國外鉆井裝備技術發(fā)展現(xiàn)狀

國外鉆井裝備技術發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在，世界石油和天然氣工業(yè)正面臨結構轉(zhuǎn)型，新興市場層出不窮。石油和天然氣工業(yè)已成為工業(yè)的中心和熱點。在這樣的背景下,鉆井技術緊隨油氣工業(yè)發(fā)展步伐,盡管面臨著前所未有的困難和挑戰(zhàn),但也迎來了創(chuàng)新和發(fā)展的難得機遇。縱觀近年來世界鉆井技術發(fā)展動向,鉆井正發(fā)生著深刻變化。極端環(huán)境下的資源勘探開發(fā)正成為熱點和焦點,材料、通訊、計算機技術的飛速發(fā)展、鉆井的遠程控制和自動化操作使得作業(yè)區(qū)域不斷擴大。重大安全事故帶給鉆井行業(yè)的不是膽怯和放棄,而是不斷提高的更加嚴格的技術標準和操作管理規(guī)程,更加充足的探索未知領域的勇氣。今天,那些走在世界前列的開拓者已經(jīng)學會了如何處理短期目標與長遠發(fā)展、局部效益與整體利益的矛盾關系,學會靈活地通過合作與共享實現(xiàn)高效發(fā)展,他們在實現(xiàn)自身飛速發(fā)展的同時也給后來者提供了豐富的可供借鑒的經(jīng)驗。經(jīng)過百年的發(fā)展,鉆井行業(yè)雖然經(jīng)歷了反復的跌爬滾打,無數(shù)的失敗和打擊,但從未后退過,相反是在加速前進。加拿大油砂、巴西的鹽下層石油和美國的“致密頁巖油氣”正改變著世界的能源版圖。跟蹤世界鉆井技術發(fā)展動向,把握世界鉆井技術發(fā)展脈搏,對于掌握未來發(fā)展領域,調(diào)整和優(yōu)化當前的技術研發(fā)方向,提前做好技術儲備,實現(xiàn)國際化發(fā)展目標具有至關重要的意義。120繁榮的鉆井市場與熱點是鉆井技術發(fā)展的前提2012全球鉆完井活動持續(xù)回升,“頁巖氣”、“致密油/頁巖油”、“極地”、“深水”等繼續(xù)成為行業(yè)聚焦重點,推動水平井、工廠化作業(yè)等鉆井技術,以及快速移動鉆機、深水鉆機、極地鉆機等鉆井裝備的快速發(fā)展。2012年全球油氣勘探開發(fā)投資達6040億美元,自2009年以來持續(xù)保持2位數(shù)的遞增。全年鉆完井支出總額達3600億美元,在2011年高峰基礎上又增加11%,比2005年增加140%。2012年石油均價為每桶112美元,創(chuàng)歷史最高年度均價水平,而作為全球第二大原油進口國,中國原油進口成本成為全球最高地區(qū),而進口原油總成本更達1.38萬億元,成為中國最大單項進口商品。2012年全球鉆井數(shù)超過11萬口,全年平均鉆機數(shù)3166臺(不包括中國、俄羅斯等),其中北美市場2235臺、國際市場931臺。68.6%的鉆機分布在北美。陸海鉆機的利用率和日費均有所增長,鉆井承包市場規(guī)模逐漸回升。2012年全球上游油氣并購共完成679筆交易,共有92宗交易的價格超過10億美元,總額達到4020億美元,大大超過了2010年創(chuàng)下的2120億美元的紀錄。其中3個最大交易占到了全球總交易額的38%,達970億美元:俄羅斯國有石油巨頭俄羅斯石油公司620億美元收購TNK-BP公司,中國海洋石油總公司180億美元收購加拿大尼克森公司以及美國自由港邁克墨倫銅金礦公司172億美元收購PlainsE&P公司。中石油、中石化、中海油2012年海外收購賬單成績斐然,投資金額超越以往任何年份,海外收購花費達254億美元。繁榮的鉆井市場與突出的鉆井熱點引領了鉆井技術的發(fā)展方向。鉆井技術裝備在頁巖、深水、極端環(huán)境和安全環(huán)保方面表現(xiàn)突出。頁巖氣大開發(fā)推動水平井、快速移動鉆機及叢式井、批鉆井等技術發(fā)展。深水鉆井備受關注,推動鉆井裝備升級與鉆井技術創(chuàng)新齊頭并進。鉆井安全愈受重視,推動防噴器改造與風險預測軟件研發(fā)。北極油氣成為焦點之一,促使國外公司加緊建造極地鉆井裝置。1.12鉆井關鍵技術和新產(chǎn)品美國的“頁巖氣革命”正在改變世界能源格局,帶動世界許多國家投入頁巖氣開發(fā),中國、印度、澳大利亞、阿根廷、英國、墨西哥等國加入了頁巖氣鉆探行列。針對頁巖鉆井中鉆機移動慢、施工自動化程度低、鉆機占地面積大、頁巖坍塌、油基鉆井液昂貴、水平井造斜難、鉆完井成本高等諸多問題,近年來相繼推出了一系列鉆機、鉆頭、井下工具、泥漿、固井等新型鉆井技術裝備和方法,有效地降低了頁巖鉆井的周期和成本,提高了頁巖氣產(chǎn)量。廣泛采用水平井、叢式井設計結合批鉆井技術,使鉆井開發(fā)井網(wǎng)覆蓋區(qū)域最大化,作業(yè)流程最優(yōu)化。推出多種適用批鉆工藝的快速運移鉆機,如Drillmec鉆井公司的液壓絞車鉆機可減少30%的非生產(chǎn)時間,減少運移和安裝成本40%,提高大位移井、水平井鉆井效率50%。貝克休斯公司推出PDC-牙輪混合鉆頭,在頁巖地層和交互地層鉆進,鉆速更快,進尺更多,壽命更長。史密斯公司推出新型鋼體聚晶金剛石復合片(PDC)頁巖鉆頭,可快速、有效鉆曲線和長水平段,消耗水力能量更少,切削深度更深,狗腿控制更容易。鉆井液方面,M-ISWACO推出新型頁巖水基鉆井液,可在含有可溶性鈣、鹽和酸氣的地層中也能保持穩(wěn)定,改變了頁巖氣鉆井不易用水基泥漿的事實。井下工具方面,斯倫貝謝公司推出新型旋轉(zhuǎn)導向工具造斜率高達17(°)/100ft,一次起下完成垂直和水平井段的鉆進,從而在油藏中布置更多的井眼,并提高水平井的鉆井效率。1.2北極油氣勘探開發(fā)前景廣闊,開發(fā)和研究難度日益增大,需進一步控制在全球最嚴重的北極在高油價和高能源需求下,北極油氣成為相關國家和國際大油公司關注的焦點之一,美國、挪威、俄羅斯、丹麥、加拿大、日本、韓國、印度等國都在加快針對北極的“圈地”運動。2011年殼牌公司的北極圈海域鉆井計劃獲得美國政府批準,于2012年夏展開鉆探工作;挪威宣布計劃在北極水域?qū)嵤└嗟你@井作業(yè);殼牌、?？松梨诘葒H石油公司也通過合作、收購等形式參與北極地區(qū)的油氣勘探開發(fā)項目。