钻井前沿技术
美国钻井液技术研究新进展
ENVIROTHERM NT 新一代环保型水基钻井液体系，使用最高温度达到 232℃，不含铬离等重金属子，目前也用于页岩地层钻进，该体系不仅在 钻进过程中保持性能稳定，且在长时间停钻期间（如起下钻、测井和测 试）也能保持稳定。该体系特点为：低且稳定的流变性能、HTHP滤失量 低、井下复杂少、页岩抑制能力强、抗污染能力强。
井壁稳定剂 井壁稳定剂横沟提高页岩稳定性、钻井液润滑剂和降低HTHP滤失量， 同时减少稀释次数和减少泥包钻头风险。主要包 SWACO公司钻井液技术简介
消泡剂 包括BUBBLE BUSTER（低毒消泡剂，可在粘性盐水体系中使用、 用量 0.14~0.29 kg/m3 ）、DEFOAM-A（含有高级醇的水基消泡剂）、 DEFOAM-X（主 要用于粘性完井液中）、PASSIVATOR I（用于微泡钻井液中）。
2004-2008年，在渤海湾100口井中采用了该技术 ，所用配方： 3.0%Ultrahib+3.0%Ultrafree+8.6g/cm³Ultracap+7.0%KCl+28.657.2g/cm³多级碳酸钙
水基钻井液
油基钻井液
一、 MI SWACO公司钻井液技术简介
2. 油基钻井液体系
ECOGREEN 是一种酯合成基钻井液，该体系抑制能力和润滑能力强、 滤失量低、抗劣土污染能力强、抗温达160℃、易于维护。 MEGADRIL 是一种一股法（one-drum）加入乳化剂/润湿剂解决油基钻 井液体系凝胶强度过高问题的方法。流变参数低，可控，泵压低，ECD 低，固控能力强，抗温和抗污染能力强。
MTC技术钻井液研究
ＭＴＣ技术钻井液研究[摘要]MTC技术是把钻井液转化成水泥浆用来固井，可改善水泥环的层间封隔能力、提高环空内泥浆的顶替效率、降低固井成本、减轻废弃钻井液对环境的污染，且能提高固井质量，是现阶段固井的前沿技术，具有较强的实用性和广泛的推广使用价值。
[关键词]MTC技术钻井泥浆矿渣固井一、MTC钻井液的概念矿渣MTC固井技术又称为钻井液（泥浆）转化为水泥浆固井技术，是一项新型的固井工艺技术，全称mud-to-cement。
MTC钻井液技术是向钻井液中加入某些物质（如矿渣，激活剂，早强剂，分散剂等），使钻井液本身转化为固井液。
这种技术有效避免了传统固井技术通过水泥浆驱替套环行空间间隙中的钻井液后固化实现的诸多弊端，在提高固井质量，防气窜，防漏失，保护油气层等方面有突出的技术优势。
二、MTC水泥浆的设计MTC的配方设计与波特兰水泥浆相仿，首先进行室内试验，任何适用于配制波特兰水泥浆的原则及评价方法同样适用于MTC的配制。
这些项目包括流动度、流变性能、稠化时间和抗压强度，以及滤失和析水性能。
1．水泥浆密度：选用浆液密度适当低一些的密度值，有利于控制流变性和提高泥浆的利用率。
2．流变性能：泥浆的流变性，是通过泥浆稀释剂或一般泥浆增稠剂来调节的。
可分为：化学稀释剂或反絮凝剂；加水稀释；化学稀释与加水稀释结合三种方法。
3．稠化时间和抗压强度：稠化时间和抗压强度是由分散剂和添加的促凝剂来控制调整的。
促凝剂缩短了波特兰水泥转化液的凝固时间，加快了高炉矿渣的水化，使其稠化时间可在一小时至数小时范围内调节，缩短了早期抗压强度的形成时间。
4．失水控制：固化泥浆的失水控制取决于：一般是泥浆失水控制好，固化液的失水控制也好。
但一些好的降水剂与水泥或BFS不兼容，而导致泥浆固化液的失水增加时，则要求加入额外的降失水添加剂。
三、影响MTC固井液固化的因素和油井水泥相比，矿渣的成本低、来源广、成分稳定，和钻井液的兼容性好。
在MTC固井液固化的过程中，激活的矿渣与钻井液中的水相反应，生成和波特兰水泥水化产物类似的硅酸钙水化产物。
技术革新改善钻探环境
外，ＦａＰ ｉｔ Ｅ－ 系统不仅可以增 ｒｃｏｎ ＸＣ 加分段压裂 的层数 ，而且允许使用 较大 的单流 阀，还可 以在压裂过程 提 高泵率 ，减少 了生产过程 中的压 力损失。
闭环钻井系统和钻井 自 动化是未 来几年 内可能取得重大突破的技术。 这些技术具有潜在的经济效益，这些 创新技术的应用都将有效地提高深海 开发作业和陆地钻井作业。衄
