钻采工艺 ((,20314(,415,6 年月 *' 五大任务目标平均队年进尺达到 ) 年以上平均机械钻速达到. )7 平均钻机月速度达到 ) 台月以上完成定向井丛式井井组个以上完成定向井丛式井口以上建成全尺寸近平衡压力钻井及井控模拟试验井形成完整的储层保护配套技术六五

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馨古
7 years ago
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1 第 +* 卷=第 # 期 K4 0 L+*= D4 L# ============= 钻===采===工===艺 >M@ NN@ DOPHM?>QIR@?DR,ISD?N?OT, #, 本刊专稿中国石油钻井科技攻关三十年回顾与展望! 二" 郭=清#! 孙海芳! "# 中国石油大学#北京! 中国石油川庆钻探公司钻采工程技术研究院$ ==郭=清等2中国石油钻井科技攻关三十年回顾与展望! 二" 2钻采工艺#!"#(#+*!#" &# %( 摘=要! 我国改革开放刚跨过了三十五年!石油钻井行业历经六个五年计划的持续攻关!一步一个台阶!取得了辉煌的成就% 钻井技术的科技发展为国家的能源安全提供了重要支撑!其整体水平已位居发展中国家前列!有些科研领域达到国际先进水平% 如何历史地看待 +" 年来钻井技术的发展!以及未来的发展之路!文章对& 六五' 以来我国钻井技术三十年技术攻关进行系统梳理!通过历史背景(基本概况(技术难点(攻关成果(技术关键和科技规划等诸多数据分析!力图在 +" 年这个节点上!表达作者的一己之见% 关键词! 科技) 攻关) 回顾) 展望 >?@!#"2 +&'& A B 2@ CCD2 #""' %)'*E2!"#(2 "#2 "# 一"# 七五$ 期间%#&*# F#&*( 年& 国家' 七五( 科技攻关计划#安排重点科技项目 )' 项#+$& 个课题#投入资金 ')2 ' 亿元#获得科技成果 # 万余项#累积获得直接经济效益 $"" 余亿元% 泛应用#特别是这三者的有机组合体+井下动力钻具导向钻井系统的问世#极大地促进了丛式井$大位移井和水平井的高速发展% 二"# 七五$ 之前钻井技术难点分析 ' 七五( 期间安排石油领域重点技术攻关项目西部地区计划打井! """ 以上#将是' 六五( 期是' 定向井丛式井钻井技术研究( 与' 保护油气层防间的几倍% 与国外先进技术水平比较#美国' 七五( 止污染的钻完井技术研究( )#* % 如何理解当时这两个选题#就需要回顾一下当时深刻的历史背景% #&*( F#&&" 年中国石油工业已经有了长足发初期队年进尺达到 $ J#" $ -以上#而我国仅是 #2 ( J#" $ - 左右% 这些差距主要表现在以下几个方面& 展#东北地区大庆$胜利$辽河油田等一批老油田稳!#" 中深井钻速低% 步发展#但地面大部分是农田$村庄#在人口增加和!!" 定向井$丛式井钻完井技术还未形成成熟有效土地面积减少情况下#尽量少占工业用地成了配套技术% 当务之急% 随着渤海湾地区勘探取得突破#西部及!+" 钻井装备差#井下工具品种单一#质量差% 南海西部$东部和东海加速勘探开发也都急需定向!$" 井下动力钻具 GH>I钻头 G随钻测量技术井$丛式井钻完井技术% 针对稠油油藏和低渗透油藏#如何降低成本更有效的开发#' 保护油气层防止污染的钻完井技术研究( 攻关内容也成为' 七五( 期间技术攻关重点内还处于初期探索阶段%!