钻井技术现状及展望

技术创新　红科技２０１　２年第３期　钻井技术现状及展望　于凯华　胜利油田黄河钻井总公司２５７０００山东东营　摘要本文详细介绍了国内外石油天然气钻井技术发展的经历和技术现状，对分支井钻井、欠平衡钻井、超深井钻探以及固井　技术的基础理论、应用情况和技术特点进行了研究，并展望了未来钻井技术的发展前景：　关键词石油钻井技术固井　近年来，随着油田开发难度的日益增大，石油天然气钻井技术得　到不断发展，已经进入了科学钻井时期。国内外在钻井技术领域开展　了大量的研究工作，逐步开发应用了多种钻井工艺技术。　１　国内外钻井技术发展现状　世界钻井发展的趋势是自动化、智能化。这个时期特点：①将钻　井、电测、信息采集、传输，控制技术紧密结合；②从地面人工控制　发展为地下全自动闭环控制，从地面为主的间断信息采集发展为地下　直接连续的信息采集，能随钻及时发现油气藏，减少油气层损害。　（１）重钻井（Ｒｅｅｎｔｒｙ）技术。老油田多种类型井，有利于提高　采收率。在老油田中针对不同类型油气藏特点，选择钻多底井、侧钻　水平井、径向水平井、水平井、小井眼井等，在老井加深，老井内侧　钻，钻水平井等。老油田通过钻这些井，提高了单井产量，节省了投　资，提高了采收率。　重点介绍一下分支井钻井技术在胜利油田的发展和应用情况。　分支井技术是在定向井、水平井技术和定向开窗侧钻技术基础上　发展起来的，但技术含量和施工难度却远远大于侧钻井和水平井。分　支井技术的关键在于必须采用较复杂的钻井、完井系统，以满足各分　支井跟钻井、再进入和开采的要求。　与常规直井和水平井相比，分支井具有多个方面的优势：①多个　分支井眼显著地加大了油藏泄油面积；②利用分支井Ｉｌｔｔ有效开采多　层段的油气藏；③减少井位、井场占地面积及配套设备的数量，减少　搬迁和主井眼重钻等工序，能大幅度降低综合费用；④在海上钻多分　支井可以减少平台上的井槽数量，进而缩减平台的尺寸和数量；⑤能　够应用新的提高采收率的开发方案，如在一垂直井眼中采用蒸汽驱替　辅助重力驱替采油或在分隔层位利用重力进行油水分离及井下处理技　术；⑥主井眼和分支井眼有共同的井口和上部井段，可以缩短钻井时　间、降低钻井成本；⑦可以从各个方向找到边界油藏的极限，最大限　度地控制和利用油藏区块；⑧可以用较少的井开采形状不规则的油　藏，增加了钻遇和开采不同裂缝体系油藏的可能性。　近年来，胜利油田进行了套管开窗侧钻的研究与实践，形成了成　熟的套管段铣或开窗侧钻技术，并研制了相应的设备、工具及仪器，　为开展分支井项目的研究打下了基础。例如桩ｌ一支平ｌ井、梁４６一支　平ｌ井及车古２０１—７井，均采用了主井跟钻ｌ２　．”井眼下９　５／．”技术套　管，而后在９　／２＇技术套管内定向开窗侧钻，分支井跟为８’／／，井跟。　为了高质量完成水平井的轨迹测量任务，在广泛调研的基础上，　１９９６年胜利油田从英国引进了ＧＥＯＬＩＮＫ公司的ＭＷＤ￣ｌｔ］量仪。经过多　年的跟踪研究和完善，胜利油田成功研制出国产化的负脉￣ｅＯＭＷＤ无　线随钻测量仪器，并在多口水平井上得到了成功应用。　（２）旋转导向钻井技术。这是迈向自动化、智能化钻井的重要　标志，国外在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推广应　用旋转导向钻井技术，既提高了钻井速度，减少了事故，又降低了钻　井成本。国内目前只应用了初级导向钻井技术，对地面人工控制的导　向钻井与井下全自动闭环控制的旋转导向钻井尚未应用。　（３）超深井钻井技术。