1钻井概述-1
钻井基础知识1
钻井知识基础一、井身结构设计1、井身结构包括：(1)一口井的套管层次；(2)各层套管的直径和下入深度；(3)各层套管相应的钻头直径和钻进深度；(4)各层套管外的水泥上返高度等。
2、确定井身结构尺寸：一般由内向外依次进行，先确定生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸…….3、套管与井眼间隙：过小，小套管困难，固井质量难保证，过大，不经济一般大于10mm。
如17-1/2与13-3/8间隙为52.3mm，12-1/4与9-5/8间隙33.3mm。
目前套管尺寸从4-1/2到20共14种尺寸规格，每中尺寸规格又分多种钢级和壁厚。
目前见到的钻头尺寸从4-5/8到26共23种尺寸。
4、套管柱类型：导管（引导一开钻井液），表层套管（安装井口，继续钻井，悬挂以后各层套管），技术套管（封隔不同的压力层，保护生产套管），生产套管，尾管，组合套管，异径套管。
5、井口安装过程（1）一开钻井、下套管、固井、（候凝？）、导管打孔放浆、割导管、掉起、焊环形钢板（内圈不焊）、初凝、放浆、割套管（2）吊装套管头，底盘焊接（内外），安装井口。
（3）二开钻进，下套管，固井，上提防喷器组（固定在大梁上，提前松套管头螺栓），放好套管挂，上提套管，放挂下落，下放套管（坐挂），割套管，甩防喷器。
安装套管头，安装防喷器。
某井井身结构图二、各次开钻井口第1次开钻第2次开钻套管头结构卡瓦式。
第3次开钻1、通常的组成部分有：方钻杆：在钻柱的最上端，用于传递扭矩，有四方钻杆，六方钻杆（四方比六方允许有更大的间隙，六方传递的平稳性更好，欠平衡，且原管更小（172，150）。
钻杆：钢级：D55、E75、X95，G105，S135，V，最小屈服强度psi=6890pa≈0.007Mpa，尺寸：2-3/8，2-7/8，3-1/2，4，4-1/2，5，5-1/2，（6-5/8）加重钻杆：用在钻杆与钻铤间，缓和刚度变化，代替钻铤（小井眼，水平井，减少扭矩，卡钻）。
钻井工程介绍概况
的，防止了两井相碰事故的发生。
15、分支井 就是从一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的 分支井筒的井。目前定义认为应为，从单一水平井
或近水平井筒中钻出多个水平分支井的钻井。
16、大位移井
一般是指井的位移与垂深之比等于或大于2的
定向井，也有指侧深与垂深之比的。 17、水平井 是最大井斜角保持在900左右，并在目的层中 维持一定长度的水平段的特殊井。
13、导向钻具复合钻井
是随着定向井技术发展而形成的一项实用新技术， 对中深定向井，大位移井和水平井而言，复合钻井技 术具有很大优势，该技术主要包括三部分：定向造斜、 复合钻进、轨迹导向。
14、防碰绕障技术
利用定向井多功能软件及电子单多点、有线随钻
测量系统和无线随钻测量系统等先进测量仪器，进行
18、取心井 就是需要从该井地层中将岩心部分取出或全 部取出的井。取心井发展：砂卡式单筒取心—— 双筒取心——油基钻井液取心——密闭取心—— 保压密闭取心——斜直井取心——水平井取心 19、R系列复合片全面钻进PDC钻头 R235特点： •胎体抗冲蚀性强 •采用Φ13.44mm标准复合片 •聚晶金刚石保径 •中锥形冠部轮廓,4翼刮刀式结构,较深的排屑槽利 于快速排屑,避免泥包 •低密度布齿,适用于较软地层的快速钻进 •深刀翼在软地层中可得到较高的钻速,另外可进行 有效地清洗和冷却切削齿。
