20161028鉆完井裝備技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、鉆完井裝備技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì),王國(guó)榮13981938089@163.com,二○一五年五月,——油氣裝備現(xiàn)代設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)室,,1,匯 報(bào) 內(nèi) 容,2,1521年之前,人工掘井,1835年,人力頓鉆,1859年,1901年,機(jī)械頓鉆,1920年,1948年,1968年,,旋轉(zhuǎn)鉆井,,,一、鉆井技術(shù)裝備,1.1 鉆井的發(fā)展歷程,3,旋轉(zhuǎn)鉆井,特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)過程破巖;同時(shí)循環(huán)鉆井液清潔井底;破巖效率高;,,發(fā)展歷程：,1901,192

2、0,1948,1968,至今,概念時(shí)期,發(fā)展時(shí)期,科學(xué)化鉆井時(shí)期,自動(dòng)化鉆井時(shí)期,1.1 鉆井的發(fā)展歷程,4,旋轉(zhuǎn)鉆井,自動(dòng)化鉆井時(shí)期：電子儀表、自動(dòng)測(cè)量及計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用綜合錄井、隨鉆測(cè)量地質(zhì)和自動(dòng)導(dǎo)向自動(dòng)化鉆機(jī)、井口工具井眼軌跡遙控、自動(dòng)閉環(huán)控制小井眼、欠平衡壓力鉆井連續(xù)管鉆井,1.1 鉆井的發(fā)展歷程,5,1.2 現(xiàn)代鉆井裝備,現(xiàn)代鉆井系統(tǒng),地面：鉆機(jī)固控系統(tǒng)井控設(shè)備地下：鉆柱鉆頭,現(xiàn)代鉆井系統(tǒng)組成圖,6,

3、八大系統(tǒng)起升系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)鉆井液循環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)鉆機(jī)底座鉆機(jī)輔助設(shè)備系統(tǒng),先進(jìn)鉆井技術(shù),綜合技術(shù)定向井、水平井、大位移井分支井深井、超深井深海鉆井,專項(xiàng)技術(shù)欠平衡鉆井小井眼鉆井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井撓性連續(xù)管鉆井,1.2 現(xiàn)代鉆井裝備,7,新型鉆井系統(tǒng),地面：自動(dòng)送鉆系統(tǒng)連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)液壓頂驅(qū)驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)數(shù)字化自動(dòng)鉆井系統(tǒng)地下：井下防噴器井下偏置導(dǎo)向工具定向工具,新型鉆井系統(tǒng)組成圖,

4、1.3 新型鉆井裝備技術(shù),8,自動(dòng)排管系統(tǒng),1.3 新型鉆井裝備技術(shù),自動(dòng)排管系統(tǒng),自動(dòng)鐵鉆工,鉆臺(tái)排管機(jī)器人,通過井口自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鉆井的自動(dòng)化和智能化，以提高作業(yè)效率，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)成本。,9,閉環(huán)連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)不間斷循環(huán)鉆井系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接單根或立根期間泥漿的不間斷循環(huán)；適用于窄密度窗口井、海洋深水鉆井、大位移井、水平井、欠平衡井、高溫高壓井及天然氣水合物的開采；組成：主機(jī)，分流裝置，動(dòng)力單元及控制系統(tǒng)組成；主機(jī)：動(dòng)力鉗

5、、強(qiáng)行起下裝置、防噴器組和動(dòng)力卡瓦；優(yōu)勢(shì)：消除壓力波動(dòng)、改善ECD控制、消除巖屑沉降、氣體聚集影響,1.3 新型鉆井裝備技術(shù),連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)主機(jī),連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)組成,連續(xù)循環(huán)閥結(jié)構(gòu)組成,分流控制管路,10,1.3 新型鉆井裝備技術(shù),全液壓驅(qū)動(dòng)的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)組成：水龍頭；液控鉆具防噴器；鉆井馬達(dá)總成；鉆桿上卸扣裝置；液壓動(dòng)力系統(tǒng)；優(yōu)勢(shì)：全液壓頂部驅(qū)動(dòng)裝置是當(dāng)今石油鉆井最前沿的技術(shù)與裝備；鉆井效率高；連

