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钻井机设备发展大趋势

时间:2020/11/23 9:23:05 来源: 作者:


钻井机设备发展大趋势





钻井机设备发展大趋势

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钻井是石油工业的“龙头”,钻井的投资占整个石油工业上游投资的一半左右。钻井工程技术水平直接关系到石油勘探开发的成败,决定着石油上游业务的发展潜力和竞争能力。

  自20世纪90年代初开始,世界钻井技术进入快速发展期,主要以研发成功MWD/LWD、井下遥控可变径稳定器和自动垂直钻井系统等新技术为标志,进入了旋转钻井的信息化、自动化、智能化新时期。钻井技术已不仅仅只是为打开和建立油气通道,已经成为提高油气井产量、提高采收率等增储上产的新途径和主要手段。纵观世界钻井技术发展,总体来讲呈现出五大发展趋势。

  钻井装备向大型化、自动化和模块化方向发展近年来,国外石油钻机能力不断增加,自动化配套进一步完善。为适应深部、深海油气藏和更大位移井的需要,石油钻机设备趋向大型化和自动化。高性能的机、电、液一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。

  钻机整体向着交流变频调速电驱动石油钻机(AC-GTO-AC)方向发展。为提高作业效率,同样钻深能力为12~15千米的钻机,绞车功率从原来配置4000马力增大至5000~6000马力;转盘最大开口尺寸由原来491/2英寸增大至601/2英寸;钻井泵单台输入功率由1600马力升至2000~2200马力。海洋钻机钻井泵单台输入功率已有3000马力的样机。

  用钻井方式提高油气产量、提高开发效益已成为钻井发展的主要趋势国际上钻井技术的发展趋势已经由传统的建立油气通道发展到采用钻井手段来实现勘探开发地质目的,提高单井产量和最终采收率。水平井、分支井、鱼骨井技术、最大储层接触井等特殊工艺井技术由于进一步提高了油藏暴露面积,有利于提高采收率、降低吨油开采成本而得到推广应用。水平井等特殊工艺井得到规模应用,美国和加拿大年水平井数分别占总井数的9%以上,大位移井的水平位移超过了1万米。

  为提高储层钻遇率从而提高单井产量,地质导向钻井、旋转导向钻井技术在国外也已经进入大规模商业化应用阶段,成为大斜度井、水平井和小井眼侧钻多分支井油藏开发的重要手段。采用连续油管技术进行水平井钻井,已成为提高单井产量、油田增产和开发难动用储量的主导技术。

  不断研发钻井高新技术,实现优快钻井,达到降低钻井成本、及时发现和保护油气层已成为国外钻井发展的趋势国内外钻井行业围绕降低钻井成本、发现和保护油气层、提高单井产量为目标,迅速发展钻井技术。防斜打快技术向准确控制井斜、大幅度提高机械钻速方向发展,地质导向技术向提高特殊工艺井轨迹控制精度方向发展,大位移井向1万米及以上的水平位移方向发展,分支井向六级以上分支井的施工方向发展,小井眼钻井正向着微井眼方向发展。

  在降低钻井成本方面,国外公司先后开发了Verti-Trak和PowerV直井钻井系统。利用该项技术,井斜最小可以保持在0.1度以内,机械钻速可以提高2~3倍。较好地解决了易斜地层和极特殊条件下的自动垂直钻井难题,具有明显的经济效益;依托随钻测井和随钻地震技术的NDS无风险钻井技术,达到了优化钻井过程、缩短钻井工期的目的;膨胀管专利技术,主要用于封隔复杂井段,减少井眼尺寸,也用于套管补贴、多分支井建井。减少井下复杂,降低钻井成本。

  在发现和保护油气层方面,针对中、低压油气藏难以经济有效开发,探索利用气体等作为循环介质钻井,获得了成功。即通过往钻井液中注入降密度剂,从而达到降低钻井液密度,实现欠平衡钻井,达到发现和保护油气层的目的。

  井下测量和控制仪器与工具朝智能化、自动化进一步发展近年来随钻测量、随钻测井技术处于强势发展之中。随钻测井系列不断完善,已研制了适用于各种井眼尺寸的MWD/EMWD、LWD工具。其测量参数已逐步增加到近20种钻井和地层参数,仪器距离钻头越来越近。

  与前几年的随钻测井相比,现在的随钻测井仪器更靠近钻头,近钻头传感器离钻头只有1~2米的距离。可靠性高、稳定性强,可更好地评价油、气、水层。随钻测井为用户实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。

  连续管钻井技术配套完善,技术和应用快速发展连续管钻井是国外20世纪90年代发展起来的一项新技术,也是国外大力研究和发展的热门钻井技术之一。连续管钻井可通过最大限度地降低钻井液浸入和随之而来的地层损害,以提高储层的产能。另一个优势是在钻机空间或噪音受到限制时,使用连续油管钻机比使用常规钻机更为有利。由于连续管操作简便,施工安全,污染小和占地少,操作人员仅需3~4人,作业效率很高,施工效果好,从而备受欢迎。

进入21世纪来,我国钻井技术得到快速发展,常规钻井技术得到进一步强化,特色钻井技术优势明显,钻井装备与工具发展迅速;深井钻井、欠平衡和气体钻井、水平井等方面取得了技术突破,整体技术水平得到很大的提升,与国外差距不断缩小。成功研制出具有自主知识产权的12000米大型成套钻机及其配套装备,自主知识产权的CGDS-1地质导向钻井系统研制成功,使我国成为世界上继美、法之后第三个掌握此项高端技术的国家。欠平衡/气体钻井提速和保护油气层技术得到广泛应用,成功研制出具有自主知识产权的气体钻井空压机、膜制氮装置及长寿命空气锤等配套装备与工具,实现了气体钻井技术装备的国产化。膨胀管、波纹管、套管钻井、电磁波测量、自动垂直钻井系统正逐步进入试验和应用阶段,大大提升了我国钻井的整体实力,使我国由钻井大国逐步向钻井强国发展。

 

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