(" 储层保护技术认识与实践还刚刚开始% 三"# 七五# 期间重点科技规划依托' 七五( 期间的钻井基本状况和对其技术容% 国外在 *" 年代发展起来的' 井下动力钻具 G 难点的准确分析#中国石油天然气总公司科技局及 H>I钻头 G随钻测量( 技术#是石油钻井领域的一时作出了 ' 七五( 科技规划和技术改造规划#分为五场技术革命#这三大技术工具得到了高速发展和广大任务目标和!" 项配套技术攻关% 收稿日期!!"#$ %#! %!$ 作者简介! 郭清!#&'( %" #女#副教授#博士#!"") 年毕业于西南石油大学#现就职于中国石油大学! 北京" 石油工学程学院海洋工程系#从 / 0 &#+(!""*")+$ 1#' # 事海洋石油工程$测量学等专业教学% 地址&!#"!!$&" 北京市昌平区府学路 #* 号#电话&#+(!""*")+$#,%-. 8/ :2; <623 9

2 钻采工艺 ((,20314(,415,6 年月 *' 五大任务目标平均队年进尺达到 ) 年以上平均机械钻速达到. )7 平均钻机月速度达到 ) 台月以上完成定向井丛式井井组个以上完成定向井丛式井口以上建成全尺寸近平衡压力钻井及井控模拟试验井形成完整的储层保护配套技术六五与七五期间钻井指标对比见表表六五期间与七五我国钻井指标计划对比表项目六五期间七五期间攻关目标攻关目标平均队年进尺 ) 年以上平均机械钻速 )7. 平均钻机月速度 ) 台月项配套技术研究以上定向井丛式井钻井配套技术保护储层防止污染的钻井完井技术研究平衡钻井和井控技术试验钻井十二参数及数字处理仪研制岩石破碎机理和新型钻头设计研究定向井实时监控技术随钻测量技术高钻台转盘取得方式研究自动送钻装置研制液压防喷器研制中硬地层定向井取心技术研究大斜度定向井丛式井技术研究不分散低固相聚合物泥浆工艺及处理剂系列技术研究泡沫泥浆研究与应用固井水泥防气窜外加剂研究深井钻井技术研究新型牙轮钻头设计与研制钻柱失效数据库及计算机辅助失效分析油井套管使用寿命研究科学钻井完井测试技术研究国外同期钻井技术发展趋势和研究重点年世界石油大会论坛提出未来五年钻井技术研究重点是北极钻井技术大斜度井大位移井钻井技术高压酸性气藏的钻完井技术高温长寿命井下螺杆钻具深水张力腿平台技术固定平台在. 水深作业可行性研究超深井钻井技术海洋钻采设备和水下系统随钻测量技术与随钻测井技术四七五期间科学研究重点七五期间石油领域承担的国家重大科技攻关项目是定向井丛式井钻井技术研究与保护油气层防止污染的钻完井技术研究定向井丛式井钻井技术研究项目编号由中国石油天然气总公司勘探开发研究院牵头联合石油大学江汉石油学院分别在辽河油田胜利油田大港油田开展科研攻关与现场试验项目分三个研究专题专题编号历经五年攻关上述攻关单位在低压低渗透油田稠油油田新区开发井及全国所有具备条件的区块进行定向井丛式井整体开发在复杂断块油气田碳酸盐岩裂缝性油气田进行多目标井和大斜度定向井研究与攻关具体研究内容和取得成果如下完成了包括油田区块丛式井平台优化设置规划丛式井平台整体设计定向井单井轨道设计三部分相互联系的设计方法搜集整理了以个数据文件为主体的定向井钻探数据库开发了丛式井平台优化设计规划丛式井平台整体设计定向井单井轨迹设计软件定向井丛式井整体设计方法丛式井三维绘图软件防碰扫描绘图技术等多种应用功能计算机软件进行了地层力侧向切削技术模型以及井眼轨迹预测方法经过对下部钻具组合受力与变形的三维静动态分析提出纵横弯曲连续梁计算方法计算简便便于现场计算与施工受到国际好评推导了三维绕障多目标定向井设计丛式井井眼轨迹扫描中靶预测等计算公式编制了相应软件包研制了新型螺杆钻具新型涡轮钻具钻具具有扭矩大钻速低的特点进行了井下动力钻具配接 01 钻头优选参数钻井试验提高机械钻速两倍以上其中 8 ( 型螺杆钻具结构合理已经小批量生产应用性能接近国外同类型产品研制的套筒型变向器已经形成系列研制出适合定向井丛式井应用的阳离子聚合物甲石炭解絮凝低毒油基水包油种钻井