3．表层施工（一开） 井深一般为100～150米。用Φ 445钻头， 下Φ 339.7套管，然后固井。主要作用的是： 保护地下水不受污染。 安装井控装置。包括防喷器；防喷器控制系 统；节流、压井管汇；钻具内防喷工具；液面 监测系统；放喷管线等。井控系统的安装有专 门的安装标准，要严格执行，关系到该井设备、 人身及井的安全保障，绝不可马虎。 由于地表面岩性疏松，防止钻进中井口塌垮， 动摇钻机基础。
钻井的概述
钻井的概述钻井是石油勘探和开发最主要的手段之一。
通过钻井才能证实勘探地区是否含油以及含油量多少;通过钻井才能将地下的油气开采出来。
钻井技术水平不仅直接影响到勘探的效果和油气的产量，而且关系到油田开发总成本的高低。
因此，提高钻井技术水平和钻井效率，降低钻井成本，对油气田开发具有十分重要的意义。
石油钻井，按钻井的目的，分为勘探井和生产并;按井身轴向角度，分为垂直并和定向井，定向井包括斜直井和水平井:按钻井的环境条件，分为陆地钻井、沙漠钻井和海洋钻井海洋钻井又按钻井装置分为固定钻井和浮式钻井等。
钻机是实现钻井工作的套综合性机组。
钻井技术水平的高低很大程度上取决于钻井设备的装备水平，无论是何种类型的钻井工艺，对钻井设备都有下列基本要求:(1)为了有效破碎岩石、形成井眼，钻具要有旋转钻进的能力。
因此要求机械设备必须给钻具提供足够的转矩和转速，并维持一…定的钻压;(2)为了满足钻具送进、起下钻具、可换钻头、下套管和处理井下事故的需要，机械设备应冇一定的起重能力及提升速度:(3)为了清洗井底、排出岩屑，要求机械设备能够提供钻井液，并产生足够的泵压和排量。
在满足这些基本要求的基础上，适应于不同钻井类型，形成了品种繁多、规格各异的钻井设备系列。
目前的钻井作业一般采用旋转式钻井法，就是将许多根长9m或12m的钻杆经螺纹连接起来，在儿端部装上钻头，由转盘给钻头一个旋转力进行钻井。
随着钻井技术的发展，钻井的深度越来越深，超深钻片的深度已达15000m以上。
钻井工艺也在不断提高，由原来的单孔重直钻井发展到钻定向斜片、水平井和丛式钻井。
新的钻井工艺对钻井机械提出越来越高的要求。
普通的以柴油机为动力的直接钻井方式，已满足不了现代钻井工艺的要求，先进的电驱动系统采用品闸管供电的直流电动机驱动或以变频装置供电的交流变频电动机驱动，方便灵活，控制性能好，得到了迅速的发展。
随着钻井工艺技术和钻井方法的不断改进与提高，各种新型钻井技术和设备，如顶部驱动钻机系统、随钻测量系统、钻井智能专家系统等，必将得到更广泛的应用。
钻井基础知识1-2
• 钻井目的
– 确切地了解地下地质情况，正确判断储油构造，为油田开发 方案提供第一手资料。钻井过程中，可以通过岩屑录井、取 心、电测得到地层分层、岩性、岩石的物理化学性质、含油 气情况。 – 开采油气，提高油气采收率 • 形成油气到地面通道。 • 油田开采后期钻注水或注气井。
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二、钻井工程主体设备及工具
钻机的分类（使用地区）
陆地钻机 陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机
海洋钻机
自升式钻井平台 半潜式钻井平台 钻井固定平台 钻井船
各种类型的钻机
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二、钻井工程主体设备及工具
钻机的组成及功能
1、起升系统
2、旋转系统
3、循环系统
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一、钻井基础概论
连续管钻井法(柔杆钻井法)
钻头、加压装臵、动力机
连续管 下放至井底 为动力机提供动力 循环洗井液 钻头旋转，破碎岩石 清洗井底 延伸井眼
