连续管钻井技术系列之一
日期：2006年08月30日| 来源： | 作者：
(一)90年代以来，国内外连续管钻井技术的发展方向和趋势
连续管钻井(Coild Tubing Drilling)技术的应用始于20世纪90年代初，目前，该技术还处于发展的初级阶段。随着连续油管以及连续管钻井配套技术和工具的发展，连续管钻井技术得到了迅速推广，1991-1997年间，连续管钻井的数量增加了100多倍。从工艺上讲，连续管钻井技术特别适合于钻小井眼井和欠平衡井，目前其应用范围涉及：软地层小井眼直井、定向井和水平井、老井加深、侧钻、过油管钻井、产层取心以及完井钻井等，其中连续管侧钻与普通侧钻方法相比，费用可节省40％。连续管钻井的工艺方式有欠平衡钻井、平衡钻井和过平衡钻井。
目前世界上研究和应用连续管钻井技术的公司大都集中在欧、美地区的一些发达国家，美国和加拿大是连续管钻井最活跃的两个国家，全世界用连续管所钻的井80％左右位于这两个国家，美国是目前应用连续管钻井最多且技术领先的国家。目前，世界上几大主要连续管与连续管作业机的制造商均集中在美国，它们是精密油管技术公司(Precision Tube Technology)、优质油管公司和西南管材公司(Southwesten Pipe Inc)三大连续油管制造公司及Bowen、Hydm、Rig和Otis等连续油管作业机制造公司。Schlumberger Dowell、BJ Services、Halliburton、Baker Hughes Intip等油田服务公司则在连续管钻井中占据优势。
连续管钻井作业的主要设备包括连续管作业机、连续管、井下配套工具、随钻测量系统、制氮车和辅助设备(如井控系统、钻井液循环及固控系统等)。从整体上看，需对该
技术领域的某些方面作进一步的探索和研究，如油管材质及使用寿命、高扭矩定向工具、导向工具、注入头等都需要改进和完善。就钻井而言，CT技术在侧钻水平井及小井眼钻井中已获得成功。然而CT在使用过程中也暴露出不少问题、包括CT的屈曲摩阻、挤毁及疲劳破坏等，有待进一步研究解决。
为了提高连续管钻井的能力和应用，过去10年间，国外不少公司投入巨资研究和开发连续油管钻井技术及其装备，并取得了巨大成就，使得连续油管作业技术发展迅速，连续管、连续管钻机和连续管钻井配套工具(如小直径井下马达、钻头和测量工具等)得到进一步的发展。目前国外已研制出高强度的大直径Φ89mm或Φ127mm连续油管、小直径钻井液马达及高扭矩定向钻井工具等连续管钻井井下钻具组合。这些新技术的开发和应用，大大加快了连续管钻井的应用。随着小井眼泥浆马达和水平井钻井技术的发展及成功应用，连续管在海上及陆地老井加深、钻水平井、钻小井眼或勘探井等方面也得到了应用。连续油管作业设备与工具已形成标准系列化。1987年，优质油管公司开发了斜焊工艺，从而提高了连续管的强度，连续管的屈服强度从345MPa已提高到758MPa，1992年连续管的尺寸通常为Φ60.3mm、Φ73mm、Φ88.9mm，目前，Φ60.3mm连续管已占据大部分钻井市场。到目前为止，用于生产油管的连续油管已有Φ44.45mm、Φ50.8mm、Φ60.3mm、Φ73.Omm、Φ88.9mm等多种尺寸，最大直径已达Φ114.3mm。连续管钻井深度目前已达到3000m左右，过油管侧钻的深度已达到5000m。表6-1为连续管钻井技术指标世界纪录。
表6-1 连续管钻井技术指标世界纪录
最近几年连续管作业服务地面设备的重大技术改进包括了下列内容：注入头、数据采集系统、工艺控制系统、电缆安装系统和特制设备。现在又出现了钢丝井底钻具组合应用于欠平衡连续管钻井；电动井底钻具组合应用于连续管钻井。电动井底钻具总成的研制成功证明了电动
连续管钻井比传统的连续管钻井具有几种截然不同的优点，既可以采用连接钻杆，又可以采用连续管实施钻井作业的混配，连续管钻井系统已经投入了开发应用。这些系统通常是通过将现有的连接钻杆钻机或不压井系统同连续管注入头相组合而形成的钻井系统。另外，Staoil和Halliburton能源服务公司开发了一连续管系统，此系统包括数字化控制和自动连续管系统。SMITH等还发明了连续管钻井的定向工具。此外以连续管技术为手段的欠平衡钻井在技术上和经济上也取得了巨大的成功。这两项技术的结合，大大地提高了钻速，降低了成本，同时也大大降低了钻井对产层造成的损害，此领域有着巨大的潜在市场。
90年代以来，我国引进和利用连续油管作业主要用于修井作业，连续管钻井还是空白。吐哈油田针对其特殊勘探和稠油开发的需要，已经开始进行了在鄯善、丘陵、温米和巴喀油田应用连续管钻井的设想，以解决油田开发后期的特殊问题，现正在技术装备配套上做进一步专项调研。
今后，连续管、连续管钻机和连续管钻井配套的工具(如小直径井下马达、钻头和测量工具等)将会得到进一步的发展。连续管钻井技术在分支井和小井眼钻井方面有着广泛的应用前景。
连续管钻井技术系列之二
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(二)主要技术发展应用情况
1.国外主要技术发展应用情况
连续管技术进展有以下几个方向：连续管的材料、口径尺寸、模拟技术；连续管在欠平
衡、小井眼以及侧钻中的应用；电动井底钻具总成的研制与完善；数字化控制和自动连续管系统。
(1)复合材料连续管
已经制造了1 in和2 in的复合材料连续油管(CCT)样品，完成了测试检验。第一条复合材料连续油管商业管柱将很快制成，这些管柱将用于永久性完井。虽然复合材料连续油管抗疲劳寿命长，重量较轻，且能够抗20000 lb/in2的内压，但是其制造费用太高，难以投入常规连续油管作业服务市场，但这种复合材料连续油管可在无法采用常规连续油管作业的现场应用。
(2)连续管口径尺寸
最近，针对海底油气输送管道的用途，第一条6 in连续油管制造成功。2～?in的连续油管目前正在不断地投入连续油管钻井作业。
(3)连续管的地面设备
最近几年连续管作业服务地面设备的重大技术改进包括下列内容：注入头，数据采集系统，工艺控制系统，电缆安装系统和特制设备。
①改进型的注入头。70年代和80年代初，常规注入头提升能力为10000～40000 lb，目前注入头的额定提升载荷在60000～100000 lb。承载能力高达
150000～200000 lb的注入头目前正在制造之中。以前每种口
径的连续管要求有各种不同的链轮，现在带有可替换嵌入件
的注入头链轮投入应用，从而可使链轮适合于各种不同口径
尺寸的连续管。特殊嵌入件的研制推出，使得7 in的接箍连接套管能下入到井中，见图6-1。
②数据采集系统。采用电子计算机数据采集系统，一般可以记录井深、速度、循环压力、井口压力和重量等数据资料。部分数据采集系统还可记录氮气流量和液体流量。可用于实时检验连续管的受力情况和计算应力；可为用户打印出数据资料报告。同数据采集系统配套应用的连续管直径测试探测仪已被研制出，这种探测仪可以测试缠绕在滚筒上的连续管直径。连续管钻井技术系列之三
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③工艺控制系统。新近研制推出了电子与液压转换型工艺控制系统，便于采用计算机来控制连续管作业车。这些系统可采用反馈控制方式以保持恒定的钻压，或使连续管以恒定的速度下井。这些系统能够根据井筒条件的变化(例如井口压力增加)作出反应，及时提醒作业人员。图6-2是一个连续管监控设备，它可以使操作人员监测连续管的运行情况、性能及其自身的操作情况。
图6-2 连续管操作监控系统的基本设置
连续管监控系统的主平面图在图6-2中示出。小型设备由4个主要部分组成：检测磁头、电缆、数据采集系统、数据显示系统。
④电缆安装系统。续管内要求安装电测电缆或光纤电缆。
最近几年，研制推出了两种类型的电缆安装系统，可以在连
续管卷在滚筒上时使电缆安装在连续管中。这些系统大大地
降低了电缆的安装费用。
⑤特制设备。对大口径连续管完井作业的需要已经研制推出了连续管完井车。连续管钻井车也已制造成功，既可以采用连续管进行作业，也可以采用接箍连续钻柱进行施工作业。适于湖泊和沼泽地区作业的舶载系统也已经研制出。适宜在北极地区进行施工作业的全封闭连续管车已经制造成功。
⑥连续管钻机。钻机包括以下两种：a.规连续管钻机。针对陆上和海上，常规连续管钻机又分为2类。陆上钻机安装在拖车上，采用吊车或U型井架支撑注入头；而海上钻机几乎全是装在滑动底座上，采用吊车组装成塔式井架支撑注入头。b.合型连续管钻机。老井作业时，通常先用常规钻机准备钻前工作，然后用连续管钻机钻井，再用完井设备进行完井投产，为了提高效率，国外研制和试验了既能操作油管、套管，又能操作连续油管的混合型钻机系统。