3 第卷第期 "," 钻采工艺 ((,20314(,415,6 液体系及相应处理剂完成荧光分辨仪的研制针对我国陆上井数最多口的河丛式井的特点研究了轨迹控制与绕障技术有效解决了斜井段新老井眼防碰等难题使中靶率达到保护油气层防止污染的钻完井技术研究项目编号由中国石油天然气总公司勘探开发研究院牵头联合石油大学西南石油学院江汉石油学院分别在辽河油田华北冀中和二连油田中原油田长庆油田开展科研攻关与现场试验项目分四个研究专题专题编号针对稠油油藏低渗透油藏和碳酸盐岩裂缝性油藏储层特点从储集层损坏机理着手系统开展保护油气层技术研究与攻关具体研究内容和取得成果如下储层岩性测定及潜在损害机理分析储层敏感性和工作液损害评价技术储层损害机理研究及综合诊断技术保护储层钻井液完井液技术入井流体配伍性及优选技术提高固井质量和保护储层的固井工艺技术保护储层的优化射孔完井技术完井方法优选及完井设计技术保护储层的压裂酸化技术储层损坏矿场评价技术建成全尺寸试验井利用该试验井进行不同钻具不同钻井液性能下管柱压力曲线管柱运动曲线测定通过上万个数据分析对比建立理论模型修正了国际惯用公式的不足现场试验和推广定向井丛式井钻井技术研究该项目科技攻关现场试验从年始至年项目验收三年整体开发了二十四个区块油田完成个定向井丛式井井组口定向井三个试验油田共节约土地亩节省资金元年月胜利石油管理局在河井组用台钻机在平台范围内历时个月完成开发井口控制储量 9 占地仅亩节约土地亩该项目荣获国家科技进步一等奖石油天然气总公司科技进步特等奖保护油气层防止污染的钻完井技术研究该项目在四个油田的个试验区块完成口试验井的防止污染试验不但提高了钻井速度同时为及时发现和增加油气储量保护油气产能发了巨大作用例如在长庆安塞油田长六油层油井产量由攻关前年的 9) 提高到年的 9) 先导试验阶段及年的 9) 工业试验阶段增产原油 9 经济效益达到元该项目荣获石油天然气总公司科技进步一等奖国家科技进步三等奖至七五攻关末期年共钻井口完成进尺平均机械钻速 )7 平均钻机速度 ) 台月以上与六五相比多打进尺平均机械钻速提高平均钻机月速度提高平均队年进尺提高全部完成七五期间的科技攻关计划指标五重大事件石油工业管理部门重组年月国办下发号文件国务院原则同意能源部关于组建中国石油天然气总公司的报告组建中国石油天然气总公司是石油工业管理体制的一项重大变革是为适应社会主义商品经济发展的要求迈出的重要一步总公司要认真贯彻执行国家关于发展能源工业的方针政策促进石油工业的持续稳定增长努力适应国民经济发展的需要要按照政企分开的原则把总公司逐步办成真正的经济实体中国石油天然气总公司在国家计划中单列户头科技管理部门由石油部科学技术司改编为中国石油天然气总公司科技局负责石油钻井年度计划和中长期科技发展规划的制定与管理对外合作年中国技术进出口公司代表所有部与美国帕克公司 0:; 签署了雇佣美方为中方完成两口定向井技术服务合同通过两口井施工胜利油田学习了国外定向井施工技术培养了一批技术人员. 年英国文化协会 1,1( 专家为新疆石油管理局职业培训进行系统咨询培训钻井采油等各类专业技术人员人建成个模拟井控实验室年联合国计划开发署 3,0 援建我国的油气井完井技术中心 114)+0( 正式成立在罗平亚院士带领下逐步形成国内外著名的

