智能完井專利

1、鑽井液、完井液引起儲層損害評價新方法——高溫高壓岩心動態損害評價系統的研究

余維初1，2，3　蘇長明1　鄢捷年2

（1.中國石化石油勘探開發研究院，北京100083；2.中國石油大學（北京），北京102249；3.長江大學，荊州434023）

摘要 高溫高壓岩心動態損害評價系統是石油勘探開發中評價儲層損害深度與程度的新的評價實驗方法與實驗儀器，它可以測量岩心受入井流體損害前各分段的原始滲透率值，然後不需取出岩心，就可以直接在模擬儲層溫度、壓力及流速條件下，用泥漿泵驅替高壓液體罐中的入井流體，在岩心端面進行動態剪切損害。損害過程完成後，也不需取出岩心，而是通過換向閥門改變流體的流動方向，再由平流泵驅替液體，測量儲層岩心受損害後各段的滲透率值。通過對比岩心各分段的滲透率變化情況，即可確定岩心受入井流體損害的深度和程度，從而優選出滿足保護油氣層需要的鑽井液與完井液。目前「評價系統」及配套智能化軟體已在多個油田企業投入使用，並取得了良好的應用效果。

關鍵詞 岩心 儲層保護 動態損害 評價系統 鑽井液與完井液

A New Method Used to Evaluate Formation Damage Caused by Drilling ＆ Completion Fluids——Investigation of the HTHP Core Dynamic Damage Evaluation Testing System

YU Wei-chu1，2，3，SU Chang-ming1，YAN Jie-nian2

（1.Exploration ＆ Proction Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083；2.China University of Petroleum，Beijing102249；3.Yangtze University，Jingzhou434023）

Abstract The HTHP Core Dynamic Damage Evaluation Testing System is newly developed a new method and apparatus used for evaluation of the extent of formation damage caused by drilling and completion fluids in petroleum exploration and development.It can be used to measure the original permeability of each section of the core sample before contamination by the drilling or completion fluid.Then，the core does not need to be taken out and the process of dynamic damage can be directly concted by flushing with the drilling or completion fluid using mud pump under the conditions of the simulated formation temperature，pressure and flow rate.After the damaged process is completed，the core is still kept in the holder and the permeability of each section of the core sample after damage can be measured by altering the flow direction with the reversal valve and flushing a fluid（cleaning water or kerosene）by the constant flow-rate pump.By comparing the permeability data that occur at each section of the core sample，the damage level and invasion depth can be determined，and the drilling and completion fluids that meet the requirements of formation protection can be selected.Currently，the new evaluation method，the testing system and associated software for formation damage inced by drilling fluid and completion fluids were applied in several oilfields widely，and favorable results have been obtained.

Keywords core formation protection dynamic damage testing system drilling and completion fluids

隨著世界石油生產的不斷擴大與發展，油層傷害與保護的問題日益為各國石油工程師們所關注。油層傷害一旦產生，其補救措施需要付出昂貴的代價。因此，國外早在20世紀40～50年代就開始了油層傷害與保護的室內試驗研究。我國也在20世紀70～80年代開始著手研究油層傷害問題，並建立了相應的儲層損害評價實驗方法及相關儀器。然而隨著油氣田勘探與開發逐步轉向深層，原有的儲層損害評價方法已不能適應。因此，要想在油氣層保護技術領域取得突破性成果，有必要建立一套完整的、能夠適應更深的地層勘探開發的儲層損害評價新方法和與之相配套的評價手段，既可以測量岩心各段的原始和損害後滲透率，又能模擬儲層溫度、壓力及泥漿上返速度等條件對岩心進行動態損害評價的新方法、新儀器。

本文主要介紹了該「評價系統」的設計思路、設計原理、技術性能指標、實驗參數計算方法及其應用情況。

1 「評價系統」 的設計思路和工作原理

1.1 設計思路

（1）該「評價系統」首先要能夠測量岩心各段的原始滲透率（Koi）和受損害後滲透率（Kdi）。根據本項目組的專利技術滲透率梯度儀（專利號：91226407.1）的工作原理和設計思路，由達西定理公式便可很方便地計算出岩心各段損害前後的滲透率參數。

