钻井新技术
探讨钻井工程技术现状及发展趋势
探讨钻井工程技术现状及发展趋势钻井工程技术是石油钻井的核心技术领域，主要涉及到的内容包括钻井工具和设备、钻井液、钻井作业、井筒完井等各个环节。
随着油气资源的不断开发和需求的增长，钻井工程技术也在不断发展和创新，以提高钻井效率和降低成本。
目前，钻井工程技术主要存在以下几个现状：一、钻井工具和设备的发展钻井工具和设备是钻井工程技术的基础，其发展直接决定了钻井效率和质量。
目前，随着科技的进步和材料技术的发展，钻井工具和设备已经更加先进和智能化。
采用了新型的高硬度合金材料来制造钻头，提高了钻进速度和寿命；应用了新技术和电子设备来实现井底测量和钻井监控，增强了工程师对钻井过程的控制和调整能力。
二、钻井液技术的改进钻井液在钻井作业中起到润滑、冷却、清洗井眼和稳定井壁的作用。
钻井液技术的改进可以降低钻井事故的发生率并提高钻井效率。
目前，钻井液技术已经从常规水基钻井液向油基钻井液、水泥渗漏控制剂、泥浆分离技术、高渗透率井眼防塌技术等方面发展，以适应复杂的地层环境和井眼形态，提高钻井质量和作业效率。
三、钻井作业技术的提升钻井作业技术主要包括钻井方案设计、钻井操作指导、井下作业协调等方面。
目前，随着数据采集和处理技术的进步，钻井工程师可以更加准确地分析地层情况和井下状态，进行钻井方案的优化设计，并实时监测和调整钻井过程。
利用互联网等信息技术手段，提高钻井团队之间的协作和沟通效率，优化钻井作业流程，提高钻井作业的效率和安全性。
一、自动化和智能化随着信息技术的发展，钻井工程技术将越来越智能化和自动化。
采用自动钻井系统可以实现钻井工程的全自动化操作，减少人工干预，提高作业效率和安全性。
采用人工智能、大数据和云计算等技术，可以对采集到的数据进行实时分析和处理，并根据模型进行预测和决策，提高钻井效率和质量。
二、环境友好型技术的应用随着环境保护意识的提升，钻井工程技术也在向环境友好型技术转变。
采用可降解的钻井液来替代传统的钻井液，在钻井作业结束后能够迅速降解和回收，减少对环境的污染。
石油钻井工艺技术措施
石油钻井工艺技术措施随着全球能源需求的不断增长，石油资源的开发和利用显得尤为重要。
石油钻井作为石油开采的重要环节，其工艺技术措施直接关系到石油勘探开发的效率和安全。
本文将从石油钻井的工艺技术措施入手，对石油钻井工艺技术进行详细介绍。
一、石油钻井工艺技术概述石油钻井是指通过机械钻机将井筒从地面钻进地下岩层，以便从中抽取石油。
其工艺技术包括井眼工程设计、钻井设备选型和施工操作等内容。
石油钻井的工艺技术措施主要包括如下几个方面：1. 井眼工程设计：根据地质勘探和地质资料，对井筒的直径、井深、井眼曲率等参数进行合理设计，以确保钻井过程中能够有效穿越地下不同岩层。
2. 钻井设备选型：选择适合地质条件的钻井设备，包括钻机、钻头、取心器等工具，确保设备的稳定性和可靠性。
3. 施工操作：钻井施工操作包括钻井液的配制、井口设备的安装、钻进速度和压力的控制等内容，需要严格按照操作规程进行，以确保钻井过程安全高效。
1. 井眼工程设计井眼工程设计是石油钻井的第一步，决定了井筒的形状和尺寸参数，直接关系到钻井的效率和成本。
在井眼工程设计中，需要考虑地质勘探结果、地层构造、油气层分布等因素，选择合适的钻井方案。
同时还需合理确定井筒的直径、井深、井眼曲率等参数，以减少钻井成本，并确保钻井过程中避免地层塌陷等问题的发生。
2. 钻井设备选型钻井设备选型是石油钻井工艺技术中的重要环节。
根据井眼工程设计方案和地质条件，选择适合的钻井设备。
常用的钻机有机械钻机、液压钻机等，根据井筒直径和井深的不同，选用不同类型的钻机。
还需要选择合适的钻头、取心器等配套工具，以确保钻井设备的稳定性和可靠性。
3. 施工操作石油钻井的施工操作是至关重要的环节，直接关系到钻井过程的安全和效率。
在施工操作中，首先需要进行钻井液的配制，根据地质条件和井筒规格选择合适的钻井液，以维持井筒的稳定。
在钻井过程中，还需要进行井口设备的安装和维护，包括井口防喷装置、安全阀等设备，以确保井口安全。
