中国石油钻井技术现状及需求
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第25卷第2期
2003年4月 石 油 钻 采 工 艺
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中国石油钻井技术现状及需求
郑新权 汪海阁 (中国石油股份有限公司.北京 100011) (中国石油勘探开发研究院.北京 100083)
摘要通过介绍中国石油天然气股份有限公司钻井技术的发展现状,国内外钻井先进技术的对比,指出了中 国石油股份有限公司在钻井技术发展中存在的不足,需要解决的问题,为钻井技术的发展指明了方向。
关键词钻井水平井大位移井欠平衡深井 防斜井漏需求
我国石油钻井的规模现居世界第3位,年动用 钻机数量由建国初期的8台上升到2001年的670 台(中石油),最多时达上千台;年钻井进尺由建国初 期的不到5000m,1978年的600多万米上升到2001
年的近1186×104m(中石油),年完成井数由建国初 期的几十口上升到2001年6746口(中石油);陆上 平均队年进尺由1979年的8928m上升到2001年 32 257m,增长了2.61倍,平均机械钻速由1979年的
4.31m/h上升到2001年的11.34m/h,增长了1,63 倍。钻井地域由陆地到沙漠到滩海;钻井井深由浅 井到中深井到深井超深井;钻井井型由打直井到定
向井、丛式井、水平井和大位移井。
1钻井技术取得的进步
1.1水平井钻井 继塔中4油田采用水平井开发取得明显成效以
来,塔里木油田率先采用地质导向技术在哈得逊油
田实现了薄油层阶梯式水平井钻进并取得了良好的 地质效果,目前水平井技术在塔里木哈得逊油田、塔 中、轮南以及长庆苏里格气田、大庆等油田得到应 用,2000—2002年共完成水平井104口。 1.2欠平衡钻井
2000—2002年来实施欠平衡钻井47口,其中新
疆 ̄r4003井在充氮气钻井液欠平衡钻井中实现了 不压井作业,中途测试获12×104m3/d高产天然气。
西南油气田邛西3井采用不压井起下钻、负压取心 与测井、带压下油管等配套技术,实现了钻完井全过
程的欠平衡作业。大庆宋深101、卫深5井在深层天 然气勘探中也取得了很好效果。 1.3深井、超深井钻井
随着深层勘探开发的加快,近年来深井、超深井 钻井数量逐年增加,截至2001年国内4500m以上深
井、超深井已完成1207口(不包括海洋及1998年后
的中石化),其中超深井64口。
通过大量的深井实践,深井钻井水平有了较大 提高,如准噶尔南缘、库车山前等钻井困难地区钻井
成功率明显提高,西5、东秋8、秋参1等井相继钻
成,钻井周期也明显缩短,东部地区也钻成了葡 深1、乌深1等超深井。
1.4大位移定向井 通过北堡西3X1、港深69X1等大位移定向井的 实践,采用常规定向井技术可实现位移超3000m的
大位移井钻井。 1,5新型钻井设备及技术
自制了4500m、 机械和电驱动钻机、
70MPa液压防喷器、顶驱、滩海钻井平台,956kW、
1177kW钻井泵,系列较齐全、质量较好的PDC钻
头、牙轮钻头,适合不同条件的各种螺杆钻具及测量 仪器等。已经掌握了常规水平井、老井重钻及深井
钻井等技术。长、中半径水平井技术已工业化应用。
小井眼、侧钻井、大位移井、欠平衡井、分枝井、膨胀
管钻井、地质导向钻井等技术正在开发应用。
1.6综合配套技术
吉林油田加强技术综合配套、加强水力参数优
选,大情字井地区2001年钻井周期在2000年平均
22d的基础上下降了34.8%,平均每口井节约钻井
周期7.6d;2002年上半年,在已完钻的42口井中,
作者简介:事 权 1965年_生。1986年毕业于华东石油学院钻井专业,1989毕业于石油大学,获硕士学位.现在勘探与生产分公司工程技 术与监督处工作,处长,高短工程师。电话:
OlO一84886373。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 石油钻采工艺2003年4月(第25卷)第2期
平均机械钻速提高了14.55%,平均钻井周期达到
14.08d。
2国内外钻井技术的对比
国内钻井技术与国外先进钻井技术相比,还有
5~10年的差距。
2.1深井钻井 我国陆上深井钻井大致可分为3个发展阶段。
第1阶段(1966—1975年)共钻进5口深井。第2阶 段(1976—1985年),共完成深井180口。第3阶段
(1986—2001年),共完成1200余口深井。中石油从
1998到2001年,每年完成的深井都在70口左右。 深井钻井技术进步较快。其中开发井钻井技术 进步显著,轮南油田5000m左右开发井,1年可打4 口井。东河塘油田6200m左右开发井,1年可打2
口;在地质条件不太复杂的地区,较好地完成了一批 深探井;在过去打不成井的复杂地区,现在也打成了
深探井。 但同国外相比,塔里木4500m以上深井钻井周 期1998—1999年平均109d,而与其地质情况相似的 美国墨西哥湾东部和得克萨斯,4500m以上深井周 期仅75d。四川4500m以上深井1998年平均钻井周
期295d,1999年为319d,与四川地层情况相似的美 国得克萨斯西部,4500m以上深井钻井周期199d。
而四川的平均井深1998年仅为4869m,美国平均井 深6065m。 1998年中石油4500m以上深井单井钻头用量 39.5只,1999年30只。美国20世纪70年代就已达
到了这一水平,美国从1972—1986年单井钻头用量 34只,1987—1993年单井钻头用量23只。