（2）根據本項目組專利技術新型智能高溫高壓岩心動態失水儀（專利號：ZL200420017823.7）的工作原理和設計思路，在模擬地層溫度、壓力、井眼環空泥漿上返速率的條件下對岩心某個端面進行動態剪切污染損害實驗。

（3）根據本項目組專利技術高溫高壓岩心動態損害評價實驗儀（專利號：200410030637.1，ZL200420047524.8）在滲透率測量完成後，不需取出岩心，而是在模擬地層溫度、壓力、井眼環空泥漿返速的條件下對岩心進行動態污染實驗。在對岩心進行動態損害時，利用相關閥門，關閉岩心多段滲透率的測量機構，採用特製泥漿泵，在模擬地層溫度、壓力和井眼環空泥漿上返速度的條件下，對岩心的某個端面進行動態剪切污染，動態污染採用端面循環剪切式結構。實現一次裝入岩心就可以在模擬地層溫度、壓力、井眼環空泥漿返速的條件下對岩心進行動態污染，以及污染前後岩心多項滲透率參數測試的評價實驗研究。

（4）在多段滲透率測試過程中「評價系統」的重要組成部分使用了本項目組的專利技術高壓精密平流泵（專利號：ZL02278357.1）首次實現恆流、恆壓以及無脈動微量液體的輸送技術。

（5）「評價系統」的核心部分使用了本項目組的專利技術岩心夾持器（專利號：ZL93216048.4）首次採用金屬骨架硫化技術、「O」型密封圈技術以及橡膠的自封原理，打破了老型產品的擠壓式密封結構，順利地實現了沿岩心軸向建立多測點技術。

該「評價系統」的一個突出特點是將岩心損害前後各段滲透率變化測試和對岩心端面的動態污染損害機構有機地結合起來，從而順利地實現了設計目的。

1.2 儀器的組成結構及工作原理

為了實現在同一台儀器上完成岩心的多段滲透率測試和模擬井下條件對岩心的動態損害，從而准確高效地評價鑽井液保護油氣層的效果，根據鑽井工藝要求和上述設計思路，把高溫高壓岩心動態損害評價系統設計成如圖1所示的工藝流程，它主要由精密平流泵、泥漿泵、液體罐、端面動循環並帶多個測壓點的岩心夾持器、流量計、電子天平、氣源、壓力感測器、溫度感測器、環壓泵、回壓控制器、加熱系統、數據採集與處理系統等部分組成。

圖1 高溫高壓岩心動態損害評價系統流程

1—氣源；2—高壓減壓閥；3—高壓液體罐；4—泥漿泵；5—流量計；6—電子天平；7—回壓控制器；8—環壓泵；9—端面循環的多測點岩心夾持器；10—閥門；11—壓力感測器；12—精密平流泵；13—排污閥；14—數據採集器；15—數據處理系統（計算機、列印機）；16—加熱體

其主要工作原理是：當關閉泥漿泵及相關閥門時，由精密平流泵驅替可進行岩心損害前後滲透率的測試；而當打開泥漿泵、流體管路及相關閥門時，可對液體罐中的鑽井液或完井液在實際儲層條件下進行循環，從而實現對儲層岩心端面進行動態損害模擬。軟體界面如圖2右上角所示。

「評價系統」由兩大部分組成：鑽井過程的動態損害模擬系統和多段滲透率測試系統。在動態損害模擬系統中（如圖2左邊部分），氮氣瓶給泥漿罐加壓，泥漿循環泵控制流量，使鑽井液以一定的壓力和流量從泥漿罐里泵出，通過岩心夾持器與岩心的端面接觸，對岩心端面進行高溫高壓動態損害評價實驗，最後流回泥漿罐，形成密閉循環。在壓力作用下，泥漿中的液體經過岩心而濾失，其動態失水經過管線流到電子天平稱重，就可以測量出岩心的動失水速率等多項實驗參數。

在滲透率測試部分（如圖2右邊部分），精密平流泵驅動實驗液體進入岩心，經過岩心流至電子天平。另外，多個壓力感測器實時採集岩心各測壓點的壓力值，根據達西定理進而可以算出岩心損害前後各分段的滲透率參數。