北極是目前全球油氣鉆井活動熱點地區(qū)之一,早在2008年,美國地質(zhì)調(diào)查局就預測北極地區(qū)蘊藏著900億桶未探明原油儲量、1670萬億立方英尺天然氣。評價還指出其中84%的油氣資源集中在北極海域。北極油氣儲量占全球未探明技術可采儲量的22%,包括13%的未探明原油儲量,30%的未探明天然氣儲量和20%的未探明天然氣液儲量。美國地質(zhì)調(diào)查局的評估還顯示,北極地區(qū)未探明石油儲量的70%位于全世界5個近海地區(qū),包括阿拉斯加州北極地區(qū)、Amerasia盆地、東格陵蘭島裂谷盆地、東巴倫支海盆地和加拿大西格陵蘭地區(qū)。超過70%的未探明天然氣儲量位于西西伯利亞盆地、東巴倫支海盆地和阿拉斯加州北極地區(qū)。全世界獨立石油公司、國家石油公司不惜花費數(shù)十億美元巨資和多年時間計劃在北極地區(qū)從事油氣勘探開發(fā)活動,為的是能夠在這種全球最極端、最惡劣的環(huán)境中,獲得一份資源分成。美國地質(zhì)調(diào)查局還指出,到2008年,加拿大、俄羅斯和阿拉斯加的陸上區(qū)塊已經(jīng)投入開發(fā),新發(fā)現(xiàn)的超過400個油氣田位于北極圈內(nèi)。這些油氣田預計油氣當量可達2400億桶,約占全球探明常規(guī)油氣儲量的10%。目前一些大型石油公司及俄羅斯、挪威、加拿大、美國等國家已經(jīng)在北極海域開始石油鉆探活動,北極油氣勘探開發(fā)如今正受到業(yè)界推崇,然而一些作業(yè)者和政府正在呼吁,北極油氣開發(fā)需要更加嚴厲的安全監(jiān)測。2012年OTC會議將北極開發(fā)難度分為中等難度、高難和極端困難3個等級。1.3雙作業(yè)鉆機深水鉆完井同樣聚焦了2012年全球目光。多公司在墨西哥灣接連取得重大深水發(fā)現(xiàn),巴西鹽下發(fā)現(xiàn)幾個新的深水油藏,尼日利亞、安哥拉以及印尼的深水項目正在進行。與此同時,康菲公司蓬萊19-3漏油事故、雪佛龍巴西漏油、俄羅斯鉆井平臺沉沒這一系列安全環(huán)保事故的發(fā)生,對鉆井提升安全標準,升級設備等級提出迫切要求。墨西哥灣深水鉆探重啟后,Nobel、?？松梨?、殼牌和挪威先后宣布在該地獲得重大深水發(fā)現(xiàn),赫斯和雪佛龍斥資23億美元開發(fā)該地區(qū)深水油氣田,巴西鹽下發(fā)現(xiàn)幾個新的深水油藏,尼日利亞、安哥拉以及印尼的深水項目正在進行。深水鉆井已被美國、挪威、巴西等國作為重點發(fā)展的技術,研發(fā)力度進一步加大,深水作為未來全球油氣資源開發(fā)的重要基地,石油公司的勘探開發(fā)投資不斷增加,重大油氣發(fā)現(xiàn)不斷出現(xiàn),油氣儲產(chǎn)量增勢明顯,作業(yè)水深超過1500m的超深水鉆井裝置在未來一段時間內(nèi)將依然保持供不應求的局面。為減少深水鉆井中用于組裝、拆卸鉆桿及下放、回收水下工具等作業(yè)時間,多公司推出了雙作業(yè)鉆機。雙作業(yè)鉆機通過雙聯(lián)井架設計結合2套提升系統(tǒng)(旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及鉆井液循環(huán)系統(tǒng))可實現(xiàn)主、輔雙井口作業(yè)方式,將一些準備工作與正常鉆井同步進行,大大提高鉆井效率。目前在建的深水鉆機基本上全部配備雙作業(yè)鉆機,如荷蘭Huisman設備公司為深水半潛式鉆井平臺和鉆井船設計的雙作業(yè)箱式鉆機井架的提升力達1090t,額定鉆深能力達12192m。采用新型雙井架設計可減小半潛式鉆井平臺和鉆井船的尺寸,顯著提高鉆井作業(yè)效率。殼牌公司將新型自動控壓鉆井裝置和套管/尾管鉆井技術相結合,解決枯竭油田鉆井難題。挪威開發(fā)簡化的MPD,通過改進節(jié)流控制系統(tǒng)、簡化地面系統(tǒng)使MPD更加高效。另外,泥漿帽鉆井可解決嚴重漏失地層鉆進問題。Huisman公司的鉆井平臺旋轉(zhuǎn)式懸臂梁可圍繞甲板上的固定點旋轉(zhuǎn),聯(lián)合多功能箱式鉆塔,創(chuàng)造了一種輕質(zhì)構造,使相同的支撐腿提供更大的鉆深能力和更多的甲板自由面積。自升式鉆井平臺可變載荷907t,懸臂梁尺寸64.8×19.2×12m,最大延伸26.8m,橫向旋轉(zhuǎn)37.8m,鉆塔高度61m,大鉤載荷1090t,最大鉆井深度10668m。HelixWellContainmentGroup(HWCG)推出了應對漏油事故的井口溢油控制裝置,該裝置使用了Sonardyne寬帶聲波監(jiān)測技術,在井口壓力為68.9MPa情況下,每天可收集8745桶石油或269×104m3天然氣。Sonardyne系統(tǒng)由地面指揮單元、智能聲波遠程傳感器和海底電子模塊組成,可遠程監(jiān)測壓力和溫度變化,并及時上傳到地面。隨著深水不斷取得重大油氣發(fā)現(xiàn),勘探開發(fā)熱點已從美國墨西哥灣、巴西、西非拓展到中東、亞太等地區(qū)。全球海洋鉆井作業(yè)水深紀錄不斷刷新。2003年Transocean公司在美國墨西哥灣創(chuàng)造了3051m的世界海洋鉆井作業(yè)紀錄,2011年該公司再次刷新了紀錄,在印度海域創(chuàng)造了新的世界紀錄–3107m。對石油工業(yè)而言,海洋既是高新技術的主要用武之地,也是高新技術的發(fā)源之地。為迎接未來更加嚴峻的挑戰(zhàn),深水鉆井技術裝置的發(fā)展方向主要是:海洋環(huán)境適應能力更強(比如向北極拓展);作業(yè)水深不斷加大;鉆深能力更強;結構多樣化(比如圓筒形、深吃水半潛式等)、多功能化;信息化、自動化、智能化;鉆井效率更高(越來越多地配置雙作業(yè)鉆機);更加安全、環(huán)保、舒適。BP墨西哥灣泄油事故以后,海洋鉆井的安全環(huán)保備受關注,要求更加嚴格,定將推動海洋鉆井技術裝備上一個新的臺階。2鉆井技術與裝備國外近年來在鉆機裝備、鉆頭及破巖工具、控壓鉆井、高速信息傳輸、井下工具、鉆井液及新材料等方面取得顯著進展,推動了鉆井技術與裝備不斷進步。