下载文档原格式
国内外钻井新技术钻井作为石油勘探开发的重要环节，一直以来都在不断发展和创新。
近年来，随着科技的进步和需求的不断增长，国内外钻井行业涌现出了许多新技术，这些新技术为钻井作业提供了更高效、更安全、更环保的解决方案。
本文将重点介绍国内外钻井领域的一些新技术。
1. 气体钻井技术气体钻井技术是近年来钻井行业的一项重大技术突破。
相对于传统的液体钻井，气体钻井采用压缩空气或氮气作为钻进液，具有环保、清洁、高效等特点。
气体钻井技术不仅可以避免液态钻井液带来的环境问题，还能够减少地下水污染风险。
同时，气体钻井技术还能有效提高钻井速度，降低钻井成本。
2. 高压水力钻井技术高压水力钻井技术是一种利用高压水射流来切削地层的新型钻井技术。
该技术能够高效地切削硬岩和特殊地层，且对环境影响较小。
它采用高压水射流进行切削，可将地下岩层切削成细小的颗粒，减少钻井液量，降低钻井噪声和震动。
高压水力钻井技术不仅提高了钻进速度，还能够减少钻具磨损，延长钻头使用寿命。
3. 快速钻进技术快速钻进技术是一种钻井作业周期较短、效率较高的新技术。
通过优化钻井过程和提高钻具性能，快速钻进技术能够缩短钻进时间，减少钻井成本。
其中一项关键技术是采用高效钻井液和超强钻头，提高了钻进效率和钻头使用寿命。
此外，还可以采用一体化的钻井装置和自动化控制系统，提高钻井操作的精确度和安全性。
4. 智能钻井技术智能钻井技术是钻井行业的前沿技术之一。
它通过装备互联网、人工智能、大数据分析等技术，实现对钻井作业全过程的智能化控制和管理。
智能钻井技术可以实时监测钻井参数，预测地层变化，优化钻井方案，提高钻进效率和质量。
此外，智能钻井技术还可以对钻井装备进行远程监控和管理，减少了现场人员的风险和作业成本。
5. 高效钻井液技术高效钻井液技术是钻井作业中至关重要的一项技术。
它采用新型化学品和添加剂，改善钻井液的性能和稳定性，提高钻井作业的效率。
高效钻井液技术能够降低钻井过程中的摩擦阻力、降低地层损害、改善井壁稳定性等，从而提高钻井速度和质量。
中国煤层气井钻进技术综述X张 晋,张泽宇(中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 100000) 摘 要:中国煤层气的开采已经进入初步商业化生产的阶段,煤层气钻进中遇到的许多问题需要将钻井的先进技术与煤储层特征相结合,而不能照搬常规油气田钻井技术。
本文从煤层气井钻进的特殊性、多分支水平井技术、欠平衡钻井技术和煤层气钻井液技术四个方面介绍煤层气钻进过程中的技术。
关键词:煤层气;多分支水平井;欠平衡钻井;钻井液 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0078—02 我国是世界上第一煤炭生产大国,煤炭资源量巨大,同时我国的煤层气资源也十分丰富,2000年由中联煤层气有限责任公司承担的国家计委一类项目“全国煤层气资源评价报告”,预测我国陆上烟煤和无烟煤煤田中,在埋深300～2000m 范围内煤层气资源量为31.46×1012m 3,与我国陆上天然气资源量相当,位居世界第三位。
现在煤层气开采已经初步进入商业生产的阶段,煤层气井的钻进技术在这其中起着重要的作用。
1 煤层气井钻进的特殊性煤层气井钻进的特殊性是由煤储层区别于常规油气储层的特征所带来的。
1.1 储层保护问题突出中国煤层气储层具有独特性,由于成煤期后构造破坏强烈,构造煤发育,所以具有煤层气储层低含气饱和度、低渗透率以及低压力的“三低”特性,煤层钻进的过程中要特别注意储层保护问题。
由于低压和丰富的割理存在,钻井液、完井液和水泥浆很容易造成储层的污染。
1.2 井壁稳定性问题煤层气井钻井中经常会遇到井壁稳定性差的问题,这是由于煤的岩石力学特征造成的。
煤的机械强度低,杨氏模量小,一般在2.1×104kg /cm 3,泊松比值一般在之间0.2～0.3,煤比岩石易压缩,当煤层被破碎后,煤层难以支撑上覆地层的压力易于坍塌,钻开后的煤层,浸泡时间越长,煤层垮塌更厉害。
