国内外钻完井技术新进展

发表时间:2021/1/12   来源:《工程管理前沿》2020年30期   作者:李潇洋
[导读] 如今世界石油行业结构面临转型,不断出现新的市场,页岩气、致密油气、深水油气等成力焦点。
        李潇洋
        中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司, 天津市 300452
        摘要:如今世界石油行业结构面临转型,不断出现新的市场,页岩气、致密油气、深水油气等成力焦点。在这样的情况下,钻井技术必须和石油工业的发展保持一致,虽然面临很大的困难,但是我们要迎难而上,力国家保障能原大动脉的供应,笔者在本文中分析了国内外钻完井技术的装备的进展情况。
        关键词:国内;国外;钻完井;技术;装备
        深入研究世界钻井最新技术,紧跟世界发展潮流,对发展石油工业的其他领域,对当前技术装备进行优化和调整,提前储备好技术具有至关重要的意义,笔者在本文中研究了国内外钻完井技术和装备的发展情况。
1国内钻完井技术与装备进展
1.1万米钻机及配套装备
        深井超深井钻探能力是一个国家钻井水平的体现,为提升深层和超深层油气钻探能力,成功研制8000/9000/12000m钻机,配套形成9000kN顶部驱动钻井装置和6000HP绞车及盘式刹车,2200HP钻井泵及高压管汇系统能在34MPa高泵压大排量的工作条件下平均无故障运行300h以上,可完全满足深井、超深井高压喷射钻井的需要。目前8000m、9000m钻机已经成为塔里木山前钻井的主力钻机。
        12000m陆地钻机使中国成为第2个拥有万米级交流变频钻探装备的国家,必将在国内西部深层和海外油气勘探开发中发挥日益重要的作用。
1.2近钻头地质导向系统
        针对近年来水平井数量不断增多的问题,研制了具有自主知识产权的随钻测量、随钻测井和近钻头地质导向技术,实现了大多数水平井都能够采用国产仪器实现轨迹的测量与控制。
        适合于薄油层水平井轨道控制的CGDS-I近钻头地质导向系统,打破了国外垄断,使我国成为继美法之后第3个掌握该项技术的国家,目前已出口到加拿大等国。该技术在大庆、吉林等油田累计施工100余井次,最薄油层厚度只有0.4m,显著提高了储层钻遇率。
1.3控压钻井系统
        为解决窄压力窗口钻井难题,自主研制包括地面压力控制装置和井下压力随钻测量工具的精细控压钻井系统,攻克控压钻井技术及装备的核心技术,井底压力控制精度±0.5MPa,实现多策略、自适应闭环监控,可进行近平衡、欠平衡精细控压钻井作业,适用于各种钻井工况;填补了国内空白,达到了国外同类技术的先进水平。在塔里木塔中、川渝、冀东、华北等开展现场试验与工业应用30余井次,实施了井底压力精细控制,系统性能稳定,有效解决了“溢漏共存”钻井难题,取得显著应用效果。
1.4自动垂直钻井系统
        针对山前高陡构造和逆掩推覆体地层的易斜难题,突破了动力防斜技术,成功研发出VDT5000自动垂直钻井系统。成为塔里木山前高陡构造地区防斜打快的主体技术。VDT5000的成功推广应用,使机械钻速大幅度提高,井斜控制在1°以内。对于解决西部地区易斜地层钻速、避免套损发挥了重要作用。
1.5连续管技术与装备
        为降低工程作业费用,提高井下作业效率,成功研制CT38、LG360/60T连续管作业机,实现产业化,克服大管径、高强度、连续管穿注入头等难题,在液压控制、夹紧方式、夹持块表面处理、井口防喷系统和链条同步等方面取得重要突破,技术性能达到国外同类产品先进水平。建成国内首条连续管生产线,已生产 31.75~88.9mm(11/4”~31/2”)连续管近10万m。 60.33mm(2–3/8in)连续管最大下井深度达到4500m,在辽河、四川、大港、冀东等油田工程应用,整机操作可靠、运行平稳,显著提高了作业效率和单井产量。
        新近由中国石油集团钻井技术研究院研制的LZ580/73T连续管钻机,配套研制了适应老井侧钻和老井加深连续管钻井的地面配套系统,2013年4月在大港油田东3-2K井,连续管侧钻60m,2013年7月在大港油田港7-71K井,连续管侧钻151m。


1.6煤层气水平井远距离穿针装备