4 钻采工艺 ((,20314(,415,6 年月 *' 唯一专门从事保护油气层和完井技术科学研究技术培训技术服务的中心国内外著名的一流的保护油气层技术权威机构和技术原创性科技研究中心先后承担了国内外各种重大科研项目多项先后获得国家级省部级及校局级成果多项专著论文计几百篇部在国内外多个油田或公司进行过技术合作和和技术服务培养国内外保护油气层技术专门人才名以上科技攻关新举措年原石油部党组决定在七五期间开展科学探索井研究其目的是进一步强化科学技术迅速转变为生产力并向北京石油勘探开发科学研究院以下简称勘探院下达了研究和部署口科学探索井的任务勘探院随即组织具有丰富经验和理论水平的地质工程专家为成员的攻关小组综合应用遥感地质生油储层地震钻井工程等多学科成果和理论相继开钻了五口科学探索井其中第一口科学探索井一台参井年在吐鲁番盆地台北构造中生界侏罗系获得了工业性油流第二口陕参井在陕甘宁盆地林家湾构造古生界中获得高产气流从而相继在吐鲁番陕甘宁盆地的不同层系和领域取得重大突破第三口井高参井在冀东高尚堡地区也发现了新的油层科学探索井成功的重要因素在于运用油气勘探科学新进展观点和方法对所有的信息进行分析研究不漏取非常微弱的油气显示从而达到合理有效及时地取准取全资料发现保护和评价油气层认识地下地质规律之目的完钻的三口井通过各种现代化技术和工艺分别取得了类项多万个数据这在我国勘探史上还是首例科学探索井的意义通过科学探索井的钻探不仅发现了一个又一个大中型油气田而且为逐步完善科学钻井的管理体制和新技术的推广应用都提供了丰富的实践经验理论联系实际促进技术的发展和进步一方面目前科学探索井所面对的都是复杂的地质工程问题这就需要新理论新技术新工艺来综合解决另一方面这种甲乙方管理方式无形把技术发展和进步的重任加在了承包公司的肩上承包者的风险和对工作质量要求促使其自身努力提高职工队伍的技术素质来争取竞争地位赢得声誉以上两者的有机结合必将促使油气勘探科学的进一步迅速发展和完善大大提高勘探成功率科学探索井是在精细的科学的分析研究基础上钻探一口井解决一个盆地坳陷或层系的油气资源开发一个新的不同类型的油气领域深化了改革完善项目管理体制这不仅改变了传统的投资行政管理的形式而且更利于合同管理使责权利统一提高了经济效益转变传统观念一切服从于地下地质油气显示和找油找气需要科学地全面地录取资料即精雕细刻精耕细作深挖细找点滴不漏的找油气原则使第一性资料确保真实录井水平上一台阶从而达到资料的科学化系统化为进一步研究和决策提供了可靠的依据科学探索井是一项研究深入设计全面施工严格的油气勘探系统工程是集地质工程最新技术与理论先进的钻探工艺项目管理竞争机制三位一体理论与实践科研和生产相结合的好形式实践证明科学探索井是七五期间的一项科技攻关新举措重点井年中国海洋石油总公司南海号半潜式钻井平台钻成水深的白云井是当时中国海上钻井水深最深的井年胜利号钻井平台承钻的埕北井完钻井深获日产原油 9 是渤海浅海海域埕岛油田的发现井年新疆石油管理局承钻的塔中井钻至获日产原油天然气是塔克拉玛干沙漠腹地的第一口高产油气井塔里木石油勘探开发指挥部成立塔里木盆地是我国油气勘探起步较早的地区之一从. 年历经五上六下除年月发现塔里木第一个油田依奇克里克油田外均未获得重大突破年月日塔里木石油勘探开发指挥部成立大会在新疆库尔勒市召开. 年通过轮南井轮南井先后发现轮南油田和桑塔木油田年月日塔中井在奥陶系地层获得日产油天然气的高产气流年月东河井井深完钻获日产原油至此塔里木油田通过引进国外先进技术采用新的科学技术和新的管理体制进行持续科技攻关走出徘徊低谷进入快速发展时期钻井标委会年月中国石油钻井工程标准委员会