钻井工程井壁稳定新技术
钻井工程井壁稳定新技术井壁稳定问题包括钻井过程中的井壁坍塌或缩径（由于岩石的剪切破坏或塑性流动）和地层破裂或压裂（由于岩石的拉伸破裂）两种类型。
一、化学因素井壁稳定机理：1、温度和压力对泥岩水化膨胀性能的影响：膨润土水化膨胀速率和膨胀量随着温度的增高而明显的提高，尤其当温度超过120℃时，膨胀曲线形状有较大的变化，膨润土的膨胀程度随着压力的增高而明显下降。
2、泥页岩水化在10～24h范围内出现Na＋突然释放现象，阳离子释放总量及Na＋释放所占的比例越高，泥页岩越易分散，就越易引起井塌。
3、PH值水溶液中PH值低于9时，影响不大，PH值继续增加，泥岩岩水化膨胀加剧，促使泥页岩坍塌。
4、活度与半透膜对泥页岩水化的影响水基钻井液可通过加入无机盐降低活度来减缓泥岩水化膨胀；半透膜影响存有争议。
二、各种防塌处理剂稳定井壁机理1、K+防塌机理一是离子交换，另一是晶格固定，对不同类型的泥页岩，其作用方式不相同，随着PH值的增高，混入Ga2+、Na +等离子浓度的增加，会阻碍对泥页岩的固定作用。
钾离子主要对于蒙皂石等高活性粘土矿物起抑制作用。
2、硅酸盐类稳定剂（1）硅酸盐稳定粘土机理：1）主要机理：尺寸较宽的硅酸粒子通过吸附、扩散等途径结合到粘土晶层端部，堵塞粘土层片间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定粘土，在某些极端的应用条件（如高温、长时间接触等）下，硅酸盐能与粘土进行化学反应长身无定形的、胶结力很大的物质，使粘土等矿物颗粒凝结层牢固的整体。
2）次要机理：负电性硅酸粒子结合到已经预水化的粘土颗粒端部，使其电动电位升高，粘度、切力和滤失量下降，有利于形成薄而韧的泥饼。
（2）硅粒子防塌机理有机硅在泥岩表面迅速展开，形成薄膜，在一定温度下，有机硅中的—Si—OH基和粘土表面的—Si—OH基缩合脱水形成—Si—O—Si—键，在粘土表面形成一种很强的化学吸附作用，同时有机硅中的有机基团有憎水作用，使粘土表面发生润湿反转，从而使泥岩水化得到控制。
新兴的连续油管钻井技术(三)
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清洗剂。
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灯 、离心机 、检测没备 、泥浆设备 （ 搅 拌机 、振动筛 、循环泵 ）等提供 电力 ； ２配电板——提供发 电机与各种用 电设 ．
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图 ８ 钻定向井电缆Ｂ Ａ 图９ 钻定向井Ｍ Ｈ Ｈ ＷＤ Ｂ Ａ
专 家视 点
新兴的连续油管钻井技术
口 孙振纯 ／ 中国石油天然气集团公 司咨询 中心 资深专家、教授级高工 何立新 ／ 奥兰 （ 北京 ） 石油技 术公 司
ｌ 期文章重点介绍了连续油管钻井 ＿ ．
１． 技术的 一些 重要 设备 。本期文 章
火设备—— 至少在Ｃ Ｕ的动力装置 、泵 Ｔ
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探讨钻井工程技术现状及发展趋势
探讨钻井工程技术现状及发展趋势钻井工程技术是石油勘探与开发的重要环节，它是人类获取地下能源资源的关键技术。
随着全球能源需求的增加和传统能源资源逐渐枯竭，钻井工程技术差异化和先进化的需求也越来越迫切。
本文将就钻井工程技术的现状及其发展趋势进行探讨。
钻井工程技术的现状钻井工程技术在过去几十年里取得了巨大的进步，从传统的手工操作发展到了现代的自动化、数字化和智能化水平。
以下是钻井工程技术的一些重要现状：1. 钻井装备的升级：钻井机械装备从早期的旋转钻和豪华钻井设备，到如今的大功率直驱电机和高效电动机械装备，电液对控制系统，装备的升级提高了钻井效率，并减少了钻井事故的风险。
2. 安全环保技术的应用：近年来，随着环保意识的增强和环境法规的加强，钻井工程技术中的安全环保技术得到了广泛应用。
