【2017年整理】全球连续管钻井技术发展趋势分析.docx

全球连续管钻井技术发展趋势分析文|苏瑞臻 ? ???等中国石油川庆地球物理勘探公司2010-2013年，国内外多个老油田向承担国内和国外石油工程服务的企业提出了采用连续管实施开窗侧钻井和加深钻井的需求，但由于目前国内的石油工程服务企业还不具备采用连续管钻井系统实施钻井的能力，因此最终只能放弃。作为油田公司，或者采用常规的钻井方式以高额的代价实施开采，但如果产出无法得到保障，将得不偿失。伴随着连续管钻井技术的发展，连续管钻井将在某些区域或某些特定条件下取代常规钻井技术，将催生钻井技术的革命，因此连续管钻井系统成为人们极需了解和掌握的热门技术。1?连续管钻井系统的发展和构成1.1?连续管钻井系统的发展自1962年California石油公司与Bowen工具公司联合研制的第一台连续管轻便修井机应用于石油工业，到现在已有52年的历史，从连续管一诞生人们就在探讨将其用于钻井服务。连续管钻井的概念和优点早在50年前就已被人们所认识，据记载，1964年Roy?H.Cullen?Research公司研制了一套连续管钻井系统，该系统由连续管和复合的电缆组成，外径为66.68mm，能循环钻井工作液和向井下电马达传送电信号。采用该系统在德克萨斯州Marble?Falls采石场的花岗岩地层上钻了一口直径为120.65mm，深度为304.8m的试验井。20世纪90年代初，法国Elf公司利用连续管技术进行老井加深，美国Oryx公司利用连续管技术侧钻水平井以及Ensco公司利用连续管技术进行欠平衡钻井试验的成功，极大地推动了连续管钻井技术的发展。连续管钻井技术作为一项成本低、效率高、安全可靠的钻井新技术，成为钻井领域的技术热点。至2003年，连续管钻井数达到7000多口。近年来，每年连续管钻井数在750～850口，其中包括老井侧钻定向井和新钻浅直井。2005年，全球连续管服务收益比2004年增长27％，达到16.84亿美元，其中连续管钻井占连续管服务市场的15％，其增长速度明显快于连续管在其他服务领域的应用。在加拿大，从2006年起采用连续管钻井的数量超过了1000口,?2007年在浅井作业中采用连续管钻井的比例达到27％，2008年这一比例达到了32％，这使得加拿大成为了采用连续管钻井最活跃的国家。美国也对连续管钻井技术表现出极大的兴趣，据估计美国每年有4000～5000口井适合采用连续管钻井。1.2?连续管钻井系统的构成1）?连续管系统。连续管作业设备与传统的钻机和修井机不同，它将常规的无数根9?m左右长的钻杆或油管变成了一根连续不断的、无接箍的、单根工作管串，像电缆一样用一个工作滚筒来容纳、固定和运载，该工作滚筒在施工中具有收和放连续管的功能，入井的一端连接井下工具串，实施井下作业，管串通过注入头的操控实现起下作业，地面的一端在工作滚筒的最里面，通过旋转弯头与泵注设备始终相连，在起下连续管的过程中可保持不间断的工作液循环。不像传统的钻机，在增减管柱的时候，必须停止泵注工作液，使得井下的工作情况变得复杂，不好控制。这是连续管设备的一大优势，使其带压施工作业变得简单易控制，因此连续管设备具有较好的带压和欠平衡施工能力。整个系统由液压元件来操控，安全性和自动化程度较高，近年随着干式操作系统的应用和发展，加速了连续管控制系统向自动化和程序化发展的步伐，自动司钻就是其代表。2）提升系统。在连续管开展钻井作业的初期，注入头井口支撑塔架和基座的作用主要是对注入头的支撑。但随着连续管钻机的发展和连续管复合钻机的出现，注入头井口支撑塔架和基座开始向多功能复合井架方向发展。如下图所示。3）井控系统。在钻井过程中，防喷器组是用来有效控制井内压力的，是预防和防止井喷事故发生的专用设备。在连续管欠平衡钻井作业中，防喷器的重要性更加突出。通常需要配备两套防喷器组，一套用于连续管，另一套用于井底钻具组合。用于连续管的典型防喷器组由防喷盒、全封闸板、剪切闸板、卡瓦闸板、半封闸板、带隔离阀的压井管汇四通等组成。用于井底钻具的典型防喷器组由环形防喷器、全封闸板、半封闸板和带有隔离阀的钻井四通等组成。如下图所示。4）井下钻具组合和导向系统。井下钻具组合（图3）和导向系统是连续管实现定向钻井的核心，通过随钻测井仪器得到的井底信息来控制井底钻具的方向和角度，实现井眼轨迹在控制中钻进。①BHA底部钻具组合。一般情况由连续管连接器、止回阀（或称单向阀）、释放器（丢手）、循环接头、非转动连接器、定向器和均衡接头、钻铤、泥浆马达、钻头等构成。②?MWD随钻测量系统。随钻测量系统是连续管钻井BHA的重要组成部分，用于在钻进条件下实现定向数据、地层参数和井下钻井参数的测量与传输。由井底向上传递测量数据，通常有两种方法：①?钻井作业采用单相钻井液，则利用钻井液脉冲系统传递测量数据；②?钻井作业采用两相钻井