图6－3 连续管钻井示意图
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一、钻井基础概论
连续管钻井法(柔杆钻井法)
特点：
(1)连续管钻井实现了起、下钻的连续机械化，节省了时间和劳 动量；
2008年仅中国石油年钻井数达到 19229口，进尺3545万米，井数居 美国、加拿大之后，进尺已经超 过加拿大，居世界第二位。
6
1960-1978年：发展阶段
1979年-现在：提高阶段
6
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一、钻井基础概论
2008年中国石油钻井数与世界主要国家对比
70,000
60,032
钻井基础知识简介
6甲酸盐钻井液具有良好的抗高温、抗污染能力，并可降低所使用的各种添加剂在高温条件下的水解和氧化降解进度。
7缺点：费用高。
2、甲酸盐钻井液配方：
甲酸盐盐水+生物聚合物+降滤失剂（低粘聚阴离子纤维素和烷基丙烯磺酸盐—AMPS聚合物的混合物）+超细碳酸钙（﹤10ｕｍ，作强降滤失剂）
第四节泥浆泵
泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一祥。常规钻进时,循环钻井液,清洗井底,辅助钻头更有效地破碎岩石；使用井下动力钻具时,通过泵入的钻井液,传递动力带动钻头转动；喷射钻井中,通过泵入的高压钻井液，经过喷嘴转换成水力能量,清洁井底并对岩石直接进行水力破碎,提高钻进速度。根据钻井生产技术发展的需要,对泥浆泵的要求愈来愈高,但其基本要求是：功率大、泵压高、排量大、流量稳定,耐腐蚀、耐磨损、易损件寿命长,重量轻、体积小、拆修方便、自动化程度高,
（2）具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型；
（3）钻进速度高；
（4）稳定井壁能力强，井径比较规则；
（5）对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。固相含量少，可减轻固相的侵入，因而减小了损害程度；
（6）可防止井漏的发生，由于钻井液固相含量低，在不使用加重材料的情况下，钻井液的液柱压力低，从而降低了产生漏失的压力；
第五节泥浆净化装置
泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻头磨损、污染泥浆性能、污染油气层、影响固井质量等。钻井时要及时清除泥浆中的固相含量，泥浆中固相含量的清除常用机械清除法和化学清除法。
机械清除法是利用重力沉淀、筛滤和离心旋流等机械方法清除泥浆中的固相含量。此法在现场上普遍采用（采用震动筛、除砂器等固控设备）,以清除大于l0微米的钻屑。
钻井基本知识
斜向钻井：用 于斜向钻井， 可以增加井眼 长度和产量
03
02
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水平钻井：用 于水平钻井， 可以增加井眼 长度和产量
垂直钻井：用 于垂直钻井， 可以增加井眼 长度和产量
2
钻井设备
钻井平台
01
02
03
钻井平台是钻 井作业的主要 设备，用于支 撑钻井设备， 进行钻井作业。
钻井平台有多 种类型，包括 固定式、半潜 式、自升式等。
设备准备：准备钻井设备， 如钻机、钻头、钻杆等
人员培训：对钻井人员进 行培训，确保操作安全
安全措施：制定安全措施， 确保钻井过程安全可靠
钻井作业
钻井准备：包括场地平整、 设备安装、人员培训等
钻井过程：包括钻井、取芯、 测井、固井等
钻井设备：包括钻机、钻头、 钻杆、泥浆泵等