2.1標準化的作業(yè)模式工廠化鉆井(FactoryDrilling)是叢式井場批量鉆井(PadDrilling)和工廠化鉆井(FactoryDrilling)等新型鉆完井作業(yè)模式的統(tǒng)稱,是指在同一地區(qū)集中布置大批相似井、使用大量標準化的裝備和服務,以生產(chǎn)或裝配流水線作業(yè)的方式進行鉆井和完井的一種高效低成本的作業(yè)模式。工廠化作業(yè)模式利用快速移動式鉆機對叢式井場的多口井進行批量鉆完井,一種是批量鉆完井后鉆機搬走,采用工廠化壓裂模式進行壓裂、投產(chǎn);另一種模式是以流水線的方式,實現(xiàn)邊鉆井、邊壓裂、邊生產(chǎn),鉆完一口壓裂一口,這也是目前美國非常規(guī)油氣開發(fā)上普遍采用的作業(yè)模式,以一個6口井井場為例,這種最新的同步作業(yè)模式比以前可節(jié)省62.5%的時間,作業(yè)效率進一步提升。工廠化作業(yè)是鉆完井作業(yè)模式的一次重大突破,目前已在全球范圍內(nèi)得到推廣應用,必將助推未來非常規(guī)油氣高效開發(fā)。近年來在長慶蘇里格氣田、新疆致密油、吉林致密油、四川致密氣開發(fā)中發(fā)揮了重要重要。2.2提高安全性能油氣裝備制造商和鉆井承包商一直在研發(fā)或改進鉆機設計和鉆井裝備,使之更安全、更環(huán)保。通過不斷地提供新的或改進的操作系統(tǒng)或裝備,盡可能減小鉆臺上鉆機的尺寸來提高安全性。通過自動化提升移動性、靈巧的設計和專業(yè)化滿足日益苛刻的環(huán)境條件。一些很有前景的新鉆機系統(tǒng)也在設計或測試中。2.2.1連續(xù)循環(huán)鉆井技術自旋轉(zhuǎn)鉆井誕生以來,起鉆時鉆桿從井眼起出1個、2個或3個接頭后,放上吊卡,卸扣,排管,吊卡放下,這一步驟不斷重復著。連續(xù)運動鉆機(CMR)設計打破了傳統(tǒng)理念,能夠完成常規(guī)鉆桿的連續(xù)、快速起下鉆,以及常規(guī)套管的連續(xù)、快速下套管作業(yè),并實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)和連續(xù)鉆進。鉆桿下入速度達3600m/h,為深層油氣勘探開發(fā)提供一種高效低成本的鉆井系統(tǒng)。連續(xù)運動鉆機2套起升系統(tǒng)配合連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)開辟了連續(xù)鉆井和連續(xù)循環(huán)的可能性。CMR屬于工業(yè)聯(lián)合項目,于2010年年中完成。通過對試驗井的分析顯示,鉆井周期可節(jié)約15%~25%,進一步的設計,自動化與CMR技術結合,將節(jié)省30%~40%的鉆井周期。目前,CMR正由挪威油井系統(tǒng)技術集團(WeST集團)旗下的WeST鉆井產(chǎn)品公司通過一個聯(lián)合工業(yè)研究項目開展研發(fā)。CMR主要部件包括:雙井架,設計緊湊,合二為一,看上去像1個井架;2個井架機器人;2套提升系統(tǒng),配備頂驅(qū)和自動上卸扣裝置,兩提升系統(tǒng)各自的提升能力為750t;兩套自動管子操作設備。連續(xù)運動鉆機實現(xiàn)鉆柱連續(xù)起下、連續(xù)循環(huán),有望引領海洋鉆機發(fā)展方向。2.2.2基于-垂直裝配井架的模塊化鉆機Sparta鉆機(圖1)以其安全、高效、高運移性鞏固了它在北美頁巖氣區(qū)塊的地位。便攜式的模塊化設計使該鉆機在井與井間移動時能夠沿任意方向安裝井架大門,且符合美國運輸部嚴格的運輸限制。Sparta鉆機集成了兩大結構技術--垂直裝配井架和液壓絞盤提升四角底座。鉆機可提供735~1000kW,可以移動裝配有頂驅(qū)、滑動游車和鉆井大繩軸的井架。2.2.3鉆機的優(yōu)先運行Patterson-UTI屬于新一代的高效可移動鉆機。可視化電子鉆井系統(tǒng)通過自動控制鉆壓、壓差和鉆速將PDC鉆頭和井下鉆機性能最優(yōu)化,良好的安全性貫穿于EDS整個系統(tǒng),包括WichitaDM236電力制動,先進的天車和鉆臺防護。鉆機的專業(yè)移動系統(tǒng)搭配管扣實現(xiàn)鉆機前后、左右或旋轉(zhuǎn)移動,完成靈活的井口布置和定位。電子懸掛系統(tǒng)的改進,多功能出油管線和泥漿循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)了鉆機本身按井眼設計移動超過45.7m而不需移動其他配套設施。另外鉆機裝備了國民油井公司的RossHill1400SCR驅(qū)動系統(tǒng),操作簡單、可靠、表現(xiàn)優(yōu)異和易于維護。Wrangler3500型液壓平臺替代了手工操作,其遠程控制功能讓作業(yè)者在起落管件時遠離危險的鉆臺。該鉆機在最大限度減少非生產(chǎn)時間的同時,大大提高了作業(yè)安全性。2.2.6huisman雙電壓機通過雙聯(lián)井架設計并結合2套提升系統(tǒng),實現(xiàn)主、輔雙井口作業(yè)方式。2.2.8開鉆開鉆鉆機主體滿足整體直立移運,4000~7000m鉆機百公里內(nèi)3~5d完成搬家開鉆,近距離實現(xiàn)當天搬家、當天開鉆。發(fā)電機組和電控模塊/1車,固控系統(tǒng)/2車,2臺泥漿泵組/1車,外圍配套件全部采用拖掛運輸。極大節(jié)省了搬家時間和搬家時吊裝、拆裝成本。2.2.9齒條齒鉆2.3新一代pdc鉆頭的特性近年來,用于牙輪鉆頭的金剛石加強牙齒技術在國內(nèi)外鉆頭產(chǎn)品中應用越來越廣。所謂“金剛石加強牙齒”(DiamondEnhancedInsert)實際上就是與PDC鉆頭復合片類似的聚晶金剛石復合牙齒。這種牙齒耐磨性非常好,但成本也高,所以一般多用于保徑結構。但也開始出現(xiàn)全部使用金剛石加強牙齒的鉆頭產(chǎn)品,用于鉆進研磨性極強的地層。新一代復合片在熱穩(wěn)定性、抗研磨性和抗沖擊性明顯增強。特別是熱穩(wěn)定性的改進,已經(jīng)成為尖端復合片技術的重點攻關目標,這對提高PDC齒在難鉆地層的工作壽命十分重要。使得新一代PDC鉆頭適應硬地層、研磨性地層以及難鉆不均質(zhì)地層的能力明顯增強。