深井钻录、测试技术和配套装备创新进展及应用

深井钻录、测试技术和配套装备(二期)研发项目主要针对深井钻井关键技术瓶颈问题进行研究。经过"十二五"科研攻关,形成了精细控压钻井装备与技术、山前复杂地层超深井钻井关键技术、以气体钻井为代表的高效破岩技术、复杂地质条件下深井钻井液技术、深井高温高压固井技术、新型录井装备及智能采集系统、深井酸性气层测试及数据传输系统、旋转导向钻井系统、钻井工程设计和分析软件9项重大成果,解决了我国深井钻完井作业方面存在的部分技术瓶颈问题,使我国7000m钻井技术基本成熟、8000m钻井技术获得突破,大幅度提升了深井钻完井技术水平。     

塔河油田深井穿盐膏层钻井液技术

深井盐膏层钻井施工风险极大,常会引起卡钻和套管损坏,影响安全钻井。通过对塔河油田深井盐膏层矿物组分、理化特征等进行综合分析,阐明井壁失稳的主要原因,为选择钻井液体系提供理论基础;对适应于该段的钻井液体系和现场维护处理技术进行了探索,提出了欠饱和盐水钻井液技术方案,并在T913井、TK827井、TK1106井进行了现场应用。结果表明,井下复杂大幅度降低,钻井周期大幅度缩短,经济效益较好。     

蓬莱气区超深井钻井提速技术

近年来,随着我国油气资源的勘探开发向深层、超深层迈进,深井、超深井数量快速增长,但超深井钻井过程中仍面临诸多难题,亟需开展超深井复杂地层钻井技术研究。以四川盆地中部蓬莱气区为例,储层埋藏超深,地质条件复杂,纵向产层多,压力系统复杂,断层、膏盐、高压盐水发育,必封点多,井控风险高;蓬莱气区超深井钻井在钻井过程中遇到机械钻速低、故障复杂时效高、钻井周期长等问题。为此,对蓬莱气区开展钻井提速技术研究。通过对已钻井实钻数据进行分析,总结提出3个制约钻井提速的瓶颈问题,并重点介绍了针对问题形成的技术对策与初步实施效果。研究结果表明：(1)通过缩短大尺寸井段长度,钻井速度得到有效提高;(2)通过将高低压层段放入两个钻井开次,故障复杂发生率得到有效控制;(3)通过优选堵漏材料、扩展安全密度窗口的高效承压堵漏技术,能够解决窄安全密度窗口井段喷漏同存难题;(4)通过在难钻地层采用“个性化PDC钻头+螺杆”复合钻井技术、应用扭力冲击器、大尺寸钻具,难钻地层提速效果明显。结论认为,上述技术对策有效解决钻井提速难题,为蓬莱气区超深井安全快速钻井提供了有力的技术支撑,也为其他区块超深井钻井提供了技术参考。     

川西地区复杂超深井钻井技术

四川盆地川西北地区超深井普遍存在多压力系统,多套管必封点,大尺寸井眼长,局部地层可钻性差、研磨性强,深部地层高温、高压、高含硫和窄安全密度窗口等技术难点,井下易发生溢、漏、垮、卡多种复杂及故障,钻井速度慢,整体钻井周期长,严重影响深层高产气藏的效益化勘探开发。研究人员通过开展井身结构优化与高效承压堵漏技术的研究攻关,拓展形成适用于四川盆地川西地区超深井钻井的非标井身结构1套,发展出以“个性化钻头+长寿命井下工具+优质钻井液体系+精细控压钻井”为核心的超深井钻井提速提效综合技术,建立了川庆钻井工程技术信息一体化系统,实现了川西北地区复杂超深井钻井速度成倍提高,井下复杂和故障得到有效控制,钻井周期大幅缩短,大大加快了四川油气田川西地区深层气藏的整体勘探开发进程,对国内其他类似地区深井超深井钻井具有良好的借鉴意义。     

