定向井技术发展

第一部分

绪论从WPC(世界石油大会）论坛看20世纪八、九十年代钻井技术进展及21世纪钻井技术展望2/6/2023李琪主讲*世界石油大会——名称和宗旨（1）作为石油科学、技术、经济和管理论坛，世界石油大会（WPC)创立于1933年；（2）世界石油大会地宗旨是，为了人类的利益加强对世界石油资源的管理。它的目标在于并推进科技进步的应用和与石油工业有关的经济、金融、管理和社会问题的研究。（3）为实现此宗旨，世界石油大会召集国际大会，为石油工业的经理和领导者、政府能源官员、石油科学家和专家建立联系及对知识进行讨论和交流，提供一个论坛，并进行相关的活动。2/6/20232李琪主讲*1983年*，11thWPC主题是：

21世纪的石油天然气工业钻井主要内容1）北极钻井系统2）深井钻井技术3）随钻测量（MWD）技术4）钻大角度定向井5）高压酸性气藏的钻井和生产6）井下螺杆钻具7）完井与增产8）海上早期生产系统9）深水张力腿平台10）用于水深300m的半潜采油装置11）固定平台在300—600米水深作业的可行性*：WPC50周年2/6/20233李琪主讲*1987，12thWPC主题是：

前进的石油技术，获得明天能源的战略钻井主要内容1）未来钻井的设备和技术2）优化钻井—闭环钻井3）优化钻井理论和模型研究4）水平井钻井技术5）超深井钻井技术6）海洋钻采设备和水下系统7）用低成本开发海上油田和边际油田8）海洋结构的完善性与可靠性9）北极地区油气勘探开发的工程技术问题10）钻柱震动和吸震器的实验和理论研究2/6/20234李琪主讲*1991，13thWPC主题是：

21世纪石油工业的新水平——

石油工业技术经济的挑战和机遇钻井主要内容：1）如何降低成本2）随钻测量的研究3）海上新区油气开发的挑战4）海上作业中安全和可靠性5）海上技术的进展和将来的发展6）应用于油井钻井和固井的系统方法、模型和人工智能7）钻井工程中新型射流理论和应用领域8）长半径和超短半径三维拐弯水平井：基于今天的经验预测未来采油2/6/20235李琪主讲*

打得快，降低成本30%，提高探井成功率1/6，增加安全性，实时动态监测分析、控制。六项关键技术优化钻井

PDC钻头保护油气层水平井及非常规钻井技术钻井自动化、地面及井下随钻监测和控制及钻井信息技术对钻井提出五个方面要求：2/6/20236李琪主讲*1994年，14thWPC主题是：

在世界经济持续增长中的石油工业钻井主要内容：1）用井下电动钻具钻水平井2）井下摄象工具的新进展3）新型综合录井系统4）钻小井眼是降低成本的需要5）通过伙伴关系较快进行技术转化6）应用电磁MWD系统的先进实时钻井控制7）钻头技术改进水平井钻井的效果8）地面测量钻柱振动以改善钻井性能9）将水平钻井及分支井纳入油藏经营实践10）大位移井、水平井和复杂设计井钻井的挑战、成果与经济效益11）在油气生产方面过去十年岩石力学进展：安全和经济12）北极海上油田开发技术2/6/20237李琪主讲*钻井主要内容：1）现代完井2）欠平衡钻井、不压井起下钻3）挠性管钻井

CoiledTubingDrilling4）原井再作业Re-entryOperation5）自动化钻井及钻井信息技术6）钻井管理7）水平钻井（多分支井、成对水平井、径向水平井、大位移井、侧钻水平井等）系列技术1997年(北京），15thWPC主题是：

技术和全球化—引导石油工业进入二十一世纪2/6/20238李琪主讲*钻井主要内容：1）低成本深井钻井2）钻井模拟——降低成本的关键3）用项目管理技术来实现高级别钻井的最佳钻井指标

usingprojectmanagementtechniquestodeviverbestinclassdrillingperformance4）完成世界级勘探钻井——综合集成设计、计划和实现

deliveringworld-classexplorationdrilling----integrationdesign,planing,andexecution2000年(加拿大），16thWPC主题是：

石油促进全球发展：人员、经营及技术的密切结合（网络化）创造价值2/6/20239李琪主讲*石油工业的社会责任：（1）保持油气资源的供需平衡，油气市场稳定，促进全球经济发展；（2）开发新型清洁能源，使油气生产和消费与人类生存环境协调发展；（3）油气开发生产如何带动其所在地区的经济发展。勘探开发主要内容：（1）集浮式采油、储油和卸油系统与深海（2000m超深海）生产石油、液化天然气技术为一体的浮式油、气体系的新进展；（2）采用先进的资料采集、监测和处理，将系统工程、控制工程和信息技术系统地应用于油气勘探开发——“聪明油田”；（3）石油工业数据处理、资料管理、可视化技术。2002年(巴西里约热内卢），17thWPC主题是：

