同学们好
我们走进石油科学
今天讲石油钻井
勘探找到和发现石油以后
那么最终探明和开采出来
需要钻井
所以石油钻井是
勘探和开采过程中的一个重要环节
过去石油有一句老话
“钻头不到 油气不冒”
那么到底为什么要钻井
以及井是如何钻成的
和钻井未来的趋势
就是我们今天要介绍的基本内容
钻井的作用
还有钻井有哪些类型
我们说勘探判断和找到地下可能存在油气
我们就需要来钻探井
来证实油气是否确切存在
以及地下油气的信息资料
包括原油的分布
它的储量等等
这就是钻探井
包括初探井 详探井 参数井等等
证实了地下有油气
要把油气开采出来
就要钻开发井
建立油气从地下到地面的
开采通道
来获取地层信息 提高油气采收率
就钻采油井 注水井等等
那么井到底有哪些形状
是不是简单的就是一口直井
它按照钻井的油藏的类型不同
有钻直井和定向井
直井就是井口到井底
它是在同一条铅垂线上的一个井眼
按照井深的不同
把井深小于2500米的
我们一般称为浅井
井深超过2500米到4500米的
这个井深范围叫中深井
井深大于等于4500米到6000米的
我们一般称为深井
所以说通常说的深井是指
井深大于等于4500米以上的井
还有井深超过6000米
我们一般把它叫做超深井
到现在为止我们中国在大陆上
钻的最深的直井
是2006年完成的塔深1井
它的井深达到了8408米
世界上钻的最深的井是
1989前苏联在科拉半岛完成的SG-3井
它的井深达到12262米
就相当于从地面往地球里
钻进去12公里
那么为了开采地下的薄的油层
边远的油层和一些复杂的油气藏
需要钻定向的井
定向井是指
井口和井底不在同一条铅垂线上的井
它的井是倾斜的
所以它有一个重要的参数叫井斜角
就是指井眼的方向线
和铅垂线的夹角
按照不同的井斜角和井眼形状
定向井又分为普通定向井
大斜度井 水平井 大位移井
丛式井和分支井等等
什么是普通定向井
是指最大井斜角 就是井斜方向线
跟铅垂线的夹角不超过60度
这种定向井我们叫它普通定向井
那么水平井是指
最大井斜角大于等于90度
而且保持一定的水平井眼长度的
这种定向井
这是我们用到的非常典型的一种定向井
为了开采海上的原油
或者边远的原油
需要打水平段很长的这种水平井
那么如果井的水平位移
跟它垂直深度的比超过2
这种水平井我们就把它叫做大位移井
我们还需要从一个井场或者一个平台
钻下去多个定向井组
比如一个钻井平台钻下去多个钻井井组
或者一个井场钻多个钻井井组
这种的定向井我们把它叫做丛式井
它在钻井过程中井架可以移动
最多的一个井场可以钻到40多口井
再还有 在一个井口下面可以钻两个
或者两个以上井底的这种定向井
我们叫它分支井
这是一个分支井
这是一个井口下面钻了两个水平井
这也是分支井
这一个井口下面钻了一个分叉的井
像海鸥的翅膀
我们有时候也叫它鸥翅井
这种是一个井口下面一个主水平井眼
在主水平井眼又钻分支井
叫鱼骨井 像鱼的骨头
还有这是鸥翅鱼骨井
这是多底井
所以采用多分支井
现在成为开采煤层气
或者页岩气的一种主要的井的类型
所以可以看出来
钻井是提高勘探发现率和开发采收率的
重要手段
每年世界上要钻多少井呢
现在统计
每年世界上要钻十多万口井
咱们国家每年要钻上万口井
在世界油气勘探开发的投资中
50%以上的投资用于钻井
所以钻井有五高的特点
就是高投入 高产出 高人才
高技术和高风险
这就是我们说钻井的
主要作用和它的基本类型
那么一口井是如何钻成的
我们介绍包括钻井方法
钻井设备 钻井技术还有固井和完井
这样四部分内容
一口井在勘探开发确定井位以后
开始钻一口井要经过三个过程
第一个过程就是钻前工程