井下环境监测装置、环境风险评估和预警系统等，有效减少了事故发生的概率，保护了环境的安全。
3. 控井技术的改进：控井技术是钻井工程中至关重要的一环，其安全性和准确性直接关系到井下井上的危险性与环境的安全性。
现如今，随着计算机、通讯和传感系统技术的发展，实时数据采集和处理技术、控井模拟仿真技术和自动化控井系统等都取得了重大突破，提高了控井的准确性和安全性。
4. 水平井技术的突破：水平井技术是近年来钻井工程技术的一大突破。
通过水平钻井技术，油井效率得到了大幅提升，油井储量得到了有效开发。
水平井技术也逐渐应用于非常规能源资源的勘探与开发，提高了非常规油气资源的利用率。
钻井工程技术的发展趋势随着能源需求的不断增加和能源资源的枯竭，钻井工程技术将继续发展。
以下是钻井工程技术的几个发展趋势：1. 数字化和智能化：数字化和智能化技术的发展将在钻井工程中发挥重要作用。
无人机在钻井勘探中的应用、智能井下传感器和智能化自动化控制系统的应用等，将显著提高钻井过程的精确度和效率，减少人工操作的风险。
2. 高效率、低成本：随着能源资源的稀缺性和价格上涨的压力，钻井工程技术将趋向于高效率和低成本。
探讨钻井工程技术现状及发展趋势
探讨钻井工程技术现状及发展趋势钻井工程技术是石油和天然气开发过程中的重要环节，它不仅直接影响着能源资源的开采效率和成本，还关乎着能源产业的可持续发展和国家能源安全。
随着石油和天然气勘探开发的不断深入，钻井工程技术也在不断创新和发展。
本文将探讨钻井工程技术的现状及发展趋势。
一、钻井工程技术现状1. 钻井技术设备水平不断提高随着科技的不断进步，钻井技术设备水平也在不断提高。
先进的液压钻机、自动化控制系统、实时数据传输技术等设备的应用，极大地提高了钻井的效率和安全性。
钻头、钻杆、钻井液等钻井工具的制造工艺和材料也得到了革新，使其在各种复杂地层中的应用能力得到了提升。
2. 钻井技术标准化和规范化程度提高钻井工程技术的标准化和规范化程度不断提高，使得钻井作业更加规范和科学。
各种标准化的规范文件和指导意见的制定推动了钻井技术的发展，同时也提高了钻井工程的质量和安全水平。
3. 钻井工程技术在非常规油气领域的应用非常规油气的开发要求对钻井工程技术提出了更高的要求。
水平井、多级水平井、压裂井等技术的应用，需要更加先进的钻井技术和工程手段。
钻井工程技术在非常规油气领域的应用，不断推动着钻井技术的进步和创新。
4. 钻井液技术的改进和创新钻井液是钻井过程中不可或缺的重要技术环节，其性能将直接影响到钻孔的质量和效率。
近年来，钻井液技术得到了较大的进步和改进，高效环保的钻井液技术不断涌现，为钻井工程技术的发展提供了更好的保障。
5. 钻井工程技术的自动化和智能化发展随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的迅猛发展，钻井工程技术也在向自动化和智能化方向不断发展。
自动化控制系统、智能钻头、智能钻井液等技术的应用，使得钻井作业更加安全高效，并且减轻了人力成本。
1. 钻井技术设备向大型化、集成化、智能化方向发展未来，钻井技术设备将更加向大型化、集成化和智能化方向发展。
大型钻机、多功能集成钻机、智能钻井设备等将成为发展的趋势。
这不仅可以降低钻井成本，提高钻井效率，还可以减少工人的作业强度和提高工作安全性。
第九章---定向井(水平井)钻井技术新进展==小井眼
第九章定向井(水平井)钻井技术新进展9.1 小井眼钻井技术(Slim-Hole Drilling Technique)9.1.1 小井眼钻井技术概况所谓小井眼，国外定义为90%以上井段直径小于177.8毫米(即7”)的井眼，国内有些学者则认为：穿过目的层的井段是用小于7”钻头钻成的井眼。
早在五十年代，小井眼就十分流行，但由于修井和采油的一些难题，又使人们在六十年代又转回到较大尺寸的生产井。
在沉寂了一段时间之后，近年来小井眼钻井作业在世界上又悄然兴起，主要基于以下原因：①国际油价大跌，迫使油公司要寻找一种更廉价的勘探开发方法，小井眼便是其重要途径。
