1中石油钻井科技发展趋势.ppt

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1、孙宁2010.9.,中石油钻井科技发展趋势,2,一、“十一五”钻井科技成果二、“十二五”钻井发展需求分析三、“十二五”钻井科技发展趋势四、2020年钻井科技展望,中石油钻井科技发展趋势,3,一、“十一五”钻井科技成果,“十一五”期间，钻井专业紧密围绕提升对勘探开发主营业务的支撑保障能力和核心竞争力两大目标，以国家科技重大专项为龙头，实行国家项目、公司项目一体化组织，依托勘探开发重大工程，开展基础研究、技术攻关和重大现场试验，突破了地质导向、垂直钻井等10项核心技术，研发了9000/12000米钻机、连续管作业机等10项重大装备，形成了气体/欠平衡钻井等30项配套技术，有力地支撑了公司水平井、欠

2、平衡、提速提效提素等三大工程的实施以及油气“增储上产”目标的实现。,4,钻井工程技术研究院,西部钻探新疆钻井院,川庆钻探西安工程院,西部钻探吐哈钻井院,大港油田钻采院,川庆钻探广汉钻采院,钻探企业,优化整合钻井科技资源，成立总部层面的钻井工程技术研究院。公司现有12家钻井科研机构，其中总部层面2家，企业层面10家（共205个科室/中心），形成了一个整体两个层次的钻井技术研发服务体系。,西安管材研究所,主要从事参谋决策、战略规划、超前共性和重大技术研发,主要面对钻井现场，解决生产实际问题和制约生产的瓶颈技术,大庆钻探钻井院,长城钻探工程院,吉林油田钻井院,渤海钻探工程院,钻井科研机构不断完善,（

3、一）钻井科技创新体系建设取得积极进展,中油海工程院,总部层面,油企,企业层面,大港油田钻采院,吉林油田钻井院,5,“十一五”共投资1.93亿元，建立了油气钻井技术国家工程实验室、集团公司钻井工程重点实验室和钻井技术试验基地，为提升钻井研发能力提供了有力的支撑。,集团公司钻井工程重点实验室,钻井科研平台建设取得重大进展,集团公司钻井工程技术试验基地,（一）钻井科技创新体系建设取得积极进展,6,集团公司12家钻井院所员工总计3915人，其中科研人员 2739人，工程院院士2人，集团公司高级技术专家20人。博士占6%，硕士占17%，高级工程师及以上人员占11.3%。,形成了一支钻井科研专业人才队伍,

4、（一）钻井科技创新体系建设取得积极进展,7,（二）钻井科技创新成果丰硕,承担国家重大专项项目（6个课题）、863重大项目（7个课题）、海洋863重大项目3个课题和973重大项目（6个课题）共22个课题。中央财政资助经费3.1亿元。组织实施了“钻井新技术新方法研究”等5个公司重大科技项目（23个课题），投入科技经费3.9亿元。,“十一五”钻井科研部署,8,（二）钻井科技创新成果丰硕,“十一五”钻井重点项目科研部署表,9,“十一五”钻井科技目标完成情况,（二）钻井科技创新成果丰硕,10,（二）钻井科技创新成果丰硕,“十一五”钻井创新主要成果,11,国家奖励4项技术发明奖1项技术进步奖3项集团公司奖

5、励33项特等奖1项一等奖6项二等奖16项三等奖10项,20062009年获得科技奖励37项，其中国家奖励4项、集团公司奖励33项,（二）钻井科技创新成果丰硕,12,（1）研发出一批核心装备,打破国外垄断，实现产业化,13,研制成功万米钻机及配套装备，提高了深层钻探能力,温家宝总理在2008年6月23日院士大会上指出：“必须依靠科技解决能源保障和节能降耗问题。12000米钻机研制成功打破了超深井钻井装备依赖国外的局面”。,具有自主知识产权的9000米钻机实现产业化。研制成功全球技术最先进的特深井陆地12000米钻机，形成2项发明专利和7项实用新型专利，被两院院士评选为2007年“中国十大科技进展