圖2 高溫高壓岩心動態損害評價系統軟體界面

1.3 數據採集與控制原理

1.3.1 硬體設計的總體思路

該「評價系統」控制部分硬體設計應具備以下主要功能：①溫度控制，模擬井下高溫工況；②流量控制，能夠根據流量設定值准確地控制磁力泵的排量，從而控制岩心端面鑽井液的流速，以模擬鑽井作業過程中實際泥漿環空返速；③圍壓監測，岩心夾持器圍壓通過步進電機控制，儀器能夠根據設定值自動控制並監測壓力，實時顯示在人機交互界面上；④儀器工作壓力監測，泥漿循環的工作壓力由氣源調節給定，同時受泥漿溫度的影響，軟體儀器自動檢測壓力參數；⑤動濾失量計量，鑽井液對岩心的損害是否已經完成，主要是看動濾失速率，當損害已充分時，動濾失速率曲線上升趨於平衡，不再變化或變化微小，說明鑽井液對岩心的動態損害實驗已經完成，這個過程一般需要150min，濾紙的動靜濾失速率道理也是一樣。

1.3.2 軟體部分

該「評價系統」控制軟體的人機交互、數據處理等功能由PC機完成，藉助PC機強大的繪圖、數據處理功能為用戶提供一個實時性好、穩定性強、界面直觀、使用方便的操作管理平台。用戶可通過計算機軟體非常清晰地掌握整個儀器運行的情況，可方便、及時地對實驗過程中的各項參數進行調整，並對數據進行分析。為研究人員提供友好、便捷的人機交互全中文界面及數據處理環境，同時實現數據的存儲，實驗曲線的繪制，數據報表的輸出和歷史數據的查詢等功能，其中包括流體通過岩心的孔隙體積倍數，岩心各段的滲透率、滲透率損害率、滲透率恢復率、鑽井液與完井液通過岩心時的動濾失速率等實驗參數，並且由計算機直接列印出實驗數據報表，「評價系統」控制軟體的人機交互主界面見圖2所示。

1.4 主要技術指標

該「評價系統」的主要技術性能指標如下：（1）鑽井液與完井液污染壓力：0～10MPa，測量岩心滲透率流動壓力最大可達60MPa；（2）工作溫度：室溫～150℃（最大可達230℃）；（3）岩心端面流體線速度：0～1.8m/s；（4）實驗岩心規格：人造或天然儲層岩心，其尺寸為φ25×25-90；（5）測壓精度：±2‰；（6）鑽井液用量：2～3L；（7）滲透率測量范圍：（1～5000）×10-3μm2；（8）電源：220V，50Hz（要求使用穩壓電源）。

與其他油氣層損害評價實驗裝置相比，該「評價系統」無論在工作壓力和工作溫度方面，還是在岩心的滲透率測量范圍方面，均具有明顯優勢。不難看出，它適用於各種滲透性儲層，以及出現異常高壓或異常低壓的儲層，還適用於在井底溫度超過150℃的深井中應用。

2 實驗參數及計算方法

2.1 V返的計算

在鑽井過程中，鑽桿和鑽鋌處的環空返速可用下式進行計算：

油氣成藏理論與勘探開發技術

式中：Q為鑽井現場泥漿泵排量（L/s）；D1，R分別為鑽頭直徑和半徑（in）；D2，r分別為鑽桿或鑽鋌的直徑和半徑（in）；

為泥漿在環空處的上返速度（m/s）。

岩心端面處剪切速率的大小通過使用變頻器調節泥漿泵的轉速來實現，選擇合理排量的泥漿泵就可以任意模擬鑽井現場泥漿泵的排量。在鑽井過程中，根據泥漿環空水力學計算結果，當鑽桿或鑽鋌處環形空間泥漿的上返速度

推薦值為0.5～0.6m/s時，才能形成平板型層流，從而滿足鑽井工藝的要求［4］。

2.2 岩心動濾失速率的計算

根據鑽井液動濾失方程，鑽井液或完井液通過岩心時的動濾失速率可使用下式計算：

油氣成藏理論與勘探開發技術

式中：fd為動濾失速率（mL/cm2·min）；Δθ為Δt時間內的動濾失量（mL）；Δt為滲濾時間（s）；A為岩心端面滲濾面積（cm2）。

2.3 動態污染損害前後岩心各段滲透率的計算

在一定壓差的作用下，流體可在多孔介質中發生滲流。一般情況下，其流動規律可用達西定律來描述。因此，在動態污染前後，岩心各段滲透率參數的計算可通過應用達西定律公式來實現。由於是多點測試，可以將達西定律公式寫成：