Transocean Ensign Drilling的连续管钻机是一套设计独特的系统(见图6-3)。在该系统中，将连续管滚筒坐放在注入头上方，不需要安装导向弯头，避免了通常在导向弯头处发生的连续管弯曲变形，可大大地降低连续管的疲劳损害。这种钻井作业系统装备有先进的工艺控制系统。一种改进的系统目前正在研制之中，该系统允许整个滚筒和注入头旋转，从而实现在地面旋转连续管。与此同时，由Schlumberger/Dowell公司研制的船载混配型连续管钻机正在马拉开波湖进行钻井作业。
贝克休斯公司有3种混合型钻机：G1、G2和G3型。主要包括一个自立井架、抛物线闭
环系统、装卸连接钻杆的绞车和游杆系统。G2和G3采用独特的抛物线闭环系统，具有两个注入头，基本注入头安装在井口，拉伸注入头位于滚筒之上。采用Galileo钻机，当连续管形成抛物线和自然弯曲时，形状正好符合滚筒和注入头之间的弓形结构。G1型采用弹弓式井架底座，最大牵引力90t，最大拉力27t。驳船式钻机G2，在两年内钻井16口。G3型主要针对沙漠陆上钻机市场。
连续管钻井技术系列之四
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(4)井下钻具组合
井下钻具组合是影响连续油管钻井效率的关键。根据钻井工艺的不同，连续油管钻井对井下钻具组合的要求也有所不同(见图6-4、图6-5)。
①钻头。通常直井段用PDC钻头，定向井、水平井的造斜段或曲线段用TSD钻头，连续油管钻井用钻头的结构型式与常规钻井的相同。
②正向驱动马达。连续油管钻井用马达有高速小扭矩、中速中等扭矩和低速大扭矩等3种类型，外径范围60.3～165.1mm。马达必须与所用的钻头相匹配，低速大扭矩马达适合于TSD钻头和天然金刚石钻头，中速中等扭矩马达适合PDC钻头。
1-连续油管；2-连续油管变径接头；3-断脱机构；4-钻铤；5-容积式马达；6-长保径固定
削齿钻头
图6-4 连续油管钻井用稳斜
井底钻具组合1-连续油管；2-连续油管变径接头；3-断脱机构；4-定向工具；5-钻铤；6-斜管鞋接头；7-容积式马达；8-可调弯外壳；
9-短保径固定削齿钻头
图6-5 连续油管钻井用造斜
井底钻具组合
③钻铤。与常规钻井相同，用于给钻头提供足够钻压以产生预定的钻井速度，同时给井下工具提供合适的重力。
④连续油管接头。主要用于联接连续油管和井下工具组合。连续油管接头需承受由钻井液马达产生的扭矩以及钻井时产生的振动和加速作用，以避免对连续油管造成损害，因此接头的抗拉强度应比连续油管大。
⑤断开接头。当钻头或钻铤卡死在井眼中时，提供使连续油管与井下工具断开的能力。目前常用的有压力释放式和剪切释放式两种。当连续油管释放后，可用打捞工具起出井下工具。
⑥定向工具。用于定向井和水平井钻井。大多是通过机械往复运动、压力循环钻井马达或井下电动机的扭矩或3者共同作用启动。要求不仅能在给定旋转范围内连续调整工具面的方向，而且能在全部调整范围内自由地对工具面的旋转方向进行调整。
有的连续油管钻井井下钻具组合除上述6个部分外，还包括导向工具和随钻测量系统。连续管钻井技术系列之五
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(5)电动连续管钻井系统
XI.技术有限公司、TSL技术有限公司以及Enterprise Oil Pic.
公司等也推出了新的连续软管钻井系统—电驱动连续软管钻
井系统。
电动井底钻具总成的研制成功证明了电动连续管钻井有以
下优点：
①钻头转速不受液体流速的影响；
②通过高质量的遥测途径可及时反馈准确的数据；
③钻井总成的可靠性增加了；
④可反向旋转；
⑤可用于欠平衡钻井；
⑥钻井液循环及地层压力可以实现动平衡。图6-6为电动连续管井底钻具组合。
工作原理：用电动潜油泵电机替代了较常规的容积式马达。该电潜泵电机与一个行星变速箱相连接，旨在降低输出轴的转速，以适应钻井环境的需要。电潜泵电机由地面计算机控制，与变速驱动装置相连。开发出的软件包可查询驱动装置并通过马达获得实际钻井数据的记录。
①连续管连接器。连接连续管与井底钻具组合，具有导流(引导电动马达周围钻井液的流动)和紧急断开装置。
②润滑油补充系统。采用一种简单的压力平衡补偿系统，为防止由于油的膨胀而使系统受到损坏，可通过检查液面高度，判断油是否漏失或密封失效。
③电动马达。井底钻具总成是由15hp电动潜油泵感应电机提供动力。
④变速箱。一个专用的工业用变速箱可将电机转速降到7:1的比率。该行星齿轮传动的最大额定扭矩值为290ft·lb。在测试时，实测扭矩值超过了该限定扭矩的好几倍而变速箱没有明显的不良反应。
⑤机械式密封。在变速箱底部装有一旋转密封，以防止在输出轴旋转时，电动机和变速箱中的油泄漏。输出轴的动密封采用了机械式密封来控制泄漏，该机械式密封额定承受10000 1b/in2的压差。
⑥轴承付／驱动轴。在驱动轴的底部装有1付可靠的、工业标准的轴承。
⑦钻头的选择。在钻井过程中，要用到3种不同的钻头。1个5 in的牙轮钻头，1个5 in的平底铣齿钻头和1个2 in的井下扩眼钻头。
⑧计算机控制界面。常用计算机控制的变频调速驱动系统改变井下电机与泵的动力供给。
连续管钻井技术系列之六
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(6)欠平衡连续管钻井技术
Apache加拿大公司综合利用两项技术钻水平井的水平段，提高了气藏的产气量，改善了气藏的开发效果。该系统主要包括沉淀—储存罐、离心机、计量罐、输油泵及高压泵。流体处理系统主要包括4部分，既可用于处理常规钻井液，返至振动筛和除气装置，又可用于欠平衡原油或天然气钻井。
经BOP后，从井里返出的流体分离成以下4相：
①固体，由Krebs水力旋流器击碎；
②气体，燃烧；
③水，运至蒸发池；
④油，在闭环钻井系统中重新使用，多余的排到采油站。
(7)连续管过油管侧钻技术
目前，连续软管钻机主要用于老井重钻(加深侧钻)，还不能完成从开钻到完钻的所有作业。因连续软管直径小可进行过油管侧钻，不需起下油管，从而显著地节约钻井成本。
连续软管过油管侧钻技术包括水泥塞开窗侧钻技术、水泥环内置造斜器开窗侧钻技术和过油管造斜器开窗侧钻技术。其中，水泥塞开窗侧钻技术比较成熟，应用广泛。技术原理：首先是注开窗水泥塞，通过连续软管钻机将加入纤维和乳胶的水泥浆注入开窗部位，在井底稠化时间约为5h；其次利用弯外壳钻井液马达在水泥塞中钻先导井眼至套管处；最后对套管磨铣开窗并直接进行侧钻作业，侧钻工艺与常规侧钻类似。
连续管钻井技术系列之七
日期：2006年09月01日| 来源： | 作者：
应用实例
①连续管钻井系统包括连续油管、地面设备和下部钻具组合系统等。荷兰在连续管钻井上采用的技术及装备：
钻井液体系：LTOBM低毒油基钻井液。
软件控制系统：超平衡程序包、油井测试程序包(防漏失)。
地面系统：50.8mm连续管钻机组(45.4t提升能力)；两台撬装三缸高压泵；氮泵和氮
罐；50.8mm连续管钻井管柱；103.2mm防喷器、环型防喷器和法兰隔水管；179.4mm剪切密封防喷器；流人／流出管汇；MWD系统、连续管数据采集系统；69MPa节流管汇；两台69MPa 砂滤器；热交换器、14.5MPa测试分离器；0.35MPa计量罐；0.35MPa缓冲罐；两套独立关井系统。
钻具组合：PDC钻头+井下马达+平衡接头+MWD+PWD+不旋转接头+马达组合+联结器。
图6-7 连续油管作业示意图
下部钻具组合系统是连续管钻井的关键，也是连续管钻井技术研究和开发活动中最活跃的领域。Anadrill公司已成功开发出了称为VIRER的连续管钻井系统，其下部钻具组合系统由连接模块(连接连续油管和下部钻具组合)、测量工具、定向工具和导向泥浆马达四部分组成，见
图6-7。
②阿科公司利用连续管进行开窗作业，CTD侧钻裸眼井深已达3300ft，普鲁德霍湾1/3的井采用CTD技术，用CTD在老井侧钻的费用是常规钻机钻新水平井费用的40％，图6-8。
三. 连续管钻井的井底钻具组合
（三）电动连续管钻井系统
XL公司、TSL公司以及Enterprise Oil Plc.等公司成功地推出一种电动井下钻具组合样机。在这种井下钻具组合中，没有采用常规的螺杆钻具，而是采用了电潜泵马达，它与行星式齿轮传动箱相连，可以降低输出轴的速度，更好地适应钻井环境。该马达由地面上的一台与变速驱动装置相接的便携式计算机来控制，所开发出的一套控制软件可以“访问”驱动装置，采集和记录来自马达的实时钻井数据，为司钻和油藏工程师提供实用的钻井信息，提高对钻井过程的反馈和控制能力。
1．连续管接头
用于连接连续管和井下钻具组合，并具有导流（电动马达周围钻井液的流动）和紧急脱扣的功能。
2．油补偿系统
