激光钻井技术研究进展与展望

采用传统旋转钻井技术钻井时钻具磨损严重,需经常更换钻头,钻井周期长,成本高。而激光钻井技术可大大提高钻井速度,缩短钻井周期。综述了国内外激光钻井技术在激光/岩石/流体相互作用原理和岩石快速相变的热力学与传热学2大基础学科中的研究成果。指出了激光钻井技术面临的诸多问题,深入分析了影响激光直接钻井破岩效率的因素。提出将激光钻井技术与机械旋转钻井技术相结合的激光辅助破岩技术,并阐述了激光辅助破岩技术的原理,为激光钻井技术的发展指明了研究方向。     

激光技术或许使天然气钻井彻底变革

美国天然气研究院、美国空军以及美国陆军正进行联合研究,以便确定激光技术是否可以用于天然气钻井。一个两年期的基础研究项目将检验应用激光技术进行钻井与完井的可行性、成本、利益及环境影响。对激光应用的进一步了解可能带来几种产品的开发,包括井下激光钻机、常规及挠性油管钻井应用的激光辅助钻头、激光射孔工具以及侧钻与定向激光钻井装置。天然气研究院基础研究部的技术经理ＲｉｃｈａｒｄＰａｒｋｅｒ说,激光技术具有使二十一世纪的天然气钻井发生彻底变革的潜在可能性,用激光钻井实现技术突破,可能产生类似于世纪之交旋转钻…     

激光钻井技术现状与关键技术

随着钻井深度的增加和钻井成本的提高,传统钻井工艺越来越不能满足勘探开发的需要,在此契机之下,激光钻井技术以具有高速度、低成本、高效率、高安全和低伤害等的钻井优势迅速发展起来。介绍了激光特性、激光钻井的原理和技术研究进展,阐述了激光钻井的优势,分析了激光钻井的关键技术,最后提出了激光钻井技术的未来主要发展方向。认为激光钻井技术在破岩机理、清岩机理、激光传输、激光钻机等方面已经取得许多研究成果,但实现商业化应用还存在一系列难题,如钻井用激光钻机、完善的井控系统、激光参数优选、激光钻井经济性评价、复杂地层激光钻井技术等。随着这几年激光钻井技术的迅速发展,专家预计2020年可能投入商业化应用。如果激光钻井得以应用,将给钻完井带来一场深刻的革命。     

激光钻井研究新进展

激光钻井研究大概开始于60和70年代，但这些研究主要是理论上的—物理斌验受到激光技术的限制，那时的激光能量也很小。     

前景广阔的激光钻井技术

美国“亚力山大油气通讯”(Alexander's Oil & Gas Connection)杂志介绍了激光钻井技术的起源:1998年2月24日,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合制定了一个研究计划,即“激光钻井”,这是美国军方“星球大战”技术转化到民用工业应用领域的系列项目之一。该计划预计用5a时间,耗资600万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。参加项目的除了美国气体研究院之外,还有Colorado矿业学校。美国军方人员称,将这一军事技术转为民用,可以从根本上减少石油钻井成本,并且降低石油开采的     

21世纪的激光钻井技术

美国天然气技术研究院(GTI)和他们的合作者,在美国星球大战计划所取得的激光技术研究成果的基础上,探索一种在地球深部开采油气的有别于目前旋转钻井的新方法。1999年美国天然气技术研究院、美国能源部(DOE)的国家能源技术实验室(NETL)和几个项目参加单位,他们根据石油、天然气工业建立起来的基础研究,在探索激光钻井是否可行的新技术研究方面组成了研究集团,开始了激光钻井的技术研发。     

快速钻井概述

钻井方法从顿钻法．旋转钻法（它分为转盘钻法和井底动力钻法、顶驱钻法）、射流钻法发展到复合钻法、激光钻法等新的方法。如复合钻井法是将顿钻法．转盘钻法、顶驱钻井法和井底动力钻法进行有机的复合．根据钻井情况,作业特点和工艺技术要求．交替选择两种钻井方法复合进行工作．以此来提高钻井速度,减少事故的发生,降低钻井成本。现在油田应用的复合钻井技术有空气锤钻井技术．双驱复合钻井技术、旋冲钻井技术等。     

