80年代初平均 建井周期 68d；92年平均井深 3272m平均建井周期 3d19h；96年平均井深 3147m，平均建井周期 2d10h 。 南海东部石油公司：96年 LH11区平均井深2306m 的水平井，平均建井周期 13d 渤海石油公司：95年在 QK18--1井组平均井深 3561m、平均建井周期 18d20h；96年在SZ36--1 J 区平均井深1876m、建井周期 3d10h；机械钻速提高 65 70 。
重大钻井技术现状与趋势
• 三维多目标水平 井
包括以 临2 - 平1井
L2-P1井
109m
11m
MD1956.09m
为代表的一批阶梯水平 井、乐安油田多口拱形 水平段的稠油水平井、 卡塔尔目的层段大角度 （70）扭方位的水平
井Байду номын сангаас
640.22m
重大钻井技术现状与趋势
• 深层水平井
钻井工程技术公司在塔里 木油田钻成4000m以上的深水 平井16口，其中： 胜利 JF128井 垂深341.76m; DH-H1井垂深达5782.29m, 新星 TK430H 垂深5437.82m; 是目前世界上最深的水平 井之一。
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
国内从92年先后研究了“径向水平井钻井技术”（石油大
学）、“柔性钻井技术”（中原）、“直角转向水平钻进系 统”（地质大学）等工艺及工具，并在中原、辽河、吉林、 长庆油田应用，提高产量2.35~9倍。辽河锦45-04-19井， 径向水平井段长15.86m，曲率半径0.3m 。 “九五”开展了短半径水平井、侧钻水平井技术研究。 胜利油田形成年钻50口水平井的能力；塔里木油田占总 井数1/10的水平井（35口）的产量占总产量的34.3%。
重大钻井技术现状与趋势
优快钻进技术
海洋优快钻井的关键技术 优化设计（优化井眼轨迹、简化井身结构）
交叉作业 以非钻机时间完成装井口、固井、测声幅 钻井液技术（ 清水、生物聚合物、“MTV”理论的应
用）
井眼轨迹控制技术（ BHA：PDC 螺杆钻具 MWD） 复合钻进技术、顶驱及其他高效设备的应用 无候凝时间固井、大满贯组合测井技术 先进的管理方法（突出“团队精神”的理念）
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
水平井钻井的关键技术
优化设计
精确高效地控制井眼轨迹
优化完井
水平井技术的推广应用
重大钻井技术现状与趋势
• 套管开窗 侧钻水平 草20--12--13侧平1 井 井
塔中16—侧平1 井 （侧钻点 4426.5m） 桑塔木4--侧1 井 塔中16—侧1 井 TK-438井（侧钻点 5442m）
43.6 5.09 1168
世界钻井工业发展形势概况
钻井技术面临的挑战和发展特点
挑战：
工作难度增加 经济压力增加 环保法规越来越严
发展特点：
大力发展降低勘探开发成本的钻井技术
用信息技术和多学科技术改造传统的钻井技术
世界钻井工业发展形势概况
当今钻井作业和科研管理的特点
总承包合同 减少管理层次；分担风险；以服务水平为
重大钻井技术现状与趋势
分枝（多底）井
分枝（多底）井是在一个主井眼中钻成两口或多口 水平井，可分单层分枝井和多层分枝井井两种类型。 分枝井钻井技术包括一般水平井技术，除此以外的主 要技术有：分枝井的设计，裸眼侧钻、磨铣套管或开窗侧 钻、短半径及超短半径钻井技术。最关键的是完井方法和 工具技术，英Shell公司建立TAML完井分级体系。 Baker Hughes公司创出分枝水平井水平段最长记录为： 两分枝井水平段总长4500m、三分枝井水平段总长 8319m。
美国深井单井的平均井深、平均钻头用量
国外重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
顶部驱动装置是钻大位移 井的必备工具之一，可节省钻 井时间 20 以上，并能有效 地减少或避免井下复杂情况。 顶驱装配“柔性扭矩”装置 ，可有效避免大位移井钻具的 振动损坏。
国外重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
使用大直径、抗高扭矩钻杆 、遥控可变径稳定器和井下液力 加压器。 使用非旋转钻杆护箍，在大 位移井中减轻98的套管磨损； 减少30的钻具扭矩。 使用特殊减磨带的钻杆（如 ARNCO100XT 减少套管磨损 8595 ；降低扭矩30 ）。
径水平井系统，在4“井眼中同一深度半径方向钻24个辐 射状的水平井眼，水平段长30 60m，曲率半径0.3m。
重大钻井技术现状与趋势
水平井钻井技术
国内及胜利油田水平井技术发展的情况
“八五”水平井钻井技术的突破 “八五”期间CNPC组织6个油田、5个院校、762名 技术人员，投入3.6亿元，在水平井理论、实验技术、工艺 方法、软件技术、工具仪器等方面进行研究。至95年4月 项目鉴定共钻成水平井47口（其中胜利油田30口，包括四 口水平探井、水平段最长901.43m等多项记录……）， 取得16项重大技术成果。
1分支：339.7243.91m 244.52889.32m139.7筛管 （2832.173568.29) m 2分支：上同139.7筛管 （2817.483618.3) m
重大钻井技术现状与趋势
大位移井钻井技术
大位移井：位移垂深比 > 2
超大位移井：位移垂深比 > 3
世界 钻机台数 钻井口数 进尺（万米） 2125 65876 10889.7 中国 741 10951 1762.2 美国 943 27857 4583 加拿大 374 16312 1905
台年井数 31 台年进尺（万米） 5.12 平均井深（米） 1653
14.72 2.36 1609.1
28.65 4.774 1645
重大钻井技术现状与趋势
• 连通水平井（江 苏洪泽芒硝矿）
顺9-平1井 顺5井
顺9 —平1井 等10
口连通水平井，使该矿 单井芒硝产量提高8倍以 上。是水平井在非石油 行业应用的成功范例。
486m
重大钻井技术现状与趋势
• 单井蒸气驱 重力泄油水平 井
草南SWSD — 平1 井 单60 — 平 3 井
重大钻井技术现状与趋势
桩1-支平1井身结构
339.7299.01 分支井 完井及分采管柱
1分支：339.7299.01m 244.51702.8m139.7筛管 （1350.971942.51) m 2分支：上同139.7筛管 （1345.841871) m
梁46-1支平1井身结构