除此之外 ，该系统的无缝套管方
于该系统在提供井的全角变化率上 具有独特 的能力 ，由此，第二阶段
ＤｉｅＡｃｅ旋转导向系统工具，这 ｒｖ ｒｈｒ
有助于作业者实现更快的造斜率。
的现场试验非常必要。此 阶段 的 目
的是确保使用井底钻具组合不会对 Ｐｗｒ ｒｖ ｒ ｈｒ ｏｅＤ ｉｅ Ａｃ ｅ系统的造斜率能
岩开发流程 中的工具和系统一直在
提供 了采用井身全角变化率获得井 身剖面的好方法 ，能够最大限度地 暴露油层并增加油气 回收 ，将其与 传统 的旋转导 向系统优势相结合 ， 能够提高钻探效率 ，获得优质的井
身质量。
方法具有显 著的优势 ，在复杂钻井 环境下，能够确保安装所需深度套 管柱的完整性。 威德福国际公司的Ｏ ｅＤ ｉｅ ｖ ｒｒ ｖ 系 统采 用套管钻井 技术 （ ｗ ），能 ＤＣ
１１ 一 ｎ ／６ ｉ增量单流阀配套连续泵送作 业 ，能够进行４ ｔ ｇｓ ０ ｓａｅ 的压裂。此
展 望新技术
信 心百倍
经过使用后，作业者比较认可钻 井的总深度研究，包括摩阻扭矩分析 和水泥充填。在随后的钻井中，采用 Ｏ ｅＤ ｉｅ ｖ ｒｒ ｖ 系统和可钻性套管钻头钻 探整个井段套管柱 已成为标准 。
矩 。疲劳寿命 随着造斜率 的不断增
加而成倍缩减 ，因此 ，高造斜率能 够减少标准 井底钻具组合 的使用寿 命 。如 果 没有 一 个 建模跟 踪 的方
顶驱装配知识1
5、人员安全。顶部驱动钻井装置，是钻井机械操作自 动化的标志性产品，终于将钻井工人从繁重的体力劳动中 解救出来。接单根的次数减少了2/3，并且由于其自动化 的程度高，从而大大减少了作业者工作的危险程度，进而 大大降低了事故的发生率。
6、井下安全。在起下钻遇阻、遇卡时， 管子处理装置可以在任何位置相连，开泵 循环，进行立根划眼作业。
目录
1
顶驱简介
2
顶驱装配
3
顶驱安装
4
顶驱的维护与保养
1、什么是顶部驱动钻井系统？
所谓的顶驱，就是可以直接从井 架空间上部直接旋转钻柱，并沿井 架内专用导轨向下送进，完成钻柱 旋转钻进，循环钻井液、接单根、 上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的 钻井机械设备。
吊环倾 斜机构
橡胶垫 或木垫
液压站
提环
16、内防喷器功能。起钻时如果有井喷的迹象即可由 司钻遥控钻杆上卸扣装置，迅速实现水龙头与钻杆的连 接，循环钻井液，避免事故的发生。
17、其他优点：采用交流电机驱动，减低维修保养费 用；特别适用于定向井和水平井，因为立根钻进能使 钻杆尽快的通过水平井段的一些横向截面。
3、顶部驱动钻井装置的结构： 顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成: 1、水龙头（关键部件）；
装配工艺培训
四川工艺研究所 刘 宾 2014年6月
前言
顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备， 是近代钻井装备的三大技术成果（交直流变频电驱系统 和井下工具）之一。 顶部驱动钻井系统是20世纪末期，美国、法国、挪威 等国家研制应用的一种新型的钻井系统。现在已成为石 油钻井行业的标准产品。它适用性极广，从2000米到 9000米的井深都可以使用顶部驱动钻井系统；从世界钻 井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历 史潮流。现在，我国赴国外打井的队伍，如果没有安装 该系统将不允许在投标竞争中中标，由此可见，顶部驱 动钻井系统已经到了非用不可的地步。
国内外页岩油钻井工程关键技术调研报告
国内外页岩油钻井工程关键技术调研报告世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。
致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气，油气经历了短距离运移，目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点，页岩油的相关研究也正在兴起。