钻前工程包括往这个井位修公路
平井场 安装钻井设备
钻前工程完成以后就开始钻进过程
包括钻头来破碎岩石
然后接钻杆的单根
钻头磨损了以后要把钻头起出来
换上新钻头再下钻
控制井眼的稳定
安全钻井等等
这是钻进工程
一口井钻成以后就要下入套管
注水泥
这叫固井
还要射孔 射开地层跟油气连通
测试和防砂等等三个基本的过程
这就是固井和完井
首先我们来看看基本的钻井方法
在公元1041年以前
咱们祖先是靠人工来挖一个大的井眼
来采盐
这是我们祖先最早的挖井
公元1041年开始
用绳索吊着钻头来冲击钻井
叫人力顿钻的卓筒井
卓筒井就是一个直的井筒来采盐
后来又发展成用牛来拉着一个滚筒的
绳索来冲击顿钻来采盐
大约在1835年 咱们祖先
以冲击卓井的方法钻成采盐井
最深的达到1001米
这也是世界上第一口超千米的深井
这说明我们的祖先
对钻井技术做出了重要的贡献
1901年美国人发明了旋转钻井方法以后
旋转钻井技术得到了广泛的应用
现在也是处于旋转钻井阶段
旋转钻井包括这样几个工艺过程
首先是动力带动钻头旋转
钻头在井下边旋转边破碎岩石
来形成井眼
然后泥浆泵驱动泥浆
通过管线和钻杆里面
还通过钻头的喷嘴喷出泥浆射流
来清洗破碎的钻屑
并把钻屑携带到地面
这是流体循环携岩出井
随着井的加深需要一根一根地接钻杆
把钻头往下送到井下
这叫钻杆连接来加深井眼
钻到一定的过程钻头磨损了
需要把钻头起上来换上新钻头
再下钻 这叫起下钻
这样接单根和起下钻来加深井眼
原来地层是完整的一个连续的地层
钻成井眼以后
井眼的稳定需要通过钻井流体的
压力来平衡
这就是流体循环稳定井眼
这样一个基本的过程
钻头的旋转破岩是一个基本方式
那么钻井方式常规的
我们是是转盘带动方钻杆
来带动钻柱和钻头旋转
这种方法叫转盘旋转钻井
还有为了打定向井和水平井
上部钻杆不利于旋转
就在钻头下面安装一个井下动力钻具
比如涡轮钻具或者螺杆钻具
由这个动力钻具带着钻头在井下旋转
而上部钻杆不旋转
在打定向井拐弯的时候就可以
减少钻柱的磨损和控制定向
为了钻复杂的地层还有提高钻井安全
现在还有顶部驱动
就在钻机的上部来驱动钻柱旋转
带动钻头在下面旋转破岩
这种方法现在是一种新的钻井方式
钻井效率比较高而且安全性比较好
我们前面说在钻井过程中
钻头的旋转破岩随着井的不断加深
需要不断的接钻杆往下延伸钻头
这就是接单根
就是连接钻杆入井继续往前钻井
使井眼不断的加深
那么钻头磨损了以后
为了更换钻头要把井内的钻柱取出来
换下旧的钻头 这叫起钻
换上新钻头以后
再重新把钻柱下到井内
这叫下钻
所以钻井的方法
旋转破岩 接单根 起下钻
这样不断地把井往下加深
一口井的钻井设备包括
地面设备 也就是我们通常说的钻机
和井下工具
我们首先来看看地面设备
也就是钻机
钻机的组成有四大系统
包括我们前面说起下钻就要起升系统
然后流体要循环 有循环系统
钻头和钻柱的旋转 还有旋转系统
另外还有给起升循环和旋转
提供动力和控制系统
这样四大部分系统
整个钻机由这四大部分系统组成
这四大部分系统又是由八大元件构成的
这也就是我们通常说钻井有八大件
哪八大件呢
首先 从上往下看
这是天车
井架顶端的一个固定的滑轮组
这个滑轮组是穿着缆绳来
吊动下面的部件的
然后是游车和大钩
游车和大钩顾名思义就是在
井架空间上下游动的滑轮组
这是大钩吊动水龙头和钻柱
这是钻台上的转盘
转盘的旋转带动方钻杆和钻柱旋转
这是绞车
绞车上面缠绕着钢丝绳
钢丝绳带着整个起升系统来上下起升
还有泥浆泵
泥浆泵是给井下循环提供动力的
我们通常说泥浆泵也被称为是钻机的心脏
再还有就是井架
