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未来钻井技术的发展方向

2015-06-23

   只要把握住钻井是为油气勘探和开发服务这个总目标,我们就能把握住钻井技术发展的正确方向。

一、向地面和地下条件复杂的地区进军

   由于浅、中深地层的油藏,浅海海域的油藏以及地面条件较好的油田,基本上都已经开发完了,要想继续寻找储量,就要开拓新的钻探领域。这些新领域包括:

   C1)深部地层:深井、超深井;

   C2)深水海域:深水、超深水、特超深水钻井;

   C3)地面条件更加恶劣的地域:沙漠、沼泽、滩海、靠近北极的高寒地区等。

   C4)山前高陡构造、高地应力地带钻井。

二、向难开发油藏和提高老油藏采收率的方向发展

   当代钻井工作者正在完成一个重大的理念转换。长期以来,钻井的任务就是钻出并眼,建立一个从地面到油层的地下通道。最近二十余年来,这个理念迅速变化。钻井工作者主动开发了大量的新技术,向着提高探井成功率、提高油井产量、提高油藏采收率的方向作出了自己的贡献。例如,以新型钻井液、完井液和欠平衡钻井技术为代表的保护油气层技术,在提高探井成功率和提高油井产量方面,发挥了重大作用。各种新型定向井(丛式井、水平井、侧钻井、多分支井、大位移井、三维多目标井等)在开发难开采油藏(稠油、低渗、断块、裂缝、边际、薄油层、底水活跃等油藏)和提高老油田采收率方面取得了显著成绩。

   显然,利用钻井新技术,提高探井成功率、提高油井产量、提高油田采收率,是可以大有作为的,是钻井技术发展的重要方向和趋势。

三、为寻找新能源和新资源服务

   近年来在煤层气开采、地热钻探、硫磺开采等方面,钻井技术已经发挥了重要作用,图3 -26是用分支水平井开采煤层气的实例。

   现在国内外正在掀起天然气水合物研究热潮。有人估算,地球上总有机碳中,天然气水合物占53. 3%,而煤、石油和天然气三者总和只占 26. 6%。许多人预计,天然气水合物将成为接替煤、石油和天然气的重要能源。在天然气水合物的寻找和开采中,钻井技术将作出自己的贡献。

四、向着更安全、更环保、更快速、更低耗的方向发展

   自从20世纪90年代HSE(健康、安全、环保)管理体系引入到钻井工程中以后,钻井工作者的安全环保意识大大加强。但是,一些造成重大伤亡和严重污染环境的恶性钻井事故,仍然时有发生。这些事故不断地提醒各国政府和社会各界,对钻井工程的安全与环保提出更高的准入门槛和更严的监管制度。未来的钻井在安全与环保方面必然会迈上一个新的台阶。

   提高钻速、降低成本、提高效益,是钻井技术发展的永恒主题。目前正在走向成熟的一些新技术正是为了这个需要。例如前面提到的连续管钻井技术、套管钻井技术、小井眼钻井技术,还有近年来出现的随钻扩眼技术、膨胀管技术等。

   目前,旋转钻井仍是油气勘探开发的主要钻井方式。复合钻井方式兼有旋转钻进和动力钻具钻进的优点。新型破岩方法和高效能钻头的研究,仍然是重要方向。超高压射流钻井、空化射流钻井和旋冲钻井已经显现出高的破岩性能,激光钻井、熔融钻井等,已经有人在进行工业探索。

五、向着信息化、智能化、精细化钻井的方向发展

   钻井技术信息化,是智能化钻井的基础和前提。随着各种随钻测量技术的发展,可获得的井下信息越来越多。但目前的问题是获得的信息种类和信息量还很不够,钻头和钻柱在井下工作的各种动态参数几乎还是空白,井下复杂情况的信息还很少。另一方面,目前采用的钻井液压力脉冲波传送方式,信息从井下到地面的传输速度非常慢。这是今后要继续解决的问题。进一步的发展是信息的集成、共享和应用。近年来正在发展的三维可视化技术就是信息应用的一个方面。

近年来出现的智能完井技术,就是将各种传感器和电缆预置在完井管柱中。在油井生产过程中就可似不断地连续地采集和传输井下信息,然后通过控制系统的分析、决策,发出优化油井生产的指令。

   根据目前导向钻井技术的发展,智能化钻井技术的出现乃是顺理成章的事。智能化钻井应该是一个闭环钻井系统,通常由测量系统、控制系统和执行机构三部分组成,如图3-27所示。在钻进过程中,执行机构的动作应根据控制系统的指令来完成,而控制系统所发出的指令则应根据设计井的要求及实钻测量反馈信息来确定。目前智能化钻井的最大障碍是双向通讯问题。现在实际上只能算是单向通讯,而且数据传输速度太低。连续管内可以预埋电缆,智能钻杆可预埋电缆,通过电缆解决双向通讯问题是未来最理想的途径。

   精细化是针对长期以来钻井作业的粗放性而言的。随着钻井技术信息化、数字化程度的提高,人们获得的信息越来越多,越来越准确,而且越来越早,这就为精细化钻井创造了条件。据有关部门统计,我国钻井费用的11%用于处理由于压力预测不准确带来的井下复杂情况和事故。近年来,国内兴起的强化钻井设计,要求尽可能做到压力预测准确。在欠平衡钻井、控压钻井中,都特别强调做到精细设计,精细施工。

信息化、智能化、精细化,是未来钻井技术发展的必然趋势。

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