激光钻井:理解激光和岩石相互作用原理

介绍了激光钻井的研究成果,探讨了许多关键性的问题,最终在不同激光条件下进行了每种岩石样品比能的检测,同时还对样品中分裂/熔化区和熔化/蒸发区的界限进行了更精确的测定.用于激光钻井的激光器主要包括:HF(DF)激光器、化学氧化碘激光器、CO2激光器、CO激光器、游离电子激光器、钕钇铝柘榴石激光器.还介绍了包括切削方案、激光系统、能量传输、钻柱和井底钻具组合、钻井液和固控系统在内的激光钻井系统的发展情况.美国天然气技术研究院将继续开发激光钻孔工具,并尽快使其商业化.     

激光钻井技术研究展望

主要介绍了目前在石油领域具有实用价值的七种激光技术。为了保证最高效的钻井应对激光器的类型进行选择。激光深井破岩中高温岩屑运移的多相流动理论和激光钻井破岩中的安全性与环境保护，还有待深入研究。激光钻井的优点主要体现在机械钻速比传统的机械钻速高很多，极大地减少了钻井成本。对激光钻井未来发展所面临的挑战和研究重点做了分析与展望，认为在未来激光钻井研究中，主要应考虑以下五个方面：复杂的地层条件、井眼的清洗和异常压力的控制、井筒中气体对机械钻速的影响、温度和压力的双重影响、斩波脉冲和连续波脉冲的选择。     

前景广阔的“激光钻井”

美国“亚力山大油气通讯”(Alexander′sOil&GasConnection)杂志追述了石油钻井中的激光钻井技术起源。1998年2月2 4日,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合发起了一个研究计划,即“激光钻井”,这是将美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一个内容。这项计划预计5年时间,耗资60 0万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。激光钻井有两种激光发生器。一是利用化学的氧化碘激光发生器(COIL) ,这种发生器最初是美国空军用于跟踪和击毁敌方导弹的激光武器。这种激光器所具有的波长与振幅…     

国内外激光钻井破岩技术研究与发展

激光钻井破岩是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题。它包括5大基础科学问题，即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石快速相变的热力学与传热学、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井的安全与环境保护科学等。详细评述了国内外激光钻井破岩技术的研究水平与进展，指出大功率激光器的小型化、井喷控制和井漏防治、井壁岩石釉化层强度与井眼防坍塌能力、油气藏的发现与储层保护、激光束在井下环境传输性能、每米钻井成本的经济性等问题将是未来的重要研究内容。     

前景广阔的“激光钻井”

“激光钻井”是美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一个内容。PHILLIPSE公司使用化学氧化碘激光发生器(COIL) ,利用光纤输送能量,在岩石上钻出2 5 .4mm的孔(或许是真正的小井眼钻井)。与常规钻井过程相比,激光钻井不需要钻井液、钻头、油管和套管,也不产生钻屑。可以大幅度降低成本。据称,将这一军事技术转为民用,最大的受益是从根本上减少石油钻井成本,并且降低石油开采的风险。此方法近来由美国PHILLIPSE公司进行现场试验,其穿透“像三明治一样的岩层几乎就在数秒之间”。与常规钻井相比,激光钻井1 0h的钻…     

美国钻井设备开发新动态

为适应现代钻井工艺的发展,大幅降低钻井作业费用,美国一些石油公司正在研制更先进的钻井设备,其中包括价廉的海上钻井系统、激光钻井系统和液压喷射钻井系统等。海上钻井系统的关键技术主要有：可膨胀的连续油管（CT）、智能CT钻井系统以及动力定位小型钻井船;激光钻井系统将为气井钻井技术带来历史性变革;液压喷射钻井系统主要用于钻分支井,钻井成本低,钻速高,可使井的采油量成倍增加。     

前景广阔的“激光钻井”

美国亚力山大油气通讯(Alexander’sOil&GasConnection)杂志追述了石油钻井中的激光钻井技术起源。1998 0 2 2 4 ,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合发起了一个研究计划,即“激光钻井”,这是利用美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一项内容。这项计划预计用5a时间,耗资＄6 0 0万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研究产品是1台激光钻机。Brien上校为这一项目的负责人之一,参加项目的除了美国气体研究院之外,还有Colorado矿业学校。激光钻井有2种激光发生器。一是利用化学原理设计的氧化碘激光发生器…     