此外,復合片的自銳性能也有了階躍式的進步,金剛石層表層的磨損速度明顯低于深層,因而能夠使復合片的切削刃更加銳利。這對提高PDC齒在高強度地層鉆進時的吃入能力十分有益。牙輪-PDC混合鉆頭、微芯鉆頭等技術的突破,推動了硬地層鉆速的持續(xù)提高。2.3.1牙輪-pdc復合鉆頭最近該鉆頭在塔里木油田迪北103井?444.5mm井眼首次應用,克服迪北區(qū)塊蘇維依組礫石含量多、地層軟硬交互頻繁、可鉆性差等問題,一趟鉆鉆穿吉迪克底部、蘇維依組、庫姆格列木群組,總進尺342.4m,平均機械鉆速1.91m/h,與鄰井迪北104相比,降低鉆井周期16d,代替5只PDC鉆頭。可喜的是,由寶石機械成都裝備制造分公司研發(fā)的牙輪-PDC復合鉆頭(圖2)在四川麻002-H1井須家河組(須四—須二)首次成功完成現(xiàn)場試驗。此次試驗從井深954.73m順利鉆進至1232.73m,總進尺278m,平均機械鉆速4.21m/h,機械鉆速同比麻6井提高23.46%,且出井后鉆頭胎體、新度保持較好,鉆頭工作穩(wěn)定性較PDC鉆頭顯著提高。該鉆頭的研制和試驗成功,為軟硬交錯地層的高效鉆進提供了新的技術手段。2.3.2小尺寸巖心運移特性微芯鉆頭(圖3)能隨鉆切取小直徑巖心,提高破巖效率,用于深部堅硬地層和高溫高壓井,現(xiàn)場應用提速40%~80%。鉆頭設計方法帶來其它常規(guī)鉆頭無可比擬的性能,能夠連續(xù)提供較大的高質(zhì)量巖心碎塊(直徑10×30mm微型巖心)。鉆進地層的小尺寸巖心由鉆頭的中心區(qū)域完成,同時不影響鉆頭切削結構,而且這個過程是在鉆井過程中連續(xù)發(fā)生的。在鉆井過程中,小尺寸巖心長度不斷增長到標稱長度,就會接觸到一個巖心破壞裝置,利用橫向作用力將巖心切斷。在2個前置刀翼中間有1個較大且較深的槽,小尺寸巖心就會通過這個中空區(qū)域運移到環(huán)空中。這個中空區(qū)域始終保持敞開狀態(tài),防止鉆頭堵塞等風險的發(fā)生。盡管小尺寸巖心很難完整地到達地面,但是這些較大尺寸的巖心碎塊(遠大于常規(guī)鉆屑)在地面收集后可用于巖石力學分析。2.3.3旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)結構斯倫貝謝Smith鉆頭公司發(fā)布了用于地熱井和高溫鉆井的高效牙輪鉆頭Kaldera(圖4)。該鉆頭采用先進的密封和潤滑系統(tǒng),密封件由增強纖維型氟橡膠復合材料制成,由此提供熱穩(wěn)定性和抗研磨性能。從合成油和功能性添加劑中創(chuàng)新性研發(fā)出一種混合脂,能夠在高溫下提高工具的承載能力,從而充分保證軸承和密封系統(tǒng)的潤滑性。近期在意大利溫度超過277℃的地熱井中成功應用,純鉆77h,與鄰井相比,井底鉆進時間提高了37%。起鉆后發(fā)現(xiàn)鉆頭所有的密封和軸承件仍然處于有效壽命內(nèi)。2.3.4steelwell鉆頭該鉆頭流道面積大,具有防泥包涂層,有助于清除巖屑和防止泥包。優(yōu)異的切削齒技術提高了抗研磨、抗沖擊和熱穩(wěn)定性。較以往鉆頭相比,鉆速快87%,降低了每米成本(圖5)。SteelForce鉆頭的優(yōu)點是:①鋼比碳化物合金更有韌性,鋼胎體的切削部分伸出長度遠遠大于傳統(tǒng)鉆頭,提高了流道面積,從而提高了鉆速;②擴展了噴嘴類型設計,從而具有更大適應性,也使該型鉆頭較其他類似鉆頭鉆得更快、磨損更少;③為對付研磨性地層磨損,采用新型表面堆焊硬合金工藝,延長了鉆頭壽命,甚至超過碳化鎢合金鉆頭;④每只鉆頭都有防泥包涂層,改變了鋼體的電位,排斥了負離子的淤渣沉積,防止鉆頭泥包;⑤切削齒提供抗研磨性和抗沖擊性,控制鉆進過程中產(chǎn)生的摩擦熱能力,使得它可承受鉆進時間更長、磨損速率更慢。2.3.5優(yōu)化了冷卻流程,提高了鉆頭冷卻效率斯倫貝謝Smith公司開發(fā)了新一代O2切削齒PDC鉆頭,同傳統(tǒng)PDC鉆頭相比,強化了高溫高壓燒結流程,精制的后處理流程改善了切削齒的熱穩(wěn)定性,優(yōu)化的水力結構提高了鉆頭冷卻效率。在東德克薩斯油田的現(xiàn)場試驗中,鉆速提高25%。該技術目前已開始應用于Haynesville頁巖氣及其他堅硬、高研磨性地層。2.3.6geowell/mls系列馬達哈里伯頓SperryDrilling公司發(fā)布了SperryDrillXL/XLS和GeoForceXL/XLS系列馬達,進一步完善了其螺桿鉆具系列。該系列馬達功率提高了80%,扭矩載荷提高了65%,作業(yè)壓差提高了50%,鉆頭與彎節(jié)之間距離更短,從而具有更高的造斜率。額定作業(yè)溫度達到375°F。這些馬達已在北美、南美和中東地區(qū)應用。2.3.7大型止推軸承Mpact井下馬達公司發(fā)布了其新型?120.65mm(4-3/4”)井下馬達,其負載能力提高了18%,從而進一步提高了工具可靠性,同時允許施加更大的鉆壓,有助于提高鉆速。大型止推軸承具有更大的負載能力。工具的抗拉強度等于或超過馬達其它部分。其專有的可調(diào)外殼能夠在0~4°間進行調(diào)整?？烧{(diào)外殼在距調(diào)整環(huán)彎曲點處約120°左右安裝1個墊磨片。轉(zhuǎn)子的偏心移動與軸承組合的同心轉(zhuǎn)動由驅(qū)動軸連接。軸承組合用油實現(xiàn)潤滑、密封盒壓力平衡。這種壓力平衡方法能確保密封件壓耗為零,使得密封件只是油和鉆井液之間的屏障。最大推薦鉆頭壓降為10.34MPa(1500psi)。徑向軸承能適應大尺寸驅(qū)動軸,使其能夠承受極大的徑向載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。溫度額定值為400°F。2.3.8渦輪鉆與懷孕孔相結合2.4節(jié)省鉆井時間為開發(fā)非常規(guī)資源所鉆的水平井通常具有造斜率高、水平段長、井眼軌跡精確、下入次數(shù)多等需求,使用常規(guī)鉆井工具將耗費大量時間。如能一趟鉆完成從垂直段到水平段的鉆進,將可通過減少數(shù)次起下鉆作業(yè)大大節(jié)省鉆井時間。