6、續(xù)旋轉(zhuǎn)和循環(huán)降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)；有利于井控、安全性高；已用于2000米到9000米的井深；代表著自動(dòng)化鉆井的發(fā)展方向；,液壓頂部驅(qū)動(dòng)裝置原理圖,安裝布局,11,數(shù)字化自動(dòng)鉆井系統(tǒng)鉆井裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)防碰撞系統(tǒng)；井場(chǎng)視頻監(jiān)控；遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)；GPS定位；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)管理；優(yōu)勢(shì)：提高了工作效率降低了管理成本提高了管理效能,1.3 新型鉆井裝備技術(shù),數(shù)字化、自動(dòng)化司鉆室,12

7、,智能鉆桿技術(shù),1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,國(guó)外產(chǎn)品性能特點(diǎn)傳輸速率：57 Kbit/s ~ 2Mbit/s傳輸深度：無深度限制工作溫度：150℃,智能鉆桿信號(hào)接力與放大器頂部旋轉(zhuǎn)通訊短節(jié)地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),系統(tǒng)組成,13,井下偏置導(dǎo)向工具,組成：不旋轉(zhuǎn)外套旋轉(zhuǎn)心軸優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)鉆井過程中結(jié)構(gòu)彎角、特別是井斜角和方位角的精確控制應(yīng)用：高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等；,1.3 新型鉆井裝備技術(shù),井下偏執(zhí)導(dǎo)向

8、工具,14,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)Baker Hughes公司的AutoTrak曲線旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向可一趟快速鉆井井眼垂直段+曲線段+水平段，造斜率達(dá)15º/100ft，提速提效顯著；高造斜率混合式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)PowerDrive X6，鉆井液推靠墊塊與偏心導(dǎo)向軸結(jié)合，不受井下環(huán)境影響，可在任意井斜角完成高造斜率的造斜。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Baker Hughes公司的AutoTrak,Schlunberger公司的Power Dr

9、ive,Halliburton的Geo-Pilo,15,泥漿泵－大功率、結(jié)構(gòu)緊湊、壓力平穩(wěn)，能耗低、噪音小NOV研制的Hex-240六缸泵結(jié)構(gòu)緊湊，主要用于海洋平臺(tái)，獨(dú)特的六邊形設(shè)計(jì)使得泥漿壓力波動(dòng)小，有利于LWD、螺桿鉆具等井下工具的工作；Aker Wirth研制的Wirth TPK-2200泥漿泵采用單電機(jī)結(jié)構(gòu)，有效減輕了重量液力端缸套和閥蓋點(diǎn)的液壓鎖緊技術(shù)：更換缸套或閥蓋時(shí)只要打開泄壓閥，排泄掉缸套螺母或閥蓋螺母內(nèi)的液壓油，

10、缸套或閥蓋很容易拆卸，省時(shí)省力。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Wirth TPK-2200泥漿泵,NOV Hex-240六缸泵,16,鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)分析軟件,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Halliburton公司PDC鉆頭動(dòng)態(tài)仿真軟件,Smith公司集成動(dòng)態(tài)工程分析系統(tǒng)(IDEAS)鉆頭設(shè)計(jì)軟件和鉆頭水力系統(tǒng)仿真軟件。Varel International 公司鉆頭閉環(huán)設(shè)計(jì)軟件 Halliburton Security DBS 公司“

11、Direction by Design”鉆頭設(shè)計(jì)軟件程序。,Varel公司SPOT 4D軟件 CFD仿真軟件,17,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,NOV ReedHycalog 公司旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆頭,NOV公司超硬熱穩(wěn)定切削齒,高效率鉆井的破巖鉆頭新型鉆頭能量平衡、合力平衡鉆頭；定向、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向以及空氣鉆井鉆頭；切削深度控制技術(shù)；牙輪切削齒高能量拋光(HET)工藝；高性能鉆頭切削齒

12、；鉆頭切削齒耐沖擊、高抗磨性。,SE3000?鉆頭,18,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Baker Hughes 公司Kymera Hybrid Bit,Baker Hughes 公司開發(fā)出集牙輪和 PDC 鉆頭優(yōu)點(diǎn)于一體的新一代Kymera 復(fù)合鉆頭；Smith公司推出適應(yīng)頁(yè)巖鉆進(jìn)的鋼體式聚晶PDC鉆頭—Spear鉆頭，專為泥頁(yè)巖地層設(shè)計(jì)，能快速、有效地鉆進(jìn)彎曲段和長(zhǎng)水平段；Halliburdon公司的SteelForce鋼胎體固定