大庆庆深气田深井快速钻井技术

为加快庆深气田深层天然气勘探开发步伐,进行了钻头选型、复合钻进、井身质量控制、井下复杂情况预防和气体钻井等深井快速技术研究与现场试验,深井机械钻速提高了23.1%,钻井周期缩短了58 d。详细介绍了庆深气田深井快速钻井技术和现场试验情况,并分析了试验效果,对庆深气田深井钻井提出了开展钻头选型试验、完善钻头序列,研制适应硬地层的牙轮钻头,研究营城组地层防塌技术和抗220℃高温水基钻井液体系及水泥浆体系的建议。     

提高深井钻井速度的几种技术

综述了国外近期深井钻井实践，探讨了深井钻井中深井钻井模拟技术、优化设计技术、近平衡钻井技术、钻头选型技术，应用井下动力钻具提高钻速技术，使用顶部驱动系统和随钻测量系统技术，深井钻井液技术和建立钻井分析及指挥中心等可行性技术，同时指出了我国深井钻井技术应开展的主要工作。     

国内外深井钻井技术进步与经济评价初探

通过对国内外近25年来井深超过4500m的各种各样深井钻技术与经济情况的调研分析,认为美国和欧洲北海地区井钻井技术居领先水平,前苏联和我国与国际先进水平有10年以来差距,对比研究了三种不同的深井钻井技术经济评价方法（体系）特点,初步探讨了深井钻井科技进步的纵横向变化规律及深井钻井技术经济评价的系统科学问题。     

元坝地区复杂深井新型井身结构与应用

针对元坝地区传统井身结构方案井控能力差、机械钻速低、事故复杂时效高以及钻井风险大的不足,在对比分析国内外深井井身结构特点的基础上,研究了突破元坝地区复杂深井钻井瓶颈的井身结构系列。形成了元坝地区复杂地质条件下套管下深的确定方法,提出了适用于元坝地区复杂地质特征的新型井身结构系列——"508mm-406.4mm-298.4mm-219.1mm-168.3mm-120.6mm-裸眼"。元坝22井应用表明,新型井身结构系列达到了预期设计目的,钻井事故与复杂时效降低53.15%,钻井周期缩短20.91%。新型井身结构系列有助于增强元坝地区复杂深井的钻探能力,缩短钻井周期,也为我国深井超深井套管尺寸选择提供更多余地,是我国复杂深井井身结构系列的重要补充和发展,对提升我国复杂深井钻井技术水平获得更好经济效益具有十分重要的现实意义。     

克拉苏构造带博孜1区块复杂超深井钻井完井关键技术

克拉苏构造带博孜1区块复杂超深井钻井完井存在上部巨厚砾岩层钻速低、钻井周期长、固井质量差、钻井安全风险高等技术难点.为解决这些技术难点,结合区域地质特征,通过理论分析优化了井身结构,优选了系列钻井提速技术、提出了组合式盐底卡层技术,制定了一系列防漏堵漏技术措施和固井技术措施,形成了克拉苏构造博孜1区块超深井钻井完井关键...     

提高四川深井超深井钻井速度的技术途径

四川地区地质条件复杂，深井超深井钻井速度低、完井要求高、勘探开发成本高，严重制约了深部地层油气勘探开发的进程。为此，对影响四川复杂地质条件下深井超深井钻井速度的主要技术难点进行了分析，并根据龙岗1井的成功经验和当前国内外钻井技术现状，提出了四川复杂地质条件深井超深井提高钻井速度的技术途径，包括浅中层沙溪庙组-须家河组层段采用气体钻井、中深层雷口坡组-长兴组层段采用复合钻井（螺杆钻具＋转盘配合PDC钻头）等新工艺、新技术与成熟技术配套应用的提速技术方案以及科学设计井身结构、配套应用新工艺、新技术和加强钻井装备配套等做法。     

国内外深井钻井技术进步与经济评价探析

通过对国内外近28年来井深超过4 500 m的各种各样深井钻井技术与经济情况的调研分析,认为美国和欧洲北海地区深井钻井技术进步居领先水平;我国深井钻井技术近20年快速发展,但与国际先进水平仍有10年以上差距.初步探讨了深井钻井科技进步的纵横向变化规律以及深井钻井技术经济评价的系统科学问题.简要评价了国内两大盆地及陆上两口最深记录井的深井钻井技术水平和经济指标.     