非常規(guī)油氣的開發(fā)推動了水平井技術的快速發(fā)展,而水平井技術的發(fā)展,對旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)提出了更高要求。2.4.1導向套管及采用亞馬射線探測器的優(yōu)勢可實現(xiàn)一趟鉆快速鉆進井眼垂直段、曲線段和水平段,減少起下鉆次數(shù),實現(xiàn)更快速建井(圖6)。AutoTrakCurve是全閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng),可根據(jù)指令向任意方向鉆出準確、平滑的井眼軌跡。其導向功能主要由安裝在導向套筒中的三個可伸縮棱塊實現(xiàn)。導向套筒位于鉆頭附近,以固定的速率低速旋轉(zhuǎn)。地面控制信號發(fā)出后,井下供電裝置驅(qū)動棱塊有選擇地伸出,使旋轉(zhuǎn)中的鉆柱向既定方向偏斜。在鉆頭附近還安裝有伽馬射線探測器,有效縮短了工具長度,幫助進行更為精確的地質(zhì)導向。系統(tǒng)能夠?qū)⒌孛嬷噶顐鬟f到井底,使鉆頭按照預定方位和井斜鉆進,在北美最堅硬的非常規(guī)地層中完成了超過10000h的現(xiàn)場試驗,鉆進井段?222.25mm,節(jié)省鉆井周期達60%。系統(tǒng)最高造斜率超過15(°)/30m,允許鉆井液添加堵漏劑,拓展了鉆井液選用范圍。與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)相比,AutoTrakCurve鉆入儲層時間更短,井眼控制能力更強,成本更低,適用范圍更廣。2.4.2旋轉(zhuǎn)導向鉆井這是一種將推靠式和指向式優(yōu)勢特征相結合的混合型旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng),既可以實現(xiàn)高狗腿度(DLS),同時又可以達到常見旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)的機械鉆速。由于是全程旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),所有外部組件和鉆柱一起旋轉(zhuǎn),這有利于井眼清潔,同時降低卡鉆的風險。井眼尺寸8?”–8?”,最大造斜率16.7(°)/30m。系統(tǒng)可進行三維定向井鉆井,可在任何一點開窗側(cè)鉆,工作過程中所有的外部件都旋轉(zhuǎn),減少了機械以及壓差卡鉆的可能性,改善了井身質(zhì)量。PowerDriveArcherRSS不依賴外部移動墊塊推靠地層產(chǎn)生側(cè)向力。取而代之的是,4個泥漿控制的活塞推靠鉸接式圓柱形導向套筒的內(nèi)部,然后通過一個和萬向節(jié)連接的樞軸把鉆頭指向所需的方向。此外,位于萬向節(jié)上方的4個外部套筒扶正器刀翼一旦接觸到裸眼井壁,就會為鉆頭提供側(cè)向力,使得RSS可執(zhí)行與推靠式系統(tǒng)類似的作業(yè)。由于其移動組件都在工具內(nèi)部,免受惡劣鉆井環(huán)境的影響,因此該RSS出現(xiàn)故障或遭到損壞的風險較低。這種設計還有助于延長RSS的使用壽命。與工具面相對位置保持一致的內(nèi)部閥門分流了部分泥漿到活塞。泥漿驅(qū)動活塞伸出來推靠導向套筒。在中性模式下,泥漿閥連續(xù)旋轉(zhuǎn),鉆頭的側(cè)向力沿著裸眼井壁均勻分布,使得RSS得以保持其走向。近鉆頭測量參數(shù)如自然伽馬、井斜和方位角,允許作業(yè)者密切監(jiān)控鉆井過程?？刂茊卧ㄟ^連續(xù)泥漿脈沖遙測裝置將當前方位和其他操作參數(shù)傳遞給地面的作業(yè)者。定向井司鉆把指令從地面發(fā)送到位于導向單元上方的控制單元。泥漿流速根據(jù)這些命令而改變。每個命令都有各自獨特的波動模式,并和預先設定的導向圖上的離散點一一對應,而這張導向圖在工具下鉆之前都已經(jīng)通過編程方式輸入到工具的內(nèi)存中。采用PowerDriveArcherRSS,作業(yè)者可以使用同一個BHA從上到下連續(xù)鉆垂直段、彎曲井段及水平井段,從而提高鉆井效率、機械鉆速和井眼質(zhì)量。避免了滑動鉆進及旋轉(zhuǎn)鉆進模式的交替更換,使用旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)能夠降低井眼彎曲度、避免了粗糙井眼帶來的高摩阻。這有助于在油藏內(nèi)鉆出更長的水平井段。在Marcellus、Woodford頁巖地層水平井鉆井中發(fā)揮了重要作用(圖7)。另外PathFinder公司研制的i-PZIG是首款具有近鉆頭井斜、伽馬射線成像功能的定向工具,離鉆頭僅幾英尺遠,進一步提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。威德福公司研制的MotarySteerable在泥漿馬達上配置彎接頭和具有三維定向控制功能的MWD元件,成本低,兼具旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)的功能,造斜率0~3°/30m。2.5coilflat長絲管用管CoilFlatCTLiner是一種可以沿軸線折疊、連續(xù)盤繞的管中管(外管壁較薄,內(nèi)管壁稍厚)形式的套管(圖8)。CoilFlat具有2個突出優(yōu)點:利用連續(xù)管滾筒下入,下入長度不受限制,1個直徑3.96m、寬度2.44m的滾筒可以盤繞?193.68mm(7–5/8”)的折疊式連續(xù)套管1219m;抗擠毀能力更強。采用CoilFlat代替套管可以大幅度減少(高達70%)鋼材用量、大大減少下入時間、大幅度減少水泥用量同時提高固井質(zhì)量。CoilFlat可折疊管無常規(guī)絲扣接頭,下井后,靠施加高泵壓撐圓。水泥漿通過管中管的環(huán)隙向下注入,并上返至管外環(huán)空。水泥漿凝固后產(chǎn)生4層保護:兩層水泥環(huán)、兩層鋼管,抗擠毀強度增大1倍。管子折疊后的寬度小于撐圓后的外徑,可充當可膨脹管使用。