浅谈钻井技术现状及发展趋势

第一篇：浅谈钻井技术现状及发展趋势

浅谈钻井技术现状及发展趋势

【摘要】随着油田的深入开发，钻井技术有了质的发展，钻井工艺技术研究、破岩机理研究、固控技术研究、钻井仪表技术研究、保护油气层钻井完井液技术研究以及三次采油钻井技术等都取得了科研成果，施工技术逐渐多样化，目前已在水平井、径向水平井、小井眼钻井、套管开窗侧钻井、欠平衡压力钻井等方面获得了突破。一些先进的钻井技术走出国门，走向世界，如：计算机控制下套管技术、套管试压技术、随钻测斜技术、密闭取心技术、固控装备、钻井仪表、钻井液监测技术、MTC固井技术及化学堵漏技术等，本文就国内钻井技术的现状及发展趋势进行分析。

【关键词】钻井技术；发展趋势；油田开发

引言

通过钻井技术及管理人员的不懈努力，钻井硬件设施已经比较完善，很多钻井公司配备了先进的钻井工艺实验室、固控设备实验室、钻井仪表实验室、油田化学实验室、高分子材料试验车间、全尺寸科学实验井等，这些硬件设施满足了各种钻井工程技术开发与应用的需要。钻井技术也有了长足发展，具备了世界先进水平，钻井技术的进步为油田科技事业的发展做出了积极的贡献，并取得了良好的经济效益和社会效益，如TZC系列钻井参数仪作为技术产品曾多次参与国内重点探井及涉外钻井工程技术服务，并受到外方的认可。多年来，由于不断进行技术攻关研究与新技术的推广应用，水平井钻井技术迅速提高。水平钻进技术是在定向井技术基础上发展起来的一项钻进新技术，其特点是能扩大油气层裸露面积、显著提高油气采收率及单井油气产量。对于薄油层高压低渗油藏以及井间剩余油等特殊油气藏，水平井技术更具有明显的优势。

1、钻井技术发展现状

从世界能源消耗趋势看，还是以油气为主，在未来能源消耗趋势中，天然气的消耗增加较快，但是在我国仍然以石油、煤炭作为主要能源。尽管如此，我国的油气缺口仍然很大，供需矛盾很突出，60%石油需要进口，从钻井的历史看，我国古代钻井创造了辉煌历史，近代钻井由领先沦为落后，现代钻井奋起直追，逐步缩小差距，21世纪钻井技术有希望第二次走向辉煌。随着钻进区域的不断扩大及钻井难度的不断增加，各种新的钻井技术不断出现，目前，水平井钻井技术逐渐成为提高油气勘探开发最有效的手段之一。各种先进的钻井技术在油田开发中显示出了其优越性，新技术、新工艺日益得到重视和推广应用。例如：旋转钻井技术，是目前世界上主要的钻井技术，旋转钻井方式有以下几种：转盘（或顶驱）驱动旋转钻井方式、井下动力与钻柱复合驱动旋转钻井方式（双驱）、井下动力钻具旋转钻井方式、特殊工艺旋转钻井方式：欠平衡钻井、套管钻井、连续管钻井、膨胀管钻井等、冲旋钻井方式（空气锤钻井等）。其中，冲击旋转钻井就是在普通旋转钻井钻头上部接一个冲击器。冲击器（有液动冲击器，气动锤等）是一种井底动力机械，依靠高压钻井流体，推动其活塞冲锤上下运动，撞击铁砧，并通过滑接套传递给钻头，钻头在冲击动载和静压回转的联合作用下破碎岩石。冲击力不同于静压力，它是一种加载速度极大的动载荷，作用时间极短，岩石中的接触应力瞬时可达最大值并引起应力集中，岩石不易产生塑性变形，表现为脆性增加，岩石易形成大体积破碎，提高钻井速度。从破岩机理来看，空气锤钻井主要依靠空气锤活塞对钻头的高频冲击作用破岩，而不需要采用大钻压迫使钻头吃入地层破岩。因此，钻井作业中，空气锤钻井技术是采用低转速（20～30rpm）、小钻压（5～10kN）及高频震击破岩方式的钻进技术，既能有效满足井斜控制要求，又能大幅度提高机械钻速，是一种比较理想的防斜打快钻井技术。

2、与钻井技术相关难题分析

（1）针对我国复杂深井和超深井钻井工程中面临的严重井斜和低效率等技术难题，应积极组织优势力量，从客观（地层各向异性）和主观（垂钻系统）两个方面进行技术攻关研究，以期尽快获得具有自主知识产权的先进控制工具、科学计算软件及智能钻井系统等。随着材料、信息、测量与控制等相关学科领域的发展，钻井与油气井工程技术不断朝着信息化、智能化及自动化的方向发展，如旋转导向钻井系统、智能完井等。应积极发展膨胀管技术，以便彻底革新井身结构，推动油气井工程的技术革命。这不仅能够大幅度提高石油工程效率和效益，而且能够为不断创造人类“入地、下海”的新纪录提供高技术支持。

（2）复杂结构井、深井超深井、高危气井及特殊工艺钻井等技术系列，在20世纪90年代已得到迅速发展与应用。进入21世纪后，这些技术系列仍是油气资源勘探与开发所需要的关键技术系列，并将得到进一步发展与提高。与国外先进水平相比，我国在这些技术方面整体上仍存在较大的差距。国外先进的自动垂钻系统，虽然可以在昂贵的复杂深井和超深井垂直钻井工程中发挥有效作用，但目前的技术水平仍在使用条件上具有一定的局限性，在实际工作中应注意对其进行科学评估与合理选用。

（3）钻井逐渐与录井、测井及地震等信息技术融为一体，以有效地解决钻井过程中的不确定性问题，从而可提高油气钻探与开发的效果和效益，如LWD和SWD等技术即为典型例证。