。

3 實施效果

該項目技術產品已在江漢、江蘇、大慶、大港、吉林、中原、南方勘探公司、克拉瑪依、塔里木等各油田單位推廣了五十多台套，大量的實驗研究表明，使用效果良好，它可以測量出岩心沿長度方向的非均質性，並能判斷同一岩心在受鑽井、完井液損害前後各段滲透率和損害深度程度，也可評價各種增產措施的效果，優選鑽井、完井液體系配方、優化增產措施，達到保護油氣層的目的，並認識了油氣層特性，提高了油氣田的勘探和開發效率。上述各油田通過該「評價系統」篩選出的優質鑽井、完井液，起到了保護油氣層的效果，既降低了生產成本，又提高了油氣井產量，已經取得了巨大的經濟效益和社會效益。該成果的推廣應用為保護油氣層技術研究和油氣田評價工作的開展提供了全新的評價手段和評價方法，還使得其在理論和實驗技術上獲得了重大突破，其實驗研究結果對油氣田勘探與開發方案的科學決策、油氣田的發現、提高油氣井產量、延長油田的開發周期以及保護油氣層領域的科學研究將起到十分重要的指導作用。

該評價新方法以及相關技術產品使科研成果及時轉化為生產力，填補了我國在相關實驗技術領域裝備製造上的空白，具有同類技術的國際先進水平。

參考文獻

［1］李淑廉等.JHDS-高溫高壓動失水儀的研製.江漢石油學院學報［J］，1988，10（1）：32～35.

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［4］Bourgoyne A T，et al.，Applied Drilling Engineering.SPE Textbook，1991.

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［6］一種岩心物性能自動檢測裝置CN2342371Y，1999.10.6.

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［8］Appartus and method for measuring relative permeability and capillary pressure of porous rock.US5297420，1994.3～29.