2.2欠平衡钻井 国外投入使用的欠平衡钻井技术主要有空气和 天然气钻井、流动钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气液
钻井、泥浆帽钻井、不压井起下钻钻井、海洋欠平衡 钻井等。研制了包括旋转防喷器、制氮设备、井下控
制阀、MWD、可循环泡沫等在内的欠平衡钻井特殊
设备或产品。国内开展欠平衡钻井技术研究和应用 较多的油田包括新疆、四川、大港、胜利和新星等。 大港的千米桥、四川的邛西3井、长庆的陕242井
(天然气欠平衡)、大庆的卫深5井(大庆深层勘探突
破)、吐哈的牛102井(水平井泡沫钻井)等在欠平衡 应用方面都很有特色。
邛西3井是川西邛西潜伏构造上的1口预探 井,目的层须家河须二段。0177.8rrm油层套管下
至须二顶部固井后,于2002年6月1日从井深 3487.0m开始用O152rrrn的钻头、1.03g/ 的聚磺
钻井液欠平衡钻进,控制回压为1.0~4.5MPa,至 2002年6月18日钻达完钻井深3572.0m。在井段
3487.0--3572.0m共发现3个气显示段,完井测试获
得43.13×104m ̄/d的高产气流,取得了川西地区邛 西构造油气勘探的重大突破。该井在国内首先实现
了全井欠平衡作业。 长庆油田近2年用天然气作为循环介质完成2 口欠平衡井:陕242和苏35—18井。陕242井钻井
井段3033 3190m,进尺157m,机械钻速11.78m/h; 苏35—18井钻井井段3230~3335m,进尺105m,机
械钻速17.5m/h。 2.3大位移井钻井 1997年5月19日,在南海东部海域顺利钻成了
国内第1口大位移井——西江24—3一A14井。该 井完钻井深9238m,水平位移8062.7m。世界大位移 井水平位移已突破万米,水垂比接近7。发展了旋 转导向、变径稳定器、防扭接头、随钻测量等先进的 工具和仪器。
在世界范围内,水平位移超过7000m的井在20 口以上;水平位移超过10 000m的井有3口:英国 1998年完成的Mll井(水平位移10 114m,总井深
10 658m)和1999年完成的M16井(水平位移10 728 ITI,总井深11 728m),以及阿根廷1999年完成的 1井(水平位移10 585m,总井深11 184m)。同国
外相比,国内大位移钻井技术还有很大差距。 2.4水平井钻井 国外水平井技术应用于几乎所有类型油气藏。
钻井成本已降至直井的1.2~2倍。钻井数逐年增 长。水平井钻井技术正在向集成化系统、综合应用 方向发展。
国内水平井技术的研究与应用从“八五”初期逐 步兴起。截至2002年底,共完钻水平井350口左
右。已经形成了长、中半径水平井钻井、完井配套技 术。
2.5分枝井钻井
截至1999年5月,全世界已钻成5779口(不包 括前苏联及中东一些国家的数据)多分枝井,大部分 是用于老井侧钻,以开发因水锥等原因造成的死油
区和最大程度利用射孔段以上油层中的“阁楼油”。
多分枝井完井大多采用裸眼或割缝衬管完井。
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主要适应于坚硬地层,分枝井长度在350~2500m, 分枝最多达8个。多分枝井的优势在于利用老井,
钻井工艺主要采用短半径水平井技术。 截至2002年底,国内已完成多分枝井10口,其
中新疆双分枝井1口、四川1口,辽河3分枝井1 口、2分支井2口,西南地质局双分枝井1口,胜利
双分枝井2口(桩1一支平1井和梁46一支平1井), 南海2口。辽河、胜利实现了固井、射孔完井。
2.6钻头技术 统计表明,1989—1995年美国PDC钻头寿命增 加115%,钻速增加40%;牙轮钻头寿命增加20%,
钻速增加11%。近年来在牙轮钻头方面,主要发展 了超硬激光镀层、聚晶金刚石轴承和保径齿。在 PDC钻头方面,主要发展了具有标准PIX;钻头的许 多优点,并具有天然金刚石切削硬地层的特点的混
合型P【)C钻头、抗偏转PDC钻头等。 国内在钻头制造技术、钻头选型技术和钻头使
用技术方面都有大幅度提高。青海油田优选PIX; 钻头在冷深86、油南1、冷七2、砂新1等井得到了很
好效果。冷深86单只PIX;钻头进尺达1712.16m, 机械钻速5.27m/h;冷七2单只PEC钻头进尺达 1648.67m,与邻井相比,钻头进尺、机械钻速大幅度 提高。
玉门油田在青科1井采用0311mmM1975SG钻 头,钻井累计进尺1563.86m,累计纯钻时893.4h,创 造了青西地区单只钻头累计进尺和累计纯钻2项记 录。同邻井隆101和隆3井相比,青科1井这一井 段钻速分别提高了57%和78.6%,纯钻时分别节省 了568.84h和859.94h。 长庆油田苏平1井由于钻头选型问题,水平段
起下钻29次,后期选用休斯公司SIX一20D,SIX一 30D钻头,取得了良好的效果,其中使用最好的SIX 20I)单只进尺达122.01m,苏平2井使用最好的 SIX一20D单只进尺达144.48m,如果全部选用休斯 公司SIX一20D,SIX一30D钻头,水平段钻井周期可
以控制在20d内。
国外钻头型号多,每种型号还有可供选择的附 加项目。可根据地层设计特定钻头,做到“量体裁 衣”,钻头对地层的适应性强,钻井效率高。另外,还
研制开发了钻头专用的新材料,相应改变钻头结构 和制造工艺,使钻头的承载、承受高转速的能力和耐 磨性大大提高。国外钻头厂家已经实施信息集成和
过程集成,实现无图纸设计制造。 国内钻头的性能指标远远低于国外钻头,且钻