13、齒鉆頭, 比碳化物合金更有韌性,新型表面堆焊硬合金工藝延長(zhǎng)了鉆頭壽命，切削齒提供抗研磨性和抗沖擊性。,Smith公司Spear bits,Halliburdon公司的SteelForce鉆頭,19,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Micro CORE Bits,微芯鉆頭(Micro CORE)優(yōu)勢(shì)：微芯鉆頭能隨鉆切取小直徑巖心，提高破巖效率；用于深部堅(jiān)硬地層和高溫高壓井，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提速 40%～80%。能夠連續(xù)提供較大的高質(zhì)量巖心碎塊（直

14、徑 10×30 mm微型巖心）。,20,控壓鉆井-鉆井節(jié)流閥,組成：閥芯閥座作用：提高井眼控制能力；控制井口返出的鉆井液，把套壓值控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；與常規(guī)鉆井井控作業(yè)相比，其工作時(shí)間更長(zhǎng)。,1.3 新型鉆井裝備技術(shù),新泰液動(dòng)/手動(dòng)節(jié)流閥,工作原理示意圖,T3 Energy Services,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,21,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,寶石機(jī)械的ZJ120/9000DB鉆機(jī),寶石機(jī)械的ZJ120/9000DB鉆機(jī)鉆深

15、能力由1000-7000m發(fā)展到12000m；驅(qū)動(dòng)方式由機(jī)械驅(qū)動(dòng)發(fā)展到電驅(qū)動(dòng)；,國(guó)內(nèi)新型鉆機(jī),宏華鉆機(jī)-電驅(qū)、直驅(qū),四川宏華的10000米鉆機(jī),高度智能化、自動(dòng)化；20層樓高、自重1000噸設(shè)計(jì)鉆井深度10000米；節(jié)約超過1/3的操作人員,22,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Huisman公司的LOC400套管鉆機(jī),Tesco公司的CDR250HA套管鉆機(jī),套管鉆井技術(shù)主要用于漏失、易垮塌等復(fù)雜地層的特殊井段；與套管鉆井工藝配套的

16、套管鉆機(jī)取消了常規(guī)的鉆桿，用套管代替鉆桿進(jìn)行鉆井；采用復(fù)合型液壓動(dòng)力，鉆井效率提高20-50%；加拿大Tesco公司、荷蘭Huisman公司的套管鉆機(jī)為復(fù)合型液壓動(dòng)力套管鉆機(jī)。,套管鉆井鉆機(jī),TESCO套管夾持器,Tesco公司 CRD 250 HA 4000m 12車 Huisman公司 LOC250 3500 m 17車；

17、 LOC400 6096m 22車,23,德國(guó)的Bentec公司Cluster Slider HR 5000鉆機(jī)；美國(guó)Parker公司Yastreb鉆機(jī)工作條件滿足-45—50℃，儲(chǔ)存滿足-60 ℃要求；主要承載件和影響人身安全的零部件均采用抗低溫材料；油箱等采用自動(dòng)恒溫控制裝置，配套保溫和加熱系統(tǒng)；,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,美國(guó)Parker公司的Yastreb滑道式極地鉆機(jī),德國(guó)B

18、entec公司的Cluster SliderTMHR 5000輪軌式極地鉆機(jī),低溫鉆機(jī),24,鉆機(jī)合理的分解為多個(gè)模塊，適合直升機(jī)吊裝組合，快速鏈接；適用于山地、叢林、沼澤、灘涂、島嶼和沙漠腹地等無公路或正常運(yùn)輸難以到達(dá)的油區(qū)；減少植被破壞，保護(hù)原油區(qū)的生態(tài)環(huán)境；縮短鉆井周期，降低鉆井成本；主要有加拿大Nabors公司、美國(guó)Parker鉆井公司等廠商。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Nabors的Rig 105E, Rig 99AC直