3、油气钻井技术发展趋势

油气井包括普通结构井和复杂结构井。复杂结构井包括多分支井、大位移井、水平井、复杂地条件下的深井超深井、高危气井、高温高压气井等。地下环境的复杂性及其不确定性（地应力、地层压力、各向异性、可钻性、理化特性、不稳定性等地层特性十分复杂和异常）给油气钻探造成极大困难：钻井事故多、速度慢、质量差、效益低（成本高），严重制约了油气勘探开发的步伐。目前，钻井复杂深井油气钻探难度很大，钻井技术正在根据实际需求，不断攻克难关，未来钻井技术的发展趋势：大位移井技术在我国逐步应用，采用大位移井技术已经开发了南海西江24-1油田和流花11-1油田；欠平衡钻井技术正在各大油田推广应用；国外已经成熟的CTD（连续管钻井）技术，我国也逐渐开始常识应用；膨胀管钻井技术和套管钻井技术也有了实质性发展；旋转导向钻井技术正在研制中；钻井向地球的更深处钻探、井身结构有重大革新、挑战大位移井延伸极限、钻井的信息化与智能化发展、井下测量与可视化计算。

结束语

经过历代钻井人员的努力，国内各油田钻井队伍不断壮大，钻井装备水平逐渐提高，生产管理水平实现现代化，众多先进钻井技术已经达到世界先进水平。但是，随着油田开发的不断深入，油田开采难度逐渐加大，勘探开发有了更高的要求，这给钻井技术带来了新的挑战，钻井难度不断加大。相信在钻井人员在苦难面前一定能够正确面对，一定能够不断的进行技术创新和技术进步，一定能够不断解决世界性难题，为油田勘探开发打下良好的基础作用。

参考文献

[1]沈忠厚，黄洪春，高德利.世界钻井技术新进展及发展趋势分析[J].中国石油大学学报（自然科学版），2009年04期

[2]李东方.我国石油钻井技术现状及发展趋势初探[J].化工管理，2014年08期

第二篇：中国石油钻井技术的现状及需求

中国石油钻井技术的现状及需求

【摘要】随着科学技术的发展，网络化、信息化的普及，中国的钻井技术也在不断的发展着。虽然五十年代后我国钻井技术已经有了显著的提高，但是与西方发达国家相比仍然处在较低水平。如何提高钻进技术，改变钻井技术的现状，满足现代化钻井技术的需求，已经成为石油钻井领域值得思考的问题。

【关键词】中国石油；钻井技术；现状；需求

0 引言

石油钻井技术是一项很难的技术，在石油开采中的波折很多，但是相应的也取得了一些成就。我国采用科学钻井技术是在五十年代初，从那时起，我国石油开采技术就取得了显著的成就，并成为世界上使用钻井技术第二大国，但是我国的钻井技术与发达国家相比，仍比较逊色。再加上受我国地形条件的限制，更加剧了石油钻井工程的难度。如何改进石油钻井技术，加快石油开采的进程，已经成为石油开采业关注的重点。

1中国石油钻井技术概况

五十年代的时候，我国就发展了喷射式钻井技术、丛式井钻井技术及高效钻头技术、井控技术、保护油气层技术等先进技术。然而这些只是些单一的技术。二十世纪八十年代到至今一直采用的都是科学的钻井技术。随着科学技术的发展，及网路化、智能化的发展，为这一时期的钻井技术带来了新的动力不仅发展了井下信息实施检测技术，实现了钻井过程中的地址参数、钻井参数和井参数的实时测量、分析和控制，也开发了惊吓导向和闭环钻井系统，业发展了有利于新发现新油气层和提高油田采收率新钻井技术和方法,如欠平衡压力钻井、水平井钻井等。虽然我国在钻井技术上取得了一些成就，但是随着我国钻井地域及井深的不断变化，现有的钻井技术出现了一些难度，特别是在深口井钻井技术上。这一钻井技术是在五十年代才逐渐成型的，与发达国家相比还是有一定的差距的。这种钻井技术是代表着一个国家钻井技术水平，是钻井技术的标志。这种钻井技术是极为复杂的，其适用性及配套方面的问题，影响着可持续发展，同时其也是制约着我国钻井技术发展的限制性条件。

2深井钻井技术现状

深井钻井技术如果不能将其复杂性处理好，就不能将此更好的运用到实际应用中去。这种技术区别于传统的钻进技术，深井钻井技术并不是单一的，受钻井目标及新执行因素及学科归属等多方面的影响；钻井技术不具备有序性，常会受到不均匀性、非线性及非连续性的限制，在钻底层及岩石、井眼等方面的钻速及成本上都有所展现，从客观上来讲，利用分形几何学、混沌学进行据分析的话，对平均设计法和辨证思维等高新技术又具有可行性；如果用黑箱子理论进行研究，其不确定性及相关的测量因素很闪实现惊吓闭环控制；有很多时候还具有风险性、随机性或是偶然性等不确定因素；地形的特质和钻头的类型也会影响钻井技术的实施；有的时候钻具会因某种客观原因突然停止工作或是出现任意加深及

县官套管的影响，也会影响深层钻井技术的使用。在众多的复杂性因素中，起着重要的作用的是地层的复杂性与钻具配合工作，在钻地层的时候是需要钻头和钻具进行配合的，很可能会因为高温、高压、高密度及井喷、井塌、井漏及钻具的突然磨损，加剧钻头和地层复杂性之间的不确定性，发生不可避免的事故。如在塔里木盆作业时就出现过此类事故。塔里木盆地的地形复杂，其倾斜角较大，要想将井眼打直，就需要对其进行倾轧吊打，在这种情况下，就影响了其钻速，最后导致了套管和钻具的严重磨损。地要想对这类事故进行控制，就需要将失去重心的钻具恢复运行，由于是在深井中作业，要想使其快速的恢复，其难度将是很大的，甚至会出现难以控制的局面。在用系统工程技术思想对深井进行控制的时候，最好对进内压力、井眼轨迹、稳定性进行整体控制，最好能将这些问题看成是井下控制问题。井内压力控制是对地层孔隙进行控制，而井眼控制则是控制地层坍塌压力的。对于钻井技术的对象来说，并不能真正的确定其是多套地层，由于不能确定其地层的性质，很可能会增加钻井技术的难度。