这样天车 游车 大钩 水龙头 转盘
绞车 泥浆泵和井架就构成了
我们传统说的钻井的八大件
当然我们钻井的所有动力是由
地面上的柴油机或者是电动机来提供的
所以 柴油机再加上
提供给动力的传动装置
这样加起来也称为钻井有十大件
我们来看看钻机的四大系统
首先看起升系统
起升系统包括绞车 天车
游车 大钩和井架
它的基本功能是起下钻柱
控制钻头上的钻压和钻头送进
还有我们下套管的时候用
起升系统来下套管和辅助完井
这就是我们起升系统的
基本组成和它的功能
第二大系统是旋转系统
旋转系统是包括钻台上的转盘
还有钻柱 下面的钻头 上面的水龙头
这样四大部分组成
旋转系统的基本功能
它是通过旋转传递给钻头一个扭矩
同时钻头的旋转来破碎岩石
这是整个旋转系统的组成和功能
循环系统
我们前面说是为了循环泥浆
来清洗和携带钻屑
循环系统的基本组成包括
钻井液 泥浆泵 地面管汇 分离装置
这就是从泥浆泵
到地面管汇
方钻杆 钻柱一直到钻头
通过环空 到地面
钻屑的分离等等
这样一个循环系统
它的基本功能就是
通过泥浆的循环来清洗 悬浮和携带钻屑
冷却润滑钻头和钻具
同时利用循环系统的液柱压力
来平衡地层的孔隙里流体的压力
利用液柱的压力来平衡井壁的压力
来稳定井壁
同时给钻头传递水功率
这是循环系统的组成和基本功能
第四大系统就是动力和控制系统
动力和控制系统包括
动力部分就是柴油机或者是电动机
还有传动部分
为了控制井喷和保证钻井安全
有防喷器和井控阀
还有整个钻机监控系统
这样组成了我们钻机的动力和控制系统
它的基本功能就是给钻机提供动力
同时控制井筒里高压流体的溢流和井喷
还有监控系统的总体工况
这是我们钻机地面上的设备
由这四大部分组成
为了钻成一口井眼要往井里钻进
还有井下工具
井下工具就包括
钻杆 这个钻杆是有接头
和钻杆本体连接的一根钻柱
还有钻铤 钻铤上下都是同一个直径
但是它的壁厚比较厚
它的重量比较重
这是为了用钻铤的重量给钻头施加钻压
让钻头来剪切岩石
钻铤的长度是用这个公式来计算的
当然还有各种接头
为了保证钻柱在井筒里面居中
有扶正器
因为钻柱在井下是振动的 还有减振器
我们前面说为了定向钻井
和钻水平井以及复杂结构井
需要用动力钻具 像螺杆钻具 涡轮钻具
还有为了控制井眼的方向和轨迹
还有导向钻具 比如说
直井钻成定向井要打一定斜度的井眼
需要用弯接头来使井眼拐弯
还有MWD 所谓MWD是指
边钻井边测量井眼形状参数的仪器
叫Measurement While Drilling
就是随钻测量仪器
来边钻边测量井深 井斜角
方位角等这些井眼参数
那么井下很重要的破岩（工具）就是钻头
钻头呢 我们后面要介绍
针对不同的岩性和不同的地层
为了提高破岩效率
有牙轮钻头 PDC钻头和刮刀钻头
我们下面来介绍这样三种基本的钻头类型
首先我们来看看牙轮钻头
这就是牙轮钻头在井下旋转破岩的一个动画
这是牙轮钻头的基本结构组成
包括钻头体 牙爪还有牙齿
因为牙轮要旋转 所以要有轴承
还要有储油 密封 润滑系统
还有喷嘴 喷嘴是为了喷出泥浆
来清洗井底破碎的钻屑
这是牙轮钻头的基本结构
牙轮钻头在井下旋转破碎岩石的原理是
牙齿和岩石接触的时候产生冲击 压碎
另外牙轮滚动的时候有滑动剪切
和喷嘴喷出的射流的冲蚀作用
这样的一个破岩原理
什么时候需要用牙轮钻头
牙轮钻头如何来提高破碎岩石钻井的效率
要根据不同的岩性来合理的选择钻头的类型
这叫钻头选型
钻头选型的标准是每米钻进成本最低
另外要优选钻井的钻压 转速和水力参数
一般的这种牙轮钻头破岩
它适用于地下的软到硬地层
它的适用性比较广
这是牙轮钻头
那么对于一些硬地层