深井通常是指完钻井深为４，５００～６０００米的　井，超深井通常指完钻井深为６０００米以上的井。世界深井钻井技术的　发展始于２（１世纪３０年代末，美国于１９３８年钻成世界上第一口４５７３米的　深井，１９４９年钻成６２５５米的超深井。１９８４年，苏联创造了１２４００米世　界超深井的纪录。我国深井和超深井钻井技术起步较晚，大体经历了　起步、初步发展、规模应用三个阶段。２（）世纪９０年代以来，国内重点　针对塔里木盆地、川东地区深层油气勘探进行了复杂地质条件下深井　超深井钻井技术联合攻关，大大提高了深井超深井钻井技术水平。　中国石化系统２００１年在川东北大巴山地区通南巴构造带部署了第　一口重点超深探井一河坝】井，这是一口高难度天然气探井，设计　井深６１００米。采用配备国际先进水平的交流变频顶部驱动装置的　ＺＪ７０Ｄ型电驱动钻机施工。从资料提供的数据看出，国内外深井钻井　技术差距主要体现在设备的配置、辅助设施（井控、数据采集分析系　统、实时监测系统、固控系统等）的现代化程度、技术与科学管理决　策的有机结合等方面。　（４）欠平衡钻井技术。欠平衡钻井是指钻井流体的循环压力低　于地层孔隙压力，并将流入井内的地层流体循环至地面进行有效控制　的钻井过程。其优势是：消除钻井液滤液和固相通过井壁渗入到储层　中的主动力～正压差，降低污染，提高产能；减少压差卡钻，提高　钻井速度和机械钻速；解决井漏，尤其是漏、喷并存等井下复杂问　题；实时进行地质评价，及时发现油气层。　根据油气藏类型、地层压力以及采用的钻井液密度的不同，欠平　衡钻井技术有以下两种分类方法：①按工艺方法分类：一种是以普通　钻井液为循环介质的自然欠平衡钻井；另外一种是由于地层压力太　低，必须采用特殊的钻井液和工艺才能建立的人工诱导欠平衡钻井，　其主要有气体、雾化、泡沫、充气、液体和泥浆帽等６种系列。②按　用途和风险程度分类：主要是依据ＩＡＤｃ制定的０～５共６个风险等级。　早在１８６６年国外就获得欠平衡钻井技术的专利。我国对欠平衡钻　井技术的研究与应用起步较晚，以高压旋转控制头为代表的现代欠平　衡钻井技术大约始于１９９７年塔里木轮南地区的解放１２８井。胜利油田　于ｉ９９７年开始引进高压旋转控制头并于１９９８年立项研究。迄今为止，　已在胜利油田等地区的１００余口井中应用了欠平衡钻井技术，在保护　储层、提高油井产能、解决钻井复杂问题等方面发挥了重要作用。　（５）固井技术。目前发展成熟的固井技术主要包括ｌＯ类：一次　注水泥技术、分级注水泥技术、筛管顶部注水泥技术、尾管注水泥技　术（机械式、液压式）、管外封隔器工艺技术（连续式、非连续　式、全橡胶）、热采井地锚工艺技术、内管注水泥工艺技术、管外注　水泥技术、反循环注水泥技术、延迟凝固注水泥技术。①尾管固井特　殊工艺：尾管悬挂是一种经济效益高，注水泥环空阻力较低，有利于　改善套管柱轴向设计的固井方法。用于深井超深井固井作业。悬挂器　多种类型：机械式、液压式、旋转式、封隔式、自动脱挂式、自通径　式、内藏卡瓦式、可膨胀式等。②尾管完井筛管顶部注水泥工艺：为　满足油藏开发和保护油气藏需要，筛管完井技术越来越多的应用到水　平井、分支井和特殊油藏（稠油、敏感等）的开发中。目前有深直井　筛管顶部注水泥、水平井（尾管）顶部注水泥、筛管选择性完井等工　艺。这些工艺都是需要特殊工具附件配合应用完成的。水平井尾管筛　管顶部注水泥工艺具有代表性。此工艺集尾管悬挂、分级箍应用、封　隔器卡封于一体。③深井水平井、分支井完井固井技术：根据深井水　平井井身结构、完井要求，采用选择性完井固井、防砂筛管完井固井　等工艺。