马达以及井下钻具组合的其它部件必需浸没在润滑油中，才能延长其工作时间。在钻井过程中和温度变化的条件下，润滑油的体积将发生变化，因此在设计这种井下钻具组合时，增加了一种简单的压力平衡补偿系统，避免因为润滑油的膨胀而造成的破坏。通过该系统还能快速了解下钻前井下钻具组合的整体状况。检查液面则可以早期发现是否漏油。
3．电动马达
为了试验，生产了一台15马力的电潜泵式感应马达以驱动井下钻具组合。该马达是实心的，但其外面有一屏蔽层，钻井液可以通过屏蔽层与马达之间的环隙进行循环，这使得井下钻具组合的外径增加到5in，而电动马达的实际外径只有33/4in。
4．传动箱
特殊制造的传动箱可以按7：1的比例降低马达的速度，其最大扭矩为393牛·米（290磅·英尺）。虽然试验中有几次测量到扭矩超过这一极限，但传动箱上很少发现有明显的副作用。传动箱的输入端通过异径接箍直接接在马达的输出轴，其输出端是一个柔性接箍，柔性接箍的两端分别是传动箱和驱动轴，驱动轴穿过两组轴承和机械密封件。
5．机械密封
传动箱下方必需有一套旋转密封装置，保证在输出轴旋转时马达和传动箱中的润滑油不泄漏。弹性密封件在这种场合下的可靠性较低，因此采用了机械密封件，可以承受69兆帕(10000
磅/英寸2)的压差。
6．轴承组/驱动轴
驱动轴的下端接有标准的轴承组。
在地面，马达的动力是由计算机控制的变速驱动装置提供的。作业者通过计算机显示屏可以监测钻头速度和扭矩（根据马达的电流和钻头速度来计算的），这些参数可以迅速转化，以适应钻井环境的要求，并能快速作出改变。
7．钻头的选择
选用57/8 牙轮钻头、57/8 扁平磨铣器和27/8 套管下扩眼器。
这种电动连续管钻井系统已完成了第一阶段的测试工作，经过190小时的测试，发现井下钻具组合、动力连续管或地面装置都未发生破坏，并显示出以下优越性：
①可靠性得到提高，延长了平均故障时间；
②保持钻压，提高了井下钻具组合的可控性和柔韧性，与排量无关，钻井液的选择余地大；
③通过高质量、高传输速率的遥测工具可以快速反馈数据，以进行地质导向或其它作业；
④能采集到更多的钻井数据，比如钻头扭矩、钻头情况等等；
⑤适应多种钻井技术，比如欠平衡钻井、钻进硬岩层等等；
⑥能在高温环境下钻井；
（四）ARCO公司在普鲁德霍湾的典型连续管井下钻具组合
ARCO公司在普鲁德霍湾东部地区的大部分作业中，一般采用2-23/8 外径的连续管和2-7/8 外径的井下工具组合，包括弯外壳、2-7/8 的马达，定向工具和泥浆脉冲MWD。一般造斜率为35度/30米，在特殊情况下可超过50度/30米。钻井通常使用一种低固相低剪切速率的聚合物泥浆，产生的过平衡压力为7－14公斤/厘米2。
连续管钻井技术之九
日期：2006年01月05日| 来源： | 作者：
四、连续管钻井实例
（二）壳牌公司在北海的连续管开窗侧钻
3．作业情况
（1）磨铣开窗
几次借助连续管下入文丘里管和喷嘴，以回收碎屑，包括水泥、金属碎屑等等。接着，随同陀螺仪一起下入定位工具，咬住造斜器顶部的牙爪，读取陀螺仪测量数据，确认造斜器是否定位在正确的方向。在地面，通过检查信号剪切销是否剪断，可以判断整个装置是否准确定位。
在第一次下入定位工具和陀螺仪时，造斜器面位于井眼高边左1.4-12.2度之间，需要136.1千克的力超载提升以释放造斜器。平台上，仪器显示剪切销并没有剪断，证明所读取
的数据并不准确。进一步清洗后，第二次下入，测得造斜器面在井眼高边右15.5-16.6度之间。这是一个可以接受的数据，剪切销剪断也证实了这点。接着，循环泥浆并将井内泥浆替
成所选钻井液。此后，即可进行磨铣开窗作业。
其间三次下入磨铣工具。第一次下入初始磨铣工具，未碰到任何麻烦，磨铣工具轻度磨损；随后又两次下入磨铣工具将已开窗口扩至全尺寸。最后一次磨铣，钻进地层3米，并在继续钻进之前用陀螺仪测量窗口方位。磨铣开窗期间，由于获得了较高的泥浆排量，加上优化的泥浆性能，井眼清洗效果很好，大约70%的切屑得到回收。
（2）侧钻
下入带电缆连续管和陀螺仪进行测量，结果证实所开窗口符合设计要求，其井斜角为27度，方位115度。接着，在3869.1米处开始钻37/8in 井眼；利用现场地质师对钻屑所做的初步分析以及实时伽玛数据，可以不断地更新所建地质模型，对井眼轨迹进行微调。在钻井过程中，由于摩擦损耗较大，降低了环空速度，影响了井眼清洗效果，因此，有必要在钻至3968.8米处时，清洗积聚的岩屑。钻至3979.8米时，27/8in的马达断裂，转子、传输机构、钻头接头以及钻头掉落井下。为此，进行了一次打捞作业，但未能取得成功。由于在该处打水泥塞的风险很大，因此决定放弃打捞的做法，取而代之的决定是在3935米处进行裸眼侧钻。
几次侧钻作业都遭失败。随后下入带锐利切削刃的磨铣工具进行尝试，结果取得了成功，继续钻至3974.9米处，由于钻屑聚积又一次进行了井眼清洗作业。为减少对生产油管内壁的损害及延长连续管寿命，这一次清洗作业中，采用了不带电缆的连续管单独进行喷射清洗。
继续钻至4083.12米，在通井至所开窗口处时，连续管管柱被卡，按事先所设计的程序进行了解卡作业。在一次解卡作业中，为了降低过平衡压力，将井内泥浆替成基油并通过调节油嘴以保持回压，使连续管解卡，地层过平衡压力的计算值约为7.6兆帕。
石油钻井新技术研究毕 业论文 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文） 题目：石油钻井新技术研究 年级专业层次：2013秋中原油田钻井技术高起专培训班学生姓名：xxx学号：000000 中国石油大学应用技术学院 论文完成时间：2015年3月1日
石油行业日益发展的今天，需要越来越多的专业人才来提升行业水平。并且石油工业现在是现代行业的重中之重，钻井技术以及采油方法成为了发展这个行业的关键，固井和完井技术的先进则决定着油水井的增产、增注。石油钻井是一项复杂的技艺工程，需要诸多方面的工种协调密切配合才能使钻井顺利完成。钻井主要的工种有钻井、内燃机、石油泥浆。这是紧密联系的三兄弟。有人形象比喻说：“石油内燃机犹如人的心脏、钻井液（泥浆）犹如人的血液、石油钻井犹如人的骨骼。”我认为这种比喻有一定的道理。石油钻井就是由这三种主要的工种组成的一个完整的钻井体系。钻井技术不断发展，对钻井液要求越来越高。本文从套管钻井新技术、连续油管钻井新技术等几方面对现今钻井新技术进行阐述分析。 关键词：钻井；石油钻井；钻井新技术；套管钻井；水基钻井液；无渗透钻井液
2.1.2山前高陡构造和逆掩覆体防斜问题 (2) 2.1.3钻头选型和钻井效率问题 (2) 2.1.4井漏问题 (2) 2.1.5井壁稳定和井深结构问题 (3) 2.1.6固井问题 (3) 2.1.7深井钻进中套管严重磨损问题 (3) 2.2重点研究方向 (3) 2.2.1提高钻前压力预测精度 (3) 2.2.2高陡构造防斜打快 (3) 2.2.3防漏堵漏技术 (3) 2.2.4特殊工艺井技术 (4) 2.2.5小井眼钻井配套技术 (4) 3.1.2套管钻井的优点 (5) 3.1.3套管钻井的范围 (6) 3.1.4套管钻井的准备条件 (6) 3.1.5套管钻井的参数设置 (6) 3.2水基钻井液新技术 (7) 3.2.1无渗透钻井新技术 (7) 3.2.2水基成膜钻井液技术 (7) 3.2.3纳米处理剂基础上的钻井技术 (8) 3.3应用钻井新技术控制污染 (9) 3.3.1小井眼钻井工艺 (9) 3.3.2多功能钻井液技术 (9) 3.3.3分支井钻井技术 (9) 3.3.4应用新型钻井液体及添加剂 (9)
