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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目： 石油钻井新技术研究 年级专业层次：2013秋中原油田钻井技术高起专培训班学生姓名： xxx 学 号： 000000 中国石油大学应用技术学院论文完成时间： 2015年 3月 1日jgrp摘 要石油行业日益发展的今天，需要越来越多的专业人才来提升行业水平。并且石油工业现在是现代行业的重中之重，钻井技术以及采油方法成为了发展这个行业的关键，固井和完井技术的先进则决定着油水井的增产、增注。石油钻井是一项复杂的技艺工程，需要诸多方面的工种协调密切配合才能使钻井顺利完成。钻井主要的工种有钻井、内燃机、石油泥浆。这是紧密联系的三兄弟。有人形象比喻说
2、：“石油内燃机犹如人的心脏、钻井液（泥浆）犹如人的血液、石油钻井犹如人的骨骼。”我认为这种比喻有一定的道理。石油钻井就是由这三种主要的工种组成的一个完整的钻井体系。钻井技术不断发展，对钻井液要求越来越高。本文从套管钻井新技术、连续油管钻井新技术等几方面对现今钻井新技术进行阐述分析。关键词：钻井；石油钻井；钻井新技术；套管钻井；水基钻井液；无渗透钻井液jgrp目 录第1章 前言11.1研究背景11.2研究的意义1第2章 钻井技术的现状22.1钻井技术存在的难题22.1.1复杂地层钻前压力、岩性预测不准22.1.2山前高陡构造和逆掩覆体防斜问题22.1.3钻头选型和钻井效率问题22.1.4井漏问题
3、22.1.5井壁稳定和井深结构问题32.1.6固井问题32.1.7深井钻进中套管严重磨损问题32.2重点研究方向32.2.1提高钻前压力预测精度32.2.2高陡构造防斜打快32.2.3防漏堵漏技术32.2.4特殊工艺井技术42.2.5小井眼钻井配套技术4第3章 钻井新技术的应用53.1套管钻井新技术53.1.1套管钻井的特点53.1.2套管钻井的优点53.1.3套管钻井的范围63.1.4套管钻井的准备条件63.1.5套管钻井的参数设置63.2水基钻井液新技术73.2.1无渗透钻井新技术73.2.2水基成膜钻井液技术73.2.3纳米处理剂基础上的钻井技术83.3应用钻井新技术控制污染93.3.1
4、小井眼钻井工艺93.3.2多功能钻井液技术93.3.3分支井钻井技术93.3.4应用新型钻井液体及添加剂9结论11参考文献12致谢13附录13第1章 前言1.1研究背景石油工程技术不仅关系到钻井施工的速度与成本，也关系到勘探开发的水平与效益。钻井技术如何适应油田勘探开发新形势，为老油田稳产作贡献？应在关键技术和优势技术上寻求突破，在提高老油田采收率上作好文章，要不断拓宽石油钻井工程技术的支撑领域。1.2研究的意义目前钻井工程技术的攻关领域有了很大的拓宽，已经从单纯为钻井施工提供技术支撑，延伸到为勘探开发提供强力支持上来。传统的攻关领域，主要是为钻井施工提供实用新型的工艺技术和装备，目的是提高钻
5、井速度、降低钻井成本。钻井公司作为施工方，是油公司的乙方，为油公司提供优质服务，并获得最大的经济效益是钻井公司的追求。对于目前占绝大多数的常规探井、开发井来说，不是能不能打成的问题，而是如何打快、打好，创造更大效益的问题。因此，一些实用、先进的钻井工艺技术和装备就成为提高钻井速度、降低钻井成本的重要手段，而这正是钻井工程技术传统的攻关方向。在这方面，一些先进的钻井工艺技术研究已经取得了突破并正在推广应用，如优快钻井技术的实施，将钻井完井周期缩短了40以上；新型PDC钻头的推广应用，将过去几只钻头打一口井变成一只钻头打几口井。这些技术，对提高钻井质量、加快钻井速度、降低钻井成本起到了很大的推动作