为了更好的提高破岩效率
研制了PDC钻头
所谓PDC钻头是指
Polycrystalline Diamond Compact
叫聚晶金刚石复合片钻头
它的钻头的基本结构包括钻头本体
钻头本体可以是刚体 也可以是胎体
另外还有PDC的切削齿
和钻头上的喷嘴
这种钻头切削的原理
它是利用PDC这种金刚石切割齿
来吃入地层 然后旋转剪切破碎
这样多齿在同时破碎岩石
它的破岩效率比较高
这种钻头的选用同样的
要根据岩性来选择钻头的类型和结构
还要优选钻压 转速和水力参数
这种PDC齿的耐磨性高
所以一般一个钻头钻的井段比较长
它适用于软到中硬的大段均质地层
这种钻头因为它的齿硬 相对比较脆
所以有砾石或者是夹层的
这种软硬交错的地层不适用
还有刮刀钻头
刮刀钻头根据刮刀的刀片
有两刮刀 三刮刀和四刮刀的
这种钻头的基本结构是
上面是钻头体 焊刮刀的下钻头体
还有刀翼和喷嘴水眼等等
它的原理是刮刀片碰撞到地层岩石
然后压碎和小剪切以及旋转的大剪切
这样的一个破岩原理和过程
同样要根据岩性来合理选择钻头的类型
标准也是每米钻进成本最低
同样要优选合适的钻压 钻速和水力参数
这种钻头一般适用于软地层
钻井过程中钻井的速度如何来衡量
通常现在是用一个钻速方程
根据钻压 转速 磨损系数等等
来这样建立的一个钻速方程
来描述钻井效率的高低
这是钻头破岩
一口井能不能用钻头从地面一个尺寸打到井底
由于从地面到地下的油层段
中间可能要经过很多的浅部疏松地层
还有容易塌的地层或者容易漏失的地层
所以一口井为了顺利地安全地穿过这些地层
中间钻到这些复杂地层的时候
要下钢管把这些复杂地层支撑起来
这就叫下套管
所以一口井钻到油层需要一个合适的井身结构
什么是井身结构呢
井身结构通常包括套管的层次
就是需要下几层套管
这是下一层套管 然后下两层套管 三层套管
这是第一个 套管层次
第二个是每层套管下多深
第三是套管和井眼之间的配合
先钻成井眼 然后再在里边下套管
所以有套管和井眼的配合
这三个内容就是井身结构需要设计的内容
所以每钻一层井眼就要改变一次钻头尺寸
每变一个钻头尺寸开始钻新井段的工艺
我们就叫开钻
所以一开始我们在地面用一个大钻头
来钻上部的井段
为了封闭和支撑疏松易垮塌的这个地层
钻到一定的深度要下一层套管
这个叫表层套管
是为了来封固表层的疏松层
可能还有浅水层
下完表层套管以后
再从表层套管里边再下一个小尺寸的钻头
再继续往下钻
我们叫第二次开钻 叫二开
二开钻到一定的深度又有复杂地层
为了封固这些复杂地层我们又要下一层套管
这个我们叫中间套管
下了中间套管把这些地层封固了
然后在中间套管里再用小一号的钻头
再继续钻进钻到油层
这样我们叫三开
然后再下套管一直到油层
这层套管就叫生产套管
这个生产套管是为了建立油层到地面的通道
也为了封固油层的井壁
这就是我们基本的井身结构
所以钻成一口井就要合理的来设计井身结构
一般的标准的井身结构的组成
包括一开的钻头
比如说最大的钻头26寸
然后下20寸的套管
二开比如说17寸半的钻头
然后再下13寸3的中间套管等等
这样一级一级就是钻头井眼和套管尺寸的配合
这是一个通常标准的系列
所以钻井有时候最大的井身结构
可能下4层套管或者5层套管
那么井身设计设计完了每钻一层井
一开也好 二开也好
特别是完成一口深井这几开的钻井
那么会遇到各种复杂的岩性
比如像上部的疏松地层
疏松地层容易垮塌会造成井塌
那么钻到缝洞性地层 地层可能有缝的
泥浆会往缝里面漏失造成井漏
如果泥浆漏失的量大 泥浆就不能连续循环
另外如果钻到油层遇到高压油气
高压油气进入到井筒里面控制不好会造成井涌