6、”，使中国成为继美国之后第二个拥有万米级交流变频钻探装备的国家，2009年在川科1井完成工业应用试验。,12000米钻机,14,研制成功CGDS-I地质导向钻井系统，打破国外垄断,研制成功CGDS-I近钻头地质导向钻井系统，并实现产业化，打破国外垄断，使我国成为继美国、法国之后第3个掌握该项技术的国家。自2006年1月至今，在冀东、辽河、四川、江汉、吉林等油田应用27口井，提高了储层钻遇率。获国家发明专利13项、获授权6项；形成23项专有技术。获2009年度国家技术发明二等奖。,CGDS-系统组成,15,研制成功连续管作业机，填补国内空白,突破了连续管板板对接、管管对接等核心技术，建成国内首条

7、连续管生产线。已生产13连续管近10万米。成功研制国内首台CT38连续管作业机，整机性能与国外先进产品相当，并实现产业化，具备年产20台套的生产能力。先后在辽河、四川、大港、冀东等油田进行了57口井71井次的现场应用，提高了作业效率。申请专利14项（发明专利7项），制定标准4项。,连续管作业机,连续管下线,16,研制成功气体钻井专用空压机、增压机及空气锤等配套装备与工具，实现了气体钻井技术装备的国产化配套。研制成功带压起下钻装置、井下套管阀等装备与工具，实现了全过程欠平衡钻井技术装备配套。申请国家专利62项，其中发明专利14项。,空气压缩机,空气锤,气体/欠平衡钻井装备国产化，促进规模化应用,

8、气体钻井配套装备,17,自动垂直钻井系统的研制取得突破,渤海钻探通过国际合作，研制成功VDT5000自动垂直钻井工具，在塔里木迪纳3井、克深5井等4口井进行了试验应用，单井工作时间突破100小时。西部钻探自主研制出12垂直钻井工具，在新疆T82066井等3口井进行了试验应用，单井工作时间达到了138小时。钻井工程技术研究院自主研制出12垂直钻井工具，在冀东、长庆、玉门等3口井进行了现场试验，累计工作时间135小时。申请国家专利20项，其中发明专利3项。,自主研制的垂直钻井系统,18,双燃料发动机在吐哈、苏里格成功应用，柴油综合替代率达到70%以上。完成了3000系列天然气发动机的样机制造。经海

9、南福山油田4口井试验 验证，可适应井深2000米的井，目前已生产30台，投入规模应用。,研制成功双燃料/天然气发动机，以气代油、促进减排,柴油天然气双燃料发动机,19,（2）水平井/分支井技术跨越式发展，大幅提高单井产量,十一五期间，水平井在集团公司得到大规模应用，实现了“三提三降”，平均单井产量提高35 倍,取得显著的经济社会效益。,三 提 提高了新井单井平均日产量 提高了储量动用程度 提高了油藏的采收率,三 降 降低了开发钻井数 降低了土地占用总量 降低了开发操作成本,集团公司近年完成水平井统计,20,水垂比最大：大港庄海8NM-H3井完钻井深4728.5m，水垂比3.92水平位移最大：大

10、港张海502FH井，斜深5387m，位移4128m水平段最长：四川广安002-H1井，水平段长达到2010m分支数最多：辽河静52-H1Z井20分支垂深最浅：新疆油田hqHW001井，垂深126m，完钻斜深354m井深最深：塔里木油田DH1-H7井，完钻井深6387m,水平井/分支井技术创造了一批新纪录,21,水平悬空侧钻技术减阻降扭技术分支井眼轨迹控制技术分支重入技术,分支水平井增加了单井泄油面积，提高了单井产量,辽河静52-H1Z井完成20个分支，水平段累计长度4334米。辽河小35-HZ1分支井跨越两个断块，钻遇三个油层，控制储量85万吨，日产油180吨，是相邻直井的6-8倍。,关键技术

11、,22,大位移钻井取得实质性突破，实现“海油陆采”,旋转导向技术 漂浮下套管 优质泥浆 减摩降扭技术,庄海4X1断块,庄海8断块,埕海1号人工岛,庄海8断块距1号人工岛3-5km，目前已钻成了11口大位移水平井。,十一五以来，大港滩海共完成水垂比大于2的大位移水平井17口、大于3的3口，大于4000m位移的4口，庄海8NM-H3井完钻井深4728m，水垂比3.92，连续刷新中石油大位移井记录。,关键技术,23,2008年在四川钻成集团公司第一口全过程欠平衡水平井-广安002-H1井。水平段长2010米，创集团公司新纪录。获测试产量16.4万方，投产稳定生产天然气11.28万方。是邻近直井压裂改