CoilFlat可折疊管目前還面臨一些技術難題:下井后如何確保不同井段的管子都能一致?lián)螆A,否則水泥漿無法在2個環(huán)空內(nèi)均勻充填;無扶正器,如何確保管子在井筒內(nèi)居中,否則可能影響固井質(zhì)量。2.6井下-地面信息的迅速傳輸井下寬帶信息傳輸技術是一項致力于解決鉆井過程中泥漿脈沖傳輸和電磁波傳輸速度慢,隨鉆測井多數(shù)數(shù)據(jù)不能實時獲取的難題的先進技術。最早由美國Intelliserv公司提出,并得到了美國能源部的資助,自2004年通過全尺寸現(xiàn)場試驗以來,不斷發(fā)展和完善,已成為現(xiàn)代隨鉆儲層導向和隨鉆儲層評價的一種高速傳輸通道,得到哈里伯頓、貝克休斯、斯倫貝謝和威德福等國際一流油田技術服務公司的認可和應用。井下寬帶信息傳輸技術把電纜嵌入鉆桿,鉆桿工具接頭兩端的電纜各有個感應環(huán),兩感應環(huán)并不直接接觸,電纜之間通過電磁感應實現(xiàn)“軟連接”,通過電磁感應實現(xiàn)信號在鉆桿間的高速傳輸。通過鉆柱連接,形成一條自井底沿鉆柱到達地面的連續(xù)信道。傳輸速率極高。實際傳輸速率已達到57kbps~2Mbps,是泥漿脈沖或電磁波信道的5000多倍?？蓪崿F(xiàn)井下-地面信息的瞬間傳輸。如果說測井是石油工業(yè)的“眼睛”,那么井下寬帶信息傳輸技術就是給這個“眼睛”裝上了“望遠鏡”。目前,美國國民油井華高公司(NOV)通過公司收購掌握著井下寬帶信息傳輸技術的核心技術。2.6.1液泵入井下利用直徑為2~5mm的包含眾多傳感器(溫度、壓力、井斜、方位、地質(zhì)參數(shù)、運動參數(shù)等)的微芯片隨鉆井液泵入井下,在井口收集這些微芯片,以便掌握井下地層與鉆頭的走向等,實現(xiàn)井下實時連續(xù)的全井參數(shù)測量,解決欠平衡鉆井過程中傳統(tǒng)隨鉆測量系統(tǒng)無法應用問題。也可用于井下問題/事故定位與排查,提高隨鉆測量系統(tǒng)的可靠性,提高隨鉆測量系統(tǒng)的可維護性,降低操作復雜性。該技術成本低,有可能改變井下數(shù)據(jù)的采集方式。2.6.2遠程監(jiān)測和控制作業(yè)挪威SINTEF石油研究中心利用實時動態(tài)模型模擬鉆井過程,根據(jù)實時模擬和鉆井數(shù)據(jù)分析進行井下事故與復雜診斷和決策。具有先進的三維可視化技術,使決策者能看到井內(nèi)在發(fā)生什么。三維可視化技術用于遠程監(jiān)控和控制作業(yè)(可視化井筒),包括:海底安裝;修井作業(yè);地震;設計與模擬;勘探;鉆井優(yōu)化;生產(chǎn);維修和改進;HMS;下柱塞或棄井等。在信息采集和傳輸方面,從“單因素記錄測量”向“信息高速公路成像測量”發(fā)展,采用有線鉆桿技術實時測量和傳輸數(shù)據(jù),對油藏性能進行實時更新。同時,利用隨鉆地震SWD、隨鉆垂直地震剖面VSPWD、電阻率掃描、電磁感應NMR等技術,進一步增強儲層導向能力。2.6.3提前發(fā)現(xiàn)鉆井潛在問題貝克休斯WellLink遠程鉆井咨詢系統(tǒng),通過對比數(shù)據(jù)庫中的相似鉆井案例,提前發(fā)現(xiàn)鉆井過程中的潛在問題,避免卡鉆、井漏、井涌等事故的發(fā)生。Empirical實時錄井技術采用實時云計算系統(tǒng)LiveLogging在鉆井中隨時利用電腦與井場建立聯(lián)系,實時獲取地面錄井數(shù)據(jù)。2.7閥式連續(xù)循環(huán)接單根過程中實現(xiàn)鉆井液連續(xù)循環(huán)具有很多好處,包括更好地控制環(huán)空壓力波動(降低井涌發(fā)生的風險),減少泥漿漏失,降低壓差和機械卡鉆風險等。連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)能夠降低泥漿泵開啟與關閉過程中引起的壓力波動對地層的損害。閥式連續(xù)循環(huán)裝置已在國外得到廣泛使用,該裝置是一種利用在鉆柱上加裝軸側(cè)雙向閥循環(huán)短節(jié),通過控制系統(tǒng)來變換泥漿流向,在井口正常操作下實現(xiàn)接單根上卸扣期間的泥漿連續(xù)循環(huán)。鉆井液將自動從立管轉(zhuǎn)移到組件的側(cè)孔中,使得在接單根過程中實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)。利用遠程儀表板遠離鉆臺實現(xiàn)連續(xù)循環(huán),使作業(yè)者與施工現(xiàn)場保持一定的安全距離。該裝置結構緊湊,占用空間小,作業(yè)方便,特別適合在平臺空間受限地區(qū)的鉆井中使用。2.8新井液開采技術2.8.1dro-guadrtm和perflma水基鉆井液代表性產(chǎn)品包括M-I公司的ULTRADRIL、哈利伯頓公司的HYDRO-GUADRTM、貝克休斯公司的PERFORMAX高性能水基鉆井液。性能、費用及環(huán)保方面能替代油基與合成基鉆井液。抑制性強,高溫穩(wěn)定,適應于大段泥頁巖水化膨脹引起的地層縮徑、坍塌等。2.8.2井內(nèi)水泥餅井筒M-ISWACO公司開發(fā)出RHADIANT新型耐超高溫油基泥漿體系,該體系可在260°高溫下保持良好流變性,同時形成比較薄的泥餅;與常規(guī)無水鉆井液相比,RHADIANT鉆井液體系穩(wěn)定的流變性和超薄光滑的泥餅為測井、下套管固井提供了清潔的井筒;在泰國灣的一口超高溫探井中,RHADIANT泥漿體系發(fā)揮了很好的濾失控制作用,保持了良好的流變性,形成高質(zhì)量的泥餅,實現(xiàn)了鉆井零漏失。2.8.3納米材料封閉支護M-ISWACO研發(fā)了一種改進的水基鉆井液,易于合成,廉價的常用鉆井液配制原料結合新的硅土納米材料可以使整個鉆井液體系鉆頁巖層時達到理想的流變性和井壁穩(wěn)定性,并能達到環(huán)保的要求。僅極少量水侵入到頁巖中,可有效抑制頁巖水化膨脹,使用納米材料來封堵頁巖孔隙可降低頁巖滲透率98.9%,具有良好的物理封堵能力。在貝肯頁巖氣井現(xiàn)場試驗中,有效抑制了井壁垮塌,鉆井周期縮短35%~50%。