3中国石油钻井技术发展需求

（1）深井钻井技术是钻井领域最重要的技术

要想使深井钻井技术更好的发展，应该加快对垂直钻进技术的研究，并将其应用到地形比较都的地区，来解决井斜问题；只能对井漏问题应该采用非常规的套管技术来解决相应的问题。钻井技术的发展，在深井钻井技术领域将会出研究出更多解决深井钻井复杂性问题的技术，以保证深井钻井技术的发展。就目前国际上国际石油工业发展趋势来看，石油钻井发展技术将会想更高层次发展，将会以提高勘探开发为主要目标的，逐渐向新油气藏和提高采油效率上发展。受网络化普及的影响，石油钻井技术也将向信息化、智能化方向发展。就目前的石油产业的发展趋势，要想找到更多的石油，是比较困难的，石油作为非可再生资源，开发一点就少一点，石油产量正在不断的递减。针对这一问题，一些石油公司加大了对石油的科研投入，想通过新的油藏来满足人们的需求。现在一些石油开采公司及相关的服务公司正在以智能化、信息化为基础的前提下对新的油气藏进行勘探，以保证提高其开采率。平衡压力钻井、水平井、分支水平井钻井、小井眼钻井技术和连续油管钻井技术等都赋予了新的内涵。只有对油气藏进行勘探并最大限度的利用油气藏，才能更好的实现社会利益和经济利益。

（2）随着对国际石油钻井技术使用随钻测量、随钻测井、随钻地震等技术实现以来，为我国石油钻井技术提供了新的动力。在这些技术中主要采用了信息数字化钻井技术，信息化钻井技术的发展不仅能对井下的地质参数、钻井参数、流体参数进行预测、分析和执行，还能对不合理的地方进行及时的反馈和修正。钻井技术正在向数字化领域发展，在不久的将来将会研究出对石油开采更有效率的石油钻井技术；石油开采工具及相关作业的智能化为石油开采带来了巨大的方便。特别是美国自动化控制导向的工具及及相应评价系统的开发，为现代化石油钻井技术的发展提供了保证。

4结束语

随着科技不断的进步与发展，石油钻井技术也在不断的发展中。钻井地域发生了改变，又远离的陆地渐渐的过度到沙漠和海洋，钻井的深度也逐渐由浅向深过度，钻井的井型也发生了变化。这一系列的变化无一不在说明钻井技术的进步。然而，随着钻井地域、深度的变化，现有的钻井技术已经不能更好的满足石油开

采的需要。要想更好的满足石油开采的需要，还需要钻井技术的领域的继续研究。参考文献

[1] 王晓方.国内外采油工业的现状分析及发展趋势研究[J].中国矿业.2005.(05).[2] 孙丙伦.深部找矿组合钻探技术研究[D].吉林大学.2009.[3] 吕开河.钻井工程中井漏预防与堵漏技术研究与应用[D].中国石油大学.2007.[4] 汪海阁,郑新权.中石油深井钻井技术现状与面临的挑战[J].石油钻采工艺.2005.(02).

第三篇：天然气管道技术现状及发展趋势

天然气管道技术现状及发展趋势 世界天然气管道技术现状

（1）长运距、大管径和高压力管道是当今世界天然气管道发展主流

自20 世纪70 年代以来，世界上新开发的大型气田多远离消费中心。同时，国际天然气贸易量的增加，促使全球输气管道的建设向长运距、大管径和高压力方向发展。1990 年，前苏联的天然气管道的平均运距达到2 698 km。

从20 世纪至今，世界大型输气管道的直径大都在1 000 mm 以上。到1993 年，俄罗斯直径1 000 mm以上的管道约占63%，其中最大直径为1 420 mm 的管道占34.7%。西欧国家管道最大直径为1 219 mm，如著名的阿-意管道等。

干线输气管道的压力等级20 世纪70 年代为6～8 MPa；80 年代为8～10 MPa；90 年代为10～12MPa。

2000 年建成的Alliance 管道压力为12 MPa、管径为914 mm、长度为3 000 km，采用富气输送工艺，是一条公认的代表当代水平的输气管道。

（2）输气系统网络化

随着天然气产量和贸易量的增长以及消费市场的扩大，目前全世界形成了洲际的、多国的、全国性的和许多地区性的大型供气系统。这些系统通常由若干条输气干线、多个集气管网、配气管网和地下储气库构成，可将多个气田和成千上万的用户连接起来。这样的大型供气系统具有多气源、多通道供气的特点，保证供气的可靠性和灵活性。前苏联的统一供气系统是世界最庞大的输气系统，连接了数百个气田、数十座地下储气库及约1 500 个城市，管道总长度超过20×104km。目前欧洲的输气管网已从北海延伸到地中海，从东欧边境的中转站延伸到大西洋，阿-意输气管道的建成实际上已将欧洲的管网和北非连接起来。阿尔及利亚—西班牙的输气管道最终将延伸到葡萄牙、法国和德国，并与欧洲输气管网连成一体。

（3）建设地下储气库是安全稳定供气的主要手段

无论是天然气出口国家，还是主要依赖进口天然气的一些西欧国家，对建造地下储气库都十分重视，将地下储气库作为调峰、平衡天然气供需、确保安全稳定供气的必要手段。截止到1998 年，全世界建成储气库605 座，总库容575.5亿立方米、工作气量307.7立方米。工作气量相当于世界天然气消费量的11%，相当于民用及商业领域消费量的44%。2001 年美国的储气库总工作气量约120立方米，预计到2010 年储气能力将达到170立方米。国外天然气管道在计量技术、泄漏检测和储存技术等方面取得了一些新进展

（1）天然气的热值计量技术 世纪80 年代以后，热值计量技术的应用在西欧和北美日益普遍，已成为当今天然气计量技术的发展方向。天然气热值计量比体积和质量计量更为科学和公平，由于天然气成分比较稳定，按热值计价可以体现优质优价。天然气热值的测定方法有两种：直接测定法和间接计算法。近几年，天然气热值的直接测量技术发展较快，特别是在自动化、连续性、精确度等方面有了很大提高。

