智能化自动化钻探技术与装备发展概述

持续开展大深度智能地质钻探关键技术与装备的研发是当前钻井技术发展的主要方向,同时也是实现深地开拓必要的科技手段之一。本文简要回顾了钻探技术与装备发展概况,介绍了智能化自动化钻井技术与智能化自动化钻井工具。并结合现阶段我国5000米智能化自动化钻探技术与装备的研究进展,重点介绍了项目研究目标、研究内容和预期成果,提出了我国现阶段智能化自动化钻探技术与装备发展目标,以期为探索地球深部奥秘、勘探深部资源提供技术装备支撑。     

超深井钻探与深部地质学

超深井(Super deep well)的定义随着钻探工程技术的发展和钻井深度的不断加深而变化。1969年以来,国际上习惯于将用旋转钻机(石油钻机)施工的6000米以深的井和用地质岩心钻机施工的2500米以深的钻孔,通称为超深井。近三十年来,由于近代科学技术的飞速发展,促使地质科学向外层空间和地球深部(内层空间)两个方向发展,从而使人类探索地球深部的奥秘有了可能。深部地质学—一门新兴的地质学科正在兴起。为研究地壳与上地幔专门施工的地质井、地层井,赋予超深井以崭新的含义,称为莫霍井(Mohole),深度通常     

庆深气田深层勘探钻井配套技术研究与应用

针对庆深气田深部地层的地质特点,开展深层天然气勘探钻井配套技术研究。在非储层试验深层提速配套钻井技术、空气钻井工艺技术;在储层采用欠平衡钻井、充气钻井工艺和储层保护技术。通过近2年来在庆深气田深探井试验了23口井深层提速钻井配套技术,13口井欠平衡钻井技术,1口充氮气钻井技术,1口空气和充空气钻井技术,大幅度提高了钻井速度,及时发现和有效保护了气层,取得了重大的技术突破,为松北深层徐家围子地区天然气勘探展现1000亿m3储量规模起到了关键技术作用。     

广西环江凹陷深部岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及古环境意义

深部岩溶是碳酸盐岩地区深部油气资源勘探中不可避免的问题。深部岩溶发育期次的确定是岩溶储层地质的技术难题。广西环江凹陷在页岩气钻井中发现大量深部溶洞且充填物丰富多样,成为深部岩溶发育期次研究的良好素材。文章对HD1-4钻井揭露的深部岩溶缝洞充填物及地表岩溶缝洞充填物进行碳氧同位素分析,揭示出环江地区的4种不同岩溶环境:同生期或准同生期岩溶环境、表生期大气淡水岩溶环境、中浅埋藏岩溶环境、深埋藏或热液岩溶环境,环江地区深部岩溶发育为4期不同岩溶环境叠加的效果,主要受到热液岩溶环境和大气淡水岩溶环境的影响。      

国际大陆地壳深钻井与超深钻井会议概况

国际上深钻井和超深钻井的计划是与国际间岩石圈及其动力学研究计划紧密相连的、很多国家热心与科学深部钻探,为的是能更好地认识地壳与上地幔的结构,物质组成与状态,深入了解能源和矿产资源的起源及动力演化过程。现将已开的两次会议情况简述如下:     

深孔超深孔岩心钻探的若干问题

深孔、超深孔岩心钻探是了解地壳深部地质构造，调查与开发地壳深部资源的重要手段。为了探索地球内部组成，开发利用地下热能及油、气、水等资源，近十余年来，美国、苏联都打了一批深井和超深井。在岩心钻探方面，南非打的钻孔最深，其中有一个孔达到了4576.8米，日本打的钻孔较南非稍浅些，最深为3030米。我国的岩心钻探最深孔为2503.86米。可以预料，随着我国社会主义建设事业的不断发展，今后深孔及超深孔岩心钻探任务，必将越来越多，越打越深。深孔和超深孔岩心钻探的课题已经摆到了我们的面前。怎样打好深孔，这是一个急待我     

苏北淮阴凹陷上白垩统浦口组盐岩成因探讨

淮阴凹陷浦口组的二段和三段为一套厚度达千米的膏盐岩一碎屑岩沉积体系,对含盐层系的主要沉积相类型及其特征的分析和研究,结合该区构造、钻井、测井、地震、盐岩化学等资料的综合分析,初步认为该套厚层盐岩主要与半深湖沉积有关,深部古老地层中的盐类物质是盐岩的主要盐源,盆地边缘及内部的深大断裂是沟通凹陷与地壳深部盐类物质的通道。     