19、升機(jī)吊裝鉆機(jī),直升機(jī)吊裝鉆機(jī),25,全液壓鉆機(jī)意大利Drillmec公司HH系列液壓鉆機(jī)全球技術(shù)領(lǐng)先 ；全新模式驅(qū)動(dòng)—全液壓驅(qū)動(dòng)、高移運(yùn)性能；具有高度機(jī)械化、智能化操作；自動(dòng)化程度高，提高鉆井效率約30%，能有效避免卡鉆事故；鉆井費(fèi)用下降40%，搬家費(fèi)用下降50%，占地面積下降40%，2人操作；Soilmec公司的HH300液壓鉆機(jī)：額定功率1542hp，大鉤靜載272t，鉆深5500米 。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Soi

20、lmec公司的HH300液壓鉆機(jī),Soilmec公司 G100液壓鉆機(jī)；額定功率：383-561hp，大鉤靜載100t；,亞洲第一臺(tái)液壓智能鉆機(jī),26,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,NOV的拖掛鉆機(jī),拖掛式鉆機(jī)輪式移動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了中深井鉆機(jī)（4000～7000m）百公里內(nèi)3～5天完成搬家開鉆，近距離時(shí)可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天搬家當(dāng)天開鉆；,27,斜井鉆機(jī)是淺層鉆井的理想機(jī)型 斜井鉆機(jī)可利用井架傾斜一定角度后，由地面開始鉆斜井，完成斜直井、斜定向井；

21、適合人煙稠密地區(qū)、農(nóng)田、建筑物等地下淺層油氣資源的開發(fā)。斜井鉆機(jī)由于其高移運(yùn)性、高機(jī)械化程度，在淺稠油區(qū)的斜井或水平井的勘探開發(fā)上具有優(yōu)勢(shì)。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,無貓道自動(dòng)斜井鉆機(jī),28,齒輪齒條鉆機(jī)無絞車、大鉤、鉆井鋼絲繩,傳動(dòng)傳動(dòng)效率比常規(guī)的石油鉆機(jī)高15%以上；結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，效率高，移運(yùn)性好；節(jié)能、采購(gòu)成本、使用成本低，作業(yè)效率高；是當(dāng)前便于運(yùn)輸?shù)闹行⌒豌@機(jī)。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,American A

22、ugers公司的VR-500齒輪齒條鉆機(jī),29,連續(xù)管鉆機(jī)不需要接單根，鉆井速度快，效率高；可實(shí)現(xiàn)不間斷循環(huán)鉆井作業(yè)，安全性能好，可靠性高，環(huán)境污染??；井場(chǎng)占地面積小、搬遷速度快；鉆機(jī)重量輕、耗材少、符合減重化、節(jié)約化的要求；加拿大FOREMOST公司生產(chǎn)的連續(xù)管鉆機(jī)，適應(yīng)的最大管徑是3-1/2”，注入頭最大提升能力90噸，頂驅(qū)最大提升能力136噸，鉆深達(dá)到3000米是目前世界最先進(jìn)的連續(xù)管鉆機(jī)。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,F

23、OREMOST公司的連續(xù)管鉆機(jī),CT鉆機(jī),30,連續(xù)運(yùn)動(dòng)鉆機(jī)（CMR）挪威油井集團(tuán)旗下的Ｗest鉆井產(chǎn)品公司研制的新型雙井架自動(dòng)鉆機(jī)；作業(yè)效率高、鉆井成本低；主要部件：雙井架，兩個(gè)井架機(jī)器人，兩套提升系統(tǒng)，兩套自動(dòng)管子操作設(shè)備提升能力高達(dá)750噸；鉆桿下入速度1800-3600米/小時(shí)，套管下入達(dá)速度900米/小時(shí)，鉆井作業(yè)過程全自動(dòng)。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,常規(guī)鉆機(jī)（左）連續(xù)起下鉆及連續(xù)循環(huán)鉆機(jī)（右）,CMR鉆機(jī)的主要構(gòu)件

24、,CMR鉆機(jī)鉆桿連接與連續(xù)起下鉆過程,31,陸地鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)鉆深、提升能力配備大型化；高度模塊化、移運(yùn)便捷化；結(jié)構(gòu)小型化、重量輕型化；操作自動(dòng)化、控制智能化；功能特殊化、工況復(fù)雜化；非常重視節(jié)能和環(huán)保；,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,32,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Schlumberger 公司的Power-V,Smart Drilling公司的”Scout”,Baker Hughes 公司的VertiTrak,自動(dòng)垂直鉆井系

