中国石油:钻井全面提速

新油田的发现离不开油气勘探,而实现油气勘探开发目标的基本保障,依靠的则是钻井技术的不断突破和钻井人的开拓进取。中国石油钻井行业的代表人物前有铁人王进喜,现有"大庆新铁人"李新民。长期以来,钻井全面提速是中国石油集团公司的重点工作之一。2005年四川石油管理局创造的"磨溪速度",拉开了中国石油钻井提速的序幕。     

把握提速提效质控点

钻井提速是钻井工程技术转变发展方式的大势所趋,也是油田勘探开发实现科学发展的必由之路。近年来,中国石化华北石油局西部工程公司在川东北工区开展提速提效活动中,不断总结在施工中积累的经验,形成的技术管理措施,不但有效提高了项目整体技术水平,并且制定和完善的"川东北钻井技术模式",很好地指导了各井队钻井施工。本期案例就是借助该公司的经验,在剖析川东北地区客观条件制约天然气钻井速度、效益的基础上,论证如何把握提速提效的质控点,打好天然气钻井工程的组合拳,不但让提速带来油气产量的显著上升,更带来经济发展方式的根本转变。     

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在油气勘探开发中，钻井是必不可少的基本环节。钻井技术从上世纪至今已经历了经验钻井、科学化钻井、自动化智能钻井3个阶段。21世纪钻井技术发展的主导趋势是向钻井自动化及智能控制系统方向发展。文章综述了钻井技术的发展，阐述了它对于促进油气勘探开发的作用：钻井技术的发展极大地提高了油气勘探开发的效益，改善了油气田勘探开发的效果。同时，随着石油工业的发展，由于油气勘探开发领域的进一步扩大及可持续发展战略等的要求，对钻井技术提出了越来越高的要求，促使钻井技术有新的较大的发展，以满足油气勘探开发的需要。并展望了现代钻井技术的发展与油气勘探开发的未来，指出钻井技术必将进一步在剩余油挖潜、提高采收率、开发边际油气田、改善油气田开发效果、进一步提高油气田勘探开发经济效益等方面发挥更大的作用，为油气工业作出更大贡献。     

冲击破岩钻井提速技术研究现状与发展建议

提高钻井速度不仅是提高我国油气效益开发及深地勘探等方面的重要技术手段,同时对保障国家能源安全意义重大。冲击破岩钻井技术在国内外油田现场应用并获得了良好的提速效果,持续开展此类技术攻关有望攻克当下我国深地高温高压硬岩地层进尺低、提速难的技术痛点。介绍和分析了轴向冲击、扭力冲击和轴-扭耦合冲击辅助钻头破岩钻进技术方面的实践及发展动态。结合冲击破岩钻井技术现状,阐明了冲击辅助钻头破岩力学原理是冲击破岩钻井提速技术的关键问题,综述了国内外研究学者在冲击辅助钻头破岩物理实验、理论模型和数值模拟等研究方法上取得的科学进展。针对冲击破岩钻井提速技术的发展提出了相关建议,即加强在材料结构优化设计、智能化控制、多元技术融合和井场应用优化等方面的研究力度,为我国能源高效开发做出贡献。     

川渝气田深井和超深井钻井技术

20世纪70年代以来，通过组织科技攻关和新技术试验，取得了一系列重大技术成果，发展了一整套适合四川盆地碳酸盐岩裂缝性气藏地质特点的天然气配套钻井技术；全面开展了以提高机械钻速为中心的钻井新技术配套攻关试验和推广应用，深井钻井速度不断提高。然而，深井钻井速度低、成本高的问题仍严重制约着川渝气田天然气勘探开发的快速发展。20世纪90年代末以来，企业深化改革和油气勘探开发的发展，推动四川盆地深井钻井技术进入了快速发展的新时期，在欠平衡钻井、气体钻井、水平井钻井和深井钻井提速等重大项目的科技攻关与钻井新技术及新装备的集成配套推广应用等方面，取得了一系列成果和突破。针对川渝地区复杂地质条件和油气勘探开发的要求，提出应继续开展对井漏、高含硫气井钻井完井、深井固井等技术研究。加强高端钻井装备与工具的引进和配套开发，不断发展四川气井井控技术，以满足川渝气田地区深井钻井日益复杂的井控技术要求。     