反循环钻井 【摘 要】 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少地层漏失、保护油气层、岩样代表清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业，利用反循环钻井原理，进行了捞砂工艺的研究及工具的研制。通过试验及现场应用，设备配套实用，漏层连续钻进400余米，效果良好。 1 气举反循环钻井概述 气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头 或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外 管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷 入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上 升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能， 推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器 上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下 部是比重大的钻井液。如图1所示，h 1为钻具内混 合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻 井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度 为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻 具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不 断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注入 井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。 钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头 —钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁 钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。 优点及用途 （1）能实现地质捞砂目的 气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带 岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现 捞砂等地质目的。 （2）提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产 生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在 漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻 速，增加钻井效率。 （3）可减少或消除钻井液的漏失，保护储层 由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。 图1 反循环钻井驱动原理 图2 反循环钻井循环示意图
未来的全自动钻井技术 挪威国家石油公司正在致力于各个子系统的研发，以便加装到总系 统中。他们相信通过一系列的技术努力，一种新的、全自动的钻井系统会在不久的将来成为现实。两种解决方案是Dri11tronics 和 econtrol/eDrilling（电子控制/ 电子钻井）概念。 该技术是一种技术集合，是技术综合应用的问题。设计自动钻井系统是大势所趋，因为它可加快钻井进程。未来钻井概念的基础是采用高速遥测钻杆，高速遥测钻杆正处在形成商业化产品的阶段。自动钻井系统应当具备优化钻井作业的功能，具体包括：能够加快钻进/ 起下钻的作业速度；能够放慢钻进/ 起下钻的作业速度；能够更容易监测溢流，有利于井控；实现自动开泵/ 停泵；实现自动钻井液监测；能够高效应用遥测钻杆，即实时采集井下数据；实现钻井过程的自动化，始终正确地处理井眼问题，减少人为失误，使非生产时间降低到最低程度。 1.Drilltronics 该系统采用动态过程模型模拟井内流动与钻柱动力学，采用先进的粘性恒温物理流变动力学模型模拟固相输送与状态方程，扭矩与摩阻模拟则是基于“软绳”模型，采用预先开发的钻井数据完善系统对动力学测量数据进行预处理，从而筛选并导出模型需要的输入数据。流动模型解是一个半隐含矩阵解，明显与水体转移有关，从而可实时获得复杂流动的解，通过采用卡尔曼滤波技术完成模拟计算，其中压力校正采用了 相似流动摩擦系数。 2.现场测试
挪威国家石油公司于2008年1月对一套用于优化钻进控制的 新系统进行了一次全尺寸的现场测试，该试验是在挪威国家石油 公司位于挪威大陆架的Statfjord 地区的C平台上进行的，此次测试则使用了主动式的。该系统的工作情况令人满意，达到了预期的效果，在主动控制模式测试期间没有发生HSE事故。同时表 明，该系统的人-机界面需要进行一些改进。此后，对其它的主动控制模块也进行了测试。 （1）摩阻测试模块 该模块由许多编程的井内摩阻自动测试组成，井内摩阻与钻柱上提、下放以及是否旋转有关，对该模块进行编程还可使其具备自动扩划眼功能。对动力学测量数据的自动分析会给出井内摩阻情况，摩阻变化趋势分析则会表明钻屑的聚集情况、井眼稳定情况和井眼质量状况。该模块在钻进期间的每次接单根时都得到了应用。 （2）起下钻/扩划眼控制 该模块用来限制钻柱起下的速度与加速度，以避免产生过高 的激动压力与抽汲压力，即“跑出”孔隙/破裂压力窗口，起下钻 控制有助于避免溢流、地层破裂与井漏发生；扩划眼控制可限制钻柱的旋转速度从而避免倒扣/卡钻，将操纵杆“开到家”。该模块便会将起下钻/扩划眼的速度控制在安全的范围内。该模块在裸 眼起下钻过程中和摩阻自动测试期间得到了应用。 (3)开泵 该模块可控制泵排量由小到大逐渐增加到合适的值，以免井内压力
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 石油钻井连续循环系统 连续循环系统是在钻井过程中，起下钻或接单根时，可以不停泵而保持井眼处于连续循环状态的系统，它以钻台为基础，适用于任何带有顶部驱动钻井装置的井架。 该系统主要包括连续循环连接器、钻井液分流及输送装置、顶部驱动连接工具、控制系统和液压动力系统。 常规钻井过程中，钻杆上卸扣时 IJ一由于泥浆循环通道中断，被迫停止泥浆的循环. 造成不利影响： 一是造成环空中产生动态压差，导致泥浆循环漏失。 二是造成井底压力下降，有时会引起井涌。 三是循环恢复时井底压力剧增对敏感性地层可能引起循环漏失。 四是钻屑的沉降会减小有效井径并增加钻柱的扭矩和阻力。 五是欠平衡钻井时气体连续循环，会导致环空内的压力极不稳定。 上述影响会产生诸如井眼不稳定、井壁坍塌、卡钻、地层裂缝以及泥浆漏失等问题。 严重时会造成巨大的经济损失，甚至是人员伤亡。 而采用连续循环系统，以上的问题都可以得到很好的解决。 连续循环系统解决了井底压力控制、孔隙压力与破裂压力窄小、井眼鼓胀、油气意外入侵井眼等问题。 主要是在保持钻井液连续循环和压井的条件下，使井下由于泥 1 / 5
浆的中断而产生的许多问题得到解决。 ，连续衙环系统的纰成与原理连续循环系统是 sheIuK、 BP、Siafoll、 BG、 TOIa 以及 En 共同合作开发的。 首台连续循环系统在意大利和埃及海上已成功地完成 2 次独立的钻井作业。 在 2005年的海洋技术会议上，介绍了连续循环系统（获世界石油杂志 2004 年新视野奖）商业性应用情况。 迄今为止，该系统在钻进和起下钻过程中已在 600 次连接中保持连续循环。 这项新技术是谢非尔公司与 BP 公司、英国天然气公司、壳牌商业公司和道达尔公司合资开发的。 连续循环系统把 3 个闸板防喷器与类似于铁钻工的设备和整体钻杆卡瓦结合在一起，在接单根时保持连续循环。 该系统利用光导纤维在系统内传递信号并带有操作者控制的触感屏幕用户界面。 在接单根期间，连续循环系统不用停泵来保持恒压。 这就使我们很容易地在孔隙压力与破裂压力窗口很窄的条件下钻进，而在此之前在这些地区钻进是困难的或用常规钻井技术是无法钻进的。 连续循环系统还减少了卡钻事故。 连续循环减轻了井眼的鼓胀效应并可避免油气意外侵入井眼的可能性。
N2 =$L$2-2*$M$2 Q2=$P$2/$N$2 R2=59.7/(2*Q2)^(8/7) 第一种情况 直段长度盘管长度密度P n k a b △Pg 情况1 3500 0 清水1006 1 0.001 0.0786 0.25 0.024 R5=(LOG10(P5)+3.93)/50 R6 S5=(1.75-LOG10(P5))/7 S6 T5=0.0003767*($O5/1000)^0.8*($Q5*1000)^0.2*($S$2/60)^1.8 T6 C16=PI()*(($A16-2*$B16)^2-$L$2^2)/4 C17 D16=36/3600/$C16 D17 G16=$O$5*($A16-2*$B16-$L$2)*$D16/$Q$5 G17 H16=(1/(2*(1.8*LOG10($G16)-1.53)))^2 H17 E16=2*$H$16*$L$5*$O$5*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 E17 F16 =2*$H$16*$L$6*$O$5*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 F17 G20=($O$6*$D16^(2-$P$6)*($A16-2*$B16-$L$2)^$P$6/($Q$6*12^($P$6-1)))*( 4*$P$6/(3*$P$6+1))^$P$6 H20=16/G20 E20=2*$H20*$L$5*$O$6*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 F20=2*$H20*$L$6*$O$6*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 G2=($S$2/60000)/(PI()*$N$2^2/4) H2=$O$5*$N$2*$G2/$Q$5 K2=H2*($N$2/2/1.3)^0.5 K3=H3*($N$2/2/1.441)^0.5