2、武漢工程大學電氣信息學院的導師簡介

男，出生於1958年2月，學士，副教授。
主要研究內容包括：多變數解耦控制技術、優化控制技術、自適應控制技術、軟測量與推理控制、系統建模與模擬等。
工程應用包括：PLC、DCS、FCS工程應用；批量控制技術的應用。
主要從事先進控制技術的研究及其工業應用、FCS診斷技術的研究。 男，出生於1962年3月，碩士，副教授。
現為武漢工程大學電氣信息學院教師。1988年在石油學報發表的「有桿抽油井井下功圖的一種快速計算方法」一文提出的以快速傅立葉變換和矩陣運算為基礎的油井功圖快速演算法已廣泛用於全國各油田抽油井工況診斷，被稱為陳氏演算法。先後主持過中國石油天然氣總公司項目、江漢石油管理局等科研項目20餘項。作為主要完成人，先後獲中國石油天然氣總公司科技進步一等獎3項，二等獎1項，三等獎2項，軟體銅牌獎1項；國家級新產品2項；獲局級科技進步一等獎1項，二等獎1項，三等獎2項；還被授予江漢石油管理局首批「中青年科技明星」，首批「有突出貢獻科技專家」等多個榮譽稱號。在國內核心刊物上發表論文10餘篇；獲發明專利1項。
主要從事嵌入式系統與現場匯流排技術、油氣井智能井系統研究、智能完井技術等方面的研究工作。 男，出生於1958年9月，碩士，副教授。
現為武漢工程大學電信學院教師。在西南化工研究院工作期間負責「變壓吸附制氫裝置」的自動化設計，該項目獲1985年國家科技進步一等獎。先後負責「CHP-101生產過程計算機控制系統開發」等4個科研項目，合同總額87萬，已進60萬。先後發表科研論文20餘篇。其中EI、ISTP收錄4篇（第一作者3篇）。先後指導碩士研究生7名。
主要從事高等過程式控制制，系統建模等方面的研究工作。
馮先成，男，出生於1968年6月，碩士，副教授。
先後主持、參加國家九五重點科技攻關計劃、省教育廳重點科研項目、企業重點科研項目等科研項目6項。在國內外核心刊物上發表論文16餘篇，其中7篇被EI收錄；主編、參編教材二部；
主要從事嵌入式系統、網路管理、寬頻接入網技術等方面的研究工作。 男，出生於1971年12月，碩士，副教授，
中國電子學會高級會員。主要從事信號與圖像處理、模式識別及多媒體通信等方面的教學與科研工作。現主持湖北省教育廳重點科技項目「基於形態學和視覺仿生技術的圖像信息處理研究」 ；參加完成了國家自然科學基金「海底地形三維感知與三維重建研究」、激光水下三維成像新方法研究」 ；國家「863」計劃項目「水下熱液噴口目標識別技術」及國防科技（電子類）預研基金項目「基於形態學的三維圖象信息處理研究」和國防科技（電子類）95重點項目「激光水下成像關鍵技術研究」等在內的多項國家、省部委的科研課題。在國內外重要學術刊物上發表學術論文20餘篇，主編教材《數字信號處理》和《數字信號處理實踐教程》兩部。 男，出生於1965年6月，碩士，教授。
武漢工程大學十大傑出青年。先後主持多項湖北省自然科學基金、晨光計劃等項目的研究。主持湖北省自然科學基金等科研項目多項。在國內外核心刊物上發表論文40餘篇，出版專著1部，先後指導10餘名碩士研究生，其中一名研究生的畢業論文被評為湖北省優秀碩士論文。2004年獲湖北省學位與研究生教育管理工作先進個人，2005年教研項目《工科院校教學質量監控體系的研究與實踐》獲省級二等獎。研究興趣主要集中在人工智慧控制和魯棒控制領域。 男，出生於1963年01月，博士，教授。
現為武漢工程大學電氣信息學院教授，現代自動化技術教學團隊負責人。帶領自己的科研團隊，曾主持或參與國家自然基金等科研項目70餘項，科研經費年均超過24萬元。在國內外核心刊物上發表論文50餘篇。先後指導碩士研究生10名，已畢業4名。
擁有較好的教學科研平台。主要從事機電一體化技術，控制技術等方面的研究工作，涉及汽車、船舶和實驗測試設備等行業。 男，工學碩士, 教授，1965年10月出生。
現為武漢工程大學電氣信息學院教師。1986年7月畢業於華中工學院自動控制和計算機系電子技術專業。1986-1994年在武漢電子科學技術研究院從事技術開發工作，研製成功了SJT-UV-1全頻段解調器系列產品。1995年至今，在武漢工程大學電氣信息學院從事實驗教學、課堂教學及科學研究等工作。1998年9月-2001年6月，在武漢理工大學攻讀控制理論與控制工程專業碩士學位研究生。2006年3月赴日本立命館大學理工學院做訪問學者。對三維位置控制系統軟硬體進行了深入的研究，開發了激光振鏡雕刻機,並對基於串口運動控制器作了比較深刻的研究，在國內外行業核心期刊公開發表了學術論文三十餘篇。研究方向：計算機控制、激光加工及伺服系統。 男，出生於1974年2月，博士。