油气涌出井口 最厉害的就是发生井喷
所以整个钻井过程中我们可能会遇到
井塌 井漏 垮塌了以后会卡钻
还有井喷等等这些复杂的情况甚至事故
所以在钻井过程中就需要
来设计和调整泥浆的性能和参数
来控制井筒压力 稳定井眼和保证安全钻进
我们通常保持的井筒压力平衡关系是
井眼内的液柱压力要大于等于
地层孔隙里的流体的压力
这样控制流体压力不至于造成井喷
同时要小于等于地层的破裂压力
不至于把地层压裂 压漏
所以这就是我们保证井眼稳定
安全钻井 井筒压力的一个基本关系式
如果地层是均匀的
那么从地面到地下保持钻井还是比较容易控制的
那么实际上我们钻下的井下的地层
很少是均匀一致的
地层会有倾斜或者是可钻性不均匀
所以钻成的井眼往往容易倾斜
你想把它钻直 但是它容易自然地倾斜
遇到这些复杂的地层和井下的情况
如何保证井眼的垂直这叫防斜打直
这也是直井钻井的一个基本技术
首先我们要看在钻直井过程中为什么会井斜
如果地层是倾斜的或者地层的可钻性不均匀
那么钻柱在钻的时候自然有一种倾斜的趋势
所以这是地层因素造成的井斜
另外还有钻具因素造成井斜
钻柱倾斜或者弯曲会造成一个对井壁的
侧向的或者不对称的切削
导致下部的井眼倾斜
另外如果钻的井眼过大
钻头的轴线和井眼的轴线不重合
也容易造成这种倾斜
第四个因素就是钻压过大
如果加在钻头上的钻压过大
使得钻柱弯曲 一侧受压靠近井壁
对井眼造成一个侧向切削也使得井眼产生倾斜
因此这是井斜经常会遇到的基本原因
那么如何来克服这些井斜的原因
来保证井眼钻直就是我们的防斜
针对这些因素我们通常是通过钻柱设计的方法
比如我们可以把钻柱下部设计成满眼钻柱
在钻柱下部一定的长度设计三个扶正器
这三个扶正器在井眼里面形成三个支点
相当于在井筒里是满眼的
防止井斜和防止钻柱弯曲
这是一种方法
第二种方法就是我们说的钟摆钻具
就是钻具上部一个单一的扶正器
然后这个扶正器在井壁上形成一个支点
下部钻柱相当于钟摆那样悬在井筒里
所以如果这个井眼有倾斜的趋势
那么倾斜的钻具有一个自然的钟摆力
使得这个井眼自然的来纠斜
这是钟摆钻具
另外还有其他钻具
预弯曲动力学设计的方法来设计钻具
还有采用方钻铤
我们前面说的钻铤是圆柱形的
那么采用方钻铤来填满井眼来防止井斜
现代钻井有一个先进的钻井技术
叫自动垂直钻井系统（VDS）
这种自动垂直钻井系统的组合
是一套电子液压控制的井下的一套钻柱系统
它可以通过测量井下的井眼参数
来控制井下钻具上有一个伸缩块
通过控制伸缩块的伸出和伸出的位置
来对井壁来产生一个支撑力
来保证控制井眼是垂直的往下钻进
所以叫自动垂直钻井系统
这是现在最先进的一种垂直钻井系统
还有定向井
要钻成一个定向井要把井眼按照预先设计的
井斜和方位钻达目的层这样一个方法
所以首先要设计合适的井身剖面
这个井身剖面包括
井口到井眼某一点轨迹的长度
这个我们叫测量井深
另外井眼的方向线跟铅垂线的夹角
这是井斜角
还有井眼轴线在水平面上的投影
和正北方向的夹角叫方位角
井口到井眼某一点的垂直距离叫垂深
还有井眼的轨迹到某一点的水平距离
这个叫水平位移
井眼在下面它的轨迹曲线是一个空间三维曲线
这个曲线的曲率我们就叫做井眼的曲率
所以定向井是要有这样一个井身剖面
来顺利的钻达目的层的
那么如何使井身沿着预先设计的
井斜和方位来钻达目的层呢
需要经过这样几个钻井井段
首先从井口到某一个井深先钻出垂直井段
垂直井段钻了以后
在一定的深度位置要开始井眼定向
叫定向造斜
定向造斜一般是用动力钻具来造斜
造了一段的井斜井段以后
这个井斜要稳定一定的角度
这个叫稳斜段
稳斜段是由扶正器钻具组合来控制稳斜
还有一个控制井眼的方位我们通常叫扭方位
