干热岩地热开发钻井技术难点与对策

干热岩资源的勘探与开发首先需要解决深层、高温、硬质和易失稳地层的钻井问题。通过研究干热岩地质特征和赋存条件,提出了干热岩钻井施工的主要技术难点。调研了国内外油气钻井技术的耐高温性能指标,分析了高效破岩工具、随钻测控仪器、钻井液体系和固完井技术的适用性,并对气体钻井、干法固井和泡沫增压钻井等技术进行了可行性分析,在此基础上探讨了我国干热岩钻井技术的发展方向和亟待解决的若干问题,以期为干热岩地热开发的钻井方案优选和钻井技术攻关提供借鉴。     

干热岩热能开发技术进展与思考

干热岩地热资源是最具应用价值和利用潜力的清洁能源.我国干热岩资源量巨大,其高效开发对于加快我国能源结构调整、保证能源安全具有重大战略意义.在介绍干热岩地热资源分布、开发利用现状、工程技术进展的基础上,指出基础科学研究、钻井完井技术、大型压裂技术、热能提取技术等是干热岩地热高效开发的重点攻关方向.围绕干热岩地热开发利用存在的硬地层破岩、钻井围岩稳定、缝网压裂、热量交换等技术难题,开展技术攻关,通过示范工程,形成我国干热岩地热开发自主化技术体系,从而加快我国干热岩地热资源的高效开发利用,实现能源结构优化,防治大气污染,改善人民生活,促进经济社会生态环境科学、协调发展.      

中低温地热钻机适应性技术方案研究

地热能源作为化石能源的绿色替代品,已在世界范围内进行了不同规模的开发和利用,钻机作为地热资源钻采的主要装备,面临着开发适应性和资源回报率平衡的挑战。欧美部分国家高温地热资源丰富,采用先进的自动化油气钻井钻机开发并用以发电;我国用于市政供暖的中低温地热资源分布较广,将油气或水文钻机进行适应性技术改进,使其钩载、功率等具备中低温地热井高效钻井成井能力,并使用网电驱动、模块集成、隔音降噪等技术使作业成本更低、城区地形适应性更强、更环保。     

国内外干热岩压裂技术现状及发展建议

干热岩是一种储量大、分布广、清洁环保的特殊地热资源,美国、法国等国家已成功开发利用干热岩来发电、取暖,我国很多地区均发育有可大规模开发利用的干热岩资源,但目前尚未得到有效开发和利用。干热岩高效开发对于调整能源结构、强化雾霾治理、应对气候挑战具有重要意义,而压裂技术能在热储层中形成复杂微裂隙系统,从而大幅度增加换热体积,是将干热岩资源转变为能源的关键。在介绍国内外干热岩压裂技术研究现状的基础上,剖析了国外干热岩主体压裂技术的特点,分析了国内干热岩开发面临的形势及压裂技术难点,提出了国内干热岩压裂技术攻关方向,即开展干热岩高温岩石力学及地应力特征、热应力作用下缝网形成机制研究,耐超高温分段/分层压裂工具研制,高温硬地层体积压裂设计方法与软件开发,裂缝长期实时监测技术研究等,以尽快形成适合我国干热岩储层特点的配套压裂技术,加快干热岩资源的开发利用进程。      

干热岩热储体积改造技术研究与试验

干热岩的岩性、力学特性和开发利用方式与常规油气资源相比差异较大,其储层改造不能直接采用页岩油气与致密砂岩油气压裂技术,需要研究适用于干热岩的改造技术。为此,利用井下花岗岩岩心和大尺寸露头岩样,采用高温测试和真三轴物理模拟系统,测试分析了高温岩石力学特性,模拟研究了裂缝起裂与扩展形态特征,分析了高温下花岗岩的脆塑性、岩石破坏特性以及天然裂缝对裂缝破裂压力、扩展路径和形态的影响特征,提出了“低排量热破裂+胶液扩缝+变排量循环注入”体积改造技术,并进行了现场试验,验证了室内研究结果。研究表明,花岗岩在高温下塑性强、脆性差、水平应力差大,岩石以张性和剪切混合破坏为主,天然裂缝和温差效应可显著降低破裂压力、提高裂缝复杂性与改造体积。研究结果对于干热岩热储高效开发具有较好的指导作用。      

胜利油田非常规油气优快钻井技术

非常规油气作为重要战略接替能源,其高效开发是缓解我国油气资源短缺、保障国家能源安全的重要举措。介绍了国内外非常规油气的钻井技术,结合胜利油田非常规油气储层特点,分析了钻井技术的难点,借鉴国外经验,研究形成了非常规油气的钻井工程设计技术、优快钻井技术、钻井液技术等3方面的核心技术,并在胜利油田进行了现场试验。应用结果表明,初步形成的配套技术,能够保证非常规油气井的顺利完钻。目前已完成4口井的钻探,均取得了良好的钻探效果,为国内非常规油气藏高效开发提供借鉴。     