分支井主井眼采用双级固井工艺，保证大直径套管固井质　量；分支水平井段采用挂钩式悬挂器、筛管顶部注水泥工艺保证分支　井与主井眼交汇处的承压密封性。　２　下步技术展望及对策　（１）加强基础理论研究以及钻井设备的更新改造：今后钻井基　础理论应重点研究石油钻井岩石力学、石油钻井岩石破碎力学、钻井　流体力学、石油钻井化学、钻井管柱力学、钻井控制工程学等。随着　使用时间的推移，目前集团公司钻井装备新度系数低，部分钻机传动　效率低，搬迂车次多，部件寿命短；加上国外钻井装备的进步，集团　公司的装备显得不够适应。还应加强高效固井设备、随钻（转８７页）

　南红科技２０１　２年第３期　高校论坛　浅析体育课程的要素　许振刚　中山大学新华学院体育教研室５１０５２０广州　摘要研究体育课程必须重视其基本理论研究，体育课程要素的探讨即为此研究之列。本文通过对课程的主客体、要素、定义　以及体育的要素这四个方面进行分析并归纳后认为研宄体育课程，绝不可忽视体育学科本身、社会和学生这三要素：　关键词体育课程要素学科社会学生　体育课程作为课程的下属概念，其研究往往是以课程研究为基　础，同时结合体育学科和教育学科的基本理论而展开的。体育课程要　素研究同样如此。　１　从课程的主客体角度来看　任何事物的活动都必须有主体和客体，比如说话的、办事情的人　就是主体，说话的对象和所做的事情就是客体；国家制定一项政策，　国家就是主体，而政策就是客体。事物的活动在主客二者的基础上，　主体和客体的相互影响改造才是事物活动的实质所在，这就必须有方　法和内容，有手段和结果。所以，我们可以这样区分体育课程的主客　体，即国家、学校和教师为主体，学生为客体，而作为二者之间的内　容和方法就是体育课程。如果按照体育课程是增强学生体质，促进学　生身体健康的目的这一说法，我们就可以这样来理解体育课程，即体　育课程是一“工具”，是作为国家、学校和教师这三方面的主体对学　生这一客体的改造，用教育学的说法就是“培养”人的活动；但是如　果按照杜威的“经验”论以及人本主义强调学生为本的思想来理解体　育课程的话，我们就可以说，体育课程是以学生为主体，用以满足学　生主观的需要，这种需要也就是自身的身心发展和学生本身的生活需　要。或者我们可以说从学生的角度来看的话，体育课程就是娱乐身心　的一种“玩具”，亦或“游戏”。笔者认为不管是工具也好还是玩具　也好，如果忽略了主体和客体以及主客之间的内容与方法这三者之中　的任何一方，那都是对体育课程的误解，是不能把握体育课程的实质　的。在这里，主体、客体以及主客体之间的媒介蕴含着体育课程的学　科、学生和社会这三要素。　２从课程的要素来看　泰勒在谈到课程目的和结果的确定需要依据三个来源即“对学习　者自身的研究，对校外当代生活的研究，学科专家的建议”…。而在　美国著名的课程论专家、生物学家施瓦布看来课程是由教师、学生、　教材和环境四个要素组成的。教材要满足特定的学习环境、学生的兴　趣、需要等才有课程的意义，所以课程要素的研究就必须要考虑学科　本身、学生本身和社会的需要。学科本身不单单只是体育学，还有教　育学。体育学和教育学的特点和规律就成为了学科本身的主导因素。　学生本身作为教育“培养”的人，学生本身的生理、心理情况以及学　生的需求就成为了学生本身的主导因素。人是社会中的人，人的培养　也是社会的需要，那么社会对学生的需要和要求就成为了社会本身的　主导因素。这三方面因素是个人本位和社会本位的统一，是涵盖了社　会学、心理学、政治学、社会学、哲学、教育学、生理学等多学科范　围的。　