还有井眼在井下的轨迹 形状和位置
用随钻测量系统 叫MWD
来实时的测量和传递到地面来进行控制
这是钻成一口定向井的轨迹控制的基本方法
上个世纪80年代以来
发展了有旋转导向钻井
就是通过钻柱旋转来控制井眼的轨迹
叫旋转导向钻井
还有发展了地质导向钻井
就是通过油层或者地质的参数
来控制钻井的井眼轨迹
使得这个井眼轨迹始终在沿着油层里面走
我们通俗有一句话叫“闻着油味来钻井”
我们前面说水平井钻井是一种
有效地增加产量的方法
那么水平井是指
最大井斜角大于等于90度
而且保持一定的水平井眼长度的定向井
那这种井井筒跟油层的接触面积大
可以大大的提高油气的产量
现在统计下来
水平井它的产量可以达到
直井产量的4倍到8倍
所以目前世界范围内
水平井开采得到了广泛的应用
为了开采一些复杂的油藏
比如说断块的 薄的或者是多层的油藏
就需要钻分支井
我们前面说了分支井是指
一个井口下面有两个或者两个以上的
井底的这种定向井
这个分支井先钻一个主井筒
然后钻出一个分支井眼开采这块油藏
然后再从主井筒里面开窗
侧钻 下一个斜向器来钻到这个油藏
这是一个分支井眼
所以这样钻多个分支井眼的这种钻井技术
这个包括前面说分支井有不同的分支类型
分支井是高效开发复杂油气藏 非常规油气
提高产收率降低成本的一种钻井技术
还有大位移井
如何来钻成一口大位移井
我们前面说大位移井是
水平位移跟垂深的比大于等于2的水平井
这么长的水平井如何来钻成
除了我们常规的定向井轨迹控制
水平井钻井技术（以外）
这个（还包括）它的延伸能力
减阻 管柱力学等等
这是它的一些关键技术
这种大位移井它可以高效的开发海洋油气
还有湖泊等边际油田
实现海油陆采
在海上一个平台或者陆上一个平台
钻一口大位移井可以延伸到海底
来开采海里的油气
这就是海油陆采
现在国外最大的大位移井水平位移有多长呢
国外最大的已经达到了10728米
就相当于从一个垂直井钻出去以后
水平延伸出去十公里
我国最大的大位移井水平位移是8063米
是在南海西江24-3-A41的一口大位移井
大位移井钻井也是代表了
当前先进钻井技术的一种井型
还有深水钻井
为了开采海洋石油 海洋油气
需要往海里面钻井
我们水深超过300米的这种水深的海洋钻井
我们通常叫深水钻井
水深如果超过1500米
这种海洋钻井一般称为超深水钻井
目前世界上水深最深的是3052米
就是说钻井平台在海面上
然后先要穿过3052米的海水
然后再钻到岩石地层再从地层往下钻井
这是03年11月在墨西哥湾创造的
我国“海洋石油981”平台
这个是今年5月9号在南海开钻
“981钻井平台”设计的适用水深是3050米
最大的钻井深度是12000米
我们前面说钻井过程中要下套管
那么套管下下去和井眼有间隙
我们前面说有一个尺寸配合
那么在井内我们要按设计下入套管柱
然后还要通过套管柱里边往下注入水泥
通过水泥在套管下面再返回到环空
来封固套管壁跟井壁之间的环空
使得套管和井壁连接在一起
这个过程就叫做下套管固井
固井的目的是为了封固疏松 易塌 易漏的地层
还有封固 封隔高压的油气水层
防止不同压力体系的流体来互窜
另外井下完成了以后可以安装井口
来控制油气的流出和生产
那么下了套管固了井
套管和井壁是被水泥封固了
井筒和地层隔开了
地下的油气如何来进入到井筒里面来生产
所以这是需要完井方法
这个完井方法是指
井眼和油气储层连通来衔接
钻井工程和采油工程的一个过程
包括从钻开油气层开始
那么就要考虑如何来完成这口井到产层
要保护储层
第二呢就是下生产套管下到油层
在油层注水泥固井
还要设计合适的井底结构
使得井眼和产层来连通