大庆油田深探井钻井液体系应用现状

大庆石油田深层勘探储气层在纵深上高度分散，具有层位多，储气层岩石类型多和储层性质多的特点，并具有孔隙度低，渗透率低和储层压力系数低的特征，还具有含水饱和度高，粘土矿物含量较高和温度梯度高的特性，钻井过程中要求钻井液具有较低的密度，较强的井眼稳定性，钻井过程中要求钻井液具有较低的密度，较强的井眼稳定性，较高的抗温度能力和较好的保护储层能力，对两性离子、硅酸盐、水包油，油包水等钻井液体系在“井眼质量”和“保护储层能力”方面的使用效果进行了对比分析，提出了可逆化转换的油包水钻井液和低固相强抑制复合醇盐水钻井液化系将是大庆油田深井钻液体系的发展趋势，简述了此2种钻井液体系对大庆油田勘探的适应性和研究重点。     

The use of grass as an environmentally friendly additive in water-based drilling fluids

Excellent drilling fluid techniques are one of the significant guaranteed measures to insure safety,quality,efficiency,and speediness of drilling operations.Drilling Quids are generally discarded after the completion of drilling operations and become waste,which can have a large negative impact on the environment.Drilling materials and additives together with drill cuttings,oil.and water constitute waste drilling fluids,which ultimately are dumped onto soil,surface water,groundwater,and air.Environmental pollution is found to be a serious threat while drilling complex wells or high-temperature deep wells as these types of wells involve the use of oil-based drilling fluid systems and high-performance water-based drilling(luid systems.The preservation of the environment on a global level is now important as various organizations have set up initiatives to drive the usage of toxic chemicals as drilling fluid additives.This paper presents an approach where grass is introduced as a sustainable drilling fluid additive with no environmental problems.Simple waterbased drilling fluids were formulated using bentonite,powdered grass,and water to analyze the rheological and filtration characteristics of the new drilling fluid.A particle size distribution test was conducted to determine the particle size of the grass sample by the sieve analysis method.Experiments were conducted on grass samples of 300.90.and 35 μm to study the characteristics and behavior of the newly developed drilling fluid at room temperature.The results show that grass samples with varying particle sizes and concentrations may improve the viscosity,gel strength,and tiltration of the bentonite drilling fluid.These observations recommend the use of grass as a theological modifier,filtration control agent,and pH control agent to substitute toxic materials from drilling fluids.     

科学大洋钻探的成就和深远影响

本文对过去25年来DSDP/ODP的运行作了概要的历史性回顾,指出大洋钻探是全新的地学思维-全球地质学的摇篮、遍及世界各大洋的总长度182km的深海岩芯为全球板块构造学说提供了直接证据;孕育了古海洋学,为全球演化、高分辨率全球地层学、深海沉积理论、全球事件及世界油气资源的分布和成因等重大地学课题提供了巨量信息。对新世纪大洋钻探的前景作了展望。     

腰英台地区深井钻井提速技术

腰英台地区深井地层具有岩石可钻性差、井壁稳定性差、井底温度高等特点,因此钻速较慢,钻井周期较长。为加快该地区的勘探开发进度,降低钻井成本,在该地区进行了深井钻井提速技术研究。通过针对不同地层的多种PDC和牙轮钻头优选、井底动力钻具和复合钻井试验、新型射流式冲击钻井工具试验及深井抗高温防塌钻井液研究应用等方面的攻关研究,最终形成了一套适合腰英台深井的钻井提速技术。经过现场3口井的应用,取得了显著的提速效果,平均机械钻速提高13.7%,平均钻井周期缩短27.1%。新型钻井液体系的应用有效降低了钻井复杂时效,提高了井身质量,为钻井提速创造了有利条件。建议在该地区继续进行新工具新工艺的现场试验,最终形成一套完善的深井钻井提速技术。     