12、造前的4倍。,欠平衡钻水平井取得突破，有效保护了储层,关键技术井下套管阀玻璃微珠降低密度钻井液全过程欠平衡钻水平井技术长水平段延伸技术,24,2008年在四川钻成集团公司第一口氮气钻水平井广安002-H8井。储层钻遇率80，测试获天然气产量18.6104m3/d，油产量2.94t/d，是邻近直井储层改造前产量的20倍以上。,关键技术电磁波随钻轨迹监测技术地质导向钻井技术,欠平衡钻水平井取得突破，有效保护了储层,25,（3）欠平衡钻井规模应用，提升了储层保护和发现水平,集团公司历年完成欠平衡钻井数,研发了井下套管阀和“冻胶阀”等关键技术，完善欠平衡钻井配套技术，实现了由单一的液体欠平衡到多种循环

13、介质的欠平衡和全过程欠平衡,推进了欠平衡技术在低压低渗油气藏的应用，为吐哈三塘湖、新疆火山岩、大港歧口、华北潜山等一批油气田的发现做出了重要贡献。,26,（3）欠平衡钻井规模应用，提升了储层保护和发现水平,形成了适用不同油气藏类型和储层特征的欠平衡钻井技术系列,27,1,“十一五”期间，继歧深-1井欠平衡钻井获得重大突破后，相继在滨深31、歧深8X1、滨海8井、海古1井通过推广应用欠平衡钻井取得重大勘探发现。滨深31在沙一下5465-5477.2m试油 8mm油嘴日产油48.6方、气12.36万方；滨海8井试油6.35mm油嘴日产油42吨。海古1井在奥陶系欠平衡钻进中发现多层油气显示，点火最高

14、火焰高4米。8mm油嘴日产气19.8万方,油压21.45兆帕。,欠平衡钻井为歧口凹陷油气及时发现发挥关键作用,28,欠平衡技术为吐哈三塘湖原油上产做出突出贡献,牛东地区UBD基础数据表（投产井）,不同钻井方式井数所占比例,不同钻井方式产量所占比例,关键技术 充氮气欠平衡钻井 冻胶阀全过程欠平衡,29,“冻胶阀”欠平衡技术入围“世界石油奖”,“冻胶阀”技术实现了低成本全过程欠平衡钻井，在吐哈牛东、玉门鸭儿峡、新疆克拉美丽等油气田8口井应用，取得明显效果。玉门鸭940井应用“冻胶阀”欠平衡技术共发现3套油气层，实现油层零污染,该井直接投产,原油产量是邻井的2.24.2倍，是鸭儿峡油田平均产量的3倍

15、。,鸭940井点火,成胶后的GBC冻胶,30,“套管阀”全过程欠平衡钻井技术取得显著效益,套管阀技术在新疆克拉美丽、四川广安、塔里木等地区推广应用30余口井，取得显著的经济效益。新疆夏72井采用套管阀全过程欠平衡技术，欠平衡井段长1511m，用4mm油嘴试产，日产原油86方，天然气3200方，使老区勘探取得重大突破。,夏72井应用套管阀,套管阀,31,气体钻井技术进一步完善配套，应用规模进一步扩大，大幅度提高了火山岩、砾石层、碎屑岩、碳酸盐岩等难钻地层的机械钻速，在川渝、松辽深层、塔里木山前等地区推广应用，平均钻速提高415倍，为四川龙岗、大庆徐家围子、塔里木大北等地区加快勘探开发进程提供了技

16、术支撑。,（4）气体钻井技术集成配套，成为提速的革命性技术,空气钻井,氮气钻井,泡沫钻井,32,继2006年龙岗1井气体钻井取得重大突破后，不断完善配套技术装备，并全面推广，气体钻井120余井次，进尺占总进尺46.8%，钻井时间为全部钻井周期的20%，气体钻井技术已经成为龙岗地区钻井工程的主导技术。,与川渝地区其它深井、超深井相比，龙岗地区在平均井深增加794米的情况下，钻井周期缩短290天，钻机月速度从400米增加到1000米。,四川龙岗采用气体钻井实现全面提速,-290 d,3.50倍,+794 m,33,大庆油田在徐深气田21口井应用气体钻井技术，平均单井进尺606m，机械钻速提高4倍以

