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。     

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。     

前景广阔的激光钻井技术

旋转钻井这种机械破岩方式于20世纪初取代顿钻以来，虽然不断取得进展，但并没有根本性的变化，而且随着钻井难度越来越大，钻井成本总体呈上升趋势。要想大幅度降低钻井成本，需要开发一种更加有效的替代方法。     

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。     

激光钻井与微钻井技术发展

冷战结束后,美国国会委托国防部星球大战防御部把已研究多年的激光技术用于民用工业。为此位于新墨西哥州科特兰空军基地的美国空战研究实验室和位于新墨西哥州白砂导弹发射场的美国空军高能激光系统测试中心,开始了将激光技术向民用转化方面的研究,将激光技术引入了石油工业,从而将给钻井和完井施工带来一场革命。     

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。      

毫米波钻井技术

为了给我国毫米波钻井技术的研发提供借鉴和思路,研究了国外毫米波钻井技术的现状和成果。毫米波钻井技术是利用大功率回旋管毫米波发射机发射的毫米波电磁能强束熔化蒸发岩石,高压空气或氮气携岩屑（实际是携纳米级粉末）进行钻井。毫米波技术可省去常规钻井更换钻头和下套管固井等工序,因此可以缩短钻井周期。室内试验表明,毫米波钻井的机械钻速与毫米波的功率、岩石的蒸发比能及吸收功率密度密切相关。毫米波钻井技术为提高钻井速度、降低钻井成本提供了一种可行的新思路和新方法。      

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     

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。     

激光破岩试验及激光技术在石油工程中的应用

针对激光技术在石油工程技术领域的应用,国内学者开展了大量理论研究,为了验证理论分析和激光破岩实际效果,搭建了激光试验系统,开展了硅质砂岩岩样激光直线扫描及定点打孔试验,分析得出激光破岩效果与激光光束参数、扫描速度、光斑尺寸及岩屑清理等因素相关。根据激光扫描和打孔试验结果,有针对性地提出了气体钻井激光辅助破岩和激光射孔2方面应用,并重点从激光光源优选、高能激光远距离传输及井下适应性3个方面分析了激光应用需要解决的关键技术。所得结论对激光技术在石油工程领域应用具有重要的指导意义。     

水基钻井液润滑剂研究进展与展望

为提高水基钻井液的润滑性,缓解日益突出的长水平段高摩阻问题,促进水平井钻井技术的持续发展,国内外开展了大量关于环保高性能水基钻井液润滑剂的研究。介绍了近年来国内外醇醚类、烷基糖苷类、改性植物油类、复配型、惰性固体类、囊包型润滑剂和极压润滑剂的最新研究进展,并评述了各自的优缺点,在此基础上对水基钻井液润滑剂的发展进行了展望。     

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素（钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等）分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。     

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。     

国内气体钻井研究新进展

气体钻井能极大提高机械钻速,利于井斜控制。综述了国内气体钻井研究取得的最新进展,主要包括以下几个方面：考虑各种因素的影响,修正了最小注气量;加强了井壁稳定性因素与影响规律研究;各种新技术被用于气体钻井的录井作业,改善了录井效果;空气锤的开发及应用成为气体钻井的发展方向;钻具（柱）失效原因与机理分析为防治措施提供了理论依据。此外,文章还对今后气体钻井的研究方向进行了展望。     

泡沫钻井流体消泡技术研究进展

泡沫钻井技术具有携岩能力强、耗气量少、能够防止地层漏失、有效处理地层出水等优点.从钻井实践看,泡沫流体稳定性强,返至地表后难以消泡,泡沫基液只能一次性使用,泡沫材料消耗多、成本高,制约了泡沫钻井技术的发展.对国内外现有消泡技术进行了调研分析,对自然消泡法、物理消泡法和化学消泡法的消泡机理及特点进行了详细介绍和分析.     

国外无伤害钻井液技术研究进展

概括了国外无伤害钻井技术的发展过程,简要介绍了钻井过程中储层伤害机理和钻井液暂堵理论和方法的新进展,重点介绍了国外最新的无伤害钻井液体系,总结了国外储层保护钻井液的发展方向。     

控压钻井技术探讨与展望

所有的现代油气井钻井技术均包含控压钻井技术,明确这一概念,对组织实施和研究发展这一技术至关重要。指出控压钻井技术的应用范围应包括过平衡钻井、近平衡钻井、欠平衡钻井、精细控压钻井及自动(闭环)控压钻井。其中精细控压钻井技术是指在钻井过程中,能够精确控制井筒环空压力剖面、有效实现安全钻井的钻井技术。对不同控压钻井方式的定义分别进行了明确的阐述,分析了控压钻井技术的现状。从用途出发,将控压钻井技术分成了5级,这将有利于钻井施工的安全评估。对控压钻井技术下步发展方向提出了建议,并指出未来控压钻井技术发展的目标是在钻井过程中,能够自动随钻监测环空压力剖面,反馈至地面后能自动调整流量和回压等控制参数,实现环空压力的闭环监测与控制。     

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。