油气井工程科技进展总结.docx

第一章复杂井钻井设计控制基础研究——高德利复杂结构及其科技问题：我国剩余的油气资源大多为低渗透、非常规及深层、深海等其科技问题难动用储量，对复杂油气井工程提出了重大需求：①低渗透、非常规等油气资源的高效开发，对复杂结构井优化设计与定向钻完井技术提出了重大需求，急需科学理论指导；②深层油气资源（5千米?8千米）的勘探开发依赖深井、超深井，势必遭遇复杂地层（如盐膏层、腐蚀环境等）的挑战，急需理论创新与技术突破；③海洋深水区（5百米?3千米）油气资源的勘探开发，面临“下海、入地”的双重挑战，急需深水钻完井理论与技术装备的支撑。①直井复杂地层：浅井（3千米）；中深井（4.5千米）；盐下油气井高温高压井（井底100 1 0℃）酸性；100MPa、150℃）；气井；深井（4.5千米-6千米）、超深井（6千米）②斜井大位移：定向井、水平井、丛式井；大位移井（水平位移3千米，水垂比≧2），高水垂比（3）大位移井，超大位移井，等③复杂结构井：双水平井、多层或同层多分支井、鱼骨形多分支井；U形井、多功能组合井，等④海洋深水：近海、浅海；次深水（0.3千米-0.5千米）；深水（0.5千米-1.5千米）；超深水（1.5千米）。复杂深井：酸性气井、盐下钻探、山前构造等。地层：具有多孔介质高温高压、岩性复杂、油层堵塞及高地应力等特点。管柱：井眼约束长管柱拉、压、弯、扭等受力和变形复杂，摩擦磨损和失稳失效严重；流体：井底淹没射流偏心环空多相流、多功能流体性能调控等复杂。井眼稳定保安全，轨迹控制中靶眼，高效破岩提钻速，储层保护效益见；复杂井型设计难，固井完井不简单，高端技术涉及多，智能控制当为先。大位移钻井设计控制：大位移井（ERW），是挑战钻井极限的前沿技术，其水平位移超过3千米甚至上万米，其主要用途如下：①在海上，基于同一平台钻大位移井，可以高效开发卫星型油田，使原来无法动用的海洋油气资源得以高效开发；②在滩海或湖泊等区域，可用大位移井实现“水下油气陆地钻采”，既经济又环保；③在争议海域，可用大位移井维护国家海洋权益。提出了大位移定向钻井延伸极限的新概念，以井底破漏为临界条件，创立了大位移定向钻井裸眼延伸极限的预测模型及综合评估方法：大位移钻井防磨减阻工具：①使用5-7/8″铝合金钻杆、带倒划眼齿的PDC钻头；②使用VERSACLEAN油基钻井液、石墨粉、塑料小球等；③使用防磨减扭工具：非旋转钻杆保护器，LOTAD减阻器，钻杆耐磨带，等等。页岩地层可钻性的各向异性：①垂直层理面的可钻性级值低于平行层理面的可钻性级值页岩地层可钻性的各向异性；②页岩地层的PDC钻头可钻性好于牙轮钻头可钻性；③可钻性级值随岩心轴线与层理面法线的夹角成二次函数变化。导向技术：①井下动力钻井滑动导向②复合钻井旋转导向③自动旋转导向钻井系统复杂结构井磁导向钻井：①邻井距离随钻电磁探测系统②丛式井随钻电磁防碰系统③救援井连通系统微小井眼CT钻井导向钻具系统：微小井眼CT钻井技术：是指井眼直径小于88.9mm，以CT作为钻柱，采用井下动力钻具导向钻井系统滑动钻进的特殊工艺钻井技术。水平井与压裂设计控制技术：水力打孔压裂参数整体优化设计技术。由于水平井在油层内形成通道，压裂改造时可以形成多条平行裂缝。所以直井同样需要在油层内建立通道，压裂后可形成平行裂缝。水力喷射打孔可以在油层内形成通道，其技术优势：孔径大、穿透深，不受地应力影响，可定向深穿透水力打孔。水平井压裂完井射孔优化设计技术。射孔的方位角(射孔与H的夹角)和相位角（一对射孔之间的夹角）对破裂压力的影响。传统水力裂缝延伸理论是基于I型断裂韧性的“张开型扩展”理论。对于水平井水力裂缝延伸，提出了基于I型和II型断裂韧性复合的“错动+张开型扩展”的非平面延伸理论。新理论的核心是提出了裂缝弯曲扩展的判据。深水钻井特点与设计控制：①水深 Deepwater②不稳定海床－ Unstable Seabed③地层强度低－ Low FractureGradient（对于相同沉积厚度的地层来说，随着水深的增加，地层的破裂压力梯度在降低，致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄，容易发生井漏等复杂情况）④深水低温－Low Temperature（海床以上温度随深海水温度分布度下降；海床以下温度随深度上升。）⑤浅层流（水/气）－Shallow Flow（危害：冲蚀套管严重时导致套管屈曲破裂；2）冲蚀浅部地层，导致井口失稳；3）引起井涌、井喷等井控问题，4）延长钻井作业的非生产时间，造成严重的经济损失。）⑥气体水合物－Gas Hydrates为了提高井眼轨迹控制的质量和效率，应通过各向异性设计使钻头与BHA匹配。大位移钻井裸眼延伸不仅存在极限值，而且具有各向异性特性，在工程风险设计与控制中应认真考虑。第二章水平井完井管柱力学与设计控制技术——高宝