17、上，钻井周期缩短10天，为火山岩地层提速探索出了一条新途径。,大庆徐深气田火山岩地层气体钻井提速显著,34,大北6井全井空气钻井进尺1774.53m，与邻井同比节约钻井时间近4个月。2010年4月，大北6井在3902-5012m井段，在地层出水每小时70方的条件下，成功实施了气体雾化钻井工艺，机械钻速7.74m/h。,塔里木砾石层气体钻井取得重大突破,塔里木山前柯东1、大北5、大北6井砾石层段，试验气体钻井取得突破，为提高塔里木山前巨厚砾石层段钻井速度、实现一年钻一轮探井（目前两年一轮）的探索出新途径。,35,为推进集团公司钻井持续“提速、提素、提效”，满足油气勘探开发快速发展需求，围绕长庆苏

18、里格、青海涩北、大庆海塔、玉门酒东等重点上产地区，组织开展了优化井身结构、钻头优选和个性化设计、高压喷射钻井等配套提速技术集成试验，取得显著成效，推动了公司整体钻井速度的持续提升，支撑了勘探开发主营业务的快速发展。,（5）钻井整体提速效果显著,集团公司历年平均机械钻速和钻井周期统计,36,苏里格钻井整体提速取得重大进展,通过开展PDC钻头优选、轨迹优化、复合钻进、优化钻井等技术集成应用，大幅度提高了钻井速度，有力地支撑了苏里格气田经济有效开发。直井钻井周期由2005年的 36.7天缩短到目前12.5天。丛式井钻井周期由2007年的 30.3天缩短到20天.水平井钻井周期由原来的 4个月缩短到4

19、0多天。,37,海-塔盆地整体提速效果显著,通过开展井身结构优化、钻头优选、防斜打快、微泡沫欠平衡钻井等技术集成应用，大幅度提高钻井速度。与2008年相比，2009年平均机械钻速提高42.16%，平均钻井周期缩短了33.56%。,38,青海涩北气田钻井提速取得突破,通过开展井身结构优化、淡水及盐水钻完井液、疏松砂岩及低温固井、浅层气活跃井控等技术集成应用，提速取得突破。与2006年对比，2009年涩北二号气田平均井深增加165米，平均机械钻速提高65%、完井周期缩短15%，为涩北气田的产能建设提供了技术支撑。,39,深井超深井钻井整体提速取得积极进展,在塔里木、新疆、玉门等西部和西南复杂深井、

20、超深井，试验和推广井身结构优化、复合钻井、个性化钻头设计、空气钻井等技术，钻井速度大幅提高。莫深1井用438天钻至井深7500m，同比庄2井速度提高了27.5%，提前118天钻达设计井深。玉门酒东井深5000m的井，机械钻速提高24.8%，钻井周期146天，缩短了103.3天。井深4000m的井，平均钻井周期74.7天，缩短了86.9天。,莫深1井,40,汇 报 内 容,一、“十一五”钻井科技成果二、“十二五”钻井发展需求分析三、“十二五”钻井科技发展趋势四、2020年钻井科技展望,41,要实现“十二五”油气战略规划，必须转变发展方式，走技术发展之路。,原油稳中有升 天然气快速发展 非常规天然

21、气步入接替,基于业务目标的钻井技术需求,油气战略规划,42,为保障油气“增储上产”、实施水平井、欠平衡钻井、提速提效三大工程和“走出去”战略提供支撑。到2015年，达到年钻进尺能力3000万米，水平井施工作业能力1500口，欠平衡作业能力达到500口，钻井速度年均提高5%，单队作业能力提高10%。,钻井业务规划,基于业务目标的钻井技术需求,43,基于业务目标的钻井技术需求,44,基于业务目标的钻井技术需求与技术能力差距分析,45,基于业务目标的钻井技术需求与技术能力差距分析,46,基于业务目标的钻井技术需求与技术能力差距分析,47,钻机运移性差、自动化程度低问题推覆体及山前高陡构造易斜、大段砾