那如何来连通呢
是在套管和地层来射孔
射完孔下生产管柱来投产等等这些过程
就是我们通常把它叫完井工程
我们下了套管固了井
跟地层连通需要射孔
射孔是用电缆下下去射孔器
在油层段射开套管水泥环并穿透地层
来连通地层 形成油气的生产通道
这样炮弹在套管上和地层里射出的孔眼
也就称为炮眼
这是下了套管固井的这种完井方法里
广泛使用的一种射孔完井的方法
这种射孔完井方法占到世界上
油气开采的70%到90%
一口井就是这样钻成和完成的
现代钻井未来它的发展趋势会是怎么样
大家可以想象 可以展望
现代钻井都有哪些方法 它的趋势是什么
这里给大家介绍几种典型的发展趋势
第一就是导向钻井
我们前面说哪个地方有油我们就往哪钻
钻井的方向和轨迹是“闻着油味走”
这种随时控制井眼轨迹的这种钻井方法
为了实现导向钻井需要井下信息
钻到什么位置 哪有油
井下信息的检测和处理
另外还有井下信号传输到地面
来识别这个传输的方法
包括有线传输 智能钻杆传输
和无线的泥浆脉冲传输 电磁波传输等等
第三就是智能的导向工具
智能导向工具是通过井下的
一种变径的稳定器
这种变径的稳定器它的支撑和开启的
直径的不同来控制井眼轨迹的走向
这就实现井眼轨迹的连续精确控制
另外我们前面说钻井会遇到各种复杂的情况
存在着井喷和井下事故的风险
那么国际上在研究和发展一种
无风险的钻井系统叫NDS钻井系统
这样一个钻井流程包括
事先钻井前静态的一个描述模型设计
然后在钻井阶段一个动态实时的控制
通过动态的实时（检测）
和静态的设计模型的对比
来不断地修正模型来诊断和处理
然后更新和修正模型来完成一口井
这样有效的预测和控制钻井的风险
这种实现无风险的钻井系统
现在我们说钻井是有
几层套管构成的这种井身结构
那么从2000年开始
壳牌公司等国际上几大石油公司
在研究提出来
在井筒里不用这样的几层套管的井身结构
而是用一个单一尺寸的钻头往下钻井
钻到复杂层需要套管封固的时候
它下一个很薄的可以膨胀的这种膨胀管
来把它撑开贴在井壁
然后在这个膨胀管里面继续钻井
继续钻井以后再遇到下一个复杂的层段
同样再用很薄的这种膨胀管
来把下一层再胀开再贴着井壁
这样用膨胀管把复杂层来封固 封隔
可以实现一个单一尺寸的
一个井眼 叫Mono-Hole
所以这种方式一开始就可以
按照在目的层钻一个比较小的一个井眼
可以降低钻井的成本 提高生产性能
可以作为一种控制解决
复杂情况的一个应变方案
所以这是一种新型的
很有发展前途的钻井方法
另外现在还在研究连续管钻井
我们说前面钻井钻到几千米
那么钻杆是一根一根的往下送的
那么现在在发展
整个几千米的一根连续的钢管
这种连续的钢管缠绕在一个滚筒上
通过一个鹅颈头
这样跟鹅的脖子一样的鹅颈头的一个滑道
通过井筒往下来钻井
不用接单根
一直连续往下延伸
所以这个可以保证钻井的安全
提高效率 还降低成本
因为它避免接单根
避免接单根 避免钻井中间停顿
也减少了风险
所以这是一种新的钻井方法
有可能带来钻井技术的一次革命
所以未来钻井往哪个方向发展
现在预计未来三到五年钻井的
井型将更趋多样化和复杂化
水平井等复杂结构井将大量地采用
旋转导向钻井 地质导向钻井技术会广泛采用
还有连续管钻井 气体欠平衡钻井会发展
大位移井 海洋深水钻井的应用将增加
智能完井 分段完井的应用也会增加
总之 我们钻井将来的发展方向是
向集成化 智能化和信息化方向发展
向全方位满足勘探开发要求
提高勘探的发现率和开发的采收率的方向发展
向更深 更快 更经济
更清洁 更安全 更智能的方向发展
这就是我们钻井将来可能的发展的趋势
石油钻井我们就讲到这
同学们再见