据BP等多家油公司的统计资料表明：在相同井深的条件下，但就井眼小所发生的场地、材料、运输、资料解释等费用就比常规井少30%，根据几个油公司的小规模试验，节约钻井费用的前景是40%～50%；②出于环境保护的压力，由于井眼小，泥浆用量，排屑量，场地占用施工机械等相应减少，对环保有利；③减少边远和地面交通困难地区的勘探风险，在世界范围内，探井成功率只占13%。
探井打小井眼除低费用风险外，更重要的是这些地区地震工作也十分困难，在少量地震的前提下，早期打一些连续取芯的小井眼探井，可及早搞清地下情况，及早决策。
小井眼钻井有如下几方面的优点：A：井场占地面积小，一般不到1200平米，特别适用于农耕区钻井，节约土地；B：钻井设备轻，钻机及辅助设备不足200吨，易于搬运安装；C：钻井作业人员少，每24小时只需6～8人；D：岩屑量少，不足常规井的10%，便于废物处理，利于环保；E：消耗性材料(如钻头、套管、泥浆处理剂、水泥等)费用只占常规井的45%，可节约大笔成本。
由于小井眼钻井有其优越的经济性，所以日益为一些石油公司所青睐，仅1990年，国外小井眼已钻1000余口，其中大部分在美国。
92年由美国Maurer公司组织、12个国家的40多家公司参加的一个大型研究项目—DEA67，对小井眼及柔管技术进行系统的评价和研究。
探讨钻井工程技术现状及发展趋势
探讨钻井工程技术现状及发展趋势钻井工程技术是石油工业的重要环节，对于油气勘探开发具有至关重要的作用。
随着石油资源逐渐进入开发难度较高的阶段，钻井工程技术的发展也面临着新的挑战和机遇。
本文将探讨钻井工程技术的现状及发展趋势。
一、钻井工程技术现状1. 钻井工具和设备：随着科技的发展，钻井工具和设备不断更新换代，从传统的手工操作逐渐转向机械化、自动化和数字化。
常见的钻井工具有钻杆、钻铤、钻头等，而钻井设备则包括钻机、输送机、井口设备等。
2. 钻井方法和工艺：传统的钻井方法主要依靠地面钻机进行，而随着深水和超深水油气勘探的需求增加，深水钻井、水平井钻井等新的钻井方法和工艺不断涌现。
钻井液技术也在不断改进和优化，以适应不同井型和地质条件的需求。
3. 钻井监测和控制技术：钻井过程中的监测和控制技术是保证钻井安全和效率的关键。
流体控制技术、气体检测技术、井底参数监测技术等不断创新和发展，实时监测和控制井下的状况，提高工作效率和安全性。
4. 钻井工程管理系统：随着钻井作业规模的不断扩大和复杂化，钻井工程管理系统也日趋完善。
利用信息技术和互联网技术，实现钻井作业的可视化和自动化，提高钻井作业的管理水平和效率。
二、钻井工程技术发展趋势1. 深水和超深水钻井：随着陆地石油资源的逐渐枯竭，深水和超深水钻井是未来石油勘探开发的重要方向。
这种钻井方式对技术要求高，涉及到水深、海底温度和压力等复杂条件，因此需要发展适应深水和超深水作业的钻井技术和设备。
2. 水平井和多级水平井钻井：水平井是指井眼倾斜角度大于80度的钻井方式，以增加井下开发面积和油气产量。
水平井在油藏开发中得到广泛应用，尤其是在低渗透和致密油气开发中。
未来，水平井钻井技术将继续改进，发展出更多高效、可控的水平井钻井技术。
3. 钻井液技术：钻井液作为钻井过程中的重要介质，对于井下作业的效率和安全性起着至关重要的作用。
未来，钻井液技术将更加强调环保、高效、低成本的特点，研发并应用更多环保型钻井液，降低井下作业对环境的影响。
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Non-Rotating Steerable Stabilizer
The bit drive shaft rotates through the non- rotating, steerable stabilizer sleeve, which is decoupled from drillstring rotation. The stabilizer sleeve contains the nearbit inclinometer, the steering control electronics, and the hydraulic rib control valves.