https://www.doczj.com/doc/2014620529.html,
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钻井分直井和定向井。定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。 普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于 60°的定向井。大斜度井：在一个井场内仅有一口最 大井斜角在 60°～86°范围内的定向井。丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井 组，其中可含一口直井。多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。斜直井:用倾斜钻机或倾 斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。动画 3-1
一、钻井过程
1、准备工作 定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。 修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达 39～40 吨或更多。 平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异，大型钻机约需 120×90m2， 中型钻机可为 100×60m2。 打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。小些的基础用预制件，大的基 础则在现场用混凝土浇灌。 安装：立井架，安装钻井设备。 2、钻进 当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于 1900 年。 钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃 入岩石中。钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。加到钻头上的压力 叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。 钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。随着 井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损 坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。钻柱在洗井液中的重量称为悬 重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。亦即钻压=悬重一钻重。 井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。机械钻速是每小时破碎井底岩石的米数，即每 小时进尺数。钻时是每进尺 1m 所需时间，以分钟表示。此二者互成倒数。 洗井：井底岩石被钻头破碎以后形成小的碎块，称为岩屑。岩屑积多了会妨碍钻头钻切新的井底，引起 机械钻速下降。所以必需在岩屑形成以后及时地把它们从井底上清除掉，并携出地面，这就是洗井。 洗井用洗井液进行。洗井液可以是水、油等液体或空气、天然气等气体。当前用得最多的是水基泥浆， 即粘土分散于水中所形成的悬浮液。也有人称洗井液为钻井液，但多数人则把各种洗井液统称之为泥浆。 钻柱是中空的管柱，把洗井液经钻柱内孔柱入井中，从钻头水眼中流出而冲向井底，将岩屑冲离井底， 岩屑随同洗井液一同进入井眼与钻柱之间的环形空间，向地面返升，一直返出地面，见图 3-1。岩屑在地 面上从洗井液中分离出来井被清除掉，不含岩屑的洗井液再度被注入井内，重复使用。洗井液为气体时则 不再回收。
钻井装备的现状与发展前景 摘要:我国石油钻井装备已初步踏入为了适应这种形势,,要建立名副其实的质量管理体系,切实改善产品的制造质量;要以提高钻机运移性、增强设备对当地环境和后勤保障条件适应能力为主要目标,改进产品设计;要借鉴国外新近出现的创新 技术, 测仪等自动化检测仪表、轻便顶驱装置、 ,都是值得下力气研究开发的项目。 关键词;发展 随着我国对国际石油资源开发的参与, 应这种新的形势, 1 (1)钻机形成系列,基本满足国内市场需要 根据GB1806—86《钻机型式与基本参数》形成的钻机系列包括了钻深从1500m至6000m 的钻机, 题。国外钻机的钻深是按照φ73~127mm(~5英寸)钻杆尺寸给出的,国标则是统一按φ127mm 钻杆标称钻深。现在各厂家已经仿照国外规定标明钻深,国标也将作出相应修改。 (2)主要部件基本适应国际市场需要 国产钻机部件,特别是按照引进技术生产的钻机部件,已能基本适应国际市场的要求。外 商认为我国的“石油钻机部件可用,15~20年差距”。这里所谓的差距,主要是指产品的质量水平和技术性能与国外新产品的差距。 (3)配套部件或零件与国际标准差距较大 ①机械传动钻机国际上钻深3000m以浅的钻机主要是机械传动钻机。为了简化传动,采用柴油机加阿里森传动箱结构。国产高速柴油机和阿里森传动箱等技术较复杂的产品的综合技术性能较差,尚未达到先进水平。 ②电驱动钻机国产电驱动钻机已经开始由AC-SCR-DC驱动向AC变频驱动过渡。但目前国产电气设备不论产品规格或者产品质量,都与国际先进水平还有一定距离。 ③传动件国产盘式离合器和气胎式离合器大都是由主机厂根据配套需要生产,并无专业 化厂家,以致产品规格品种不全, 条、传动胶带、橡胶件,气动件、液压件以及轴承等产品质量,也还不能适应钻机恶劣工作条件的要求,工作寿命短。 ,我国都有产品。但是质量差,技术水平也比较落后。 (4)产品可靠性差 产品可靠性差主要表现在基础件制造质量差和有的厂家不重视产品质量。 (5)钻机国产化水平有待提高 钻机国产化水平不高的原因,一是配套件的生产缺乏应有的组织,已如前述;二是缺乏一种实用和完整的产品目录。 2 (1)提高产品制造质量
C G D S172N B近钻头地质 导向钻井技术在江汉油田的应用 王伟 摘要目前，常规LWD在钻井实际应用中由于测量盲区长，无法准确判断近钻头处的井眼倾角、相关地层岩性、储层特性及储层位置，无法实现真正意义上的地质导向钻井。针对这一难题，本文介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统的性能特点，并结合在江汉油田的应用实例，分析了近钻头地质导向钻井技术的优越性和重要性，对在国内推广应用国产化近钻头地质导向仪器及近钻头地质导向钻井技术具有重要意义。 关键词近钻头地质导向 LWD 引言 地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）技术是近年来国内外发展起来的前沿钻井技术之一，它是一项集定向测量、导向工具、地层地质参数测量、随钻实时解释等一体化的测量控制技术，其特征在于把钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，被广泛应用于水平井（尤其是薄油层水平井）、大位移井、分支井、侧钻井和深探井。目前，国内对地质导向钻井系统的研究还处于较为落后阶段，能够实时测量近钻头处的多种地质参数和工程参数的先进的地质导向钻井系统等前沿钻井技术只有Schlumberger、Halliburton、Baker Hughes等几家大公司能够掌握，并且实施技术垄断政策：只租借不出售，日租金高达数万甚至数十万美元，而且无法得到地质导向钻井核心技术。而国内现用的各种地质导向仪器均存在较大的测量盲区（测量传感器至钻头的距离），无法实时测量近钻头地质参数，技术比较落后，无法实现真正意义上的地质导向。本文通过分析常规LWD存在的弊端，介绍了我国首套CGDS172NB近钻头地质导向钻井系统在江汉油田超薄油层水平井的成功应用，总结了技术经验，对近钻头地质导向钻井技术在国内油田的发展具有重要意义。 1、存在问题分析 对地质导向钻井来讲，仪器越靠近钻头越好，可以及时确定井底地层情况和井眼轨迹，进而制定相应方案。目前国内在水平井和大斜度井施工中基本采用的是常规LWD+导向钻具组合进行地质导向，LWD仪器各测量传感器都装在远离钻头位置的螺杆上方的无磁钻铤内，存在很大的测量盲区（见图1）。电阻率探测点距钻头约8～9 m，伽玛测量点距钻头约13～15 m，井斜、方位测量点距钻头约17～21 m。井眼轨迹参数测量相对滞后，井底工程数据预测十分困难，无法准确预计井眼轨迹的走向。同时，地质参数的严重滞后造成地质人员无法掌握实时的地层资料，现场地层分析困难，无法准确判断近钻头处的井眼倾角、相关地层岩性、储层特性及储层位置。 图1 常规LWD测量盲区示意图