25、統(tǒng)依靠其自動(dòng)閉環(huán)控制能力，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防斜，成功地解決了高陡構(gòu)造、斷層、鹽層等情況下直井段鉆進(jìn)時(shí)的井眼質(zhì)量問題。自動(dòng)垂直鉆井是油氣工業(yè)最主要的鉆井技術(shù)之一，并繼續(xù)向信息化、智能化及自動(dòng)化方向發(fā)展。,自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng),Baker Hughes 公司的VertiTrak系統(tǒng)Schlumberger 公司的Power-V系統(tǒng)Smart Drilling公司的”Scout”系統(tǒng),33,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,新型鉆井技術(shù)巖屑回注技術(shù)(Cu

26、ttings Re-Injection),M-ISWACO公司的巖屑回注安全工藝CRI技術(shù)：將鉆屑研磨后處理成可以泵送的漿體，再通過回注泵注入到合適地層中；巖屑回注系統(tǒng):巖屑傳輸系統(tǒng)、漿體處理單元、回注漿罐單元、回注泵單元；環(huán)空回注和管柱回注兩種形式,巖屑環(huán)形回注示意圖,34,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,泥漿沖洗及螺旋巖屑傳輸,真空巖屑收集系統(tǒng),清潔氣動(dòng)巖屑收集系統(tǒng),移動(dòng)廢水重注系統(tǒng),巖屑回注技術(shù),35,控壓鉆井技術(shù)Weather

27、ford公司的精確控壓鉆井技術(shù)系統(tǒng)，Schlumberger 公司的動(dòng)態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)和Halliburton公司的自動(dòng)節(jié)流控壓鉆井系統(tǒng)使控壓鉆井進(jìn)入自動(dòng)精細(xì)控制階段；控壓鉆井是鉆井方式和井控技術(shù)的一次突破，已成為解決塌、漏、涌、噴、卡等復(fù)雜問題的有效手段和解決窄密度窗口難題的關(guān)鍵技術(shù)。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Weatherford公司精確控壓鉆井系統(tǒng)流程圖,Schlumberger公司動(dòng)態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng),Halliburdo

28、n公司自動(dòng)節(jié)流控壓鉆井系統(tǒng),36,無隔水管鉆井技術(shù)-雙壁同心鉆桿鉆井技術(shù)挪威Reelwell 公司推出了無隔水管鉆井技術(shù)；主要組成;管中管、頂驅(qū)配合接頭、井下雙浮閥、地面流量控制裝置；優(yōu)點(diǎn)：鉆井液管內(nèi)循環(huán)；不用隔水管減小浮式鉆井裝置的承重，降低深水鉆井成本；可用于深水和超深水鉆井；實(shí)施自動(dòng)控壓鉆井，提高作業(yè)安全性；數(shù)據(jù)傳輸速率高，雙向通訊更暢通。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,絕緣處理管中管充當(dāng)同軸電纜,37,海底鉆機(jī)（ Seabed

29、 Rig ）實(shí)現(xiàn)全自自動(dòng)鉆井，裝備密封艙設(shè)計(jì)，通過鉆井船連接的“臍帶”提供動(dòng)力和循環(huán)液以及實(shí)現(xiàn)有效鉆井。對(duì)天氣和水深不敏感；集裝箱式模塊化設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)的鉆井程序和帶 接頭的管材。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,Robotic Drilling System,Seabed Rig Installation,Seabed Rigger,Pipe handling,Seabed Rig Closed Cleaning,38,1.

30、3 新型鉆井技術(shù)裝備,獾式鉆探器鉆井過程示意圖,無鉆機(jī)鉆井技術(shù)挪威國(guó)家石油公司研制；主要組成：鉆頭，防鉆頭失速及鉆壓控制器，井下電動(dòng)鉆具和減速器，地面或者海底電纜，隨鉆測(cè)井系統(tǒng)，電纜存放及施放裝置，巖屑輸送及壓縮系統(tǒng)；優(yōu)點(diǎn)：無陸地鉆機(jī)或者海上鉆井平臺(tái)；無鉆桿，不需起下鉆；無需鉆井液，對(duì)環(huán)境無污染，地層不受傷害；不用套管和水泥固井，井筒由巖屑填充和封固；,獾式鉆探器,39,激光鉆井技術(shù)激光鉆機(jī)利用激光器發(fā)出的能量，能燒穿軟巖石礦物