钻井安全：包括安全操作规 程、安全防护措施等
04
井下复杂情 况：井下复 杂情况可能 导致钻井事 故和损失
钻井技术趋势
环保与绿色钻井： 减少对环境的影响，
提高钻井安全性
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定向钻井技术：提 高钻井精度，降低
钻井风险
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自动化与智能化： 提高钻井效率，降
低人工成本
深海钻井技术：开 发深海油气资源，
提高能源供应
谢谢
钻井基本知识
演讲人
目录
01. 钻井概述 02. 钻井设备 03. 钻井过程 04.定义
钻井是一种通过 钻头破碎岩石， 形成井眼的工程 活动。
01
钻井技术广泛应 用于石油、天然 气、地热、矿产 等资源的勘探和 开发。
03
02
钻井的目的是为 了获取地下资源， 如石油、天然气、 地下水等。
钻井概述
要了解地下地质情况，证实已探明的构造是否有油、含有面积和油气储量，并把石油和天然气从地下开采出来，就需要钻井。
因此钻井是寻找和开发石油的主要手段，钻井是利用一定的机械设备将地层钻开一个井眼的过程。
在实训的过程中，我们不仅懂得并掌握了基本操作技能，实现了理论与实践相结合，不仅加强了对理论知识的理解，对知识的梳理，也加强了实践操作能力，对钻井只是有了完整的了解。
在模拟操作的过程中，检验了我们的实际动手能力及心理素质。
作为大学生要明确目标，做到自强、自信、自给自足。
我相信，在我们的努力下，将会收获更多的知识，使自己真正成为知识和技术兼备的双元化人才。
社会对大学生的需求量还是很大的，对现在就业难的问题，只能说明大学生自己的知识储备和社会实践能力太差，工作经验太少，动手操作能力太差，这些对于学习技能的我们来说，前景还是比较美好的，大学生的主要任务就是积累知识、积累社会经验，时时掌握钻井方面的新技术，尽最大能力不断的完善自己。
做为大学生，要把怎样做人放第一位，因为只有做好人，才能做好事。
因为社会需要我们这些懂技术的石油人才，为祖国的石油事业奉献一生，让祖国的经济建设快速发展，能源是一个国家的肉体，特别是石油资源，所以我们将会为社会的进步，做出不可磨灭的贡献。
一．钻井工程实习前的认识：（一）钻井机械的认识：1、主体包括：天轮、二层平台、A型和塔型井架、立管平台、扶梯、护栏2、天车包括：滑轮组、滑轮车电支架、轴、轴支架、3、天钩包括：钩身、钩座、侧钩、作用；正常钻进时旋转水龙头起下钻具时悬挂吊环4、水龙头包括：鹅颈管、旋转部分以中心管为主、承受全部重量作用：把循环系统旋转系统连接在一起、提供液体压力。
5、转盘包括：壳体轴承、转台、传动轴作用：传递扭矩涡轮钻具中承受反向扭矩起下钻时承受重量倒扣倒洗6、绞车包括：支撑系统传动系统制动系统润滑及冷却系统作用：完成起升和放下作用、可以辅助上卸钻进丝扣.提供给转盘不同的转速、辅助起升井架7、泥浆泵包括：单作用泵双作用泵卧室泵立式泵作用：给钻井液提供能量，把一定排量的钻井液通过中心管输到钻具保证正常循环8、游车（二）钻机系统的认识：1、起升系统：天车、游车、绞车、大钩、钢丝绳、井架作用：起下钻具、下套管2、旋转系统：转盘、水龙头、方口、方补心、钻具作用：传递扭矩、旋转钻进3、循环系统；泵、低高压管线、泥浆泵、立管、钻具、泥浆池、高压管线、钻头、泥浆池→泥浆泵→高压管线→立管→水龙带→水龙头中心管→钻具→钻头→井底→环形空间→泥浆槽→井底沙坑→井底沉沙池。
连续管钻井技术-1(钻井院贺会群)
Looks like anything is possible!!!
Technically it is!!!