转变发展方式 促进钻探企业做大做强

随着我国油气勘探开发逐步向深层、低渗透、非常规等领域发展,对工程技术的依赖程度加剧,钻探工作量呈现出快速增长的态势;技术服务市场呈现出多元竞争主体、多样化竞争手段、多层面激烈竞争的格局。中国石油工程技术服务业不仅面临着国外工程技术服务公司、国内民营企业、以及二者"联合体"等多方面的挑战,而且在体制上、技术上、核心竞争力上都存在一些问题,亟待转变发展方式,使目前的"大而不强"成长为"又大又强"。文章介绍了中国石油钻探企业现状与技术实力,并与国外知名工程技术服务公司和承包商进行了对标分析,提出中国石油工程技术服务业在服务模式上,应逐步由单项工程技术承包向提供一体化解决方案转变;在技术开发上,应由跟踪模仿向自主创新转变;在工作目标上,应由单纯的钻井提速向提速、提产转变;在服务功能上,应由常规油气钻探向非常规、新能源和深水油气钻探转变,并适时整体整合上市,以实现工程技术业务的跨越式发展。     

中国陆上深层油气勘探开发关键技术现状及展望

近年来中国深层油气勘探开发得到快速发展,而技术发展则起到了非常重要的支撑作用。针对中国深层油气复杂的工程地质环境,梳理了近年来取得长足发展的四大技术体系,主要包括：①深层复杂构造地震成像与储集层预测技术体系,包含针对深层的地震“两宽一小”采集技术、逆时偏移处理技术、复杂构造综合建模技术和变速成图技术,提高了构造解释精度,保证了深层地质体的高精度成像和预测;②深层提速增效钻井工艺技术体系,大幅度提高了钻井速度,降低了钻井成本和钻井风险;③深层高温高压测井评价技术体系,为准确判别储层性质及流体性质提供了保障;④深层高效开发技术体系,特别是深层储层提高改造体积技术的发展和成熟,提高了单井产量和深层油气开发的效益。在分析基础上,针对今后深层油气勘探开发面临的挑战,从①深层地震采集处理及解释技术、②深层安全高效钻完井与控制关键技术、③深层高温高压测井评价技术以及④深层油气藏改造、堵水与举升技术4个方面指出了深层油气勘探开发技术的未来发展方向,并强调发展适用性和经济性的技术体系是实现深层油气高效、低成本勘探开发的关键。     

二连地区钻井提速技术

在保证井身质量的前提下提高钻井速度,是加速产能建设,降低油气生产成本的先决条件.二连油田生产区块零星分散,地层古老且各区块地层差别较大,易发生井漏,小钻压吊打及部分井段钻头选型与地层不匹配等影响钻井速度的因素各不相同,直接导致了机械钻速徘徊不前,钻井周期延长,制约了勘探开发的部署.近年来,工程技术人员通过不断的探索、研究和实践,寻找到了一套以井位预移、井身结构优化、复合钻井技术强化等综合技术措施为主提高钻井速度的方法.经过在巴音都兰、乌里亚斯太、吉尔葛朗图等地区的推广应用,在钻井速度提高了17.1%的同时,消除了"狗腿"现象,井身质量合格率100%.     