（2）天然气管道泄漏检测技术—红外辐射探测器

目前，美国天然气研究所（GRI）正在进行以激光为基础的遥感检漏技术研究，该方法是利用红外光谱（IR）吸收甲烷的特性来探测天然气的泄漏。该遥感系统由红外光谱接收器和车载式检测器组成，能在远距离对气体泄漏的热柱进行大面积快速扫描。现场试验表明，检漏效率比旧方法提高50%以上，且费用大幅度下降。

（3）天然气管道减阻剂（DRA）的研究应用

美国Chevron 石油技术公司（ChevronPetroleum Technology Co）在墨西哥湾一条长8 km、.152mm 的输气管道上进行了天然气减阻剂（DRA）的现场试验。结果表明，可提高输量10%～15%，最高压力下降达20%。这种减阻剂的主要化学成分是聚酰胺基，通过注入系统，定期地按一定浓度将减阻剂注入到天然气管道中，减阻剂可在管道的内表面形成一种光滑的保护膜；这层薄膜能够显著降低输送摩阻，同时还有一定的防腐作用。

（4）天然气储存技术

从商业利益考虑，国外管道公司非常重视使大型储气库垫底气最少化的技术研究。目前，正在研究应用一种低挥发性且廉价的气体作为“工作气体”来充当储气库的垫底气。

（5）管道运行仿真技术

管道在线仿真系统的应用可有效地提高管道运行的安全性和经济性。管道计算机应用表现在3 个方面：管道测绘及地理信息系统、管道操作优化管理模型和天然气运销集成控制系统。仿真技术在长输管道上的应用不仅优化了管道的设计、运行管理，而且为管输企业带来巨大的经济效益。目前，国外长输管道仿真系统主要分为3 种类型：一是用于油气管道的优化设计、方案优选；二是用于运行操作人员的培训；三是管道的在线运营管理。如美国最大的天然气管道公司之一的Williams 管道公司，采用计算机仿真培训系统在不影响正常工作的情况下即可完成对一线工人的上岗培训，大大缩短了培训时间，节约大量费用，比传统的培训方式提高效率约50%。

（6）GIS 技术在管道中的应用

随着管道工业自动化的发展，GIS（地理信息系统）在长输管道中得到了日益广泛的应用。它融合了管道原有的SCADA 系统自动控制功能，美国、挪威、丹麦等国家的管道普遍使用GIS 技术。目前，该技术已实现地理信息、数据采集、传输、储存和作图统一作业，可为管道的勘测、设计、施工、投产运行、管理监测、防腐等各阶段提供资料。技术发展趋势

（1）高压力输气与高强度、超高强度管材的组合是新建管道发展的最主要趋势

高压气管道是指运行压力在10～15 MPa 之间的陆上天然气管道。根据专家研究成果，年输量在10亿立方米以上时，采用高压输气可节省运输成本。当运输距离为5 000 km、年输量在15～30亿立方米之间时，采用高压输气比传统运输方式可节约运输成本20%～35%。采用高压输气可减小管径，通过高钢级管材的开发和应用可减小钢管壁厚，进而减轻钢管的重量，并减少焊接时间，从而降低建设成本。例如采用管材X100 比采用X65 和X70 节约费用约30%，节约管道建设成本10%～12%。

目前X100 管道钢管已由日本NKK、新日铁、住友金属、欧洲钢管等公司开发出来。另外，复合材料增强管道钢管正在开发，即在高钢级管材外部包敷一层玻璃钢和合成树脂。采用这种管材，可进一步提高输送压力，降低建设成本，同时可增加管输量，增加管道抵抗各种破坏的能力和安全性。当管材钢级超过X120 及X125 时，单纯依靠提高钢级来减少成本已十分困难，必须采用复合材料增强管道钢管。X100 及以上管道钢管目前还未得到商业应用的主要原因是对材料性能、安装技术和现场试验还需进一步验证和更好的了解。

（2）高压富气输送技术及断裂控制

高压富气输送是指在输送过程中采用高压使输送气体始终保持在临界点上，保证重组分不呈液态析出。采用高压富气输送能取得很大的经济效益，但富气输送时天然气的热值较高，要求管材不但能防止裂纹的启裂，而且还要具有更高的防止延性裂纹扩展的止裂韧性。以Alliance 管道为代表的高压富气输送是天然气输送技术的重大创新，其断裂控制是该管道的关键技术之一。

深入了解高钢级管道钢管的断裂控制是未来以低成本建设管道的前提。由ECSC、CSM、SNAM 和European 联合进行的项目，就是研究大口径X100管道在15 MPa 的高压下的断裂行为。

（3）多相混输技术 世纪70 年代，各发达国家相继投入了大量资金和人力，进行多相流领域的应用基础与应用技术研究，取得了不少成果。目前，这些成果已在上百条长距离混输管道上得到了应用。

近年来，英国、美国、法国及挪威等国相继建成了不同规模的试验环道，采用多种先进测量仪表和计算机数据采集系统，在大量高质量的试验数据基础上进行多相流研究。已有的多相流商业软件中，著名的OLGA 软件可以进行多相流稳态和瞬态流动模拟。

（4）天然气水合物（NGH）储运技术

据专家保守估计，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为０.０18亿亿立方米～０.０21亿亿立方米，能源总量相当于全世界目前已知煤炭、石油和天然气能源总储量的两倍，被认为是21 世纪最理想、最具商业开发前景的新能源。天然气水合物潜在的战略意义和经济效益，已为世界许多国家所重视。目前，世界范围内正在兴起从海底开发天然气水合物新能源的热潮。虽然目前世界上还没有高效开发天然气水合物的技术，但许多国家已制定了勘探和开发天然气水合物的国家计划。美国1998 年将天然气水合物作为国家发展的战略能源列入长远计划，准备在2015 年试开采。日本、加拿大、印度等国都相继制定了天然气水合物的研究计划。