出砂量与井眼附近的流体流速成正比。由于水平井的 泻油长度远远大于垂直井的泻油长度，因而水平井井 壁附近的流体流速远远小于直井井壁附近的流体流速
改善水驱和注水
避免出砂，或者降低出砂几率
水平井钻井技术
大位移井钻井技术
主要内容
大位移井的基本概念 大位移井在国内外的应用情况 大位移井的关键技术
System is an integrated Drilling and Formation Evaluation MWD system that provides precise directional control with continuous drill string rotation.
The AutoTrak RCLS greatly improves performance and
What Is The AutoTrak System?
The AutoTrak RCLS combines the benefits of a new steerable Rotary Closed Loop drilling System (RCLS) with recent advances in MWD technology. The system includes multiple propagation Resistivity()MPR, dual azimuthal gamma ray, directional and near bit inclination measurements. So AutoTrak RCLS can achieve superior directional control and precise wellbore placement to meet both geologic and geometric objectives.
hole quality in directional wells, especially in
Rsservoir Navigation, extended reach and
designer profile applications.
What Is The AutoTrak System?
The AutoTrak RCLS can steer in any desired direction as the drill string rotates. This increases rates of penetration, reduces torque and drag, and improves well bore quality. The tool downhole guidance system automatically keeps the hole on the programmed course. Well trajectory changes are communicated to the tool from surface using mud pulse telemetry This process, known as downlinking, assures accurate well positioning while optimizing overall drilling performance.
大位移井轨迹控制
大位移井轨迹控制
螺杆
高扭矩
旋转导向钻井系统
Power
Drive Auto Trak
地质导向工具
GAMA LWD
RAY
AIM（At Bit inclination Measurement）
大位移井轨迹控制
滑动钻进面临的主要问题
机械钻速低
井眼净化不好 滑动困难 压差卡钻 管柱屈曲和自锁 井眼不规则 易斜地层比较敏感
What Is The AutoTrak System?