钻井新技术及发展方向分析 1 钻井技术新进展 1.1石油钻机 钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。主要进展有: (1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。 (2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。 (3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。 1.2随钻测量技术 1.2.1随钻测量与随钻测井技术 21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。由于该技术的市场价值大,世界范
围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。 1.2.2电磁波传输式随钻测量技术 为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。 1.2.3随钻井底环空压力测量技术 为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling，APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。 1.2.4 随钻陀螺测试技术 美国科学钻井公司将航天精确陀螺定向仪封装在MWD 仪器中研制出随钻陀螺测试仪( gyro measurement-while-drilling ,gMWD) ,截至2007 年底,gMWD 已经在美国的多分支井中成功应用数百口井,特别是在需要精确定向或对接井中起到了关键作用。 1.2.5 井下随钻诊断系统 美国研究人员开发出了井下随钻诊系统(diagnostics-whiledrilling，DWD)包括井下温度、压力、钻头钻压、钻头扭矩、井斜方位和地层参数等各种参数测量仪器,高速实时数据传输系统及其相关的仪器,地面
新兴的连续油管钻井技术 发布时间：2010-04-09 11:39:17 连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。随着连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，近年来，连续油管钻井技术和连续油管压裂技术成为发展最快的两项技术。 连续油管钻井技术的发展 连续油管钻井（CTD）研究始于上世纪六十年代。在上世纪七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续油管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续油管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。 在上世纪八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续油管钻井则不景气。这不仅是因为传统的钻井设备更为便宜，而且由于人们当时没有认识到连续油管钻井在改善钻井工艺或降低钻井成本上的优势。 从上世纪九十年代初开始，连续油管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续油管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续油管进行了3井次的重钻井作业。此后，连续油管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续油管
钻井项目（见图1）。 连续油管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素：连续油管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段；连续油管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风；在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位；油气工业界对于连续油管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻井对象，最终使连续油管钻井的成功率更高。 近年来，连续油管钻井每年达到900～1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。连续油管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。 连续油管 钻井系统的优缺点 连续油管钻井系统的优点，包括：一、控制压力能力强，能在欠平衡条件下安全、高效地钻井。二、适合于现有井的加深钻井和侧钻作业，与用常规钻井设备或修井设备达到同样的目标相比，用连续油管可以节约费用25%～40%。三、容易提高钻井工艺自动化水平，操作人员少。四、装备的机动性好，安装、拆卸容易，节约时间。五、起下钻快，钻进快，钻井作业周期短。六、地面设备占地少，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。七、连续油管的挠性好，能钻短弯曲半径的水平井。八、地面设备少，噪音低，污物溢出量少，对环境影响小。
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新兴的连续油管钻井技术 发布时间：2010-04-09 11:39:17 连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。随着连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，近年来，连续油管钻井技术和连续油管压裂技术成为发展最快的两项技术。 连续油管钻井技术的发展 连续油管钻井（CTD）研究始于上世纪六十年代。在上世纪七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续油管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续油管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。 在上世纪八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续油管钻井则不景气。这不仅是因为传统的钻井设备更为便宜，而且由于人们当时没有认识到连续油管钻井在改善钻井工艺或降低钻井成本上的优势。 从上世纪九十年代初开始，连续油管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续油管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续油管进行了3井次的重钻井作
