钻井技术发展及钻井科技规划概要

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世界钻井技术发展趋势分析
钻井研究院
前言
DRI
钻井是石油工业的龙头。钻井工程作为油气勘探开发的主 要手段,具有资金、技术密集,高投资、高风险的特点。
钻井占勘探开发投资的50%以上,钻井水平的高低对于油 气勘探开发效益具有十分重大的影响。合理的钻井工艺、 适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探、开发效益的 重要保证。
➢ 第五类是具有低/无侵蚀渗透膜的水基/油基钻井液体系:有低活度硅酸盐钻 井液、低活度反乳化钻井液、多元醇-盐混合具有渗透膜的钻井液
➢ 对油气层的保护和稳定井壁的顺序为:第一类<第二类<第三类<第四类< -24 - 第五类
钻井研究院
DRI
新型钻井液:新型微泡钻井液、多功能钻井液、打开油层 钻井液和完井液体系、高密度低固相油基完井液、海洋清 洁钻井液、无损害钻井NIF钻井液
DRI
-8 -
钻井研究院 二、世界钻井技术新进展及发展趋势 DRI
据美国对世界144家主要油公司及钻完井作业公司调查显 示,2006年世界钻井井型呈现多样化,但仍以直井为主, 水平井、分支井、老井侧钻等特殊工艺井比例增加。
占调查公司总井数的百分比
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
-9 -
66%
直井
26%
32%
5%
重入井
水平井
4%
2%
分支井
大位移井 异常复杂井
钻井研究院
1、石油钻机
DRI
➢ 近年来国外石油钻机能力不断增加,自动化配套 进一步完善。钻机主要发展动向有:
石油钻机朝着不断满足石油工程需要的方向发展 高性能的机、电、液一体化技术促进石油钻机的功能进
一步完善
大量增加自动化工具,减轻操作者劳动强度,为提高劳 动生产率创造条件
套管钻井技术改变了常规钻井的作业
方式,同步实现井下破岩钻进和下套
管,既降低工程费用,又减少井下复
杂和事故的发生,并有利于储层保护,
因而具有良好的发展和应用前景;并
且必将对钻井工业未来的发展造成重
大影响,应成为我们技术跟踪的重点
-13 -
之一
钻井研究院
3、欠平衡钻井技术与设备配套
DRI
欠平衡和气体钻井技术是九十年代在国际上迅速发展起来 的一项钻井新技术,在北美地区得到了广泛的应用。
MRC(最大储层有效进尺):利用钻井手段提高储层段的进 尺,大幅度提高单井产量(单井储层进尺大于5000米)。
ERC(极限钻井):充分发挥装备、技术极限,最大限度在 储层延伸钻进。
-11 -
钻井研究院
DRI
美国和加拿大水平井占总井数的比例接近10%。
多分支井在降低开发成本、提高采收率等方面已见到了很 好的效果;并实现了系列化和标准化
每季度英尺数 平均无故障工作时间
400 350 300
250
200
150
100
50
Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q1Q2 0
1996 1997
1998
1999
2000
2001
2002 2003
钻井研究院
7、膨胀管技术
膨胀管分为实体膨胀管 (SET)、膨胀割缝管(EST) 和膨胀防砂管(ESS)三大类; 主要用于油井修复、完井和 建井
2004 84278 37257 21671 4630 10454
2005 93803 37710 24205 4870 12807
2006 118164 53962 31152
3850 12045
2007 125447 60335 30494
4581
-5 -
钻井研究院 2、钻井市场规模不断扩大,钻井工作量明显增加 DRI
工程地质一体化设计是国外钻井设计软件发展的共同特征, 工程与地质紧密结合是储层钻遇率的保证。
旋转导向技术在国外得到了迅猛发展,也正是这一技术的发 展,提高了大位移井与薄储层钻井导向能力。
-20 -
斯仑贝谢旋转导向系统发展情况
1,000,000 900,000 800,000 700,000 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 -
(32%)
25%
(31%)
24%
(19%)
20% (11%)
其它
33%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
美国专家预测,未来几年欠平衡钻井仍然有较高的潜力。
-15 -
钻井研究院
DRI
无风险钻井系统(No Drilling Surprise,简称NDS)