中国石化极地冷海钻井技术研究进展与发展建议

北极油气资源丰富,但其低温、浅层灾害、冻土层、井筒处于大温变条件等地质、环境因素给钻井作业带来诸多挑战,为此,在“十三五”期间,中国石化以钻井安全环保高效为总目标,以解决钻井装备及工具、钻井工艺及措施、井筒工作流体的“冷”适应性问题为核心,进行了钻井灾害风险评价控制与环保、钻井关键装备及工具、钻井工艺与井筒工作液等关键技术研究,在浅层气、天然气水合物灾害地层的定量风险评价方法、–50 ℃低温轨道钻机及钻井工具、冻土层井壁稳定性评价与控制技术、低温钻井液与固井水泥浆等工程技术方面取得了重要进展,初步形成了极地冷海钻井关键技术体系。随着北极油气开发,陆地上将进入更高纬度、更厚永冻层区域,海洋上将向更深水域、常年冰或更厚浮冰海域进军,极地冷海钻井将面临更大的挑战,需要进一步完善极地冷海钻井完井技术理论与方法,研制新型钻井完井关键装备与工具,形成较为完善的极地冷海钻井完井技术体系,以满足北极地区油气藏高效勘探开发的需求,提升我国石油公司在极地油气合作项目中的经济效益和核心竞争力。      

智能钻井技术研究现状及发展趋势

随着油气勘探开发逐渐向非常规、低渗透、深层、深水等复杂油气领域发展,钻井工程在安全、经济和效率等方面面临一系列难题和挑战。基于大数据和人工智能等前沿技术的智能钻井技术,有望实现钻井过程的超前探测、智能导向、闭环控制和智能决策,从而大幅提高油气井产量和采收率,降低钻井成本,近年来已成为国内外研究热点。详细介绍了国内外智能钻井关键技术的发展现状,包括井眼轨道智能优化、钻速智能优化、智能导向钻井、井下闭环调控、智能监测与决策等技术,并分析了国内外智能钻机、智能钻杆、智能钻头、智能控压钻井系统和智能导向钻井系统等装备的主要进展,指出基于我国人工智能技术的高速发展,需要加强钻井工程与前沿理论、技术的跨界融合,强化协同创新,建立完善的智能钻井理论与技术体系,为实现我国复杂油气资源高效勘探开发和油气发展战略提供技术支撑。      

水平井钻井井身质量控制监督要点分析

目前我国70%的原油、40%的天然气依托国外进口，所以油气资源的高效开发就显得尤为重要，基于油气高效开发的硬性需求，使得水平井钻井技术在油气开发过程中得到了广泛的应用，通过水平井钻井技术的有效应用，最大程度保证了油气开采的稳定性。在开采过程中，需要做好水平井井身质量控制工作，协调好各环节的对接关系，才能使油气资源开采效率得到有效的保障。基于此，对水平井钻井井身质量控制监督环节进行了较为详尽的概述。     

中国石化重点探区钻井完井技术新进展与发展建议

近年来,中国石化在顺北、川渝和鄂尔多斯等重点探区,通过技术攻关与现场实践,初步形成了顺北8 000～9 000 m特深层钻井完井关键技术、川渝页岩气钻井完井关键技术、四川海相碳酸盐岩油气钻井关键技术和华北鄂尔多斯盆地致密气低成本钻井完井关键技术,支撑其在特深层油气、海相碳酸盐岩油气和非常规油气资源方面获得了勘探开发突破。随着勘探开发不断深入,重点探区还面临钻井周期较长、机械钻速偏低、井下故障较多、压裂提产效果不理想等一系列技术难点和挑战,需要坚持需求导向,强化关键技术攻关,推广应用成熟技术,大力实施提质、提速、提效、提产的“四提”创新创效工程,为中国石化重点探区的油气高效勘探和效益开发提供技术保障。      

干热岩钻井液技术新进展

热岩钻井液遇到的2个主要关键问题是抗高温和堵漏能力。分析了干热岩钻井施工的地质特点和钻井液技术难点,调研了干热岩钻井液体系及现场应用情况,总结了适合不同地层条件的国内外干热岩钻井液新技术,以及现阶段存在的问题,展望了未来的发展方向。目前干热岩钻井液仍是以聚磺钻井液为主的水基体系,已研究出抗高温泡沫钻井液、充气钻井液、液氮流体等,他们在现场的应用效果明显;具有地层伤害小、抗温抗盐、地层适应性强、环境友好等特点的体系是干热岩钻井液未来的发展方向。      