致密油（页岩油）的商业化突破具，有三大战略意义：①延长石油工业生命周期，突破传统资源禁区和成藏理论，增加了资源类型与资源量；②引发了油气科技革命，推动整个石油工业理论技术升级换代；③改变了全球传统能源格局，形成以中东为核心的东半球“常规油气版图”，以美洲为核心的西半球“非常规油气版图”，影响世界发展秩序。
2005年-2010年北美在Barnett、Haynesville、Marcellus、Eagle ford等主要页岩气盆地开始大规模勘探开发，引发了一场页岩气技术革命，让美国天然气年产量重上6000亿方以上。
2010年将页岩气开发技术规模应用到致密油开发，比较典型的是Bakken页岩油：普遍采用超长水平井开发（水平井段长度达3000米左右），2016年巴肯致密油年产量超过3000万吨。
2014年下半年国际原油价格出现暴跌，并持续低位运行。
油公司和油服公司共同致力于“提高单井产量和降低建井成本”，引发了北美页岩油气的第二次革命。
图1-1 北美地区页岩油气产区目前，国内页岩油开发已经起步，并且取得一定的进展，但在理论技术革新和钻探技术换代上，依然处于摸索阶段，并未形成成熟的钻探配套技术。
（1）国外技术现状国外致密油的开发技术的最高水平，应属北美地区。
水平井钻井及多级压裂技术广泛应用促使北美形成致密油、页岩气比翼齐飞的局面，油气产量突飞猛进。
然而，随着经济发展的减缓，美国天然气价格持续低迷，越来越多的公司发现干气业务已难以维系公司盈利的需求。
2008 年以后，页岩气开发技术在致密油开发中的应用也取得了成功。
作业公司发现，从事致密油甚至湿气生产能够获得更高的收益。
鉴于此，越来越多的北美作业公司开始削减页岩气业务，将更多的资金和精力投入富含液态烃的致密区带。
石油地质勘探中的前沿技术分析
二 、 我 国 石 油 地 质 勘 探 中 的前 沿 技 术
为 了确 保我 国 的石油 供应 量 ，经过 几代 人 的不 断研 究创 新 ，我 国 的石 油地质 勘探 技术 已经 取 得了 巨大 成就 ，这些 技术 的 不断 应用 将为 我国经 济 的腾 飞提供 前提 和 物质 保障 。而这 些先 进前 沿 技术 的应 用更 是推动 了我 国石油勘 探事业 的快速 发展 ，取得 了巨大成就 。 １ ． 虚拟勘 探技术 的应 用 虚 拟勘 探技 术在 石 油地 质勘 探 中的应 用主要 是 通过 虚拟 显示 技术 将理 想的 数据进 行分 析 、对 石油储 层 进行 建模 分析 、对 钻井 轨迹 进行 设计 ，从 而保证 钻 井轨 迹设 计 的科学 性 、合理 性 。其主 要是 通过 可视 化软件 、以及虚拟现 实技术 将石 油勘探 形成数 字化 、一体化 、网络化 、 虚拟 化 、协 同化 的石 油开 发平 台 ，让 整个 钻 井过 程 进行 可 视化 运 行 ， 全面 提升 了石 油地质 勘探 资 产评 估组 决策 的 正确性 ，也提升 了各学科 工作 组对 石油地 质 勘探 技术 的研 究能 力 ，同 时可 以很 大程 度 的减少 我 国传 统 石 油勘 探 的弊 端 ，加快 对 隐藏 性 石油 储 备资 源 的勘 探 与开 发 ， 逐步 解决 我国 石 油资 源短缺 的现 实 问题 ，促 进我 国石 油地 质勘 探技 术 的发 展 ，这也是 计算机信 息化技 术在石 油勘探 领域应 用的最 佳案 例。 ２ ． 测井 中的前 沿技术 电子 、计 算机 、通 讯 等技术 的快 速发 展 带来 了测 井技 术包 括测 井 数据 采集 、处 理和 解释 技术 的新 一步 发展 ，成像 测井仪 便 是 比较突 出 的一 种 ，它可 以 以更 高的 数据 传输 率 ，在 更 短的 时间 之 内传送 更 多的 测 量数据 ，也 扩 大了井 眼搜 索 的范 围 ，并 通 过技 术创 新可 以发 现钻 孔 附 件的盲 矿体 。