31、質(zhì)固體材料；其穿透速度至少是目前常規(guī)鉆井的100倍；精度高，范圍大，具有很高的輸出功率?？梢越鉀Q井控、側(cè)鉆和定向鉆井等問題。提高機(jī)械鉆速，適用于鉆很深的油氣井，且成本較低。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,激光三維旋轉(zhuǎn)鉆頭,激光破巖,40,隔水管系統(tǒng)隔水管采用輕質(zhì)高強(qiáng)度合金材料，減輕 鉆井平臺(tái)負(fù)載，增加隔水管下水深度；快速連接，減少隔水管起下時(shí)間，；單根長(zhǎng)度增加，目前隔水管長(zhǎng)度已由75ft增加到90ft；直徑小型化，21

32、″→ 16″ → 14-3/4″，用于更深的水域；,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,撓性接頭,分流器,Cameron的隔水管系統(tǒng)總成,41,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,鋁合金隔水管,鈦合金隔水管,復(fù)合材料隔水管,卡扣式連接,鎖塊式連接,夾筒式連接,42,水下防噴器Cameron、GE油氣、NOV是主要制造商；通徑18-3/4in，環(huán)形10kpsi，閘板15kpsi；體積小型化、重量輕型化、安裝快速化、控制靈敏化；對(duì)安全性、可靠性的要求越

33、來越高。,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,BP公司墨西哥灣漏油事故中使用的水下防噴器,Cameron水下防噴器：馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鎖定螺栓，步進(jìn)式鎖定機(jī)構(gòu)，維護(hù)簡(jiǎn)便，適宜水下機(jī)器人操作,43,水下井口系統(tǒng)Cameron、GE油氣、FMC、Aker Solution、Dril-Quip是主要制造商；適用水深3000m，工作壓力達(dá)到20000psi旋轉(zhuǎn)壓入式和插入式是兩種主要的密封形式安裝快速化和高可靠性是發(fā)展的趨勢(shì),1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,FM

34、C的UWD-15,Dril-Quip的SS-15,GE油氣的SG-5,44,1.3 新型鉆井技術(shù)裝備,液壓連接器抗高壓、強(qiáng)拉伸、大彎矩；重力坐封式金屬密封，動(dòng)作反應(yīng)迅速。,45,二 完井技術(shù)裝備,完井（Well Completion）是指裸眼井鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深后，使井底和油層以一定結(jié)構(gòu)連通起來的工藝。是鉆井工作最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，又是采油工程的開端，與以后采油、注水及整個(gè)油氣田的開發(fā)緊密相連。而油井完井質(zhì)量的好壞直接影響到油井的生產(chǎn)能力

35、和經(jīng)濟(jì)壽命，甚至關(guān)系到整個(gè)油田能否得到合理的開發(fā)。射孔完井裸眼篩管礫石充填……,46,2.2 現(xiàn)代完井工藝及配套裝備,智能完井,工藝流程：利用放置井下永久傳感器實(shí)時(shí)采集井下設(shè)備工況及生產(chǎn)層段的壓力、溫度、流量、組分等參數(shù)，通過通信電纜或光纜將信號(hào)傳輸?shù)降孛?，利用軟件平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過控制系統(tǒng)反饋到井下對(duì)油層進(jìn)行生產(chǎn)遙控，隨時(shí)重新配置井身結(jié)構(gòu)和提高油井產(chǎn)狀的技術(shù)。,配套系統(tǒng)井下檢測(cè)系統(tǒng)井下生產(chǎn)控制系統(tǒng)井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

36、地面數(shù)據(jù)收集分析和反饋控制系統(tǒng),47,1—控制/傳輸線; 2、5—穿線封隔器;3、7—傳感器; 4、6—層段控制閥,Halliburton公司 SmartWell 智能完井系統(tǒng),現(xiàn)代完井工藝的發(fā)展趨勢(shì)適應(yīng)不同儲(chǔ)層合理的完井方式選擇；復(fù)雜水平井完井技術(shù)；高含硫氣田固井完井配套技術(shù)；多分支井鉆井完井技術(shù)；低壓低滲油藏欠平衡完井技術(shù)；復(fù)合完井技術(shù)；可降解材料在完井中的應(yīng)用；高溫高壓井的完井技術(shù)；深水油氣田開發(fā)對(duì)完井技術(shù)的