大庆油田钻井完井技术新进展及发展建议

“十二五”期间,大庆油田针对深层火山岩砂砾岩、致密油水平井、特高含水油田调整井和超浅稠油水平井等钻完井技术难题,在复杂地层钻完井技术、随钻测量与控制技术、深井提速提效关键技术与工具、钻井液技术和固井技术等方面开展了技术攻关,钻完井技术能力和水平得到了长足的进步和发展,并形成了具有大庆油田特色的钻完井配套技术,基本满足了大庆油田钻井提速、提效和降本的技术需求。“十三五”期间,为了满足大庆油田深部气藏和“三低”油田经济有效勘探开发的需求,实现年产油气当量4 000×104 t持续稳产的战略目标,需在深部难钻地层、复杂区块调整井和非常规油气资源等3个领域以及前沿高端技术方面开展攻关研究,持续推进大庆油田钻完井技术的进步和发展,为大庆油田健康可持续发展提供钻完井技术保障。      

中国石化石油工程技术现状及发展建议

石油工程技术是实现油气勘探开发的手段,是推进油气发展的重要动力。为了实现复杂油气藏的高效勘探开发和剩余油气的挖潜增效,满足勘探开发日益迫切的石油工程技术需求,中国石化近几年重点开展了优快钻井完井技术、复杂地层测井录井技术、特殊储层改造技术等技术攻关和相关装备的研制工作,有力支撑了中国石化70多个盆地、500多个区块的油气勘探开发和海外5大区域近40个国家油田技术服务市场的开拓。综述了中国石化石油工程技术的发展现状,着重介绍了钻井完井、测井录井和储层改造方面取得的技术突破;结合中国石化石油工程技术的发展目标和新的技术需求提出了发展建议,即加快发展关键核心技术,进一步完善适用于超深油气藏、页岩油气藏、致密油气藏、东部老油田等的集成配套技术,并重视非常规能源、深水油气开发技术的研究,全力打造一体化服务能力。      

中国石化油气田开发工程技术面临的挑战与发展方向

油气田开发工程技术的进步,为原油生产的稳定增长和天然气的快速发展提供了重要的支撑,但是开发对象日趋复杂化以及持续的低油价,需要开发工程技术创新发展,形成适应性更强的、成本更低的配套开发技术。总结了中国石化油气开发的趋势及工程技术面临的挑战,分析了高含水老油田、深层油气、非常规油气、深水油气对开发工程技术的需求,提出了开发工程技术的发展方向,并从工程技术创新、技术经济适应性、研发试验平台建设等方面提出加快工程技术发展的建议。这对推动油气开发工程技术发展,实现我国油气资源的高效开发、保障国家能源供应具有重要意义。      

2022 年 5 期目录

准噶尔盆地深层超深层已成为油气资源勘探开发的重要接替阵地,随着钻探深度增加,地质条件越来越复杂,钻井技术难度越来越大。结合准噶尔盆地超深井钻井技术进展,根据该盆地地质构造特点、压力体系分布和地层岩性特征,剖析了造成井漏、溢流、井壁坍塌、机械钻速低的主要原因,梳理了近年来在井身结构优化、控压钻井、井壁稳定和钻井提速等方面取得的技术进步,分析了准噶尔盆地39口超深井的钻井情况和存在的不足,提出了提升钻井地质环境描述能力、丰富井筒强化手段和深化高效破岩技术等发展建议,以期对准噶尔盆地超深井钻井技术发展起到推动作用。      

北美致密油钻井技术现状及对我国的启示

受天然气价格低迷影响,北美致密油延续页岩气革命,作业量及产量出现大幅增长,并在全球引领了一场非常规油气资源革命。以页岩气、致密油为代表的非常规资源的成功开发与水平井等技术的进步密不可分。从钻井工程技术的角度探究了北美致密油产量大幅提升中技术进步所起到的重要作用。首先介绍北美致密油分布情况、钻井技术发展历程及现阶段作业规模情况,并通过系统梳理目前在北美主要致密油盆地所采用的主体及前沿钻井技术,分析未来钻井技术的发展趋势,为正在起步的中国致密油开发提供借鉴。     

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天然气欠平衡钻井就是在钻开产层前采用天然气作为钻井介质，替换普通泥浆进行钻井作业，在钻井过程中井筒气柱压力低于地层压力，允许地层流体进入井筒，没有钻井液滤液和有害固相微粒进入地层。它与其它欠平衡钻井作业方式相比，具有鲜明的技术特点和独特的技术优势，是一种对于产层少污染的非常规钻井方式，是真实评价和最好保护油气层的最佳钻井方法。文章结合井浅2井，重点介绍了有关天然气欠平衡钻井的一些关键技术，主要包括储层特征、井身结构、钻具组合、气举、天然气钻进技术、不压井带压起下钻技术、不压井带压下油管技术等，并列举了天然气欠平衡钻井在该井所取得的主要技术成果。井浅2井首次在南井构造须家河组获得油气储量，实现了该构造须家河组油气勘探开发的重大突破。为勘探开发川南水敏伤害严重的低压碎屑岩储层找到了一种有效的技术手段。