煤层孔隙和割理发育,煤的孔隙体积一般占总体积的60%,割理也相当发育,钻开后滤失量大,易吸水垮塌产生漏失。
氮气钻井技术简介汤平汉氮气钻井是气体钻井的一种方式，属于欠平衡钻井的范畴。
气体钻井技术作为中国石油集团公司近几年的重大现场试验项目，己显现出了较好成效，具有良好的推广应用前景和巨大市场。
一、慨念氮气钻井就是将高压氮气作为钻井介质，注入钻具内,氮气在流经钻头时冷却钻头，携带钻屑,再通过井口及排砂管线排出,以实现钻井任务，达到发现油气层的目的。
二、氮气钻井技术工艺流程现常用的氮气钻井技术，是以空气为工作对象，用空压机对空气先进行初级加压；然后输到制氮机，制氮机生产出氮气；氮气输到增压机，增压机对氮气进行增压；通过管线将高压氮气经立管三通注入钻具,氮气通过钻头时对钻头进行冷却,同时完成携带岩屑的任务,再通过井口,氮气和钻屑进入排砂管线,排砂管线上安装一个岩屑取样器便于取砂样,最后到岩屑池。
三、氮气钻井技术设备在常规钻井配备装置的基础上，氮气钻井作业还需配备供气设备，主要有空压机、膜制氮机、增压机和旋转头等, 供气设备的供气量必须满足氮气钻井设计要求。
（1）空压机－先对空气进行初级加压，生产出压缩空气；（2）膜制氮机－从压缩空气中分离出氮气；（3）增压机－对氮气进行增压；（4）旋转头－密封方钻杆与环空通道；（5）排砂管线－排出气体及携带的钻屑；此外，根据不同的要求，还可选用气体钻头、空气螺杆钻具、空气锤、不压井起下钻装置及管阀件。
满东2井氮气钻井配备的专用设备主要有：2套撬装式制氮机，每套制氮机的制氮量45m³/min、额定输出压力15MPa，包抬3台空压机、1台膜制氮机、1台增压机；2台制氮车，每台制氮车制氮量15m³/min、额定输出压力35MPa；Williams7100旋转控制头1套。
四、氮气钻井技术地质条件在钻井工程上，只要所钻井筒单位时间内产出的液体少于一定数量，注入的氮气能够冷却钻头，携带出钻屑,不影响正常钻进条件下，都可以采用氮气钻进。
经计算，在满东2井5 7/8″的井眼，当液相产出量不超过2.0m³/h时，可以采用氮气钻进，否则，需转换成常规钻井液钻进。
气体钻井技术发展情况简介
摘要：气体钻井作为欠平衡钻井的一个重要分支，在国外发展已经取得长足的进步，而在我国发展才刚起步。
随着气体钻井技术与传统钻井液钻井相比有非常明显的优势，我国应该大规模推广。
关键词：气体钻井技术欠平衡钻井发展情况
1、引言
气体钻井是欠平衡钻井的一个重要分支，与传统钻井液钻井相比具有明显的特征。
气体钻井是指钻进过程中循环介质为气体，它包括空气钻井、天然气钻井、惰性气体钻井。
气体钻井在国外应用已相当广泛，主要用于加快钻速、发现和保护气层，在低压破碎以及裂缝地层用气体钻井解决长段井漏的钻井问题。
2、气体钻井技术在国外的应用
气体钻井在美国及加拿大应用较为广泛。
据文献记载气体钻井首次使用是在十九世纪中期，1953年，美国的EI Paso天然气公司首次利用空气钻井技术在犹他州成功地钻成了第一口油井。
此后，该技术被广泛应用于世界各地油气井（包括煤层气）的钻探和开发上。
到70年代末，有10%的深井钻井和完井作业采用了气体钻井技术。
截止到2000年，据美国能源部统计，美国陆地的约30%左右的石油、天然气钻井和完井作业采用该技术来完成主要井段的钻进，最深井已钻达19000英尺，特别是在美国东部阿巴拉契亚山脉地区、新墨西哥州的圣·胡安盆地以及西德克萨斯的某些油田和那些钻井液易漏失的地区，如洛基山脉地区，空气钻井得到广泛的应用。
近年来，空气钻井技术己被应用于某些浅海大陆架的钻井作业。
到2005年，美国用气体钻井技术的油井达到30%。
目前，国外多工艺气体钻井技术发展很快，主要用于快速钻井，已形成以低密度冲洗介质为主要特征的一项综合性钻井新技术，成为干旱缺水和漏失地层钻探以及低压产层、地下水资源开发和工程钻井施工的主要技术方法。
2、气体钻井技术在国内的应用
国内曾经在上世纪60年代对四川盆地的8口井使用国产设备开展了气体钻井技术的尝试，取得较好效果。
