过去10年国外钻井技术的重要进步

在过去10年中，国外钻井技术的发展取得了长足进步，大大提高了钻井能力和效率，降低了钻井成本。文中详细介绍这10年中的一些重要技术进步，包括连续油管钻井、钻头、随钻测量、随钻测井、地质导向钻井和自动化钻井技术等，这为我国在这方面的发展与研究提供了重要的借鉴。     

国内外新兴钻井技术发展现状

为满足勘探开发的要求,提高钻井工程效率、降低钻井成本,达到提高勘探开发整体效益的目的,国内外新兴起来了旋转导向钻井、垂直钻井、套管钻井、实体膨胀管、控压钻井和随钻测井等钻井新技术。详细介绍了国内外各种新兴钻井技术的发展状况、现场试验及应用情况,分析了各种新兴钻井新技术的技术优势及国内外的差距。最后建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具,以缩小与国外先进钻井技术的差距,推动我国石油勘探开发的快速发展。     

浅析随钻录井技术的现状及发展趋势

近年来钻井工艺快速发展,及市场现状对录井行业的发展提出挑战,传统录井技术已不能满足录井施工要求;而随钻录井作业过程中,利用各方资料和数据及时、直观、快捷的进行井眼轨迹的准确导向及定位非常重要,随钻录井技术是录井行业必然发展趋势,文章浅析了随钻录井技术的现状,及随钻录井技术发展趋势。     

随钻地质导向智能决策的实现与应用

地质导向决策是随钻地质导向技术的核心,为避免人为因素造成决策结果差别并最终影响施工效果,基于典型的在储层中部钻进、沿储层顶部钻进及追踪储层甜点等3种地质导向场景类型,收集并整理了60口井的3 000条决策样本数据进行神经网络训练,搭建智能决策平台实现随钻地质导向智能决策。训练结果表明,智能决策平台生成的导向决策准确率达到89.7%,满足地质导向实时决策分析的施工要求,并可以对已钻井的地质导向施工质量进行定量分析。该研究提高了地质导向实时决策分析的准确性以及决策效率,可优化井眼轨迹并降低钻井风险,为实现随钻地质导向技术智能化转型和加强地质工程一体化开发提供参考。     

自动化钻机向智能化发展的关键技术分析

总结了我国石油钻机在自动化方面的技术现状,包括自动化钻机总体技术、自动排管技术、司钻集中控制技术以及钻机远程信息化监测技术等。分析了自动化钻机技术发展过程中面临的技术瓶颈,包括系统作业效率问题、自动化工具稳定性及作业成功率问题、检测环节瓶颈问题、数据零散并缺少系统分析整理问题等。对自动化钻机向智能化方向发展所涉及的关键技术进行了阐述,并提出开展全新流程方式的钻机总体技术开发及电动化钻井机器人装备开发等发展建议。     

21世纪中国钻井技术发展与创新

阐述了自动化钻井的理论与优点并重点介绍了自动化钻井的10项主要技术。建议21世纪初期重点发展复杂结构井的产业化技术、钻井信息技术、绿色钻井液及其精细化学品、深井超深井技术、现代平衡钻井技术、油气层保护技术、柔管钻井和小井眼产业化技术、钻井理论研究等8个方面。钻井既是一项地下工程,就需要发展井下控制技术并将目前地面遥控的闭环钻井信息流的主要部分移到井下,逐步使钻井信息的采集和处理以井下为主,并使钻井的决策与控制主要在井下直接进行。提出了研制井下钻井微软、井下地质微软和井下油藏微软的意义,提出了井下随钻信息集成系统的原理和研究随钻闭环自动导向钻井技术创新工程的思路和技术路线。     

川庆钻探工程公司精细控压钻井系统研发及应用

控压钻井技术是近年来发展起来的一项新技术,主要应用于窄安全密度窗口、不确定性压力系统地层的安全钻进。在国内外控压钻井技术发展基础上,基于智能化、信息化、集成化的钻井技术发展方向,采用分散集中控制思路,研发出一套自主知识产权的精细控压钻井系统,实现井筒压力闭环精细控制。该系统通过随钻实时监测井底及地面工程及设备参数,并进行分析及决策,实现井底压力的自动精确控制。该系统在南堡油田进行工业应用,开创了国内控压钻井技术工业应用的先河,解决了该区块奥陶潜山窄安全密度窗口地层恶性漏失、漏喷共存、难以钻达设计地质目标的难题,取得了显著效果。     