NDS由斯伦贝谢公司研发,钻前综合邻井钻井、录井、测资料及地震资 料形成钻井地质力学模型,通过随钻测井与录井实时监测参数不断修正 模型,可以及时发现井下异常与事故复杂预兆,及时采取措施,预防复 杂与事故的发生。
用连续油管钻井具有广泛发展潜力,用连续油管侧钻与普 通侧钻方法相比,费用可节省40%
目前,美国已研制出高强度大直径(Φ89mm和Φ127mm)连 续油管、小直径井下马达、高扭矩导向工具、井下钻具组 合和多路传输接头等工具,为连续油管钻井创造了条件
连续油管钻井深度目前已达3000m,过油管侧钻深度已达 到5000m
世界石油天然气勘探开发投资额(亿美元)
1200
美国
1082.93 1125.31
1000 800
加拿大 北美合计 北美以外地区
850.89
939.52
659.07
588.7 600
552.57
599.97
498.46
472.16
486.01
400
359.28 326.95
431.88 314.44 331.12
NDS工作原理图
钻井研究院
1200
1000
800
628
600
400
200
0 1999
4、复杂深井钻井技术
近年来美国完成的深井钻井数量
897
909
928
690
711
2000 2001 2002 2003 2004
DRI
995
2005
-17 -
钻井研究院
4、复杂深井钻井技术
DRI
先后发展并完善了垂直钻井系统、无风险钻井系统、气体 钻井技术、控压钻井技术、新型钻井液与固井水泥浆技术、 高效钻头技术、膨胀管和波纹管技术等对付深井、超深井 钻井难题的高新技术,有效地解决了高陡构造地区易斜地 层的快速钻进问题、复杂地层的漏失问题、窄密度窗口安 全钻进问题和深层高研磨性地层提速问题等技术难题,大 大提高了深井钻井效率和探井发现率
2007年进行了单一井径井现 场验证试验。这一技术可以
大大扩大复杂深井套管层次,
从而大幅度提升复杂深井钻


井能力。
地 层
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DRI
事 故 井 段
钻井研究院
8、连续管技术
DRI
美国从1994年起就开始在PruHole油田东部地区全面实施 连续油管钻井,在加拿大Alberta南部地区用连续油管钻 井数量占该地区全部钻井数量的10%以上。截止2005年底, 全世界用连续管钻井已超过10000口。预计今后每年应用 连续管技术钻井数将达到1000口左右
提高钻机移运性降低搬家安装费用 大量采用智能信息技术,提高钻机的智能化水平 更加注重健康、安全和环保
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钻井Βιβλιοθήκη Baidu究院
2、特殊工艺井钻井技术
DRI
近年来,国际上钻井技术的发展趋势已经由传统的建立油 气通道发展到采用钻井手段来实现勘探开发地质目的,提 高单井产量和最终采收率。
水平井、多分支井、鱼骨井技术由于进一步提高了油藏暴 露面积,有利于提高采收率、降低吨油开采成本而得到推 广应用。
钻井液体系的最新五种分类
➢ 第一类是无抑制性、分散型钻井液体系:有铁铬盐、石膏、石灰钻井液等 ➢ 第二类是一般抑制性钻井液体系:有KCl/聚合物、高KCl、阳离子钻井液等 ➢ 第三类是具有渗透膜型的水基钻井液体系:有CaCl2/MgCl2钻井液、甲酸钾
钻井液、甲基葡萄糖甙钻井液等
➢ 第四类是具有低/无侵蚀的水基/油基钻井液体系:有多元醇钻井液、适度平 衡硅酸盐钻井液、适度平衡油/合成基钻井液、完全油/合成钻井液等
公司
贝克休斯/Inteq 哈里巴顿/Sperry-Sun
斯伦贝谢/Anadrill 威德福/Pathfinder Computalog/PDI
-19 -
MWD /LWD市场使用份额
2003年
2006年
21%
27%
32%
24%
23%
23%
12%
5%
2%
3%
钻井研究院
6、旋转导向与地质导向技术
DRI
近几年,导向钻井技术已经从初级导向钻井、地面人工控制 的导向钻井逐渐发展到目前的全自动井下闭环旋转导向钻井。
383.82
412.59
249.16
200
176.52 103.49
-4 -
0 1999年
2000年
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
2、钻井市场规模不断扩大,钻井工作量明显增加
钻井研究院
DRI
近年来世界钻井数对比
年份 全世界
美国 加拿大 俄罗斯 中国石油
2003 74718 30498 19622 4650 9027
-2 -
钻井研究院
报告提纲