Bi-directional Communications and Power Module INTEQ design engineers have separated the AutoTrak system power and communication module, the Bidirectional Communications and Power Module (BCPM), from the OnTrak?measurement sub to improve system reliability and BHA configuration flexibility. Downlink communication system does not disrupt drilling ?allowing us to match changes in the downhole environment by reprogramming the system "on the fly" to optimize wellbore placement, ROP, data rates and telemetry formats.
水平井的分类
长半径水平井
造斜率：2°
/30m－6 ° /30m 应用范围：水平位移较大的水平井 钻具组合：常规的钻具组合（弯接头、弯 外壳、多稳定器钻具组合） 测量工具：常规测量工具（单点、多点、 有线和无线MWD） 水平段长度：取决与可用的工艺技术水平 完井：常规完井技术，完井方式取决于油 藏条件
钻大位移井的设备
大功率顶驱 大尺寸钻杆 改进钻机，增大钻机负荷和立根盒的容量 可变径稳定器、旋转导向钻井系统 先进的随钻测量系统（MWD、LWD） 地质导向系统（Geosteering tools） 需要大功率泵（输出排量1100gpm）
从两台增加到3台、泵功率1600hp增加到
水平井的分类
中半径水平井
造斜率：6°
/30m－20 ° /30m 应用范围：水平位移较大的水平井 钻具组合：常规的钻具组合（弯外壳、导 向钻具组合） 测量工具：常规测量工具（单点、多点、 有线和无线MWD） 水平段长度：300m－900m 完井：常规完井技术，完井方式取决于油 藏条件
井壁稳定
轨迹设计
摩阻扭矩分析 钻柱设计 轨迹控制 井眼净化 技术套管下入及保护
大位移井的定义
Hale Waihona Puke 大位移井 测深/垂深>2的井 水平位移/垂深>2的井（Designer
Well）
Designer Well
大位移井的应用范围
应用范围：
用大位移井开发海上油田，大量节省费用； 海边开采近海油藏； 不同类型的油气藏钻大位移井提高经济效益；
水平井的分类
短半径水平井
造斜率：1°
/m－10 ° /m 应用范围：水平位移不大的水平井 钻具组合：特殊钻具组合（铰接马达、挠 性钻杆等） 测量工具：特殊的测量工具 水平段长度：60m－120m 完井：多数裸眼
水平井的用途
开发低渗透油气藏
增加泄油长度 增大传导率 通过水平井穿透低渗透储层中的天然裂缝，亦可对 水平井进行增产处理，可显著提高油气采收率
地面存在大范围障碍的区域。
大位移井的应用范围
Wytch farm, Southern England
大位移井的应用范围
世界上水平位移最长的井M11,水平位移 10114，垂深1585.2m，测深10658m Kop:232m
大位移井的应用
几个油田两种开发方案对比
大位移井在国内外的应用
开发裂缝性油气藏 开发薄层的油气藏 减少气、水锥进，延长无水开采期 改善蒸汽驱效率，开发稠油油藏
SAGD
水平井的用途
提高聚合物驱油效果
水平井能大大提高注入能力和区域扫油效率，尤其对 聚合物和活性剂的注入很有效。 利用水平井开发，压力降不像直井那样集中在某一点 上，而是分散在比较长的泻油井段上，因而压力降较 小，油水界面的变形也比较小,含水量缓慢增加。
大位移井轨迹控制
旋转导向钻进提高钻速
采用优化的钻头切削结构
采用最优的钻井参数 钻柱连续旋转 不会因为滑动钻进而降低机械钻速 井眼净化良好 减少短起下的次数
PowerDrive闭环轨迹控制工具
PowerDrive闭环轨迹控制工具
PowerDrive闭环轨迹控制工具
HOW AUTOTRAK WORKS
Pistons operated by high pressure hydraulic fluid exert controlled AutoTrak RCLS' internal micro-processing system calculates how much pressure has to be applied to each piston to obtain the desired toolface orientation. The resulting force vector directs the assembly along the desired trajectory. In determining the magnitude of the force applied to the steering ribs, the system also takes into account the dogleg limits for the current hole selection.