复杂结构井磁导向钻井技术进展

复杂结构井可以有效提高复杂油气田单井产量和最终采收率，磁导向钻井技术是复杂结构井钻井的核心技术之一。总结了近年来磁导向钻井技术的主要研究进展，包括邻井距离随钻电磁探测系统、螺线管组随钻测距导向系统及三电极系救援井与事故井连通探测系统等主要研究成果，重点论述了磁导向钻井的技术原理及井下磁信标、弱磁探测仪、测距算法及纠偏控制方法等关键技术，并介绍了磁导向钻井技术在SAGD双水平井、连通井、救援井及丛式井钻井防碰中的现场应用情况。其中，邻井距离随钻电磁探测系统已在稠油SAGD双水平井钻井中得以成功应用，不仅在注入井水平段实现了磁导向水平钻进，而且在造斜井段也实现了磁导向钻进。分析认为，需加强多学科协同创新研究，以进一步提高磁导向钻井系统的耐温性能或研发新型耐高温磁导向钻井系统，实现磁导向钻井技术在复杂结构井的推广应用，提高钻井效率，保证钻井作业安全。      

胜利油田钻井完井技术新进展及发展建议

“十二五”期间,胜利油田为了实现复杂油气藏的高效开发和剩余油气的挖潜增效,深入开展了复杂结构井钻井、随钻测控仪器、新型破岩工具、膨胀管及钻井液完井液等技术研究与工具研制,初步形成了满足滩海浅海、低渗透、超稠油等难动用油气藏勘探开发需要的配套钻井完井技术。现场应用表明,大位移井、密集型丛式井技术的进步有力推动了滩海浅海油气藏的整体开发和降本增效,水力喷射径向水平井、近钻头地质导向及磁性导向钻井等技术丰富了复杂断块、超稠油等类型油气藏的精细开发手段,捷联式垂直钻井、扭转冲击钻井工具、高性能钻井液及实体膨胀管封堵等技术有效解决了复杂深井机械钻速慢且井下故障多的技术难题。在分析目前胜利油田钻井完井技术现状的基础上,分别从钻井装备自动化、高端随钻测控、信息化及绿色环保钻井等方面提出了“十三五”期间的发展建议,有利于进一步推动胜利油田钻井完井技术的快速发展,更好地满足复杂油气藏高效开发和剩余油气挖潜增效的需求。      

数字化钻井系统的构建及相关问题研究

数字化钻井系统是将先进的信息化、智能化和自动化技术集成后，通过在钻井过程中的广泛应用，实现最优化钻井的成套综合技术，数字化钻井系统是完成钻井工程作业的一套完整的技术方法和可以实施的一种技术手段。数字化钻井系统的构建包括现场设备层、井队操作层、专家决策层和油田管理层等4个信息层次，以及对应4个信息层次的钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控管理、钻完井机电设备与测试仪器和钻井信息网络等5个子系统。目前数字化钻井系统尚需研究其网络化、信息资源、自动化钻井设备与测试仪器和智能化井下工具等问题。     

复杂地质条件下复杂结构井的钻井优化方案研究

在复杂地质条件下钻复杂结构井及特殊工艺井时,在地质和工程方面存在许多不确定性因素和复杂性问题.随钻导向、实时优化、井下动态诊断及其集成技术是解决这些难题的有效途径,基于智能钻柱,提出了把上述三项技术集成为一个整体的集成化的SOD系统;应用智能钻柱及其相关配套技术能提高双向闭环信息传输速率达10⁴～10⁶bps,同时能从地面向井下输送10～25kW的电力.给出了智能化钻井“导向—优化—诊断”集成系统总体结构设计方案.该系统能使地质条件透明化,使钻井过程简化并能提高钻井效率,有利于精确控制井身轨迹,可随钻分析钻柱(尤其是底部钻具组合、钻井工具)的力学行为,能优化钻井过程,实时识别和处理井下异常工况,能降低钻井成本约20%.     