37、新要求。,2.3 現(xiàn)代完井工藝發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)裝備的要求,48,智能滑套,工作原理：通過投入相同直徑標(biāo)簽小球，滑套識(shí)別小球內(nèi)部標(biāo)簽，通過操作臺(tái)的控制，可任意選擇水平油層進(jìn)行分段壓裂。特點(diǎn)：施工流程簡(jiǎn)單；壓裂級(jí)數(shù)不受限制；對(duì)滑套進(jìn)行選擇性開關(guān)；,2.4 新型完井裝備及應(yīng)用,智能滑套,49,2.5 其它國(guó)外先進(jìn)的新型完井工藝及裝備,多級(jí)壓裂的施工過程，利用射頻技術(shù)(RFID)來打開滑套對(duì)滑套數(shù)量沒有限制，每個(gè)小球具有相同的內(nèi)徑，具有

38、不同的電子識(shí)別碼，該電子識(shí)別碼可以打開特定的滑套。,RFID在儲(chǔ)層改造中的應(yīng)用,優(yōu)勢(shì)：不受投球滑套球大小限制；可打開任意層位的滑套且數(shù)量不受限；通過電子識(shí)別碼打開特定滑套。,50,2.4 新型完井裝備技術(shù)及應(yīng)用,RFID智能滑套短節(jié)模型半剖圖,油氣裝備現(xiàn)代設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)FRID智能滑套開關(guān),滑套及開關(guān)工具,51,2.4 新型完井技術(shù)與應(yīng)用,裸眼管外封隔器,裸眼管外封隔技術(shù)是新型裸眼完井工藝的基礎(chǔ)，成功的裸眼管外封隔為后續(xù)完井

39、作業(yè)及工藝提供技術(shù)保障。ECPs(External Casing Packers)管外封隔器常規(guī)注入膨脹式管外封隔器，泥漿或水泥注入膠筒膨脹實(shí)現(xiàn)管外封隔；安裝時(shí)間短，作業(yè)成本低，隔離精確；有效安裝溫度高達(dá)316C°；專為不規(guī)則形狀鉆孔設(shè)計(jì)的套管外封隔器；常規(guī)地層和產(chǎn)層地層兩種形式管外封隔器,52,2.4 新型完井技術(shù)與應(yīng)用,通過管外封隔器，將作業(yè)井段分為若干小段，然后調(diào)節(jié)水力摩阻器來平衡每一小段摩阻，實(shí)現(xiàn)均衡采油，

40、減少水錐及淹井的風(fēng)險(xiǎn)。,平衡篩管完井技術(shù)及應(yīng)用,優(yōu)勢(shì)：成功率100%，無失敗記錄；通過水力摩阻調(diào)節(jié)每小段摩阻，實(shí)現(xiàn)均衡采油，減少水錐及淹井風(fēng)險(xiǎn)；可提高采收率，適用于大位移井長(zhǎng)儲(chǔ)層段以減少區(qū)塊開發(fā)井?dāng)?shù)。,53,2.5 其它國(guó)外先進(jìn)的新型完井工藝及裝備,哈里伯頓流入控制完井裝置EquiFlow AICD,EquiFlow AJCD示意圖,當(dāng)氣體突破時(shí)，節(jié)流阻力不降反增，從而降低該井段流量大小，控制產(chǎn)氣上升；不但能夠延緩見水或氣時(shí)

41、間，能有效降低局部產(chǎn)水或產(chǎn)氣井段的水或氣量。,54,2.4 新型完井技術(shù)與應(yīng)用,目的：壓裂可接觸更多油藏；增加單井投資回報(bào)率；,分段壓裂系統(tǒng)工藝,優(yōu)點(diǎn)：縮短鉆機(jī)/修井機(jī)使用時(shí)間；減少壓裂作業(yè)時(shí)間；無固井作業(yè)需求；不需要鋼絲作業(yè)和射孔作業(yè)。,55,2.4 新型完井技術(shù)與應(yīng)用,56,2.4 新型完井技術(shù)與應(yīng)用,Baker Hughes的 MULTINODE?全電動(dòng)智能井系統(tǒng)是業(yè)界第一款先進(jìn)的完井系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控，調(diào)節(jié)水氣，均衡條