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国 外 发 展 状 况
连续管钻井技术与装备
Total BJ DUCT jobs j
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
– US$0.50m US$0.15m
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国 外 发 展 状 况
连续管钻井技术与装备
Example Day Rates
Vertical drilling coil unit (includes motors but not consumables) – US$25,000 With nitrogen (depends greatly on N2 consumption) – US$30,000 Directional drilling (includes BHA, motors, directional driller) – US$50,000 US$50 000 With nitrogen (depends greatly on N2 consumption) – US$55,000
中国石油集团钻井工程技术研究院 CNPC Drilling illi Research h Institute tit t
加快连续管钻井技术研究 丰富小井眼特色钻井技术
贺 会 群
2009年6月23日
1
内 容 提 纲
一、需求分析 二、连续管钻井技术与装备 三、连续管水射流径向钻孔技术 四、连续管微井眼钻采技术 四、认识与建议12Fra bibliotek
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0 1900
美国石油消耗
Oil Fields Peak
Production (Notional)
Oil Peaking Is Unavoidable
Regions Peak
Time - Decades Production
(Many oil fields)
U.S Lower 48 States 1945
2
1 0
1988 1992 1996 2000 2004
If World Production Were To Plateau, Oil Prices Would Rapidly Increase
Notional Trends
Oil Production
Oil Price
Time
中国的情况
概况（2003） 1. 人口 12.92 亿 (城镇化率: 40.53% 2. 能源消费 总量:16.78亿吨标煤,增长13.2%; 原煤:15.79亿吨,增长13.6%; 原油:2.52亿吨,增长12%； 电力：18891亿千瓦时，增长15.29%。 3. 能源生产 总量:16.03亿吨标煤,增长15.8%; 原煤:16.67亿吨,增长20.8%; 原油:1.7亿吨,增长1.6%； 电力：19106亿千瓦时，增长15.5%。
世界主要消费国家的石油消费量
排名
1 2 3 4
国
美 中 日 德
家
国 国 本 国
石油消费量
894.3 245.7 242.6 127.2
占世界比例（％）
25.4 7.0 6.9 3.6
5
6 7 8 9 10 11 12
俄罗斯
韩 印 国 度
122.9
105.0 97.9 92.9 92.8 89.7 85.4 80.9 3522.5
储量/gt
36.0 15.2 13.3 13.0 12.3 11.2 8.2 3.8 3.8 3.2 2.5 1.8 142.7
占世界比例（％）
25.0 10.7 9.2 9.2 8.6 7.4 5.7 2.9 2.8 2.3 1.7 1.2 86.7
世界主要产油国的石油产量占世界比例
排名
1 2 3 4 5 6 7
Year
2000
The world will peak (All regions)
The World Is Consuming More Oil Than It Has Been Finding.
Billions of Barrels / Year
40
Reserve Additions Minus Consumption 20
沙特 加拿大 伊朗 伊拉克 科威特 储量 362 184 181 157 138 阿联酋 委内瑞拉 俄罗斯 利比亚 中国 储量 126 109 82 54 50
在排名前10位的总储量中，中国的储量仅占3.465% 2008年中国石油产量1.89亿吨 世界第5位 石油消费3.68亿吨 49%需进口 2011年对外依存度56.5%
学习方法
• 注意石油钻井与小口径钻进的不同点 • 中英文资料
第一章:绪论
第一节 钻井与完井工程在石油工业中的地位
第二节 钻井与完井工程的主要内容
第三结 钻井与完井工程技术发展
第一节 钻井与完井工程在石油工业 中的地位
• • • 世界能源现状 中国能源现状 钻井技术发展与油气开发的关系
世界主要能源
主要能源
石油、天然气、 煤、核、电力
世界主要能源总消费
主要能源人均消费
按人口平均
世界石油
2004 年底探明储量
世界石油探明储量分布
排名
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
国家和地区