智能钻井技术现状与发展方向

随着大数据、人工智能等数字化技术与自动化钻井技术的不断融合发展,钻井作业正在由自动化转向智能化。智能钻井技术具有学习、记忆和判断功能,能够实现部分钻井作业的自主决策和控制,减少现场作业人员,大幅提高作业效率和安全性。通过介绍智能钻井技术及其组成,分析了国外智能钻井技术现状与发展趋势,结合中国智能钻井技术发展现状,提出了智能钻井技术攻关方向,包括框架规划与标准体系、数据实时测量技术、信息高速传输技术、自动控制系统、钻井智能决策分析系统和智能钻井一体化技术。     

基于IPC、PLC、PROFIBUS的电动钻机智能控制系统

论述了基于IPC、PLC、PROFIBUS的智能控制系统在国产 70 0 0m交流变频电动钻机中的应用 ,介绍了智能控制网络系统软件、硬件的构成 ,涉及钻机动力监控、绞车自动化控制、转盘软扭控制、软泵控制、自动送钻、电子防碰、一体化仪表、电液气联控、电视监控、智能司钻控制等多个方面。将钻井作业的各种监测控制、预警提示等高度集成于网络中 ,实现了对系统各装置的远程数据传输和状态监控。改变了传统的钻井作业监控模式 ,优化控制和监测整个钻井过程 ,为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、网络化、智能化的设备管理平台     

智能钻柱设计方案及其应用

用旋转导向钻井工具在复杂地质条件下钻复杂结构井、特殊工艺井以及建设智能油井是21世纪的重要课题和发展方向之一。分析了钻井液脉冲无线随钻传输以及电磁波传输所存在的问题,指出采用导线传输方式既能由地面向井下输送足够的电力以电控井下仪表传感器和专用硬件,同时又能建立10^～10^6b／s的超高速率传输多类参数的有线实时双向闭环钻井信息“高速公路”。提出了智能钻柱的设计思路及方案,并分析了智能钻柱的功能、优点。     

降斜防斜控制技术

防斜打直的传统作业方法是采用慢速的轻压吊打法。随着水平井钻井技术的发展,导向钻井控制井斜及连续控制工艺已应用在定向井和直井中,但增加了钻井成本。要实现降斜打快、防斜打直的目标,必须突破“轻压吊打”的传统观念束缚,采用新的降斜防斜技术。文中从分析井斜原因入手,提出采用钟摆钻具大钻压降斜和光钻铤大钻压防斜的技术手段,以及公转法防斜的基本技术特征,通过几十口定向井实钻证明这些方法是可行的。该技术成倍提高机械钻速,具有推广实用价值。     

胜利油田优快钻井技术实践与认识

介绍了胜利油田导向钻井技术、新型钻头、钻井工程软件包、新型钻井液、新型固控技术、新型喷嘴、复合钻井技术和井身质量控制技术共8项钻井配套新技术的研究与应用情况，与1997年相比，钻井速度明显提高，建井周期明显缩短，社会经济效益非常明显，具有很大的推广应用价值。     

大庆油田自动化钻井技术可行性研究

自动化钻井具有钻井过程优化．自动控制，优质高效钻进，井身质量好，能精确控制井身轨迹，钻深井、超深井、探井、复杂井的成功率大．成本低，钻井时效高．经济效益好等优点。简要介绍了自动化钻井系统．详细介绍了其子系统即地面自动控制系统、井下自动控制系统和钻井信息系统的组成及原理。结合大庆油田的技术现状制定了几套大庆油田实行自动化钻井的方案，通过可行性分析．得出大庆油田可应用自动化钻井技术的结论，并建议加快自主研制自动化钻井系统的速度．以提高我国钻井技术水平，缩小与国际钻井技术水平的差距。     

钻井工程异常预警系统的设计与应用

为了提高钻井现场工程异常预警的智能化水平,在现有的综合录井异常预警方法的基础上,采用智能化的模糊诊断专家系统技术建立钻井工程异常预警系统。该系统应用了智能化和面向对象技术进行系统分析、建模和设计,能够紧密结合现场的实际情况,对不同区域的不同类型的过程异常实现自动化预警,提高了预警的效率和质量。文章对该系统的设计思路及预警系统建立模型及应用和发展方向进行了分析。     

智能油井管在石油勘探开发中的应用与发展前景

指出了钻井液脉冲无线随钻传输以及在井下用电池或涡轮发电机供电所存在的问题.先进的钻井、完井、采油技术需要既能由地面向井下输送足够的电能以电控井下仪表、传感器等钻井硬件,同时又能建立104～106bps的超高速率传输多类参数的有线实时双向闭环钻采信息"高速公路".介绍了智能钻柱的形成与发展,指出了智能油井管在石油勘探开发中应用的功能、优点及发展前景,提出了智能钻杆的设计、研制方案及与智能钻柱配用的多种电控井下硬件等创新点,认为智能油井管是实现智能钻井、完井和建设智能油井以及智能化油田的技术关键和创新工程.