连续循环系统在科学超深井中的需求分析

作为“入地”重要手段的科学深井、超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为“伸入地壳的望远镜”。科学超深井井内超高温高压成为钻井作业中突出的技术难题之一,其对钻井液、井底动力机具、井下检测仪器、铝合金钻柱提出了极为苛刻的要求,致使工程难度增大、风险提高、工期加长。通过对科学超深井钻井工程特点的总结,分析了钻井液连续循环对井眼稳定性和井底温度的影响,得出了连续循环系统对于科学超深井钻井作业具有较强的技术需求的结论。对我国未来万米科学超深钻计划提供了技术支持。     

大港油田优快钻井配套技术研究

大港油田深井、超深井提速困难主要是由于馆陶组厚层底砾岩和沙河街组致密泥岩的岩石可钻性差、深部油气藏存在异常高温、高压现象,且钻井液具有高密度和高粘度的特点。为探索适合大港油田的深井、超深井优快钻井配套技术,结合滨深24-5-27井的钻井实例展开了研究。通过优选钻井液体系、应用精细控压钻井技术,以及高效PDC钻头+螺杆马达复合钻井技术,实现该井完钻井深4510 m,钻井周期36天,全井平均机械钻速为11.56 m/h的快速钻井效果。研究结果表明,该井钻井周期的缩短主要得益于全井机械钻速的提高,以及生产组织的有序衔接和保证。相对所在区块的历史指标井,该井机械钻速提高15.27%,二开和三开的生产组织时间缩短31.68%,钻井周期缩短18.78%。该优快配套钻井技术可为大港油田高效开发深部油气藏提供工程技术保障。     

世界上最深的钻井

苏联“‘越深’钻探计划科学委员会”主席、新近被任命为地质部部长的Y·A哥兹洛伏斯基(Kozlovsky)教授首次披露了世界上最深钻孔的有关消息.第一口超深钻井位于苏联科技半岛以北靠近挪威边境的地区.钻采开始于1971年,计划钻深15000米,1982年已钻进11500米.第二口超深钻井位于第一口钻井以南的阿塞拜疆,自1977年开钻以来,已完成进尺8000米,计划钻深15000米.从哥兹洛伏斯基公布的首批详细资料中人们将会注意到下述事实:就象在地表浅处一样.混合岩岩基内的裂隙带和破碎带中存在着含矿溶液和天然气的循环流动,而尤其存在着硫化物的矿化富集.     

超深井煤系地层的钻进工艺

在超深地热井施工中,深部的煤系地层是事故的多发层段。利用高压喷射快速钻井技术和适合的聚合物泥浆体系,顺利的钻过埋深超过2 000多m和3 000多m的煤系地层,防止了事故的发生,提高了钻进效率。     

钻进小口径油气普查和勘探井的技术经济指标

丘缅地质局于1957年开始钻进缩小口径的深勘探井.在别列左夫含气地区钻完了两个深达1500—1600米的钻井;在富洛罗夫地区已钻完的钻井深度达3200米.根据所取得的技术经济指标,有可能做出钻进缩小口径钻井合理性的结论.小口径钻井工作量的增长资料列入表1.     

钻井泥浆冷却技术发展现状与新型泥浆冷却系统的研究

在中高温地热钻井、深部油气钻井、冻土带钻井及天然气水合物钻井中,钻井泥浆冷却技术是钻井工艺中的关键技术之一。适当的井内循环泥浆温度是钻井作业安全快速进行的保证,根据泥浆冷却冷源获得方式的不同,将钻井泥浆冷却技术分为高温泥浆冷却技术和低温泥浆冷却技术。分别论述了在中高温地热钻井和深部油气钻井中采用的高温泥浆冷却技术,以及在冻土带和天然气水合物钻井中采用的低温泥浆冷却技术,并针对我国在低温泥浆冷却技术领域的现状,介绍了一种新型钻井泥浆冷却系统。     

塔北、塔中地区下古生界深埋藏古岩溶

应用钻井、测井、岩心资料及结合实验室包体测温、碳氧同位素等资料对塔北、塔中两地区深埋藏古岩溶进行了综合研究,划分出两类不同性质的古岩溶,即不整合面古岩溶与深部古岩溶。在不整合面古岩溶中,由于岩性及构造背景的差异导致古岩溶的剖面结构也完全不同。深部古岩溶存在有三种成因类型:①热液溶解作用;②有机酸溶解作用及③混合水溶解作用。不整合面古岩溶是研究区内的主要岩溶类型,也是古岩溶型储层的主要层位      