沙特阿拉伯 伊拉克 科威特 阿联酋 伊 朗 委内瑞拉 俄罗斯 美 国 利比亚 尼日利亚 中 国 墨西哥 世界石油储量
石油 世界 35.6% 中国 20% 煤炭 28.6% 70% 天然气 25.6% 3% 其他 11% 7%
煤炭储量与产量（2007年数据）亿吨 美国 中国 俄罗斯 其余（亚洲） 储量 2190 1670 1110 1060 产量 10.43 25.23 4.85 7.4
世界石油储量（2007年数据）亿吨
（年）
100 50 0 -50
Ｅ Ｕ ２ ５ イ ン ド 米 中 日 世
（ 年）
美 国
中 国
印 度
日 本
EU25
世 界
国
国
本
65
70
75
80
85
90
95
00
19
05
出处：BP Statistical Review of World Energy June 2006
界
世界能源－－天然气部分
2004年底探明天然气储量
Daily Production - MM b/d
United Kingdom
2.9 100%
Daily Production - MM b/d
3.0
3.5 3.4 3.3
Norway
100%
2.8
2.7
95%
95% 3.2 3.1 3.0 2.9 1994 1996 1998 2000 2002 2004
3.5
3.0 2.8 2.6 2.6 2.5 2.4 2.3 64.6
意大利 法 国
加拿大 巴 西
墨西哥 世界石油消费总量
主要石油贸易趋向
石油的供需
世界的石油需求
・从各国的石油需求来看，美国占压倒性多数，为世界总体的1/4。 ・最近5年间，世界总体石油需求增长的约1/3来自于中国。
（百万吨） （ 百万ト ン）
中国能源形势
一.2008年我国总能源消费 1、2008年我国总能源消费折合28.5亿吨标煤 • 人口20% 能源消耗15% GDP 6% • 人均能源消费远低于发达国家平均水平，略低于 世界人均消费水平的1/2 • 达到发达国家能源消费水平，消费总量将达80亿 吨标煤。
中国资源消费结构（2007）
天然气（亿m3）
我国已探明可采储量约占全世界1% 2008天然气消费总量760亿m3约占我国 总能耗的3.2%，天然气消费所占比例增长 较快。
中国能源消费品种构成
100% 80% 60% 40% 20% 0% 水 石 煤5 4.9 2.2 17.1 75.8
中国能源生产品种构成
100% 80% 60%
40% 20% 0% 水 电 天然气 原 油 原 煤
1980 3.8 3.0 23.8 69.4
1985 4.3 2.0 20.9 72.8
1990 4.8 2.0 19.0 74.2
1995 6.2 1.9 16.6 75.3
2000 8.2 3.4 21.8 66.6
3.5 100% 3.4 3.3 3.2 3.1 3.0 2.9 1967 1969 1971 1973 1975 1977 85% 90% 95%
15.6 100% 15.4 15.2
North America
98%
15.0
14.8 14.6 94% 14.4 1980 1982 1984 1986 1988 1990 96%
1990 5.1 2.1 16.6 76.2
1995 6.1 1.8 17.5 74.6
2000 6.8 2.5 24.6 66.1
2001 7.7 2.7 24.3 65.3
2002 7.8 2.6 24.0 65.6
2003 7.4 2.8 22.7 67.1
天然气
2003年人均能源消费量国际比较，toe
参考书
• Applied drilling engineering, Adam T. et al • 钻井工程理论与技术,陈庭根等，石油大学 出版社，2000 • 油井设计基础和计算，沈忠厚编著，石油 工业出版社，1988
参考书（续）
• 钻井手册（甲方）编写组，钻井手册（甲方），1993 • 周开吉，郝俊芳，钻井工程设计， 1996 • 刘希圣等编. 钻井工艺原理（上、中、下）. 北京：石油工 业出版社，1998 • 万仁溥，现代完井工程（第二版），石油工业出版社2000， • 鄢捷年. 钻井液工艺学. 东营：石油大学出版社，2001 • 苏义脑，钻井力学与井眼轨道控制文集，石油工业出版社， 2000 • IADC Drilling Manual - 11th Ed，IADC，1992， Redesigned 2007
钻井与完井工程
主讲：姚爱国 窦斌 工程学院钻探与基础工程系
《钻井与完井工程》课时安排
• 绪论(4学时)
– 概述 – 钻井设备与过程 – 新技术
定向钻井与防斜（6 学时） 阶段总结
固井完井（4学时） • 井身结构设计（6学时） 完井（2学时） • 钻井液（2学时） 储层保护（4学时） • 钻井工艺（8学时） • 压力控制(6学时) 环境保护（2学时） • 欠平衡钻井技术 试验（4＋8学时）
国家和地区
沙特阿拉伯 俄罗斯 美 国
产量/mt
418.1 379.6 350.4 178.5 168.9 166.8 151.4 3556.8
占世界比例（％）
11.75 10.67 9.85 5.02 4.75 4.69 4.26 50.99
墨西哥 中 伊 国 朗
委内瑞拉 世界石油产量
人均石油消耗
2001 8.7 3.3 19.4 68.6
2002 8.4 3.1 17.3 71.2
2003 7.7 2.9 15.2 74.2
Energy consumption follows development