[國外聚焦]國外石油工業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)與科技發(fā)展（下）
6.自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)
自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)通過井下測量、地面測量、數(shù)據(jù)采集、綜合解釋、地面過程控制、井下過程控制6個(gè)過程實(shí)現(xiàn)鉆井自動(dòng)化。
到2001年1月為止，貝克休斯公司已采用自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)鉆進(jìn)了71萬m的進(jìn)尺。自1977年自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)投入使用以來，在15個(gè)國家共打486口井。共節(jié)省了3億美元的綜合成本。
7.膨脹管制造和應(yīng)用技術(shù)
膨脹管技術(shù)問世于80年代初，是由前蘇聯(lián)研制成功的。當(dāng)時(shí)是用的是93號(hào)鋼制成的異形管。當(dāng)鉆遇水層或破碎帶而無法正常鉆進(jìn)時(shí)，將其下入井內(nèi)，用擴(kuò)管器將異型管擴(kuò)成圓形并使其靠在井壁上，借以封堵水層和破碎帶。到90年代末，美國研制出割縫膨脹管，這種割縫膨脹管比異型管更容易擴(kuò)徑，因此其封堵破碎帶的效果更好。據(jù)稱，如果連續(xù)下這種割縫膨脹管用以封隔地層，可以少下一層或幾層套管，從而可大副都降低鉆井成本。
未來的鉆井技術(shù)發(fā)展將繼續(xù)以降低勘探開發(fā)總成本和鉆井直接成本為主要目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆井為核心的研究內(nèi)容帶動(dòng)整個(gè)鉆井技術(shù)的進(jìn)步。鉆井技術(shù)將更好地與地質(zhì)、地震、測井和錄井等專業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合，形成一套高效的鉆井系統(tǒng)，不斷提高油氣勘探成功率和單井產(chǎn)量，縮短鉆井時(shí)間，降低“噸油成本”。21世紀(jì)初的重要鉆井技術(shù)發(fā)展方向包括以下幾個(gè)方面：
(1)多分支井。多分支井的鉆井與完井技術(shù)將進(jìn)一步得到完善和發(fā)展，并將廣泛應(yīng)用于老油田和海上油田。
(2)大位移井。大位移井鉆井技術(shù)將進(jìn)一步圍繞降低成本、減少風(fēng)險(xiǎn)和提高成功率的目標(biāo)而發(fā)展，將更廣泛地用于海上油田、灘海油田和其他地面條件受到限制的油田。
(3)欠平衡鉆井。欠平衡鉆井技術(shù)將進(jìn)一步朝安全、簡便和適用的方向發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于保護(hù)油層和提高鉆井速度具有重要意義，將廣泛用于低壓低滲油田和老油田。
(4)鉆井信息技術(shù)，包括隨鉆測量、隨鉆測井、隨鉆地震和實(shí)時(shí)三維井眼軌跡監(jiān)測(與地質(zhì)模型結(jié)合)等技術(shù)。各種井下傳感器的位置將進(jìn)一步朝鉆頭附近移動(dòng)，能夠探測鉆頭前方的地層信息，更好地實(shí)時(shí)監(jiān)測地下情況，修改地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)地面與地下的雙向通信，進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。
(5)連續(xù)管鉆井技術(shù)。連續(xù)管、連續(xù)管鉆機(jī)和連續(xù)管鉆井配套的工具(如小直徑井下馬達(dá)、鉆頭和測量工具等)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。連續(xù)管鉆井技術(shù)在分支井和小井眼鉆井方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
(6)可膨脹套管技術(shù)。常規(guī)鉆井中是將固定尺寸的套管下入井中，從井口到油層的尺寸是逐漸縮小的。因此，有可能因?yàn)榫鄢叽缍拗颇骋簧疃鹊木伦鳂I(yè)，甚至不能達(dá)到目的層。殼牌研究中心最近開發(fā)了膨脹式割縫管和實(shí)體套管，其中膨脹式割縫管的直徑可膨脹至原有的2倍。這項(xiàng)技術(shù)具有重要的意義，一是可以簡便有效地解決復(fù)雜井段的井壁穩(wěn)定問題，二是可以減少上部井眼的尺寸和套管層數(shù)，甚至在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)從井口到井底以同一尺寸鉆井，這樣可以鉆更深的直井和大位移井，三是可以修復(fù)老井被損壞的套管,四是可以大大降低鉆井成本。
(7)自動(dòng)化鉆井。繼續(xù)開發(fā)研究井下鉆井、地質(zhì)信息采集與處理技術(shù)，可遙控井下工具及井下自動(dòng)執(zhí)行裝置等。
(8)深水鉆井。在過去的十多年里，人類的石油鉆井活動(dòng)已經(jīng)從1983年的300m水深擴(kuò)展到了1998年的2300m水深左右。為有效地開發(fā)深水油氣資源，深水鉆井技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。