石油工业：优异并负责地服务于社会2/6/202310李琪主讲*大陆科学钻探工程被誉为“伸入地壳的望远镜”，说明钻井工程是迄今唯一能获得地下深处真实信息的地学研究方法，也是人类认识与解决地学、资源、灾害、气象、环境等重大科学问题的重要手段。前苏联在科拉半岛设计并钻成3口大陆科学钻探井。德国的KTV工程钻成9000多米深的大陆科学深钻井。1996年2月，我国和德、美一道成为国际大陆科学钻探计划（ICDP）的第一批成员国。在具有全球地学意义的大别-苏鲁超高压变质岩带东部建造我国第一口大陆科学深钻井。该项目的上马，标志着我国“入地计划”的正式实施。国家科技领导小组批准并列入国家“九五”、“十五”项目。得到国际大陆科学钻探组织赞助。2/6/202311李琪主讲*俄超深井科拉3井简介66年，70年，74年，76年，80年，84年，86年，90年设计开钻6000m开钻9590m12060m开钻12260m

换钻机建厂房两年地7000m卡钻质考察侧钻8770m固井2/6/202312李琪主讲*2/6/202313李琪主讲*2/6/202314李琪主讲*2/6/202315李琪主讲*是一项集科学与技术为一体的综合性工程，属国家重大科学工程和国际大陆钻探项目；属于划时代的地学高科技系统重大工程，计划用5年时间完成，预算总投资1.66亿元；在中国土地上，寻探最接近地球地心的一点，即在江苏东海县毛北村钻探一个5000m的深入到地球中心的望远镜，以便提取地心材料进行地质科学研究；采用“组合工程钻探技术”和“双孔方案”，即在施工难度极大的5000m深钻之前，先钻一个2000m的先导孔，根据2000m的实际探寻结果，在先导孔的基础上，钻出5000m的深井，也就是亚洲第一深井。中国大陆科学钻探工程简介2/6/202316李琪主讲*2/6/202317李琪主讲*2/6/202318李琪主讲*WytchFarmERD2/6/202319李琪主讲*PowerDrive旋转导向系统2/6/202320李琪主讲*多分支井TAML等级主井眼和分支井都是裸眼1主井筒注水泥分支井为裸眼2主井筒注水泥分支井下套管3主井筒和分支井都注水泥4水泥封固主井筒和分支井,各层压力分隔5井下分叉装置6预制成型接合点6S在英国壳牌EricDiggins“技术进步——多分支井TAML”的论坛1997年春天在苏格兰的阿伯丁举行。2/6/202321李琪主讲*2/6/202322李琪主讲*ERDMultilateralExamplePermanentandretrievablewhipstocks（造斜器）werehydraulicallysetusingMWDtoorientrelativetohighsideWindowsmilledat5500mand5300mfromexisting95/8-in.casingat83ºAtwotripmillingsystemwasdeployedNorthernlateralwaslinedandcemented,southernlateralbarefoot2/6/202323李琪主讲*M-15CompletionWytchFarmM-15multi-lateralwellBothwellboresisolatedfromeachotherwithinproductioncasingFlowcontrolstationsbelowESPallowindependentinflowEarlywatershut-offSelectivewelltest沉砂封隔器2/6/202324李琪主讲*2/6/202325李琪主讲*NDS（NoDrillingSurprises）计划2/6/202326李琪主讲*2/6/202327李琪主讲*2/6/202328李琪主讲*PRO-STAR2000

Partnering

RealisesOpportunitiesSafetyTrustAttractivenessRealism2/6/202329李琪主讲*2/6/202330李琪主讲*2/6/202331李琪主讲*ThesparplatformhullwasdeliveredinJune1998.ItwasmanufacturedintwohalvesatAkerRaumaPoriyard,inFinland.Thefirsthalf,weighing10,842twassailedtoCorpusChristitwomonthsbeforethesecond15,861t-half,usingDockwisesubmersibleliftvessel,Transshelf2/6/202332李琪主讲*TheGenesishullis122ftindiameterand705fttall.2/6/202333李琪主讲*TowingtheGenesishullintoplaceintheGulfofMexico2/6/202334李琪主讲*The122ft-diameter'uprighted'Genesishull.Thehullincorporatesa58ftx58ftwellbayatitscentre,whichisenoughfor20wellslots.2/6/202335李琪主讲*QK17-2WHPSlotsDistribution