川西深层水平井井身结构探讨

川西深层资源丰富,但地质情况复杂,具有岩石超致密、压力高、产量大等特点。常规直井和定向井面临钻井周期长、机械钻速慢、裂缝钻遇率低等难题。针对须家河组钻井难点,结合目前的工具工艺技术水平,从水力参数优化、防漏堵漏工艺、定向配套工具以及套管防磨等方面入手,提出了川西深层水平井井身结构设计方案,即:采用常规钻头-套管系列,技术套管尽量下至水平井段,减少四开施工难度,水平井段采用215.9mm钻头施工。同时该井身结构方案首次提出将须三、须二同时揭示,通过钻井液技术解决喷漏同存难题,降低须二段钻井难度的设想。该井身结构设计有利于提高深层水平井钻井成功率,同时也为川西深层直井、定向井井身结构设计提出了新的思路。     

关于钻井（探）工程可持续发展的几点设想

钻井工程是一门工程科学，有自己的基础理论和各种各样丰富的实践，在“上天，入地，下海，登极”的科学技术活动中已扮演了重要角色，应用范围还在日益扩展。钻井工作是日以继夜的，随着国民经济的和平崛起，其功能还在不断创新。提出4项建议：参加大洋综合钻探计划；筹划开发属于我国专属经济区的海底固体矿产资源；共同研究我国开采天然气水合物的钻井设备和工艺；派出一定钻井力量勘探开发非生物源油气，扩大我国寻找油气资源的新领域。参3     

粒子冲击钻井系统研究初探

介绍了粒子冲击钻井系统的原理及优势,并对美国Particle Drilling Technologies,Inc.粒子冲击钻井系统的相关技术和现场试验情况做了论述,结合国内的研究成果,阐述了粒子冲击钻井系统的3大组成部分:粒子冲击钻井钻头、粒子注入系统和粒子回收处理系统的组成及其相应的工艺流程。粒子冲击钻井系统及相关项目的研究,为国内深井、超深井钻井速度的进一步提高提供了一种全新的思路和办法。     

巴麦地区钻井难点分析与提速关键技术

巴麦地区是中国石化在西北地区的勘探开发新区,钻井过程中存在中上部地层阻卡严重,二叠系、石炭系井壁稳定性差,深部地层可钻性差、机械钻速低等技术难点。针对这些技术难点,进行了高压喷射钻井技术和优化水力参数的研究与现场试验,优选了钻头和螺杆类型,进行了涡轮复合钻井技术研究与现场试验,提出了微裂缝地层井壁稳定技术。结果表明:高压喷射钻井技术与常规钻井相比,平均机械钻速提高26.0%～29.3%;311.1和215.9mm井眼段采用优选的钻头,机械钻速分别提高29.0%和43.0%;二开和四开井段采用优选的螺杆,机械钻速提高27.0%～100.0%;高速涡轮复合钻井与常规钻井相比,机械钻速提高146.0%,与螺杆复合钻井相比机械钻速提高20.0%;中速涡轮复合钻井与螺杆复合钻井相比,机械钻速提高23.0%;应用微裂缝地层井壁稳定技术后未出现井壁失稳问题,实现了微裂缝地层安全钻井。     

ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件

随着石油勘探开发转向深部复杂地层和钻井工程设计与施工的精细化,钻井工程对软件的依赖性正逐步增强。为了拥有适合于中国石油当前和未来发展需要的钻井工程软件,中国石油集团钻井工程技术研究院经过"十一五"科技攻关,开发了具有自主知识产权的ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件,初步解决了我国钻井软件长期依赖于国外软件的局面,基本满足了国内油田钻井工程设计与施工分析的需要。文章对ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件在功能、特点、关键技术和解决的主要问题等多个方面进行了阐述,详细介绍了该软件开发的控压钻井设计与分析系统、地层压力预测分析与监测系统、岩石力学分析系统、钻井液设计及分析系统、固井工程设计与分析系统、欠平衡(气体)钻井设计与分析系统、钻柱力学分析系统、钻井数据库管理系统、钻井实时监控与技术决策系统等功能与应用。