6、用。然而，这些技术和装备还远远不能满足现场需求，还有许多新的课题需要继续攻关。第2章 钻井技术的现状2.1钻井技术存在的难题就钻井工程而言，地层的勘探面临着地质结构复杂、压力层系多、井下高温等难题；在西部和南方海相地区，面临着超深井钻探、地质构造斜度大、地层压力复杂多变等难题；在海外，面临着地质资料不全、超长段盐层下的勘探难题，这些都是目前钻井工程技术面临的紧迫的攻关任务。在开发方面，东部老区由于进入开发中后期，边际油藏、薄油层及特殊岩性油藏和低渗透油藏开发成为主攻方向，钻井工程技术举足轻重。西部新区降低吨油成本、提高开发效益的要求，对钻井工程技术和保护油气层提出了许多新的课题。可以说，钻井工
7、程技术已经成为勘探开发的先头“攻城”部队。2.1.1复杂地层钻前压力、岩性预测不准钻前地层压力预测精度不高,造成井身结构和钻井液密度确定不合理,导致井漏、井喷等复杂情况发生。如塔里木库车山前迪那11井,由于没有预测出压力系数为2.48的高压盐水层;迪那2井,由于没有预测出压力系数为2.15的高压油气层,均导致井喷。对于预探井,要求地震重视层速度的采集质量,提供全井段相对准确的三压力预测,防止同一裸眼段存在多压力系统而增加钻井复杂情况。除地层压力以外,岩性预测也存在精度不高的问题,如川东罗家3井,钻井遭遇严重漏失,在采用清水强钻过程中又遭遇盐岩层,导致井眼垮塌、多次落鱼,最终报废。2.1.2山前
8、高陡构造和逆掩推覆体防斜问题高陡构造防斜技术没有完全突破。常规钟摆钻具防斜由于加不上钻压,影响了机械钻速;偏轴结构应用在大尺寸井眼的井斜方面取得了一定的效果,但需进一步加强研究。随着勘探开发的不断推进,逆掩推覆体的防斜问题成了困扰钻井的瓶颈。2.1.3钻头选型和钻井效率问题山前复杂井地质条件的不确定性及钻前预测准确性不高仍然是影响钻头选型及使用效果的最大技术难点。对于硬度高、研磨性强的地层与软塑性地层交替频繁的井段,以及硬)极硬,具有一定塑性,中低研磨的泥岩地层还没有好的解决办法。地层夹层多、研磨性强、可钻性纵横向差异大,给钻头选型和合理使用带来了极大困难。2.1.4井漏问题近年来,随着天然气
9、勘探的进一步深入,井漏问题变得日益突出。由于纵向大裂缝和溶洞发育的恶性井漏,导致罗家3井、东安1井相继报废,造成了重大经济损失,也影响了勘探开发进程。2.1.5井壁稳定和井身结构问题泥岩地层易缩径、垮塌,导致井下复杂情况较多;高地应力、多压力系统、地层认识不清等引起井壁失稳,使井身结构设计难度较大;川东、塔里木、青海地区高压盐水层、盐膏层、复合盐层交错,易缩径卡钻或井壁严重垮塌;此外地层的破碎和断层也使地层垮塌比较严。2.1.6固井问题长裸眼段多压力系统以及小井眼、小间隙井的固井质量仍存在很多问题,同时传统的CBL固井质量评价也已经不适应对固井质量的正确评价。2.1.7深井钻进中套管严重磨损问
10、题深井、超深井244.48m套管磨损问题严重影响了钻井质量,如塔里木迪那11井244.48mm套管在22592990m处破裂后,为满足下部钻井安全的需要,不得不进行177.8mm套管回接。却勒1井244.48m套管磨损严重,最终仍然采取回接177.8mm套管的措施,177.8mm套管回接给下步钻井带来了很多困难。2.2重点研究方向面对这些新要求，石油工程技术必须在科技创新重点、科研攻关方向上进行新的调整，在关键技术和优势技术上寻求突破。在为提高钻井速度、降低钻井成本提供技术支撑的传统技术攻关领域，要瞄准世界前沿的钻井新技术，全面分析影响钻井速度和效率的各项因素，重点在钻井工艺、井下测量仪器、井