其他像 核磁 共振 测 井技术 、随钻 测井 技术 和快 速平 台 测 井技术 以及 套管 井 测井技 术也 同步取得 了相应 发展 ，在 石 油地质 勘 探 测井技 术 中占重要地 位 。有 了这些技 术 ，在 勘探 人员 的实 际工作 中 ， 就 可 以根 据地 区 、地质 、地理 等不 同勘探条 件去选 择合适 的勘 探技 术 ， 以此 可 以降低 石 油地 质勘 探成 本 ，减少 不必 要 的损失 从而 提 高勘探 效 率 ，也能 让我 国石油工 作 的利润实现 更大化 。 ３ ． 钻井 中的前沿技 术 在钻 井技 术 中先 后 出现 了超深 井钻 井技 术 、三维 可控 技术 、特 殊
高效破岩前沿钻井技术综述
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ ＥＬ Ｌ Ｉ Ｄ ＥＱＵＩ ＰＭＥＮＴ
文 章 编 号 ：Ｏ －４ １ ０１ ３ ８２（ ０１ ） － ０５ — ６ ２ ２ ０１ ０ ０ ０
高效 破 岩 前 沿钻 井 技 术综 述
闰 铁 杜 婕 妤 李 ， ， 玮 毕 雪 亮 ， 尚林 。 ， 姚
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 （０ ７０ ９ ； 家 重 点 基 础 研究 发展 计 划 （７ 计 划 ） 深 井 复 杂 地 层 安 全 高效 钻井 基 础 研 究 ” ５９ ４ ２ ） 国 ９３ “
（ ０１ ＣＢ２ ７ ２ Ｏ ２６ ０３）
作者简介 ： 闫
铁 （９ ７）男 ， 龙 江肇 州 人 ， 授 ， 士 生 导 师 ， 士 ， 要 从 事 油 气 井 工 程 力 学 等 方 向 的教 学 和 研 究 工 １５ ， 黑 教 博 博 主
石 油 矿 场 机 械 ，０ ８ ３ （ ） ９ ３ ２ ０ ，７８ ：１９．
２ 世纪 连续 管钻机 将成 为 主要 的钻 井 装备 ， 我 国 １ 且
具有 广 阔的连 续管钻 井市 场需求 ， 在这 种背 景下 ， 国
王海涛 ， 相方． 李 连续 油 管 技 术 在 井 下 作 业 中 的应 用 现 状 及 思 考 ［］ 石 油 钻采 工艺 ，０ ８ ３ （ ） Ｉ０１ ４ Ｊ． ２ ０ ，Ｏ ６ ：２—２ ． 单代伟 ， 清友 ， 刘 陈 俊 ， ． 续 油 管 钻 机 现 状 和发 展． 续 管 钻 机 技 术 研 究 及 开 王 杨 等 连
发 建 议 ｍ］石 油矿 场 机 械 ，０ ９ ３ （ １ ：６４． Ｊ． ２０ ，８ １ ） ３—０
值得关注的国际石油工程前沿技术(I)
将 是勘 探钻井 的一次 革命 ，但 因存 在诸 多不足 ，研发
成功 的难 度极 大 。
（待 续 ）
⑥ 通过电缆实现双向通讯 ，数据传输量 大 、质量高 、速
墨
于驱 动钻头 旋转所需 的电力 由地 面或海底 通过 电缆供
应 ；导 向工 具 ；有线 随钻测 井系统 ；电缆存 放及施 放
装置 ，用 于存 放和 随钻施放 数据 电缆和 电力 电缆 ；岩
屑输 送及压 缩系统 ，将岩 屑输送 到獾 式钻探 器顶 部进 行岩 屑一液 体分离 ，压缩 岩屑并挤 入上方 的井筒 和地
５ 石油科技论 坛 ・ ０ ｏ ２１ ２年第 ４期
豫
簦
穗 ０
其严 重不 足是 ：①不 用钻井 液也许是獾 式钻探 器
的致命 缺陷 ，导致钻 屑难 以及时清 除 ，重 复破碎 在所
【 刘炳义， 强， ２ ］ 丛 朱景萍， 海外装备制造 企业发展政 策 等．
与措施 石油科技论坛， １， （ ： — ５ ２ ０ ９４ ５ ５ ． ０ ２ ）２
（ 收稿时间 ：２ １— ４ １ 改 回时间 ：２ １－ ６ ０ ） ０２０— ０ ０ ２ ０ — １
图 １ 研 发 中的獾 式钻探 器 ４
需 要现场 钻井 人员 ；③不用 钻井液 ，地层不 会受 到伤
作为 勘探 手段 ，不 能转 为开发 井 。 獾 式 钻探 器 的研 发 工作 尚 在进 行 中 ，但 进 展不
大 ，目前 尚处在样机 开发 和试验阶段 。一 旦研发成功 ，
害 ，可 以及时测得真实 的地质信息 ；④不用钻井液 ，无