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。     

欧共体ENERGIE计划中的几项重要技术

欧共体已经开始实施一项称为“ENERGIE”的新的研究计划,旨在提高油气田的勘探开发效率,降低油气开采费用和减小油气开采对环境的影响。ENERGIE计划的目标是,到2010年将勘探钻井成功率由目前的20％提高到40％,同时降低勘探开发费用大约30％,深水技术也是ENERGIE计划的主攻方向之一。这项替代原先的THERMIE计划的ENERGIE计划将继续资助那些具有创新性的研究项目。文中介绍ENERGIE计划中的7项重大技术。     

依靠技术创新 强化组织管理 大庆油田钻井提速见成效

提高钻井速度,缩短建井周期,对于加快油气勘探开发步伐具有重要的意义。快速、安全、环保,是钻井工艺技术研究永无终结的课题。大庆油田为了提高钻井速度专门成立了相应的组织机构,在加强生产现场组织领导和生产管理的基础上,开展了空气钻井、复合钻井、钻头优选、井身结构优选以及抗高温钻井液等一系列开发研究和现场试验,在老区深层和新区探井钻井过程中见到了实际的提速成果。     

振动冲击钻井提速技术现状及发展趋势

经过长期的钻井提速理论研究及现场应用,业内相继研发出多种类型的振动冲击提速工具,并取得了一定效果。分别对轴向振动冲击和扭向振动冲击提速技术的类型、工艺原理及技术现状进行了分析,并对轴扭复合冲击提速技术原理及现状进行了阐述。结合目前振动冲击钻井技术现状,阐述了振动冲击钻井技术的发展趋势,即结合非常规油气资源开发技术需求,加大长水平段钻井提速技术研究工作、延长振动冲击钻井提速工具的井下使用寿命等,并结合油田发展技术需求,加大井下智能钻井提速技术的研究力度,以期降低油田开发成本。     

海洋控压钻井技术探讨与展望

海洋勘探开发逐步走向深水,深水钻井中的涌、漏、卡、塌等井下复杂是进行深水油气资源勘探开发的重要障碍,为此国外广泛应用了海洋控压钻井技术,解决了钻遇的窄密度窗口、海洋表层作业问题、消除隔水管进气的影响,以防止钻井事故、保护储层、减少非生产时间、降低作业费用。介绍了井底恒压控压钻井技术、泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术、HSE控压钻井技术4种主要技术方式的特点与应用效果,分析了目前国内发展该技术应用环境尚不成熟与限制条件等问题,指出未来要着重进行海洋控压钻井技术的适应性、装备及工艺方面的研究。     

大庆深层钻井提速技术

为提高大庆深层钻井速度,加快勘探开发进程,开展了大庆深层钻井提速技术研究。借鉴国内外深层提速技术成果,分开次、分层段制定了不同的提速对策,建立了大庆深层自上而下的钻井技术序列。二开井段优选应用T1951DB型、CK506型、CK606型等PDC钻头,全部实现PDC钻进,施工周期控制在25.00 d以内;三开井段分析对比了液动旋冲工具、涡轮钻具、气体钻井3种提速技术的现场试验效果,确定了气体钻井适用井段最短长度为900.00 m,液动旋冲提速工具适用于岩石可钻性级值小于7的井段,涡轮钻具主要用于岩石可钻性级值大于7的硬地层。大庆深层提速技术在19口井进行了应用,平均钻井周期缩短48.60 d。研究结果表明,大庆深层钻井技术序列的建立,解决了大庆深井钻井提速技术单一、集成应用少、整体提速效果不明显的问题。      

深地勘探钻井技术现状及发展思考

中国深地油气资源丰富,随着油气勘探开发的进一步发展,深地领域将是中国未来油气勘探开发的主要发展方向,对保障国家能源安全具有重要的战略意义。文章通过调研国内外深地勘探钻井的发展现状,分析总结了深地勘探钻井技术中的关键技术——井身结构设计、高效破岩、钻井提速、抗高温高压测控工具、耐高温钻完井液、井筒压力精细控制、复杂故障防控、高温固井、钻井装备等在深地勘探钻井中的发展状况,并在此基础上提出了未来深地勘探钻井中有待继续攻关完善上部大尺寸井眼的钻井、多压力系统安全钻进、抗超高温井筒工作液以及抗高温高压随钻测量工具等关键技术及装备,并指明在地质工程协同发展基础上,大尺寸井眼提速、多压力系统安全钻井、高温井筒工作液、高温高压随钻测量和井下工具、完井试油技术和装备发展等关键技术及装备的攻关思路,期望为中国深井超深井钻完井技术的发展提供参考借鉴。     