2.8.4獨立井眼加固技術蘭德公司開發(fā)的鑲嵌式成膜鉆井液利用鑲嵌核和屏蔽膜在正壓差作用下形成一層鑲嵌膜,提高地層承壓能力,防止漏失。與傳統(tǒng)泥漿造壁相比,鑲嵌式造壁具有極少的有害固相和極強的抗污染能力,抗沖刷時間增加一倍左右,封堵能力強。試驗表明鑲嵌式成膜體系最高耐溫150℃,對泥頁巖具有很強的抑制、包被、防止坍塌作用。現(xiàn)場應用表明,該體系性能穩(wěn)定,攜帶懸浮穩(wěn)定井壁優(yōu),全井平均井徑擴大率不到5%。M-I公司開發(fā)的一體化井眼加固技術(I-BOSS)通過在井壁上產(chǎn)生裂縫,象楔子一樣擠壓井眼周圍形成應力巖石籠,之后加入堵漏材料用作支撐和密封裂縫。主要應用于薄弱性地層、窄密度窗口地層。斯倫貝謝公司研發(fā),利用樹脂的光敏感固化性能在井壁生成井筒襯即井壁“貼膜”,是一種集穩(wěn)定井壁、防漏堵漏、提高地層承壓能力與保護儲層一體化的新技術。2.8.5組合封閉劑開展減少火炬放空量M-I公司的微米化重晶石加重劑技術解決了高密度鉆井液的懸浮性問題。一種微米級顆粒加重劑,不改變鉆井液的流變性,加重后鉆井液ECD易控制、井眼凈化能力強。貝克休斯公司的四氧化三錳加重劑解決了套管磨損、高密度鉆井液懸浮性問題。與重晶石相比,密度大,但顆粒尺寸小,較低屈服值下不會沉降。易酸溶,儲層保護效果好。納米級封堵聚合物MAX-SHIELDTM用于解決井壁穩(wěn)定、提高承壓能力問題。在微裂縫中密封微孔、減小壓差卡鉆,高鹽度環(huán)境下井壁穩(wěn)定。2.9雙壁鉆桿反循環(huán)鉆井技術控壓鉆井是一種自適應的鉆井工藝,可以精確控制全井筒環(huán)空壓力剖面,確保鉆井過程中保持“不漏、不噴”的狀態(tài),即井眼始終處于安全密度窗口內(nèi)。目前國際上對控壓鉆井研究很多,形成商業(yè)化產(chǎn)品、能夠進行現(xiàn)場施工服務的主要有Halliburton公司的動態(tài)壓力控制系統(tǒng)(DAPC精細控壓鉆井系統(tǒng))、Weatherford公司的SecureDrilling系統(tǒng)(精細流量控制系統(tǒng))和Schlumberger公司的自動節(jié)流控壓鉆井系統(tǒng)?？貕恒@井技術在海洋、陸地應用超過500口井,用于解決窄窗口下的漏失和提速等。威德福開發(fā)的深水閉環(huán)鉆井系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)微小溢流和井漏,實現(xiàn)相關信息實時輸出和自動決策,適用于先進MPD及井眼壓力監(jiān)測,鉆井液形成閉路循環(huán),能提高鉆井效率,降低鉆井成本。REELWELL公司研發(fā)的雙壁鉆桿反循環(huán)鉆井工藝實質(zhì)上也屬于控壓鉆井的一種。在常規(guī)鉆柱內(nèi)部安裝特殊內(nèi)管,形成一種同心管,稱Reelwell鉆井方法(RDM)(圖9)。內(nèi)管用于從井底清除巖屑,外管用于泵入鉆井液。內(nèi)管外壁有絕緣涂層,管中管充當同軸電纜,向井下供電,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速、雙向傳輸。在BHA上方和鉆柱下部安裝滑動活塞,用于分離環(huán)空內(nèi)雙梯度鉆井液和幫助控制壓力。井底鉆具組合以上環(huán)空采用較高密度鉆井液,循環(huán)采用低密度鉆井液。提高了壓力控制水平和水平段延伸能力,能夠更好地解決窄密度窗口問題,減少非生產(chǎn)時間,提高作業(yè)安全性。目前控壓鉆井主要用于一些高難度井,如高溫高壓井、含酸性有毒氣體的碳酸鹽巖裂縫性地層、海洋窄密度窗口井,以及以前采用常規(guī)方法所無法鉆達設計井深的井等。3中國鉆井技術和設備的進步3.1高壓電井鉆井深井超深井鉆探能力是一個國家鉆井水平的體現(xiàn),為提升深層和超深層油氣鉆探能力,成功研制8000/9000/12000m鉆機,配套形成9000kN頂部驅(qū)動鉆井裝置和6000HP絞車及盤式剎車,2200HP鉆井泵及高壓管匯系統(tǒng)能在34MPa高泵壓大排量的工作條件下平均無故障運行300h以上,可完全滿足深井、超深井高壓噴射鉆井的需要。目前8000m、9000m鉆機已經(jīng)成為塔里木山前鉆井的主力鉆機。12000m陸地鉆機使中國成為第2個擁有萬米級交流變頻鉆探裝備的國家,必將在國內(nèi)西部深層和海外油氣勘探開發(fā)中發(fā)揮日益重要的作用。3.2薄油層水平井軌跡測量及控制技術針對近年來水平井數(shù)量不斷增多的問題,研制了具有自主知識產(chǎn)權的隨鉆測量、隨鉆測井和近鉆頭地質(zhì)導向技術,實現(xiàn)了大多數(shù)水平井都能夠采用國產(chǎn)儀器實現(xiàn)軌跡的測量與控制。適合于薄油層水平井軌道控制的CGDS-I近鉆頭地質(zhì)導向系統(tǒng),打破了國外壟斷,使我國成為繼美法之后第3個掌握該項技術的國家,目前已出口到加拿大等國。該技術在大慶、吉林等油田累計施工100余井次,最薄油層厚度只有0.4m,顯著提高了儲層鉆遇率。3.3裝備的核心技術為解決窄壓力窗口鉆井難題,自主研制包括地面壓力控制裝置和井下壓力隨鉆測量工具的精細控壓鉆井系統(tǒng),攻克控壓鉆井技術及裝備的核心技術,井底壓力控制精度±0.5MPa,實現(xiàn)多策略、自適應閉環(huán)監(jiān)控,可進行近平衡、欠平衡精細控壓鉆井作業(yè),適用于各種鉆井工況;填補了國內(nèi)空白,達到了國外同類技術的先進水平。在塔里木塔中、川渝、冀東、華北等開展現(xiàn)場試驗與工業(yè)應用30余井次,實施了井底壓力精細控制,系統(tǒng)性能穩(wěn)定,有效解決了“溢漏共存”鉆井難題,取得顯著應用效果。3.4vmd50自動垂直鉆井系統(tǒng)針對山前高陡構造和逆掩推覆體地層的易斜難題,突破了動力防斜技術,成功研發(fā)出VDT5000自動垂直鉆井系統(tǒng)。成為塔里木山前高陡構造地區(qū)防斜打快的主體技術。VDT5000的成功推廣應用,使機械鉆速大幅度提高,井斜控制在1°以內(nèi)。對于解決西部地區(qū)易斜地層鉆速、避免套損發(fā)揮了重要作用。