5 第卷第期 "," 钻采工艺 ((,20314(,415,6 成立下设钻井工艺钻井液固井完井定向井等分会钻井标维护的成立对推动中国石油钻井标准化工作的发展起到重要作用六七五期间重大装备研制年月胜利油田建成世界第一艘极浅海步行坐底式钻井平台获国家发明奖年石油勘探院北京石油机械厂研制出我国第一台 8*- 斜直井钻机年兰州石油机械厂研制出钻机和 8* 电驱动丛式井钻机年由济南柴油机厂生产的型柴油机获得国家最高质量奖国优金奖年月江汉钻头厂建成年生产钻头的生产线并逐渐发展成为亚洲最大的钻头生产厂从年开始华北石油第二机械厂研制成功 8 型防喷器逐步发展成为世界陆上最大的防喷器生产供应商年石油勘探院北京石油机械厂研制出等系列的螺杆钻具石油大学江汉所有学院共同研制成功带独立支撑节的复试涡轮钻具为七五期间国家科技攻关项目的完成起到关键作用年石油勘探院北京石油机械厂大港石油总机厂建成具有世界先进水平的螺杆钻具生产线先后生产出三种型号种规格的螺杆钻具不但满足了国内定向井丛式井等特殊工艺的钻具需求而且开始大规模出口国外钻井市场七回顾与展望始于六五期间的国家科技攻关计划年开始实施是我国第一个国家科技计划也是世纪中国最大的科技计划这项计划是要解决国民经济和社会发展中带有方向性关键性和综合性的问题涉及农业电子信息能源交通材料资源勘探环境保护医疗卫生等领域从国民经济建设和社会可持续发展的重大需求出发以促进产业技术升级和结构调整解决社会公益性重大技术问题为主攻方向优选国内最优秀的科技人才组成产学研三结合的科技攻关集团并且根据有所为有所不为的原则制定中长期科技规划选准每个时期五年的重点攻关课题进行五年持续攻关集中精力解决这一时期困扰石油工业持续快速发展的难点热点问题实践证明这是推动钻井技术进步的有效途径通过七五期间承担的国家重大科技攻关项目定向井丛式井钻井技术研究与保护油气层防止污染的钻完井技术研究的五年持续攻关使我国在短期内迅速掌握了定向井丛式井钻完井配套技术和保护油气层防止污染的钻完井配套技术并有力推动了钻井用大功率柴油机组特殊工艺井专用的定向井石油钻机随钻测量以及井下涡轮井下螺杆动力钻具高效牙轮钻头防喷器等重大石油装备与专用工具现代化生产线不但满足了这一时期定向井丛式井钻井攻关需求同时也推动了我国石油装备的发展七五期间是我国石油装备发展的一个重要历史阶段为今后我国石油装备高速发展奠定了坚实地基础通过持续的科技攻关有力推动了我国钻井技术的不断进步七五期推广六五攻关成果高压喷射钻井优选参数和科学钻井技术在没有增加钻井队伍的情况下五年共完成钻井进尺同比六五期间增长了尤其是定向井丛式井钻井技术通过七五国家重点科技攻关计划的实施五年间加大推广此项技术成果共完成定向井口节省土地亩至七五攻关末期年共钻井口完成进尺平均机械钻速 )7 平均钻机月速度 ) 台月以上与六五相比多打进尺平均机械钻速提高平均钻机月速度提高平均队年进尺提高全部完成七五期间的科技攻关计划指标未完待续参考文献姜均露国家七五科技攻关项目重大科技成果简介选编北京化学工业出版社刘宝和中国油气田开发志北京石油工业出版社李润生当代中国石油工业北京当代中国出版社邹才能科学探索井及其意义 * 石油勘探与开发王关清中国石油钻井北京石油工业出版社编辑黄晓川

物质因素能量因素

物质因素能量因素邹才能陶士振周慧张响响何东博周川闽王岚王雪松李富恒朱如凯罗平袁选俊徐春春杨华中国石油勘探开发研究院中国石油天然气集团公司中国石油西南油气田公司中国石油长庆油田公司中国石油天然气股份有限公司科技部岩性地层油气藏地质理论与勘探技术研究项目根据成岩作用和成岩相对储集层发育的控制作用及与储集层分布的关系探讨成岩相的形成机理划分方案与评价方法及其在油气勘探中的应用和意义