业。此后，连续油管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续油管钻井项目（见图1）。 连续油管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素：连续油管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段；连续油管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风；在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位；油气工业界对于连续油管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻井对象，最终使连续油管钻井的成功率更高。 近年来，连续油管钻井每年达到900～1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。连续油管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。 连续油管 钻井系统的优缺点 连续油管钻井系统的优点，包括：一、控制压力能力强，能在欠平衡条件下安全、高效地钻井。二、适合于现有井的加深钻井和侧钻作业，与用常规钻井设备或修井设备达到同样的目标相比，用连续油管可以节约费用25%～40%。三、容易提高钻井工艺自动化水平，操作人员少。四、装备的机动性好，安装、拆卸容易，节约时间。五、起下钻快，钻进快，钻井作业周期短。六、地面设备占地少，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。七、连
!国外石油机械# 不间断循环钻井系统 3 马青芳 (中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所) 摘要 不间断循环钻井系统是世界钻井界近年来出现的一项新技术,该系统可以在接单根或 立根期间保持钻井液的不间断循环,能够有效解决窄钻井液密度窗口的钻井问题。概述了不间断循环钻井系统的优点、作用及技术发展历程,论述了系统的结构组成及工作原理。不间断循环钻井系统为复杂井尤其是窄钻井液密度窗口井钻井提供了一种有效的解决方法,具有广阔的发展前景和市场空间。 关键词 不间断循环钻井系统 窄钻井液密度窗口 主体连接器 引 言 目前,复杂地层深井的钻井问题,已成为制约我国油气勘探开发事业发展的重要壁垒。如何解决复杂地层深井钻井的主要技术难题引起了油气勘探开发界的高度关注,成为钻井工程所面临的重大挑战,也是当前钻井工程技术发展的主要方向。其中复杂地层条件钻井中的漏、喷、塌、卡、斜、毒等井下复杂情况与事故仍是当前钻井技术壁垒最基础和最根本的问题。当漏、喷、塌、卡、斜位于同一裸眼井段时,则引发出多种复杂问题,主要归结为窄钻井液密度窗口的安全钻井问题,成为目前钻井工程亟待解决的重大技术难题。 不间断循环钻井系统技术和装备的出现,大大改变了钻井作业的方式。该系统可在接单根时保持钻井液的连续循环,可以有效避免接单根引起的压力波动,改善井眼质量和清洁度,降低循环漏失、地层破裂、井涌、卡钻等现象出现的几率,为复杂井尤其是窄钻井液密度窗口井钻井提供了一种有效的解决方法。 为解决复杂井钻井问题,中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所已经开始不间断循环钻井系统的研制工作。笔者拟对不间断循环钻井系统作一介绍,希望有益于这一实用新技术在我国的研究与应用。 不间断循环钻井系统的优点及作用 不间断循环钻井系统(Continuous Circulati on Syste m -CCS )是世界钻井界近年来出现的一项新技术,该系统可以在接单根或立根期间保持钻井液的不间断循环,实现100多年来常规钻井中钻井液循环方式的重大变革,是一项有着巨大经济意义和发展潜力的新技术。 不间断循环钻井系统在接单根或立根期间保持钻井液的不间断循环,在整个钻进期间实现了稳定的当量循环密度和不间断的钻屑排出,全面改善了井眼条件,可最大限度地保证已经形成的井壁不发生垮塌,极大地降低了钻井事故的发生,减小了发生井涌的可能性,提高了钻井作业的安全性。不间断循环钻井系统具有以下优点。 (1)稳定的当量循环密度有助于消除接单根停泵和启泵引起的压力变化和压力波动;整个钻进期间建立了稳定的当量循环密度;是解决窄密度窗口安全钻井问题的有效方法。 (2)不间断钻屑的排出可减少接单根时卡钻的几率;在大位移井和水平井中,可有效防止井眼底边形成钻屑床;减少了接单根前清除下部钻具组合内岩屑所需的停钻时间;全面改善了井身质量。 (3)可全面改善井眼条件和钻井安全,提高总的机械钻速,节约钻井成本。据报道,使用不间 — 012— 石 油 机 械 CH I N A PETROLEUM MACH I N ERY 2008年 第36卷 第9期 3基金项目:中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目“不间断循环钻井系统”(06B2030502)。
浅谈石油钻井新技术的推广及应用史自虎 发表时间：2018-05-23T10:24:43.827Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：史自虎 [导读] 摘要：针对于石油而言，主要是一种较为稀有的不可再生资源，同时也为我国的经济建设做出了较为巨大的贡献。 中原石油工程有限公司钻井一公司河南濮阳 457001 摘要：针对于石油而言，主要是一种较为稀有的不可再生资源，同时也为我国的经济建设做出了较为巨大的贡献。因此在对石油进行开采的过程中必须要做到谨慎适度，保证在最大程度上降低对石油资源所带来的破坏。在对石油进行勘察的过程中需要对石油钻井技术进行妥善选择，并且能够在最大程度上提高石油的开采质量以及开采的成功率，所以对石油钻井技术进行创新发展对于石油勘探工作具有着十分重要的意义，对于促进我国经济发展和综合国力的提高也是具有着重大的帮助。在本文之中，主要是针对了石油钻井技术的现状以及发展做出了全面的分析研究，并且在这个基础之上提出了下文之中的一些内容，希望能够给与同行业工作的人员提供一定价值的参考。关键词：石油钻井；技术；现状；发展；分析 前言 近年来，我国经济取得了长足发展，社会各个行业对于石油能源的需求也是与日俱增。虽然我国的石油钻井技术在能源开采方面得到了广泛的应用，但和发达国家相比，依然存在着一定的差距，仍然有着很大的优化和上升空间。为了保证石油勘探质量，提高石油开采效率，有效的保障石油开采过程的安全性能，提高和优化我国石油钻井技术有着十分重要的意义。 一、石油钻井新技术思维应用 我国石油钻井技术发展到今天，无论在工艺装备还是在技术经验上都已相当成熟，如连续油管钻井技术及大位移井钻井技术等，尤其是井下一体化控制平台的建立，使系统的适应性等到了很大的提升，可以初步探究井下的状况以便于进行分析，从而达到对连续作业状态进行远程监控的目的。这些不仅降低了石油开采的经济成本，还使钻井的效率得到了较大提升。 1、大位移井钻井技术的应用 众所周知，在深水和地下有着十分丰富的石油资源，但是由于受到结构多样、地形复杂、岩层较厚等因素的影响，勘测开采的难度极大。对于这样的情况，需要利用大位移井来实现石油地质开采的目的。随着石油钻井的需要和技术进步，针对大位移井的实际情况，需分析其具体的工况和特征，研究科学合理的开采措施，在开采的过程中利用可控偏心器和变径稳定器的优势，从而有效清除井内钻屑，以及解决钻柱摩擦阻力大的问题。 2、连续油管钻井技术的应用 针对油层断层多、深埋地下和分支众多的特征，通常应用连续油管钻井技术。连续油管钻井技术在工程实践中有分支多、井筒距离长、分离效果好和压力高等技术特点，不仅可以解决平衡欠压的特点，还可以达到良好分离的效果，是其它钻井技术的结合与创新。连续油管钻井技术不再局限于油管传统的结构特点，能够更好的应用于分支较多的钻井技术，有着下钻时间短、设备简单的特点，能够有效提高钻井的安全系数，降低钻井成本。 3、欠平衡压力钻井技术 在石油钻井工作中，还要合理使用欠平衡压力钻井技术。该技术在很久以前就被踢出来了，但是由于我国科技水平较低，导致对欠平衡压力钻井技术的研究不够全面。随着时代的发展以及社会的进步，我国对于欠平衡压力钻井技术的研究有了很大的进展。欠平衡压力钻井技术具备较多的优点，将其科学、合理应用在石油钻井工作中，不仅能够避免井内的液体流入地层，还可以在很大程度上缓解石油开采对于环境的污染程度。 4、地质导向钻井技术 地质导向钻井技术是一项在导向钻井技术的基础上发展起来的钻进技术。地质导向钻井技术把地址导向仪与导向工具紧密联系起来，使测井、钻井与油藏工程技术有效的衔接以及融合，从而实现了随钻控制的目的。地质导向钻井技术在进行指导的时候主要使用的地质参数为电阻率，该技术能够准确判断储层特定、地质构造和钻头轨迹，在很大程度上提升了钻井的采收率以及成功率，并且大大减少了生产成本，为石油企业创造了更多的经济效益。 