3.5連續(xù)管生產(chǎn)線技術性能為降低工程作業(yè)費用,提高井下作業(yè)效率,成功研制CT38、LG360/60T連續(xù)管作業(yè)機,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,克服大管徑、高強度、連續(xù)管穿注入頭等難題,在液壓控制、夾緊方式、夾持塊表面處理、井口防噴系統(tǒng)和鏈條同步等方面取得重要突破,技術性能達到國外同類產(chǎn)品先進水平。建成國內(nèi)首條連續(xù)管生產(chǎn)線,已生產(chǎn)?31.75~88.9mm()連續(xù)管近10萬m。?60.33mm(2–3/8in)連續(xù)管最大下井深度達到4500m,在遼河、四川、大港、冀東等油田工程應用,整機操作可靠、運行平穩(wěn),顯著提高了作業(yè)效率和單井產(chǎn)量。新近由中國石油集團鉆井技術研究院研制的LZ580/73T連續(xù)管鉆機,配套研制了適應老井側(cè)鉆和老井加深連續(xù)管鉆井的地面配套系統(tǒng),2013年4月在大港油田東3-2K井,連續(xù)管側(cè)鉆60m,2013年7月在大港油田港7-71K井,連續(xù)管側(cè)鉆151m。3.6drmts-為克服煤層氣水平井與洞穴直井精確引導連通難題,自主研制了具有超近距離引導、井斜測量和空間立體制導功能的遠距離穿針裝備DRMTS-Ⅰ,打破國外壟斷,達到國外同類技術先進水平。產(chǎn)品突破磁源發(fā)射裝置、磁場測量探管、磁場測量分析系統(tǒng)三項核心技術,探測能力達到70m,實現(xiàn)了5m以內(nèi)仍能探測、測量誤差小于5%的良好性能。在山西鄭莊、彬縣和陜西韓城等地區(qū)進行數(shù)十口井現(xiàn)場試驗,一次連通作業(yè)成功率達100%,為煤層氣高效開發(fā)提供了重要裝備支持。3.7實時上傳、無接力傳輸電磁波隨鉆測量技術是利用空氣作為循環(huán)流體鉆定向井、水平井,提高低壓低滲油氣田產(chǎn)量的關鍵技術。自主研制的DREMWD無線電磁波隨鉆測量系統(tǒng)由電磁波信號實時上傳井下信息,能隨鉆測量井斜角、方位角、工具面角、方位自然伽馬等,適用于各種循環(huán)介質(zhì)的鉆井作業(yè),最高數(shù)據(jù)傳輸速率達11bit/s,最高工作壓力和溫度100MPa/125℃,達到國際先進水平?，F(xiàn)場試應用10多井次,無接力數(shù)據(jù)傳輸深度最高達2876m。在HN10-D3井累計隨鉆時間67h,進尺320m,定向過程電磁波信號無間斷傳輸,定向鉆進時動態(tài)數(shù)據(jù):井斜角跳動小于0.3°、方位角跳動小于0.5°、工具面角跳動小于2°。3.8局部時間攝動解碼技術由長城鉆探公司研制成功的隨鉆電磁波電阻率測井儀,運用自適應發(fā)射功率調(diào)整技術,提高了不同探測深度的電阻率測量精度,測量范圍擴大了1.5倍。利用局部時間攝動解碼技術,脈沖信號解碼率提高30%,實現(xiàn)了實時測取、跟蹤油層邊界,達到了國際先進水平。通過多口井現(xiàn)場試驗,該儀器的測量精度、探測深度、傳輸速度、存儲量與信號識別率等性能指標均優(yōu)于國際同類儀器。該技術能探測儲層邊界,實現(xiàn)了超薄層水平井地質(zhì)導向鉆井。3.9由地面測試和測試組成由大慶鉆探公司研制的隨鉆地層壓力、溫度測試系統(tǒng),改變了RFT/MDT電纜式測試方式,是實現(xiàn)地層壓力測試的一項新技術,填補了國內(nèi)空白。系統(tǒng)由井下測試和地面信息接收兩部分組成,可以隨鉆獲取地層壓力、流度、井下環(huán)空壓力和溫度,可以有效封隔井壁,形成負壓抽吸地層流體,實現(xiàn)地層壓力的獲取,并將測試的數(shù)據(jù)隨鉆上傳至地面,具有井下大功率供電、井下自動控制、地面與井下雙向通訊等特色。在大慶油田應用30多口井,單支儀器井下累計工作時間最長達到了860h,完成隨鉆地層壓力測試122次。可以隨鉆識別干氣層、高滲層和低滲層,為后期確定油氣開采方案提供重要依據(jù)。3.10水平井分段壓裂技術現(xiàn)狀針對低滲油氣藏高效開發(fā)和水平井分段壓裂難題,研制成功水平井雙封單卡、滑套、水力噴砂分段壓裂技術裝備,以及自膨脹封隔器、選擇性完井等新工具,實現(xiàn)最大分段壓裂油井16段、氣井21段的技術突破,基本形成水平井經(jīng)濟有效增產(chǎn)改造配套技術系列,顯著提高了低滲透、致密油、致密氣、頁巖氣水平井開發(fā)效益,目前中國石油60%以上的水平井都需要采用分段壓裂完成,最大分段超過20段,水平井段最長成功3000m,單井最大壓裂液用量超過20000m3,最大加砂超過1600m3,初步實現(xiàn)了“千方砂子萬方液”的壓裂規(guī)模。4安全、監(jiān)管、作業(yè)IDC能源觀察每年都要為能源等行業(yè)預測未來一年發(fā)展趨勢,對2013年全球石油和天然氣行業(yè)十大預測:(1)石油和天然氣行業(yè)的創(chuàng)新將由勘探和生產(chǎn)非常規(guī)資源主導。早期的勘探開發(fā)技術創(chuàng)新(如水平井鉆完井、水力壓裂)使可用資源可能恢復,接下來將是通過IT激活的過程創(chuàng)新。稍后階段,IT激活的過程創(chuàng)新將集中于效率和風險管理。(2)獨立的中型勘探和生產(chǎn)公司將繼續(xù)保持在頁巖氣領域的創(chuàng)新主體地位。獨立的中型E&P公司將為頁巖氣生產(chǎn)開辟一條“制造”途徑。這種途徑將需要在資本項目規(guī)劃、鉆機調(diào)度、供應鏈管理、企業(yè)資產(chǎn)管理(EAM)、環(huán)境、健康和安全(HSE)等方面增加IT投資。超級、大型和國家石油公司(NOC)將通過收購繼續(xù)獲得這種技術專長。(3)安全和環(huán)境管理要求的工作將更多。最佳實踐的公司將重點明確問責制,指定權威和明確的安全和風險指標,以及培訓安全工作做法、先進的維修實踐、啟動前的評價,應急響應和控制、標準作業(yè)程序。石油和天然氣公司將投資在資產(chǎn)、人員和業(yè)務整