进入八十年代，在长庆油田、新疆油田、辽河油田开展了泡沫钻井和充气泥浆钻井。
1989年，新疆油田引进了美国全套气体钻井设备，并在新疆地区对10余口井进行空气钻井试验，为开展气体钻井积累了现场经验。
90年代，为克服川渝地区出现的严重井漏，四川石油管理局在川西、川中和川南等地区开展了140多口井的欠平衡钻井试验与应用，其中纯气体钻井19口井（天然气钻井10口、氮气钻井6口、空气3口）、充气泡沫钻井2口、微泡沫3口井、充气钻井3口井。
1990年4月，新疆局完成我国第一口纯空气钻井百1827井，空气钻井井段平均机械钻速26.94m/h，是邻井常规钻井的5.5
倍。
跨入21世纪，为了解决长段低压破碎地层的钻井问题，提高低压、低渗油气藏的开发效益，提高钻井速度，四川油气田组织了气体钻井的研究，积极探索用气体钻井技术提高机械钻速的方法。
2004年11月，吐哈油田钻井公司在玉门青西油田一开隆9井后，所钻遇的地层均为逆掩推覆体地层，由于逆掩推覆体老地层倾角大，最大达到70o，裂缝发育，斜、跳、慢是制约该井机械钻速的主要因素，平均机械钻速约为0.58 m/h 左右。
为了提高硬地层井段机械钻速的新方法，降低勘探开发综合成本，加快隆9井推覆体井段钻井速度，决定在2970-3307.5 m井段采用空气（雾化）钻井枝术，机械钻速达到3.48-11.6米/小时左右，为原钻速的6-20倍，打下了第一口工程探索井，开始了对国内外钻井新工艺、新技术的研究与试验，成功试验了气体钻井、雾化钻井等5项国内钻井新技术，并创造了单井复合气体钻井的全国记录。
华北石油管理局钻井公司在新疆哈密承钻的沙龙4井，是我国首例煤层气气体钻井，它的试验成功，填补了国内煤层气钻井技术空白。
2005年6月份，四川石油管理局运用气体钻井技术，完成一口2570.15米的深井，创国内气体钻井井深最新纪录；同年10月份，由大港油田在大庆油田承钻的首口气体钻井试验成功之后，吐哈油田再次在新疆油田成功承钻了2口气体钻井，并且收到较好效果。
仅在四川东北地区，2006年开展气体钻井就达21井次，钻井进尺约40286m，占全年钻井总进尺的30%，平均机械钻速7.13 m/h；2007年上半年，应用气体钻井进尺78467.69m，平均机械钻速6.76 m/h。
气体钻井技术使钻井周期缩短60-90天，钻井周期提前6.7 d/100m，取得了良好的经济和社会效益，充分体现了气体钻井在四川特殊复杂地层钻井施工过程中的独特技术优势
3、气体钻井技术优势
气体钻井能够有效对付某些类型难动用油气资源，为我国大面积低孔、低渗、低压、低丰度油气藏勘探开发和解决钻井工程技术难题及大幅度提高钻井速度提供了革命性的技术手段。
合理利用气体钻井的优点，对我国约500亿吨油当量低渗透储层石油天然气资源、煤层甲烷资源、深层油气资源、复杂油气资源勘探开发提供了强有力的技术手段。
目前国内气体钻井进尺不到钻井总进尺的1％，而气体钻井技术先进的国家此比例已接近30％。
我们坚信，随着各油田对该技术认识的不断深入，气体钻井技术对于“难动用”油气资源的勘探开发具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]杨智光,等.大庆外围深层实施气体钻井的可行性分析[J].探矿工程.2005(9):55-58.
[2]任双双,刘刚,沈飞.空气钻井的应用发展[J].断块油气田. 2006, 13(6):62-64.
[3]shale L.Development of Air Drilling Motor Holds Promise for Specialized Directional Drilling Application[J]. SPE 22564. 1991.
[4]周川.空气钻井工作特性分析与工艺参数选择研究[D].中国石油勘探开发研究院硕士学位论文, 2004.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