根据目前国外对天然气水合物技术的研究，可以得出几点共识：一是天然气水合物在常压、-15～-5℃的下储存在隔热容器中可长时间保持稳定；二是对于处理海上油田或陆上边远油田的伴生气，该技术的可行性优于液化天然气、甲醇和合成油技术。该技术安全且对环境无污染；三是天然气水合物技术的成本比液化天然气的生产成本约低四分之一；四是采用天然气水合物技术可以对天然气进行长距离运输。国内天然气管道技术现状

西气东输代表了目前我国天然气管道工程的最高水平。西气东输管道设计输量为120×108m3/a；管道全长3 898.5 km；管径1 016 mm；设计压力10MPa；管道钢级L485（X70）；全线共设工艺站场35座，线路阀室137 座，压气站10 座。目前我国天然气管道的技术水平分析如下：

（1）采用的设计和建设标准与国际接轨。

（2）采用卫星遥感技术、GPS 系统，优化管道线路走向。

（3）采用国际上通用的TGNET、SPS、AutoCAD等软件，进行工艺计算、特殊工况模拟分析和设计出图。

（4）管材采用高强度、高韧性管道钢，主要有X52、X60、X65 和X70，国内有生产大口径螺旋缝埋弧焊钢管和直缝钢管的能力。

（5）管理自动化、通信多种方式并用。运营管理采用SCADA 系统进行数据采集、在线检测、监控，进行生产管理和电子商务贸易；通信采用微波、卫星和租用地方邮网方式，新建管道将与国际接轨，向光缆通信发展。

（6）管道防腐。管道外防腐层主要采用煤焦油瓷漆、单层环氧粉末、双层环氧粉末、聚乙烯防腐层（二层PE）和环氧粉末聚乙烯复合结构（三层PE）。管道内涂层主要采用液体环氧涂料。

（7）天然气计量。我国早期建设的管道天然气计量大都采用孔板计量；而近年新建的几条输气管道采用超声波流量计。

（8）主要工艺设备。目前国内输气管道输气站主要工艺阀门大都采用气动球阀，今后新建管道将以采用气-液联动球阀为主。国内在役输气管道采用的增压机组有离心式和往复式压缩机，驱动方式有燃驱和电驱；将来我国的长距离输气管道主流机型采用离心式，在有电源保证的条件下采用变频电机驱动为发展方向。

（9）管道施工。目前我国的管道建设引进了国际上通行的HSE 管理技术，采用了第三方监理的机制；管道专业化施工企业整体水平达到国际水平，装备有先进的施工机具，如：大吨位吊管机、全自动焊机等；掌握了管道大型穿（跨）越工程的施工技术，如水平定向穿越技术、盾构穿越技术。

（10）优化运行。目前在役输气管道利用进口或国产软件进行在线或离线不同工况模拟，以确定既能满足供气需求，又使单位输气成本最低的运行操作方案。差距分析

我国大部分输气管道建于20 世纪60～70 年代，与国外发达国家和地区完善的供气管网相比有很大的差距，管道少、分布不均、未形成全国性管网；管径小，设计压力低，输量少，不能满足目前增长的市场需求。

第四篇：汽油发动机技术现状及发展趋势

汽油机控制技术发展现状及趋势分析

内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使得窨距离缩小，人们的工作速度得以提高。近年来随着电子技术的发展，又使汽车发动机如虎添翼，成为高新技术的集成。

一、世界汽油机技术发展现状

为了适应汽车对节油、环保、安全的需要，车用汽油机主要朝着更节油、更环保的方向发展，因此欧洲己执行欧Ⅳ标准。以下为国外在汽油机方面主要先进技术。

1．多气门技术：每缸3-5个气门（大多为4气门），可提高功率，改善燃烧质量，如捷达王5气门、丰田8A4气门等。

2．双顶置凸轮轴（D.HC）可提高转速、提升可靠性。

3．可变气门正时（VVT）：根据不同转速调节气门时，可节省燃油，改善排放，如本田VTEC、丰田VVT-i等。

4．汽油机增压：可提高升功率，在排量不变的情况下，可提高功率，如帕萨特1.8T轿车。

5．可变进气道长度（VIM）：在不同转速下使用不同进气道长度，保证在任何工况下都有较好的充气效率，如奥迪A6。

6．停缸技术：在输出功率减小时，使一部分气缸停止工作，可节省燃油，如通用开拓者EXT 2005款有8个气缸，需要时可使4个气缸一停止工作。

7．全铝发动机：使用铝缸体、缸盖、活塞等，可减小质量，节省燃油，如日本铃木1.3L、1.4L汽油机。

8．智能驱动气门（SVA）：取代传统凸轮轴，每一个气门挺杆上有一个独立的驱动器，可以减少20%油耗及污染物，如：法国法雷奥公司已设计出样机，2009年可大批量投产。9．可变压缩比汽油机：将传输功率与压缩比控制功能进行整合，压缩比可变。2005年法国MCE-5公司己开发出样机。

10．汽油机直喷（GDI）和稀薄燃烧技术：将高压汽油直接喷射到气缸内，周围为稀薄混合气，实现分层燃烧，可提高燃料经济性，节油约20%，如丰田皇．冠3.0L V6汽油机（国产皇冠无GDI技术）。

11．可控燃烧速率系统（CBR）：两个进气道，有一个是切向进气的，另一个是中性的。喷油器向两个进气道喷入等量的燃油。改变进气口封闭控制阀的位置，可调节气缸内空气涡流强度和混合气浓度，实现稀薄燃烧；