先後參與多項國家自然科學基金項目的研究工作，承擔省自然科學基金項目、省教育廳項目以及武漢工程大學青年科學基金項目各一項。在國內外核心刊物上發表論文15篇，先後指導四名碩士研究生，其中一名研究生的畢業論文被評為湖北省優秀碩士論文。
主要從事無線多跳網路、MESH網路以及智能網路方面的研究。 男，出生於1966年2月，碩士，副教授。
主要從事自動控制理論應用、液壓伺服控制等方面的研究工作。作為負責人曾主持完成8項橫項研究項目，科研進帳200多萬，作為重要參研者參與完成3項省級科研課題；發表科研論文20餘篇，其中有多篇被EI收錄；主編出版教材3部，其中《微機控制技術》列入普通高等教育「十五」國家級規劃教材。2005年以來先後指導碩士研究生3名。 男，出生於1966年5月，博士，副教授。
先後參與了國家自然基金等科研項目4項。2002年獲 「湖北省科技進步」三等獎，2006年被評為「華中科技大學優秀畢業研究生」，2007年獲「湖北省優秀博士論文」獎。已發表學術論文20餘篇，其中SCI收錄15篇，EI收錄17篇。
主要從事硅基集成鐵電學器件的設計與集成、集成電路設計與信息系統集成等方面的研究工作。
鄒連英，女，出生於1977年5月，博士。
先後主持參與企業乙太網控制器、音頻功率放大器等多項橫向科研項目。在國內外核心刊物上發表論文10餘篇；主要從事超大規模數字集成電路設計、SOC系統設計、嵌入式系統設計等方面的研究工作。 女，出生於1966.10月，碩士，教授。
現為武漢工程大學電氣信息學院教師，先後主持湖北省重點科技項目、湖北省教育廳、企業、事業單位項目20多項。先後獲中國石油化工自動化科學技術三等獎、武漢市科技廳科技進步三等獎、武漢工程大學教學研究一等獎等多項獎項。在國內外核心刊物上發表本人為第一作者、武漢工程大學為第一單位的研究論文50多篇，先後指導研究生6名。
研究方向：智能儀器及測控系統。 女，出生於1962年5月，副教授。
先後於1983和1991年畢業於華中科技大學電機專業獲學士和碩士學位，攻讀華中科技大學電氣工程學科的博士學位。先後主持和參加湖北省科技攻關計劃項目、湖北省教育廳重點科研項目，以及橫向科研項目近20項。發表科研論文30多篇；作為副主編參與編寫《運動控制系統》本科教材一部。先後指導碩士研究生11名。
主要從事鉑電阻非線性校正方法、高精度智能溫度測控系統和電力電子應用技術方面的研究工作。 男，出生於1953年5月，副教授。
現為武漢工程大學電子信息工程教研室主任。先後主持和參加湖北省教學研究項目、武漢市科技攻關項目、企業委託重大項目等10餘項，科研經費近300萬元。作為主要完成人，二個項目通過省級鑒定，一個項目（產品）獲國家計量局頒發的計量生產許可證，先後獲湖北省一輕工業系統科技進步二等獎一項，武漢市科技進步三等獎一項，深圳市科技進步二等獎一項，江漢石油管理局科技成果三等獎一項。在國內外科技刊物上發表論文20餘篇；主編和副主編教材各一部。先後指導碩士研究生11名。
主要從事嵌入式系統，智能儀器，RFID技術與應用，計算機過程式控制制等方面的研究工作。 男，出生於1966年1月，碩士，副教授。
現為武漢工程大學電氣信息學院教師。先後參加國家自然基金等科研項目5項，作為主要完成人，先後獲高等教育國家級教學成果獎二等獎和湖北省高等學校教學成果獎一等獎各1項，還被授予湖北省高等學校實驗室工作先進個人、全國大學生電子設計競賽優秀賽前輔導教師等多個榮譽稱號。在國內外核心刊物上發表論文20餘篇，參與翻譯專著2部，出版教材2部（副主編）。主要從事擴頻通信與短波通信網、無線感測網路應用、EDA與智能儀表等方面的教學與研究工作。 教授
1999.2—2001.5在華中科技大學控制科學與工程博士後流動站從事博士後研究工作。現工作於武漢工業學院電氣電子信息工程系。主要從事電工理論新技術；智能電器；信息獲取與處理領域的研究。承擔和作為主要課題完成人完成了「九·五」 「十·五」國防項目各1項，863專項子課題研究1項，參與國家自然科學基金研究兩項，現主持省部級以上項目3項，主持橫項項目多項，撰寫教材一部，發明專利二項。以第一作者在國內外重要期刊以及IEEE國際會上發表學術論文二十餘篇，其中EI收錄十多篇。