利用高能激光改进气井的钻井和完井

1994年,美国开始把已研究多年的激光技术应用从军事转移到工业。美国天然气技术研究院开展了一个2年的研究项目＂将适合于星球战争的高能激光用于钻天然气井＂,目的是检验高能军用激光应用于油气钻井的可行性。经过研究得出以下结论：①激光能切割所有岩性的岩石;②绝对能量和波长、排气压力、井眼尺寸等参数对于切割岩石都是十分重要的;③激光破碎岩石所需能量的理论估算一直以来都被广泛接受,但是对熔化和蒸发岩石需要能量的估算值比试验值要高很多。2000年后,开始研究在现场条件下脉冲激光与岩石之间的相互作用。并得出剥落岩石能量需要量,连续波激光与脉冲激光影响对比,钻井液对激光剥落岩石效率的影响关系。     

破岩钻井方法及高压水射流破岩机理研究

简要分析回顾了破岩和钻井方法的发展，论述了激光钻井和高压水射流钻井的发展潜力。阐明了高压水射流钻井技术已具备工业应用的可行性。分析了高压水射流破岩机理研究中的关键问题及解决途径，介绍了利用数值模拟和试验相结合的方法研究高压水射流破岩机理所取得的一些突破性进展，提出了建立和完善高压水射流破岩理论体系、发展水射流钻井技术的研究方向。     

激光破岩方法研究及在石油钻井中的应用展望

激光钻井破岩研究是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题,它包括5大基础科学问题,即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石相变的热力学与传热学理论、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井的安全与环境保护科学等。阐述了激光直接破岩的机理,即击碎、熔化和蒸发的作用,并综述了国内外激光破岩试验研究成果,解释了比能、二次作用等专业概念;主要对激光破岩试验中出现的岩石热裂、液体汽化效应进行了分析,得出了影响激光热裂岩石、激光汽化钻井液的因素,从理论上探讨了激光-气体机械联合钻井与激光激励汽化射流辅助钻井方法的可行性,同时指出了发展激光钻井技术的优势及难点,为激光技术在钻井中的应用指出了研究方向。      

高效破岩前沿钻井技术综述

高效破岩技术是钻井工程中的基础技术,是提高破岩效率、减少钻进时间和降低钻井成本的重要因素之一。着重介绍当前一些主要的高效破岩钻井技术,如高压水射流破岩技术、旋冲钻井破岩技术、粒子冲击破岩技术、激光钻井破岩技术、电子束破岩技术等,并综述了各种高效破岩技术的原理、特点和国内外发展趋势及当前应用情况等。分析结果表明:高压水射流破岩技术、旋冲钻井破岩技术等传统破岩技术在一定时间仍将是高效破岩钻井技术的主体,而激光钻井破岩技术、电子束破岩技术等新型高效破岩钻井技术处于探索阶段,但会逐渐成为钻井破岩技术的发展方向。     

前景广阔的“激光钻井”

美国“亚力山大油气通讯”(Alexander’sOil&GasConnection)杂志追述了石油钻井中的激光钻井技术起源。1 998年2月2 4日,由美国气体研究院、美国空军和美国海军联合发起了一个研究计划,即“激光钻井”,这是利用美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一个内容。这项计划预计用5a时间,耗资60 0×1 0 4 美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。Brien上校为这一项目的负责人之一,参加项目的除美国气体研究院之外,还有Colorado矿业学校。激光钻井有2种激光发生器。一是利用化学的氧化碘激光发生器,…     

尾管钻井技术及其应用

尾管钻井技术主要用于对相邻地层存在很大压差的困难井段进行短距离快速钻进，是一种开发压力衰竭产层的钻井新技术，该技术已在一些油气田投入应用。取得了显著的技术效益和经济效益，介绍了尾管钻井技术的发展概况及其分类。尾管钻井使用的井下工具，施工工艺和实际应用等情况，指出了尾管钻井的施工要点。并对该技术研究发展的方向提出了建议。