        为克服煤层气水平井与洞穴直井精确引导连通难题,自主研制了具有超近距离引导、井斜测量和空间立体制导功能的远距离穿针装备DRMTS-Ⅰ,打破国外垄断,达到国外同类技术先进水平。产品突破磁源发射装置、磁场测量探管、磁场测量分析系统三项核心技术,探测能力达到70m,实现了5m以内仍能探测、测量误差小于5%的良好性能。在山西郑庄、彬县和陕西韩城等地区进行数十口井现场试验,一次连通作业成功率达100%,为煤层气高效开发提供了重要装备支持。
1.7无线电磁波随钻测量系统
        电磁波随钻测量技术是利用空气作为循环流体钻定向井、水平井,提高低压低渗油气田产量的关键技术。自主研制的DREMWD无线电磁波随钻测量系统由电磁波信号实时上传井下信息,能随钻测量井斜角、方位角、工具面角、方位自然伽马等,适用于各种循环介质的钻井作业,最高数据传输速率达11bit/s,最高工作压力和温度100MPa/125℃,达到国际先进水平。
        现场试应用10多井次,无接力数据传输深度最高达2876m。在HN10-D3井累计随钻时间67h,进尺320m,定向过程电磁波信号无间断传输,定向钻进时动态数据:井斜角跳动小于0.3°、方位角跳动小于0.5°、工具面角跳动小于2°。
1.8随钻电磁波电阻率测井仪器
        由长城钻探公司研制成功的随钻电磁波电阻率测井仪,运用自适应发射功率调整技术,提高了不同探测深度的电阻率测量精度,测量范围扩大了1.5倍。利用局部时间摄动解码技术,脉冲信号解码率提高30%,实现了实时测取、跟踪油层边界,达到了国际先进水平。通过多口井现场试验,该仪器的测量精度、探测深度、传输速度、存储量与信号识别率等性能指标均优于国际同类仪器。该技术能探测储层边界,实现了超薄层水平井地质导向钻井。
2国外钻完井技术与装备新进展
2.1可折叠连续管技术
        Coi!FlatCTLiner是一个管中管,不仅外壁薄、内壁厚,而且可以折壳、盘绕,如图1所示。Coi!FlatCTLiner的优点有两个:下人的时候使用连续滚筒方式,长度不受限制,一个宽度2.44米、半径1.98米的滚简可以盘绕0193.68mm(7-5/8")的折叠式连续套管1219ill;具有较强的抗挤毁能力。使用Coi!FlatCTLiner形式,可以降低钢材用显(70%)、下入时间以及水泥用噩也大大减少,固井质扯显著提升。
        Coi!FlatCTLiner能够折森无常规丝扣接头,入井后,施加高泵加把其撑成圆桶状。在管中管的缝隙中加入水泥浆下入注。水泥浆尼姑后产生保护有4层:两层钢管、两层水泥坏,大大提升抗击毁能力。折壳后的管子和撑员后的外径相比,宽度较小,其也可能作为膨胀管使用。Coi!FlatCTLiner当前还存在一些问题:在井下怎么保证所有撑圆的管子保持一致;没有扶正器,如何保障管子在内桶居中,不然会对固井质揽造成影响。
2.2钻井信息化技术
        所谓的井下宽带信息传输技术,其是为了解决钻井的时候电磁波以及泥浆脉冲传输速度较慢的难题,作为一项先进的技术,可以及时的获取钻井多项数据。该技术由Intelliserv公司提出,美国能涌部也赞助该技术的研发,通过现场实验以来获得进一步完善,该技术是评价钻储层导向和随钻储的高速通道,得到国际上众多油田技术服务公司的赞同。
        井下宽带信息传输技术是在钻杆内嵌入电缆,电缆内有感应换并在钻杆工具两端安装,感应环处千两端,二者不相互接触,而是在电磁感应的帮助下进行“软连接”,保障信号高速传输千钻杆之间。在钻柱连接下,形成一条从井底到地面的信息通逍,具有较高的信息传输速率。当前传输速率为57kbps~2Mbps,是传统信逍的近6000倍。保隙地面井下信息一体化。我们形象的称石油工业的“眼睛”是刚井,那么这种技术则是让“眼睛“拥有了“望远”。镜当前仅有美国一家油井企业掌握该技术。
3结语
        和过去相比,如今石油生产的挑战出现很大的不同,作业区域的环境更加复杂和严酷:出现极地油田、深水油田等。面对新的发展环境,如果还使用简单技术会对石油工业的发展造成严重的影响,世界各国已经达成共识,寄希望千革新技术、完善设备,要想充分的满足日益复杂的油气开发需求,必须综合多学科技术研究。一个国家、一个企业要想在竞争激列的社会中立足,就必须掌握先进的技术和装备。
参考文献:
[1]安永生,吴晓东,孔鹏,韩国庆智能井优化控制模型在归田开发生产中的应用[J]石戌钻探技木,2007(06)
[2]三冲,张贵才,刘高叉,张永刚,李瑞东三层完井技术在底永归藏开采中的应用[J]精细石归化工进展,2012(01)
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