N8P3016P3132P3324P327P615P1131P2523P186P1014P1230P2422P175P513W129P2321P164P312P428P2220P153P911P727P2119P13P2&P1410P826P2018P191P19P2625W217P27SlotNo.WellNo.Splitterwells2m2m2/6/202336李琪主讲*TheGenesissparplatform2/6/202337李琪主讲*2002年国际石油十大科技技术管道的非介入式检测法油气系统分析及动态模拟技术资源与目标一体化评价技术三维地震可视化解释新型随钻声波和核磁共振测井仪地质导向钻井测传马达技术四维地震勘探技术套管井地层测试技术催化蒸馏加氢组合脱硫工艺欠平衡钻井技术新进展2/6/202338李琪主讲*2/6/202339李琪主讲*2/6/202340李琪主讲*2/6/202341李琪主讲*2/6/202342李琪主讲*2/6/202343李琪主讲*2/6/202344李琪主讲*2/6/202345李琪主讲*2/6/202346李琪主讲*2/6/202347李琪主讲*2/6/202348李琪主讲*膨胀式封隔管EST（ExpandableSlotterTube）可膨胀至原有尺寸的200%避免井眼尺寸的任何缩减用来封隔出现问题的井段2/6/202349李琪主讲*世界石油工业2001年技术和生产记录

——美国《Hart’sE&P》钻井记录单只钻头一次下井进尺记录：

休斯-克里斯坦森，BD536型8”1/2inPDC钻头，在委内瑞拉Zuata油田单井钻了10个鱼骨形井眼，单钻头最长行程达到6994m。

史密斯钻头公司，MFS04型8”1/2in镶齿牙轮钻头，在卡塔尔AlShaheen油田，创6257m记录。单钻头多次下井累计进尺记录：21405m，在历史上排名第四。钻速记录：史密斯钻头公司，M91P型9”7/8inPDC钻头，在渤海湾D平台，钻速达664.7ft/h。井深记录：全球海洋公司，在墨西哥湾钻Atwater18区块钻一口油井，总深达到8737m。2/6/202350李琪主讲*America：ModernDrillingEngineering电弧电离激光爆炸水力…...破岩、钻井2/6/202351李琪主讲*——钻井技术的发展将以信息化、智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标——在世界石油资源的处女地和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深层和复杂油气田将钻更多的井——钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化、在研技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展——钻井工程的理论研究将更加系统化与成熟面向21世纪钻井技术发展趋势2/6/202352李琪主讲*2/6/202353李琪主讲*2/6/202354李琪主讲*2/6/202355李琪主讲*2/6/202356李琪主讲*智能完井未来多分支井完井可能涉及许多程序，从多底泄油到井下隔离、流入控制、注入和油藏监控2/6/202357李琪主讲*我国钻井技术与国际先进水平的差距和分析水平：我国在六十年代中期就打成了两口7000米以上的超深井：我们在塔里木和胜利油田已用水平井开发整个油田；能够打垂直井深达5000米的超深水平井和大斜度井；能够用边喷边钻等工艺技术进行欠平衡钻井；能够在巨厚的盐层、煤层中钻井；能够在高陡构造和强地应力等井壁极不稳定地区钻井；能够在高压多油气系统和高压含硫气田安全地钻井和测试完井；

97年在南海西江24-3-A14井成功地创下了当时世界大位移井的记录。我国钻井年进尺量一直保持在1500万米以上，居世界前列。我国钻井技术已走出国门。应该肯定我国钻井技术的发展是高速度水平的。可以说，过去和现在我国钻井技术是领先于石油工程整体水平的，确实起到了龙头作用。2/6/202358李琪主讲*差距：我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性挠管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。水平井的应用还未达产业化的程度。钻井总体差距约为5--10年。今后：我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。今后应明确目标、集中攻关，强调研究与开发有自主知识产权的创新工程与技术。应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等。面向21世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。我国钻井技术与国际先进水平的差距和分析2/6/202359李琪主讲*21世纪上半叶我国钻井技术发展建议近期（2000—2020年）1）新型油井（水平井、大位移井、多底井、老井侧钻等）产业化技术2）随钻地震、随钻测井等随钻遥测新技术3）新型、环保、优质、高效钻井完井液体系与处理剂研制4）钻井信息技术、软件技术、网络技术5）新一代欠平衡钻井完井技术6）柔性管钻井、修井技术7）小眼井钻井、修井技术8）深井在速度、周期、质量、效益诸方面赶上世界先进水平的有关技术9）滩海、近海、远海钻井、完井技术10）钻井和完井用钻头、工具、装备的现代化建设2/6/202360李琪主讲*长期（2020—2050年前）除继续研究上述10项外建议再考虑一下5项1）全自动化—闭环钻井（可先搞井下闭环钻井）2）现代完井技术（智能完井、选择性完井、遥控完井）3）远程网络化钻井