12．发动机控制用ECU已达32位，匹配参数超过6000个。

二、国内汽油机技术现状及发展水平

我国早期汽油机大多是引进和测绘仿制产品，如：一汽解放载货车用CA6102、BJ2020车用BN492Q、南汽轻型货车用6427等。之后随着中外合资企业的建立及技术引进，我国汽车行业已生产多种机型，例如：切诺基BJ498Q、BJ698Q（2.5L、4.0L）；桑塔纳AEE（1.8L）；帕萨特AWL（1.8L）；北京现代伊兰特B4GB（1.8L）；天津一汽夏利TJ376Q（LOL）；长安奥拓JL368Q（0.8L）；广州丰田凯美瑞（丰田2.4L）；广州本田雅阁（2.0L、2AL、3.0L）；广州本田飞度（1.3L、1.5L）；东风日产（1.6L、1.8L、2.0L）；一汽轿车引进技术生产的克莱斯勒CA488（2.2L）；沈阳航天三菱引进的三菱4G63、4664（2.0、2.4L）和4669系列汽油机；东安动力引进的三菱4G1（1.3L、1.6L），4G9（1.8L、2.0L）;东风悦达起亚千里马（1.6L）,以及国内沈阳新光、保定长城等企业生产的491Q（丰田4Y），吉利生产的JL376（LOL）、JL479（1.3、1.50、JL481（1.8L）汽油机等。

在技术应用方面，大多数引进机型和合资企业生产的机型都采用一些国外先进技术。1．天津丰田8A、5A,东风本田，北京现代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L），神龙公司爱丽舍（1.6L）等都使用多气门和DOHC技术。

2．东风本田发动机，天津丰田发动机有限公司生产的花冠、皇冠汽油机，东风日产，北京现代等生产的汽油机型都引进可变气门技术（VTEC、VVT-i、CVVT等）。特别是奇瑞公司，在AVL公司帮助下开发的自主品牌1.6LSQR481H和2.0L SQR484H汽油机使用了VVT可变气门技术，吉利也开发出了带可变技术的自主品牌汽油机。

3．汽油机直喷（GDI）发动机国内尚未批量生产，但奇瑞公司在AVL公司帮助下开发的自主品牌2.0L SQR484J汽油机使用了GDI技术。

4．全铝发动机国内产品较多，如长安铃木雨燕1.3L汽油机、东风本田发动机的产品、上海大众POLO发动机等，奇瑞动力1.6L SQR481F（已投产）和SQR481 H及未投产的SQR484J、SQR681 V（2.4L）、SQR684V（3.0L）都是全铝发动机。

5．国内奇瑞公司已投产的自主品牌SQR481H（1.6L）具有CBR系统，奇瑞公司其他样机中不少机型也装有CBR系统。

6．国内引进的已投产机型中已有不少机型采用涡轮增压技术：如PASSAT 1.8T、宝来1.8T等；华晨金杯在德国FEV公司帮助下开发的1.8T汽油机，也是增压机型（配装中华轿车）。

7．停缸技术、智能气门、可变压缩比等技术尚未在国内生产的汽油机中采用。

8．发动机电喷管理系统（EMS）国内主要有联合电子有限公司、北京万源德尔福发动机管理系统公司，分别是中方与德国BOSCH公司和中方与美国德尔福公司的合资企业。同时，还有马瑞利、电装和摩托罗拉等企业生产。

9．汽油机电喷系统中传感器、电控喷油泵等国内己批量生产；汽油机排气系统中三效催化转化器及陶瓷芯等，国内己批量生产，如：大连华克吉来特、天津卡达克高新技术公司等生产三效催化转化器；在苏州的日本独资企业NGK（苏州）环保陶瓷有限公司生产国Ⅲ、国Ⅳ汽油机用三效催化转化器陶瓷芯等。

三、汽车产量持续增加引发系列问题

全球汽车总保有量将从目前的约8亿辆增加到2020年的12亿辆，21世纪中叶，将达38亿辆，其中，发展中国家汽车保有量将增长15倍以上。目前全球每年新生产的各种汽车约6400万辆，按平均每辆车年消耗10到15桶石油及石油制品计算，汽车的石油消耗量每年达85至127亿桶，约占世界石油产量的一半。石油资源的开采每年达几十亿吨，经过长期的现代化大规模开采，石油资源日渐枯竭，按科学家预测，地球上的石油资源如果按目前的开采水平，仅仅可以维持60到100年左右。2007年我国进口石油1.9亿吨，预计到2020年前后我国的石油进口量有可能超过日本，成为亚太地区第一大石油进口国。国务院发展研究中心预测，预计到2010年和2020年，我国汽车消耗石油为1.38亿吨和2.56亿吨，约占全国石油总消耗量的43%和67％。因此能源危机是我们必需面对的重要问题。

汽车拥有量的增长带来了许多问题，如健康威胁、环境污染、气候变化、能源短缺和交通拥挤等。目前空气污染在城区已经成为非常严重的问题，汽车的有害物排放对人类的生存环境形成了一种公害性的破坏，据资料显示，市区的大气污染物60%来自于汽车尾气。全球变暖、气候变化正在吸引人们更大的注意力，与之相对应的二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。2010年左右，发展中国家能源的供需平衡问题将会导致世界石油价格的波动，在保证环保的同时，使用替代能源的汽车将成为汽车制造商开发的重点。2008年，欧盟要求轿车CO2排放达到140克/公里，对于汽油车，对应油耗将达到6升/100公里以下；2012年，CO2排放要求达到120克/公里。因此，降低油耗、降低排放将是汽车行业目前急需解决的问题。

四、汽油机技术的发展趋势

由于汽油机的燃油经济性比柴油机差，所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的一个问题。具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火花点火发动机上被广泛使用，它的最大优点是可以实用三效催化器来降低CO、HC和NOx等废气的排放。不足之处是不能获得较高的燃油经济性，为了提高发动机的热效率和降低废气排放，燃烧技术在不断地发展。汽油机经历了由完全机械控制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变压缩比、停缸等技术的变化，汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控制技术。