11、下实用工具、新型钻井液、先进的钻井完井技术等方面开展有针对性的立项攻关，力争迅速形成成果并尽快转化。2.2.1提高钻前压力预测精度加强对地震、测井资料的处理与利用,提高压力、岩性预测精度;研究或引进随钻地震技术、地质导向技术等,解决钻井过程中的预测问题;加强对录井资料的综合利用,做好对预测压力和岩性的及时校正;加强随钻压力监测,提高措施的针对性。2.2.2高陡构造防斜打快完善偏轴防斜结构,加强偏轴结构在215.9mm井眼中的防斜技术研究,进一步推广该技术在高陡构造地层中的应用;研制或引进高效防斜技术。2.2.3防漏堵漏技术加强钻前预测,包括对上部非目的层大断裂带、溶洞、异常压力等进行预测;完善
12、漏失层欠平衡等强行钻进技术;加强化学堵漏等综合堵漏技术研究;研制或引进膨胀管堵漏技术、波纹管堵漏技术。2.2.4特殊工艺井技术（1）分枝井技术。玉门、塔里木、四川等地面条件复杂地区及低渗透难动用储量开发对分枝井技术的需求。低渗透油田开发最重要的一点是/密井网0,而多分枝井正好可以满足这方面的需要,同时又降低了成本,提高了产量。（2）大位移井技术 大港、冀东、辽河滩海油田以及玉门、吉林、塔里木等复杂地表条件勘探开发对大位移井技术的需求,以及水平位移超过4000m的大位移井配套技术储备。（3）欠平衡钻井配套技术需求 气基流体欠平衡水平井轨迹测量技术;起下钻、接单根不压井技术;欠平衡钻井、完井技术。
13、2.2.5小井眼钻井配套技术截至1999年底,股份公司现已探明低渗透石油地质储量约40108t,约占全部探明地质储量25%。低渗透油气藏的油井产量都很低,从作业上能否做到低成本,是决定能否经济开发这类油气藏的关键。因此需要研究小井眼钻机等钻井配套工艺,降低小井眼钻井成本。开展120.65mm井眼、88.9mm套管等井眼尺寸的系列钻井完井技术研究,将小井眼技术应用到调整井、探井和老井再钻中,形成小井眼钻井技术系列,降低低渗油田的生产成本。第3章 钻井新技术的应用3.1套管钻井新技术 套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢
14、丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头钻具。减少了起下钻和井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。3.1.1套管钻井的特点套管钻井与常规钻杆钻井相比有明显的优势，它是钻井工程的一次技术性革命，它能为油田经营者带来巨大的经济效益。套管钻井有如下特点：（1）套管钻井使用标准的油井套管，并使钻井和下套管作业同时进行；（2）井底钻具组合装在套管柱的下端，可用钢丝绳通过套管内部迅速取出。在取出过程中可保持泥浆连续循环；（3）整个钻进过程中，一直保持套管直通到井底，改善井控状况；（4）套管只是单方向钻入地层，不再起出。除非打完井后确认是干井，可能要起出最后一段套管柱；（5）套
15、管钻井可沿用许多已有的钻井技术，如定向钻井、注水泥、测井、取芯和试井等作业；（6）应用这些技术和原来相比主要区别是不再依靠钻杆，而是靠钢丝绳进行更换钻头作业；（7）套管钻井使用标准的油田套管进行，唯一不同的是，套管接箍或螺纹需要改进，以便提供钻井所需要的扭矩；Tesco公司打第一口试验井时选用的螺纹是(Hydrill 511 Premium Thread)，接箍则选用改进型加强接箍(Modified Buttress Coupling)。3.1.2套管钻井的优点（1）减少起下钻的时间。用钢丝绳起下更换钻头要比传统的用钻杆起下钻大约快5-10倍；（2）节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输、检验、维护和更换的费用；（3）因为井筒内始终有套管，也不再有起下钻杆时对井筒内的抽汲作用，使井控状况得到改善；（4）消除了因起下钻杆带来的抽汲作用和压力脉动；（5）用钢丝绳起下钻头时能保持泥浆连