一、世界油气勘探开发现状与趋势 二、世界钻井技术新进展 三、世界钻井技术发展趋势 四、 “十二五”钻井技术发展概要
-3 -
DRI
钻井研究院
1、全球勘探开发投资持续增长
DRI
全球勘探开发投资快速增长,1990~2005年,勘探开发投资增长一倍多 2006年钻井投资比2005年增加50% 预计2007~2010年全球海上钻井投资将超过2500亿美元
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钻井研究院 5、随钻测量、随钻测井和随钻测试技术 DRI
目前随钻测量的发展趋势是多参数集成化、定向探测、深 度探测、成像测量、特殊测量发展,为适应这些需要,数 据传输速度越来越快,并逐步取代电缆测井。
目前该领域主要有:随钻电测井、随钻声测井、随钻核磁 共振测井、随钻井底压力测量、随钻陀螺测量、随钻井下 诊断以及随钻地层测试等。
NDS可以实现
➢ 井眼稳定性控制 ➢ 孔隙压力控制 ➢ 漏失控制 ➢ 井眼摩阻控制 ➢ 套管柱合理化
-16 -
NDS
避免钻井问题
PERFORM
LWD
• 随钻环空压力 • 随钻孔隙压力预测 • 井底钻井参数 • 卡钻警报 • 实时井眼稳定性
风险分析 实时解释
• 高压地层 • 溢流、井漏层 • 井眼塌落、扩大等 • 卡钻具、断钻具 • 井眼清洗问题 • 钻压传输问题 • 高震动
大位移井技术已达到12km。
单位产量成本比较
美元/桶/天
1600
1400 1200
新钻直井
1000 800
新钻水平井
600
400
水平侧钻
200
0
-12 -
91 92 93 94 95 96 97
多分枝井 98 99 00
➢Austin Chalk地区,直 井:水平井:多分支水 平井=1.0:0.48:0.39
注入井 (5%) 2%
开发井 65%
探井 33%
(29%)
-6 -
(66%)
3、天然气快速发展,成为新的增长点
钻井研究院
DRI
随着经济的发展和对清洁能源的需求,天然气勘探开发力 度加大,天然气开发快速发展。
世界油气勘探开发趋势
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钻井研究院
报告提纲
一、世界油气勘探开发现状与趋势 二、世界钻井技术新进展 三、世界钻井技术发展趋势 四、 “十二五”钻井技术发展概要
针对窄密度窗口与大位移井、深水钻井发展了控压钻井技 术。
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美国历年欠平衡钻井数统计
钻井研究院
DRI
2006年世界欠平衡钻井领域排行榜
(红字为2003年的结果) 威得福/Williams
(52%)
56%
贝克休斯/Inteq 哈里伯顿/Baroid
斯仑贝谢 麦克巴/Smith
36% (36%)
➢北海地区,直井:水 平井:多分支水平井 =1.0:0.77:0.56
钻井研究院
(4)套管钻井技术
DRI
套管钻井的主要优点是节省下套管时间。Tesco公司认为 套管钻井可节约钻井时间30%以上
国外形成了表层套管、技术套管钻井,最近又发展了尾管 钻井技术
国外最新提出了钻完井“一趟钻”概念,即用地趟钻实现 钻井、测井、完井等分部作业。
2004年世界钻机数增加7%,2005年增加近10%。其中美国 钻机从2003年的1032台,增加到2005年的1250台。加拿大 2004年钻机418台,2005年增至473台,比2004年增加9%
近年来探井钻井 百分比稍有增加, 反映勘探活动增 加。
井的平均百分数(红色字体是2003年调查结果)
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钻井研究院
微小井眼技术是一项崭 新的油气开发技术,尚 处在发展的初期。它是 以连续油管技术装备为 中心发展起来的一套集 钻井、测试、采油等功 能装备和技术于一体的 集成技术
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DRI
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9、钻井液完井液新技术
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近几年来国外钻井液和完井液技术发展较快,出现了一批新 型钻井液和加重材料,同时地层损害机理也有新成果。许多 研究和应用着眼于钻井液和完井液技术的统一
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