目前最有代表性的三大汽油机技术是：

a.汽油直喷技术。开发车用具有汽油机优点同时具有柴油机部分负荷高燃油经济性优点的发动机是主要的研究目标。汽油缸内直喷是提高汽油机燃油经济性的重要手段，近些年来，以缸内直喷汽油机(Gasoliine Direct Injection, GDI)为代表的新型混合气形成模式的研究和应用，极大地提高了汽油机的燃油经济性。以日本为代表的非均质直喷技术面临燃烧稳定性和后处理等问题，同时以欧洲为代表的均质直喷技术正在兴起。

b.电动气门与无凸轮发动机。发动机可变气门正时技术(Variable Valve Timing, VVT)是针对在常规车用发动机中,因气门定时固定不变而导致发动机某些重要性能在整个运行范围内不能很好的满足需要而提出的。VVT技术在发动机运行工况范围内提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速，大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度在一定程度上改善了排放性能。随着环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。VVT技术由于自身的优点，日益受到人们重视，尤其是当今电子技术的飞速发展，促进了VVT技术从研究阶段向实用阶段发展。电动气门具有与电控喷射同等重要的意义，它将给发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列技术变革，如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。

c.燃烧方式的混合。传统的火花点火发动机的燃烧过程在火焰传播中，火焰前锋的温度比未燃混合气高很多。所以这种燃烧过程虽然混合气时均匀的，但是温度分布仍是不均匀，局部的高温会导致在火焰经过的区域形成NOx。柴油机的燃烧过程是扩散型的，燃烧过程中燃烧速率由混合速率决定，点火在许多点发生，这种类型的燃烧过程混合和燃烧都是不均匀的，NOx在燃烧较稀的高温区产生，固体微粒在燃料较浓的高温区产生。在均质充量压缩点燃(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)过程中，理论上是均匀的混合气和残余气体，在整个混合气体中由压缩点燃，燃烧是自发的、均匀的并且没有火焰传播，这样可以阻止NOx和微粒的形成。这种汽油机均质与柴油机压燃混合的燃烧方式，以燃料技术和控制技术为基础，综合汽油机和柴油机两种燃烧方式优点的均质压燃HCCI内燃机技术正在兴起。

汽车产量持续的发展面临着许多问题，降低燃油消耗量和二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。随着汽油机电子控制系统性能的提高，相信在不久我们将使用上更节能、更高性能的汽车。

第五篇：大庆油田钻井技术现状及发展方向

大庆油田钻井技术现状及发展方向

云海涛1 , 郭光奇

2（1．大庆油田有限责任公司采油工程研究院 ； 2．大庆石油管理局钻井二公司）

摘要大庆油田经过四十多年的勘探开发，钻井技术得到了长足的发展，特别是进入90年代后，围绕“两提高、两降低、一保护”的指导思想，从钻井工具、钻井设备、钻井工艺到设计软件等都有了较大的进步，基本形成了大庆油田的钻井核心技术。国际大石油公司为了提高整体经济效益，也在大力发展水平井、大位移井、欠平衡钻井等高、精、尖钻井技术。随着大庆油田日趋复杂的地质环境和勘探开发的进一步深入，钻井技术仍然存在某些不适应之处。本文根据油田勘探开发的要求提出了大庆油田钻井技术发展方向。

主题词钻井技术 ；现状 ；发展方向

1大庆油田钻井技术现状

“九五”期间，钻井系统广大科技人员，坚持以提高经济效益为目标，以科技进步和人才培养为先导，加大改革力度，瞄准国内外先进技术，开拓国内外市场，进一步完善和发展了钻井技术，基本形成了以八项配套技术为核心的“九五”钻井核心技术，即:

（1）以开发剩余油为目的的中曲率半径5／2″套管内侧钻水平井钻井完井配套校术；

（2）以提高固井质量为主的调整井钻井完井配套技术；

（3）以降低成本为主的开发葡萄花油层小井眼钻井完井配套技术；

（4）以外围油气层保护技术为主的低渗油气田钻井完井配套技术；

（5）以提高钻井速度和勘探效益为主的深井钻井完井配套技术；

（6）初步形成了以开发裂缝泥岩油藏为主的裂缝性泥岩水平井钻井完井配套技术；

（7）初步形成了以保护深部气层为主的探井欠平衡钻井完井配套技术；

（8）初步形成了地热井钻井完井配套技术；

与“八五”末相比，钻井系统的技术实力和市场竞争能力都有了很大程度的提高，钻井整体技术达到国内先进，接近90年代中期国际先进水平，部分技术已达到90年代末国际先进水平。12国外钻井技术主要发展现状

研究和发展先进适用的钻井技术是国外大石油公司降低勘探开发成本的重要切入点，其钻井技术发展的目标有两个：一是降低钻井的直接成本；二是提高勘探开发的整体效益。

2.1水平井技术

水平井钻井技术从80年代初开始研究与发展，90年代开始大规模应用，目前已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏。水平井钻井成本已降至为直井的1.2～1.5倍。水平井产量是直井的4～8倍。多分支井效率比（产量增加指数与成本增加指数之比）更高。

2.2大位移井技术

20年代美国开始发展大位移井，90年代该技术得到迅速发展。大位移井技术主要用于以较少的平台开

作者简介： 云海涛（1968-），男，工程师，现从事钻井工程设计及研究工作。

发海上油气田和从陆上开发近海油气田，目前主要用在北海、英国Watchfarm油田和美国加州近海。1997年6月在中国南海东部钻成的西江24一3—A14井水平位移是8 060.7 m。

2.3小井眼钻井技术

80年代中期，国外许多公司迫于成本压力又开始研究和发展小井眼钻井技术，研究和开发了适用于小井眼钻井的钻机、取心工具、钻头、钻井液及固控、井涌监测与控制、测井和完井等技术。小井眼钻井技术已比较成熟，工具设备配套齐全，目前已有可用于76.2 mm井眼的钻井工具，以及多种连续取心钻机和混合型钻机。

2.4欠平衡钻井技术

近些年来，随着钻井新装备的不断涌现，已应用近四十年的欠平衡钻井技术再次受到人们的高度重视，而且正逐步走向成熟。连续油管欠平衡钻井技术是欠平衡钻井发展的一个重要方向。目前普遍采用的欠平衡钻井还不能说成是完全欠平衡钻井，因为在起下钻和完井等作业中都需要有短时间的压井过程，未来的发展方向必须是不压井起下钻和完井施工，美国和加拿大已用连续油管钻机实现了不压井起下钻和裸眼完井。