自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)通過井下測量、地面測量、數(shù)據(jù)采集、綜合解釋、地面過程控制、井下過程控制6個(gè)過程實(shí)現(xiàn)鉆井自動(dòng)化。
到2001年1月為止，貝克休斯公司已采用自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)鉆進(jìn)了71萬m的進(jìn)尺。自1977年自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)投入使用以來，在15個(gè)國家共打486口井。共節(jié)省了3億美元的綜合成本。
7.膨脹管制造和應(yīng)用技術(shù)
膨脹管技術(shù)問世于80年代初，是由前蘇聯(lián)研制成功的。當(dāng)時(shí)是用的是93號(hào)鋼制成的異形管。當(dāng)鉆遇水層或破碎帶而無法正常鉆進(jìn)時(shí)，將其下入井內(nèi)，用擴(kuò)管器將異型管擴(kuò)成圓形并使其靠在井壁上，借以封堵水層和破碎帶。到90年代末，美國研制出割縫膨脹管，這種割縫膨脹管比異型管更容易擴(kuò)徑，因此其封堵破碎帶的效果更好。據(jù)稱，如果連續(xù)下這種割縫膨脹管用以封隔地層，可以少下一層或幾層套管，從而可大副都降低鉆井成本。
未來的鉆井技術(shù)發(fā)展將繼續(xù)以降低勘探開發(fā)總成本和鉆井直接成本為主要目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆井為核心的研究內(nèi)容帶動(dòng)整個(gè)鉆井技術(shù)的進(jìn)步。鉆井技術(shù)將更好地與地質(zhì)、地震、測井和錄井等專業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合，形成一套高效的鉆井系統(tǒng)，不斷提高油氣勘探成功率和單井產(chǎn)量，縮短鉆井時(shí)間，降低“噸油成本”。21世紀(jì)初的重要鉆井技術(shù)發(fā)展方向包括以下幾個(gè)方面：
(1)多分支井。多分支井的鉆井與完井技術(shù)將進(jìn)一步得到完善和發(fā)展，并將廣泛應(yīng)用于老油田和海上油田。
(2)大位移井。大位移井鉆井技術(shù)將進(jìn)一步圍繞降低成本、減少風(fēng)險(xiǎn)和提高成功率的目標(biāo)而發(fā)展，將更廣泛地用于海上油田、灘海油田和其他地面條件受到限制的油田。
(3)欠平衡鉆井。欠平衡鉆井技術(shù)將進(jìn)一步朝安全、簡便和適用的方向發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于保護(hù)油層和提高鉆井速度具有重要意義，將廣泛用于低壓低滲油田和老油田。
(4)鉆井信息技術(shù)，包括隨鉆測量、隨鉆測井、隨鉆地震和實(shí)時(shí)三維井眼軌跡監(jiān)測(與地質(zhì)模型結(jié)合)等技術(shù)。各種井下傳感器的位置將進(jìn)一步朝鉆頭附近移動(dòng)，能夠探測鉆頭前方的地層信息，更好地實(shí)時(shí)監(jiān)測地下情況，修改地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)地面與地下的雙向通信，進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。
(5)連續(xù)管鉆井技術(shù)。連續(xù)管、連續(xù)管鉆機(jī)和連續(xù)管鉆井配套的工具(如小直徑井下馬達(dá)、鉆頭和測量工具等)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。連續(xù)管鉆井技術(shù)在分支井和小井眼鉆井方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
(6)可膨脹套管技術(shù)。常規(guī)鉆井中是將固定尺寸的套管下入井中，從井口到油層的尺寸是逐漸縮小的。因此，有可能因?yàn)榫鄢叽缍拗颇骋簧疃鹊木伦鳂I(yè)，甚至不能達(dá)到目的層。殼牌研究中心最近開發(fā)了膨脹式割縫管和實(shí)體套管，其中膨脹式割縫管的直徑可膨脹至原有的2倍。這項(xiàng)技術(shù)具有重要的意義，一是可以簡便有效地解決復(fù)雜井段的井壁穩(wěn)定問題，二是可以減少上部井眼的尺寸和套管層數(shù)，甚至在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)從井口到井底以同一尺寸鉆井，這樣可以鉆更深的直井和大位移井，三是可以修復(fù)老井被損壞的套管,四是可以大大降低鉆井成本。
(7)自動(dòng)化鉆井。繼續(xù)開發(fā)研究井下鉆井、地質(zhì)信息采集與處理技術(shù)，可遙控井下工具及井下自動(dòng)執(zhí)行裝置等。
(8)深水鉆井。在過去的十多年里，人類的石油鉆井活動(dòng)已經(jīng)從1983年的300m水深擴(kuò)展到了1998年的2300m水深左右。為有效地開發(fā)深水油氣資源，深水鉆井技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。
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