３从课程的定义来看　施良方教授把课程的定义归纳为六种类型：教学科目、有计划的　教学活动、预期的学习效果、学习经验、社会文化的再生产、社会改　造　。。笔者认为前两种是从学科（教育学和体育学）角度出发考虑课　（接１２２页）电测仪器（ＬＷＤ）新型高效牙轮钻头、ＰＤＣ钻头等的攻　关和研制。　（２）发展超深井钻井技术：要找到更多的储量，加快勘探就要　掌握钻深井、超深井技术。①控制探井的目的层数；②设计一个合理　的井身结构，设计套管层次应留有余地，套管设计要充分考虑油气层　特点和地层特点；③彻底破除钻井液密度高了就枪毙油层的陈旧观　念；④实行平衡压力钻井，选择合理的钻井液密度。　程的，中间两种则是从学生角度来概括课程的，而后两种则是从社会　角度出发的，所以说无论如何课程都应该包括有学科、社会和学生这　三方面内容。这点也同样体现在“既然课程目标的基本来源是‘学　科的发展’、‘当代社会生活的需求’、‘学者的需要’，相应地，　课程内容的基本取向即是‘学科知识’、　‘当代社会生活经验’、　‘学习者的经验’上和学科取向的课程组织、学生兴趣和发展取向的　课程组织、社会问题取向的课程组织”…上。既然从课程论观点来看　的话，课程是包括学科、社会和学生这三要素的，那么在研究体育课　程中就不能忽略其中任何一方面。　４从体育的要素来看　杨文轩教授认为体育过程是“一个体育教学实践与体育运动实践　相统一、相融合的过程”　并把体育人、体育学习者和体育中介归结　为体育过程的要素。按照杨先生对前二个要素的理解我们就可以把体　育教师作为是体育人的一种，学生则作为是体育学习者的一种。杨先　生对体育中介的分析是“从内容上说，主要就是体育内容、体育材料　或教科书、体育设施；从形式上说，主要就是体育手段、体育方法、　体育组织形式”　”。谭华教授在认为体育要素包括体育主体、体育客　体和体育方法的基础上还指出了体育的外围要素是体育环境（包括自　然环境和社会人文环境）。而在这些要素之中“体育方法居于核心位　置，它的性质即整个体育本质属性”‘”。至于体育方法的分类则是　“体育组织方法、体育运动方法和体育工具即体育器材设施”　。他　们的共同观点就是认为体育的要素是由体育的主客体以及介于主客体　之间的媒介组成的。所以，笔者认为体育课程的要素包括了体育教　师、学生以及介于教师和学生之间的媒介。媒介是体育器材和场地、　行政制度、体育课程的目标模式（内容和方法）的合称。体育教师和　体育目标模式的内容是从属于社会和学科因素，学生方面则是从属于　学生因素的。　５结论　体育课程的要素即为学生、学科（体育）和社会。此三要素绝非　是课程要素的简单移植，其是建立在对课程的主客体、要素、定义和　体育的要素这四个方面深入分析后所得的结论。研究体育课程，绝不　可忽视此三要素，其为体育课程的基础理论。　文献参考　［１１张华课程与教学论ｆＭ１．上海：上海教育出版社，２００１　【２１施良方课程理论：课程的基础、原理与问题［Ｍ】北京：教育　科学出版社，１９９６：７８　ｌ３１３杨文轩，陈琦体育原￣Ｙ－［Ｍ１　北京：高等教育出版社，２０（）４　【４】谭华．体育本质论『Ｍ１成都：四川科学技术出版社，２０（懈　作者简介许振刚（１９７７一），硕士，中山大学新华学院讲师　、研究　方向：体育哲学和体育课程。　（收稿日期：２０１２－０２一（）㈦　参考文献　『１１陈庭根，管志川钻井工程中国石油大学出版社，２（　：１－－３３１　『２１李继志，陈英振石油钻采机械概论．石油大学出版社，２０（１３：　８０—１８９　作者简介于凯华（１９８２一），女，助理工程师，从事石油工程技术　工作。　（收稿日期：２０１２一【１１—１７）