2.5自动化（闭环）钻井技术

自动化（闭环）钻井技术是指在全部钻井过程中，依靠传感器测量参数，依靠计算机采集数据，并进行解释和发出指令，最后由自动设备去执行，变成一种无人操作的自动控制系统。这种技术的主要优点是能节约时间、减少体力劳动，既可严格按预定轨道钻进，也可完全根据地下情况调整钻井方案。

2.6套管钻井工艺技术

套管钻井工艺的基本特点是取消了常规钻杆，以套管代替钻杆。套管由顶部驱动装置带动旋转，由套管传递扭矩，带动安装在套管端部工具组上的钻头旋转并钻进。该技术已应用20多口井，降低成本20％～ 30％，套管钻井技术已显示出强大的发展势头。

2.7钻井工具和测量技术

国外钻头设计和制造技术已很成熟，有适合于各类井下条件和地层的钻头，包括PDC钻头、热稳定PDC钻头、超硬激光镀层牙轮钻头、聚晶金刚石轴承牙轮钻头等。而且钻头的适应性强，应用范围广泛，能根据具体的作业（如水平井、小井眼）和地层进行灵活的设计。

随钻测量／随钻测井（MWD／LWD）技术发展迅速，已成为地质导向钻井的核心。已研制了适用于各种井眼尺寸的MWD／LWD工具。其测量参数已逐步增加到近20种钻井和地层参数，传感器从原来离钻头12～20m的距离移到离钻头只l～2 m的距离。1992年底，Anadrill和Schlumberger公司推出了IDEAL综合钻井评价和测井系统，其它各大石油技术服务公司也纷纷推出了新的随钻测井系统用于地质导向钻井。3大庆油田钻井技术的薄弱环节

尽管近年来在钻井技术发展上取得很大的成绩和进步，但面对油田日趋复杂的地质环境和满足勘探开发的要求，钻井技术仍然存在某些薄弱环节和不适应之处。主要表现在以下几个方面：

3.1在固井质量方面

（1）调整井高压层（压力系数1.70以上）特别是层间矛盾较大的井筒固井质量难以保证，真正影响二次声变检测胶结质量差的原因和对策还不明确，致使二声界检测的胶结质量始终不高。

（2）探井特别是外围探井（如海拉尔油田）的固井质量还不高，仍有不合格井存在，而深井固井质量在配套水平上和针对性强化技术措施上尚需加强。

3.2在提高钻井速度方面

由于深部地层硬，温度高，机械钻速慢，因工具的不适应造成钻井井下事故较多，调整井和开发井在PDC或刮刀PDC钻头的研制与应用方面仍需加强。

3.3在特殊工艺井方面

虽然已经开展了水平井、侧钻水平井、欠平衡钻井技术研究，各项技术指标达到了国内先进水平，形成了配套技术，但这些指标和配套技术都是在研究阶段形成的，还没有形成规模。有些特殊井如老井重钻、小井眼探井、分支井尚未开展。

3.4在深层储层保护方面

只开展了砂岩储层的研究与试验，其它类型的储层损害机理尚未研究，保护钻井液体系有待于进一步完善。

4“十五”后三年应开展的钻井技术研究

4.1钻井技术发展的原则

（1）紧密结合油田实际，解决不适应油田勘探开发要求的钻井技术薄弱环节。

（2）坚持以效益为中心，研究和发展有利于提高钻井系统国内外市场竞争能力的核心技术。

（3）了解国外钻井技术的发展趋势，针对性地跟踪或研究起主导作用的核心技术，为钻井系统的可持续发展提供技术储备。

4.2应开展的高新钻井技术研究

（1）地质导向钻井技术

地质导向钻井与井眼轨迹控制是钻井技术发展的前沿课题，国内外已经研究并产业化，它包括用特殊的仪器和设备对直井和特殊工艺井的井眼轨迹进行监测和控制，根据随钻测得的地层参数调整钻具特性使井眼轨迹按设计的方向延伸。

（2）连续管钻井技术

连续管钻井作业具有节约成本简单省时安全可靠等优点，目前已广泛应用于油田修井、钻井、完井作业等。钻井作业主要用于小井眼钻井、老井侧钻、老井加深。可节省费用50～70％。

（3）套管钻井技术

套管钻井系统可节约钻井成本15～30％。

（4）针对俄罗斯油田开发特点的钻井技术研究

4.3为满足油田勘探开发需要应攻关与完善的钻井技术

（1）分支井水平井钻井完井技术

研究形成具有2～4个分支井筒的钻井技术，包括：井眼轨迹整体设计；完井系统研制和施工工艺技术；强携屑能力钻井液研究；固井完井技术。

（2）欠平衡钻井技术研究

欠平衡钻井技术将是今后一个时期钻井技术发展的重点，2000年实施的宋深101井已见到初步效果，但欠平衡钻井技术不是适应于所有地层，必须针对不同的地层进行研究，而且欠平衡钻井技术的本身也处于发展完善阶段。

（3）老井加深钻井完井技术

主要在老井眼基础上用小井眼钻井加深钻井，降低勘探成本。现在大庆油田存在很多已探明的扶杨油田，而未钻穿侏罗系的探井，有的已转为开发井。在这些井上加深，进一步探明深部储层情况将降低勘探开发成本。

4.4应进一步推广和完善已形成的钻井完井核心技术

（1）水平井、侧钻水平井钻井完井配套技术

主要内容：井眼轨迹预测和控制技术；小环隙固井技术；钻具防卡技术；钻井液技术。

（2）调整井固井完井配套技术

主要内容：降压泄压技术；地层压力预测技术；配套技术措施（DSK、封隔器等）；固井施工技术。

（3）深井钻井完井配套技术

主要内容：钻头选型；水泥浆外加剂系列；固井施工技术；优选参数钻井技术；钻井液技术。

随着油田勘探开发工作的深入，对钻井技术提出了更高的要求，钻井技术的发展应以提高整体经济效益为目标，努力满足勘探开发需要，解决油田勘探开发中急需解决的技术难题，加快技术创新，为油田可持续发展提供技术支持。

编辑: 汪玉华张显忠(兼)