42、件；主動(dòng)生產(chǎn)優(yōu)化；,MULTINODE?全電動(dòng)智能井系統(tǒng),智能完井作業(yè)示意圖,（a）主流控制單元,（a）主流控制單元,57,2.5 其它國(guó)外先進(jìn)的新型完井工藝及裝備,斯倫貝謝研發(fā)的INsidr是一項(xiàng)能在射孔作業(yè)中減少振動(dòng)和巖屑的新技術(shù)，主要由高壓高密度射孔槍系統(tǒng)和PUREplanner軟件所組成。優(yōu)勢(shì)是：① 減少了深水高壓井中巖屑體積和射孔槍振動(dòng)。②提高了射孔效率，減少了井下工具損壞的風(fēng)險(xiǎn)，保證射孔后孔道的暢通，能夠最大限制地

43、提高產(chǎn)量。,斯倫貝謝Insidr——減少振動(dòng)和巖屑的射孔技術(shù),Insidr技術(shù)中使用的高壓高密度射孔槍,58,2.5 其它國(guó)外先進(jìn)的新型完井工藝及裝備,含稠油地層非常規(guī)油氣資源，通過引入熱量以及熱量控制對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)開采，一般采用注入蒸汽的方法加熱巖石實(shí)現(xiàn)油流；精確的蒸汽注入是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的關(guān)鍵；隔離井控制蒸汽注入對(duì)于安全和效益來說是至關(guān)重要的，環(huán)空封隔不好會(huì)使得蒸汽流動(dòng)到地面，造成關(guān)井而且呈現(xiàn)出極大的安全和環(huán)境隱患。,應(yīng)用于高

44、溫環(huán)境的自膨脹封隔器,優(yōu)勢(shì)耐溫可達(dá)到井下300℃；耐壓14MPa的能力；專門為使用蒸汽注入稠油開采設(shè)計(jì)。,59,折疊式連續(xù)套管（CoilFlat CT Liner）折疊式連續(xù)套管由德國(guó)Marinovation公司研制；呈W型，管中管，外管壁較薄，內(nèi)管壁稍厚；無常規(guī)絲扣接頭，可大幅提高下套管的效率下井后靠施加泵壓撐圓；水泥漿通過管中管的環(huán)隙向下注入，并上返至管外環(huán)空；管子折疊后的寬度小于撐圓后的外徑，可當(dāng)膨脹管使用。,2

45、.5 其它國(guó)外先進(jìn)的新型完井工藝及裝備,折疊式連續(xù)套管固井示意圖,折疊式連續(xù)套管膨脹前后對(duì)比圖,60,水力噴射分段壓裂技術(shù),2.5 其它國(guó)外先進(jìn)的新型完井工藝及裝備,水利噴射壓裂技術(shù)模型,水力噴射分段壓裂：是集射孔、壓裂、隔離一體化的增產(chǎn)措施，專用噴射工具產(chǎn)生高速流體穿透套管、巖石，形成孔眼，提高流體排量，從而在地層中打開裂縫的水力壓裂技術(shù)；特點(diǎn)： 特別適合分段、分層作業(yè)，無須機(jī)械封隔；準(zhǔn)確造縫、有效隔離、一趟管柱多段壓裂。,水

46、力噴射壓裂工具,61,逐步向非常規(guī)/深層/海洋區(qū)域轉(zhuǎn)移,三、鉆完井裝備發(fā)展趨勢(shì),62,智能化、模塊化、便捷化,三、鉆完井裝備發(fā)展趨勢(shì),63,智能化、集成化、可視化、實(shí)時(shí)化,三、鉆完井裝備發(fā)展趨勢(shì),64,節(jié)能、綠色、環(huán)保,三、鉆完井裝備發(fā)展趨勢(shì),巖屑回注技術(shù),65,新材料的應(yīng)用（可溶、可鉆、遇油遇水膨脹...）,三、鉆完井裝備發(fā)展趨勢(shì),ENTI—100超低密度支撐劑,碳纖維復(fù)合材料,承重1600噸/Turbo 75超大線繩,66,三、鉆完