5、信息计算机平台和井下一体化控制 随着科技的高速发展，计算机技术的应用领域也更加广泛，把井下开采技术和计算机技术有机结合，从而实现石油开采的远程管理与控制。一体化控制平台对于井下复杂的工况，可以实现实时的监控，及时反馈开采过程中发现的问题，并且通过计算机技术进行数据的统计和分析，从而提出解决问题的措施；此外，它还可以全程追溯井下钻井技术，准确有效的为技术人员提供信息和数据，以提高技术人员分析的准确性；同时，一体化平台还可以实现资源共享。信息计算机平台和井下一体化控制可以有效的防止各类事故的发生，降低施工人员的数量，实现了及时有效的数据输出任务管理和随时随地的协调管理。 二、我国石油钻井新技术的推广 1、加大对新技术的宣传 要推广石油钻井新技术，首先需要加大对新技术的宣传。过去很多新技术就是因为宣传不到位，导致各个石油企业无法了解该技术的功能及优势，使新技术的推广极为缓慢。在信息时代下，可建立一个专门用于石油钻井新技术讨论及推广的平台，当新技术研发成功并实践之后，可在该平台推广，从而让所有石油企业了解该新技术。当然，我国石油企业可自主组建考察团到国外进行考察，从而学习国际先进技术，提高国内石油钻井的整体水平。国家也应该积极引导石油企业技术的更新换代，宣传引入新技术的优势，使各石油企业重视新技术的学习及应用。 2、加大对新设备的引进力度 新技术和新设备密不可分，没有新设备也无法保证新技术的应用。所以，当前形势下，我国石油企业应该加大对新设备的引进力度，提高资金投入力度。淘汰一些已经落后的设备，引进自动化、智能化的现代设备，从而使整个石油钻井作业符合现代生产理念，并提高作业效率、石油开采率。 3、不断提高员工素质 首先，改善用人机制，摒弃过去“讲资历”的用人准则，引入高素质的综合性人才，如要求其必须掌握自动化、智能化设备的操作技
连续油管钻井技术研究与应用进展 连续油管钻井技术在钻井中的应用，拓宽了钻井的广度与深度，并且该技术同其它技术相比，在具体应用过程中，具有较强的经济性，能够使企业获得更好的经济效益。从其目前的具体应用情况来看，其将会成为未来钻井行业在具体施工中的一项常用手段，并且具有不错的应用前景。 标签：连续油管；钻井技术；研究 连续油管具有柔性刚度及自动化程度高、可带压作业等特性，目前几乎涉及到了所有的常规钻杆、油管作业，成为未来修井作业行业的主导技术之一，在油气勘探与开发中发挥越来越重要的作用。与此同时，随着勘探开发的不断深入，一批低压低渗井、煤层气井、水平井等陆续出现，对井下作业及连续油管技术提出了更高的要求，迫切需要能够进行负压作业的新结构式的连续油管装置。双层连续油管负压作业工艺可有效解决这一技术难题。 1 连续油管钻井创新优势 ①具有很强的控制压强能力，而非平衡油井在具体应用过程中，因为自身存在一定压力，难以完成一些难度较大的作业，在钻井过程中利用连续油管进行作业，一方面能够完成所有压力作业，另一方面对油层也能够起到一定的保障作用，可以使钻井效率得到进一步提升。 ②该技术适合应用在老井侧钻和加深钻进作业中，与一般钻井设备相比，如果在钻井过程中，采用相同的技术参数，连续油管在具体作业过程中为连续油管作业，该方式能够降低约30%左右的成本，经济效益明显。 ③该项技术在具体作业中使用的继电设备小、设备少，噪音小、占地面积小，同时作业中只会出现少量的溢出物，对环境的破坏较小，与绿色发展理念相适宜，尤其适合在海上作业中应用。 ④该项技术提高工艺自动化较快，自动化施工一方面可以能够减少作业人员的劳动量，避免因为劳动人员操作上的失误引发施工故障，另一方面也可以减少企业在一项工作上的投入。此外，设备在具体应用中，装卸操作简单，钻井的作业速度较快，工程的施工周期短，同时油管还具有较强的挠性，能够再弯度半径较小的情况下，完成水平作业。 2 双层连续油管配套工具与功能 2.1 双层连续油管伸缩连接器 双层连续油管伸缩连接器主要应用在油气田用双层连续油管连接工具作业时管体与工具之间连接及内外两层连续油管伸缩量补偿调节。外层连续油管连接
国内外石油钻井装备的发展现状分析 摘要：通过对当前国外石油钻机新技术的介绍和国内石油钻机装备的现状及问题的分析，提出了石油钻井装备的发展趋势，并重点介绍了矢量控制全数字变频超深井钻机ZJ70DB。 关键词：石油钻井钻机钻井技术 当前的经济形势使我国油气工业面临着巨大的压力，加之跨国石油公司进入我国市场所形成的压力，使得我们必须大力推进技术进步。在这种背景下，我国钻井行业要想和国外钻井承包商及其技术服务公司争夺国内钻井市场，并挤入国际钻井市场，除了保持钻井技术持续高速发展之外，还必须有技术先进的钻机。 一、国外石油钻机新技术 为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探开发，国外研究改进、开发创新了多种新型石油钻机，涌现了许多新结构、新技术，美、德、法、意、加和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。 1.挪威AKER MH公司可编程自动钻井系统（CADS），该公司的第一套可编程管子处理系统己在挪威海上钻井平台上使用 操作该系统时，司钻可以预先依次将起下钻操作步骤程序化，不需要分别操作绞车、顶驱、管子处理装置和卡瓦。钻台上除司钻操作室内的司钻外，不需要其它操作者。该系统总称为可配置自动钻井系统（CADS），根据承包商和操作者的要求，该公司可将各种操作程序化。系统除有一套可编程管子处理系统外，还包括一套先进的防碰系统，用来防止操作间的相互干扰。在司钻操作室内，触摸屏代替了按钮和开关，同时配备有手动操作的备用系统，所有操作都是经过优化的，大大减少了起下钻时间，每小时可以起下55柱立根。 2.Varco公司钻机在线监视与诊断系统 Varco公司的E-Drill是第一套可用于远程监视和诊断世界各地钻机上的Varco监测系统，钻机操作人员可以在1h以内和Varco的技术人员取得联系，各种参数可以直接从置于Varco公司监测系统内的智能系统取得，用于最大限度提高顶驱、排管系统和Varco集成控制和信息系统（V-ICIS）的性能。通过该监测系统，操作人员可以访问由解决方案、事件记录、运行检查、通话记录组成的档案数据库，各钻机数据资源可共享。当遇到故障时，可与Varco公司的E-Drill 技术人员和钻机人员联系，分析故障原因并提出解决方案。 3.RIGSERV钻机集成控制系统 RIGSERV钻机集成控制系统是安装在钻台上司钻控制室内完整和最先进的
导向钻井技术 （胜利钻井工程技术公司周跃云） 基本概念 在定向井、水平井钻井中，为了使井眼轨迹得到合理的控制，世界各国相继开发研究了各种相应的技术，这些技术大致可分为两方面：一是预测技术，一是导向技术。 预测技术是根据力学和数学理论，对影响井眼轨迹的各种因素进行分析研究，从而预测各种钻具组合可能达到的预期效果。但目前的预测技术水平远远低于所要求的指标。鉴于此，导向技术应运而生。 导向技术是根据实时测量的结果，井下实时调整井眼轨迹。井下导向钻井技术是连续控制井眼轨迹的综合性技术，它主要包括先进的钻头（一般为PDC钻头）、井下导向工具、随钻测量技术（MWD、LWD等）以及计算机技术为基础的井眼轨迹控制技术,其主要特点是井眼轨迹的随钻测量、实时调整。 导向钻井技术是随油藏地质的要求和钻井采油地面条件的限制而逐步发展起来的。在这种技术中，井下导向钻井工具处于核心地位，它决定导向钻井系统的技术水平，导向技术则是导向钻井系统的关键技术。
一、导向钻井的工具和仪器 定向井技术的进步与定向井工具和仪器的发展是相辅相成的，是密不可分的。定向井钻井实践的需要，设计开发了专门用于定向井的工具和仪器，并在钻井实践中得到完善和提高；随着定向井工具和仪器的发展，极大地推动了定向井工艺技术水平的进步；而工艺技术的进步，对定向井工具仪器又提出了更新更高的要求。胜利油田以及我国定向井发展的历程，充分地说明了这一辩证关系。 1.1 导向工具的主要类型 随着定向井、水平井和大位移延伸井的日益增多，各种相应的井下工具相继出现，如弯接头，变壳体马达，各种稳定器等。对这些工具一般要分为两大类：一为滑动式导向工具，二为旋转式导向工具。两者的主要区别在于导向作业时，上部钻柱是否转动，若不转动，则为滑动式导向工具，否者为旋转式导向工具。 1.1.1 滑动式导向工具 滑动式导向工具在导向作业时，转盘停止转动并被锁住，只有井底马达作业。调整好工具面，钻进一段时间后，再开动转盘，使整体钻柱旋转，以减少摩阻及改善井眼清洗程度，随后再根据需要进行定向作业。可以看出，这种作业方式要把大量的时间花费在定向作业上，尤其是深井作业更是如此。但其优点是成本低，易于实现。