苏联SG—3号深钻实绩与存在问题

当前钻井最深记录,在学术钻探方面要算苏联科拉半岛SG—3号的12066米.石油钻探方面最深的是美国俄克拉何马州Bertha Rogers 1号的9583米.日本陆上钻井最深记录为新泻县属楼町SK-1D号的5301米.1.苏联SG—3号实绩 苏联科拉半岛SG—3号钻到深度 3000米时的地温梯度为预料的1℃/100m,但更深时每进100米增加2.5℃,深     

卡林金矿带深部找矿大有潜力——美国卡林矿带深部发现高品位、大吨位的金矿

卡林金矿带原勘查深度多在100—300米以上,属低品位、大吨位沉积岩容矿的微细浸染型金矿。1987年以来美国巴里克资源公司(属加拿大的)和美国纽蒙特金矿公司在内华达卡林金矿带的波斯特(Post)矿区执行深钻计划,打了一些深钻孔,在矿区深部发现了高品位、大吨位的深部波斯特一贝茨(Deep Post-Betze)硫化物金矿床,纽蒙特公司有一个终孔深度为623米的钻孔在389米往下打到了143米平均品位32克/吨的金矿石。     

中国大陆科学深钻发展的若干思考与建议

科学钻探是获取地球内部信息的最直接和最重要手段,在解决“向地球深部进军”战略科技问题上起着无可替代的作用。本文简要回顾国内外大陆科学钻探的发展历程和深钻的发展现状,分析大陆科学深钻发展特点与态势;围绕中国大陆科学深钻,梳理其关键科学技术问题、面临的挑战与机遇;在此基础上提出中国大陆科学深钻发展的目标、优先发展方向与发展途径建议。大陆科学深钻能够为地球动力学过程、地质灾害、地质资源和环境变化等全球关注的地球科学前沿问题提供独特的研究途径,但是其实施深度又受超高温和超高压等恶劣井眼环境的制约;现代科学技术的进步有力促进了大陆科学深钻中各项技术的发展,为超深井和特深井科学钻探提供重要支撑。中国大陆科学深钻应以9000～15000 m特深井为目标,注重“超深”“深时”和“深观”等领域的科学问题,优先发展地球深部构造、深部生命、深时气候和深部资源探测等方向,研究超深物质、动力学过程和岩石物理等实验技术,研发超高温超高压环境下的钻井、测井和长期观测等技术与装备,促使我国深地探测能力和水平实现一次飞跃。     

深孔智能化钻井参数无线实时传输系统研究

智能化、自动化、信息化是钻井工程的发展方向。为实时、安全、准确、高效地获取钻井现场实时数据,研究了一套由3种无线传输模式组成的深孔智能化钻井参数无线实时传输系统。基于LabVIEW软件平台采用模块化编程,完成由无线发送接收模块、远程网络传输模块、数据库模块、复杂钻进工况识别模块、事故诊断模块等5大模块组成的无线实时传输系统。通过室内仿真测试与现场应用,说明其满足现场应用要求,可应用于复杂、深孔、智能化钻井现场,满足深部资源探矿工程的需要,支持国家重要能源资源勘探工程。     

新疆库车坳陷西段膏盐层沉积、 地球化学特征及找钾方向

库车坳陷西段深部(5141～5218 m埋深)已有古近纪固体钾石盐矿(化)层的发现,但对该区域的膏盐层特征及成钾条件、找钾方向仍需做进一步的系统研究.以油气钻井深部膏盐层岩屑为主要对象,对库车坳陷西段膏盐层的沉积、岩石学特征以及钾、溴氯系数、Sr和S同位素等地球化学特征进行研究,并对该区盐构造特征及演化进行分析.结果表...     

幔汁(HACONS)假说

深部地质是当今地球科学的主攻方向之一,是地壳上整个内生地质作用的总根源。深部是指上地壳下部、中地壳、下地壳和上地幔,但主要是上地幔。世界各地区大量地球物理测量、深源包体、海上及陆上深钻超深钻、裂谷及前寒武纪地质研究,以及洋底探测表明,在深部,软流层活动乃是地壳运动的主要激发因素。应当指出,较流层并不只是存在于上地