川中蓬莱气区复杂超深井钻井技术研究与实践

川中蓬莱气区地层压力系统复杂,目的层灯影组埋藏超深,须家河组、沧浪铺组等地层可钻性差,嘉陵江组至灯影组固井井段长、安全密度窗口窄,钻井过程中机械钻速低,漏喷垮卡等故障复杂多,油层悬挂尾管固井后出现水泥环和顶封失效,喇叭口气窜等问题,安全钻井风险高。针对该区的上述问题,通过深入开展地质特征研究、井身结构优化设计、溢漏早期监测与预警技术、精细控压技术、高性能钻井液体系等研究及应用,有效降低了该区的钻井复杂和井控风险,保障了安全钻进;优选了难钻地层高效钻头、提速工具,集成应用钻井参数强化等提速工艺,有效提高了大尺寸井眼和沧浪铺组等难钻地层的钻井速度;创新应用自愈合水泥浆体系、全自动控压固井工艺优化等固井技术,有效保障了尾管的固井质量。通过56井次的现场应用发现,故障复杂和井控风险有效降低,须家河组和沧浪铺组的机械钻速同比提高了20%以上,尾管平均固井质量合格率92.31%,并创造了PS6井亚洲第一深井等钻井纪录。该区块的研究成果有效提高了区块油气勘探开发速度,并为类似区块的快速勘探开发提供了参考。     

超高压水射流钻井技术现状及发展建议

随着油气勘探开发逐渐向深层超深层油气、非常规油气和海洋油气发展,提高钻井速度,缩短建井周期,降低作业成本,对于经济高效勘探开发油气资源具有重要意义。高压水射流钻井技术是利用高能流体进行破岩,由于能显著提高钻井机械钻速,一旦得到商业应用,将会对油气勘探开发产生革命性影响。在介绍高压水射流钻井技术破岩机理的基础上,分析了国外70 MPa以上高压水射流钻井系统的基本原理、主要特点和试验情况,指出了各种高压水射流系统商业应用存在的问题,针对国内高压水射流钻井技术发展现状提出了具体的发展建议。     

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。      

他的人生围着钻头转

身为中国石油工程技术研究院的一员,崔龙连始终坚守在钻井提速提效科研的最前沿。2007年以非石油专业背景进入中国石油工程技术研究院从事科研工作后,崔龙连便开启了他的石油人生之旅。初来乍到之时,中国工程院院士苏义脑的一番话深深触动了他:"国内油气供应不足,主要资源潜力区在深层、超深层。但深部油气资源钻井速度低、费用高、周期长,严重制约了有效勘探开发。"     

长宁页岩气小井眼钻井技术可行性研究

小井眼钻井技术是页岩油气勘探开发过程中节约钻井成本的关键措施之一,有效应用该技术可降低约30%的勘探开发成本。为进一步缩减与国外先进技术差距,持续降低我国页岩油气开发成本,针对四川盆地长宁页岩气田地质工程特征,借鉴国内外小井眼钻井技术成果,深入分析了长宁小井眼钻完井技术实施难点,并充分考虑储层改造和生产等后期措施,论证了长宁页岩气田小井眼钻井的技术及经济可行性。研究结果表明：小井眼技术有利于提高钻井速度,并节约钻完井物料和经济成本,是进一步促进页岩油气效益开发的有效手段;应用小井眼技术可实现水平段专打将解决同一井段多压力系统优快钻井难题,且可缩短钻井周期,节约经济成本;全井筒瘦身大约可节约成本11.62%;只在?215.9 mm井段瘦身,可节约成本7.82%左右。所得结论可为长宁区块小井眼钻井提质增效提供理论及技术指导。