22、石层钻速慢问题深部高研磨性地层钻进慢的问题窄密度窗口安全钻井问题薄层水平井钻遇率低、大位移井延伸能力问题气体/欠平衡钻井能力拓展技术问题复杂天然气井的固井、完井问题特殊工艺井完井手段不足问题复杂地质条件优快钻井的钻完井液问题海洋深水钻井技术及装备缺乏问题,十大技术问题,八大区域,松辽渤海湾鄂尔多斯塔里木准噶尔柴达木四川海外,三大攻关领域,自主创新（装备与工具）钻井提速钻井提效,基于业务目标的钻井技术需求与技术能力差距分析,48,差距分析技术水平,49,差距分析技术水平,50,差距分析技术水平,51,差距分析技术水平,52,优先发展技术测评,163,79,专家测评,技术需求31项,现实生产力的主

23、体技术117项,前瞻性技术15项,全方位调研,200项合并成31项,通过双矩阵测评，得出了技术的优先排序，并用优先技术组合项目。从163项技术中优选出79项高分值的技术进入项目部署。,技术测评分析,53,一、“十一五”钻井科技成果二、“十二五”钻井发展需求分析三、“十二五”钻井科技发展趋势四、2020年钻井科技展望,中石油钻井科技发展趋势,54,强化主营业务战略驱动的科技发展理念，坚持“突出重点、攻克关键、创新与再创新并重、务求突破和有所作为”的指导方针，紧紧围绕主营业务目标与需求，着力突破制约钻井业务发展的重大核心技术、关键技术和装备，加大钻井基础理论研究，加快组织实施好钻井重大科技专项和重

24、大现场试验项目，加快新技术集成与新成果转化；全面提升公司钻井科技自主创新能力和技术竞争实力，在钻井提速、提效、提升竞争力等方面闯出路子，为勘探开发主营业务的又好又快发展提供技术支撑和保障。,发 展 思 路,（一）科技发展目标,55,打造十大钻井利器（9+1）,23/8连续管作业机及27/8连续管钻机3000米全液压钻机旋转导向钻井系统CGDS-II 地质导向系统控压钻井装备井口连续循环钻井装置垂直钻井工具井下风险监控系统电磁波随钻测量系统钻井工程设计与控制一体化软件,（一）科技发展目标,56,随钻测量与控制技术控压钻井技术复杂地层高效破岩技术水平位移6000米以上大位移井技术连续管钻井技术适应

25、地层出水的气体钻井技术大温差、长封固段固井技术复杂深井安全钻完井液技术,突破八项关键技术,（一）科技发展目标,57,复杂深井优快钻井技术（提速提效）欠平衡/气体钻井技术（提速提效）全过程欠平衡钻井技术（提效）水平井/分支井钻井技术（提效）大位移井钻井技术（提效）高压喷射钻井技术（提速）,完善拓展支撑公司主营业务的六项技术,（一）科技发展目标,58,（一）科技发展目标,59,国际领先,国际先进,国内领先,国内先进,（一）科技发展目标,气体钻井、达到国际领先水平。自动垂直钻井工具、电磁波随钻测量系统、地质导向钻井系统、井下风险控制系统、控压钻井装备、井口连续循环系统等达到国际先进水平。连续管钻井系

26、统、旋转导向、钻井工程设计与控制软件达到国内领先。,钻井装备与软件,60,钻井集成配套技术,（一）科技发展目标,欠平衡/气体钻井技术、高压喷射钻井技术达到国际领先水平全过程欠平衡、水平井/多分支井钻井技术、复杂深井优快钻井技术等达到国际先进水平。大位移井钻井技术达到国内领先。,61,。,（二）规划部署,提高单井产量、全面持续提速，有效支撑国内、国外勘探开发需要提高核心竞争力，全面提升钻井专业技术水平，不断拓展海外市场,1：攻克一批关键技术，打造一批利器,2：突破一批核心技术，储备一批超前技术,3：集成配套一批先进实用技术，推广一批成熟技术,62,（二）规划部署,63,一、“十一五”钻井科技成果二、“十二五”钻井发展需求分析三、“十二五”钻井科技发展趋势四、2020年钻井科技展望,中石油钻井科技发展趋势,64,四、2020年科技展望,2020年，油气钻井技术整体进入国际先进行列，由钻井大国变成钻井强国。陆上油气钻井技术部分达到国际领先水平，海上钻井从浅水发展到深水，达到国内先进水平。,（二）主要发展方向,（1）提高单井产量、降低钻井成本的钻井高新技术（2）万米深层资源钻探技术（3）海洋深水钻井关键技术与装备（4）随钻测量与自动控制技术（5）地质、油藏、工程一体化钻完井技,（一）2020年远景目标,65,谢谢！,