3、貝克休斯的公司架構

貝克休斯向全球范圍提供全套的油田技術服務和產品，根據產品及服務在油氣田中應用的方向，所有的產品線主要分為兩大類：鑽井與地層評價類（The Drilling and Evaluation group）、完井與生產類（Completion and Proction）。 鑽頭（Drill Bits ）： 提供用於鑽進、擴眼及取芯的Tricone鑽頭, PDC鑽頭,Kymerahybrid等貝克休斯專利鑽頭。
鑽井服務（Drilling Services ）：提供用以水平井及定向井的常規鑽井及旋轉動力驅動系統；隨鑽測井及隨鑽錄井服務；鑽井優化服務；連續油管鑽井工具；地面錄井等服務。
電纜測井服務（Wireline Services）：提供裸眼井及套管井的錄井及石油地質數據搜集及分析服務；油藏評價取芯服務；套管狀態評價；井液特徵評價；生產錄井；地震等。
鑽完井液（Drilling and Completion Fluids ）：提供反轉乳化泥漿體系，水基泥漿體系，鑽開液，以及廢棄井液處理服務； 完井服務（Completion Systems ）：提供用於控制井內流體流動的產品及服務：防砂系統；尾管懸掛器系統；井筒隔離系統；膨脹管系統；分支井系統；井內安全系統；封隔器及流量控制系統；油管輸送射孔系統
井筒干預（Wellbore Intervention）：提供修井和打撈的服務。通過過油管打撈設備；過油管膨脹設備；常規打撈設備；開窗設備；生產封隔器；修井工具；洗井設備
智能生產系統（Intelligent Proction Systems）：提供對單井或整體油田的實時監測和動態控制系統及服務，包括油藏生產決策，化學葯劑注入及人工舉升效果監測等。
人工舉升（Artificial Lift）：提供電潛泵、螺桿泵、氣舉、地面水平泵的產品及安裝服務。
化學葯劑（Upstream Chemicals ）: 提供用以油田上游井液處理的化學葯劑及化學葯劑應用設計服務、效果管理系統和生產管理系統。
壓力泵裂（Pressure Pumping ）：提供固井、水力壓裂及連續油管服務。

4、植物資源開發與利用的研究內容，目標，預期成果解決何種問題，提出何

我國當前這方面的研究缺乏強大的經濟支持，雖有些許成果但很難應用到實際中去。目標主要是通過轉基因技術等生物工程手段來提高植物有用成分的產量。為全面落實《國民經濟和社會發展第十個五年計劃綱要》提出的目標和任務，實現我

國經濟結構戰略性調整和產業結構優化升級，充分利用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業，以信息化帶動工業化，增強我國傳統產業創新能力和國際競爭力，促進我國社會生產力跨越式發展，現就用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業提出如下實施意見：

一、加快用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業是我國經濟發展的重要歷史任務

（一）改造提升傳統產業是綜合國力持續增強的根本保證。

傳統產業在今後相當長時期內仍將是我國國民經濟發展的主體，是促進經濟增長的基本力量，是實現現代化的重要基礎。目前，我國傳統產業占國民生產總值的90%以上，占工業增加值的91%，固定資產原值的95%，利潤的80%，上交稅金的95%，從業人數的94%，出口的87%。傳統產業創造了絕大部分的產值、利稅和就業機會，有著龐大的規模和雄厚的基礎。用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業，大力推進傳統產業優化升級，充分發揮比較優勢，積極參與國際產業分工，對於提高我國國民經濟的運行質量和效益，實現綜合國力持續增強有著重要的現實意義和深遠的歷史意義。

（二）改造提升傳統產業是實現經濟結構戰略性調整的必然選擇。

隨著世界經濟結構的加速調整和跨國公司的並購浪潮，以及國內需求結構的重大變化，我國經濟結構戰略性調整、優化和提高產業國際競爭力，已成為當前和未來一個時期經濟建設與發展的中心任務。實現我國經濟結構戰略性調整目標，必須把傳統產業的改組改造放在重要位置，通過上市、兼並、聯合、重組等形式，大力培育和發展一批擁有自主知識產權、主業突出、核心能力強的大公司、大集團，發揮其在經濟結構調整中的重要支撐和推動作用。通過採用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業，使之獲得新的發展動力和市場空間，創造新的競爭優勢，進入新的發展階段。

（三）改造提升傳統產業是應對經濟全球化趨勢的重要舉措。

經濟全球化已成為世界經濟社會關注的焦點問題。我國已經加入世界貿易組織（WTO），隨著市場准入的擴大、關稅的削減和非關稅措施的減少，外國產品、服務和投資等必將更多地進入我國市場，對我國傳統產業中那些技術水平低、管理落後、產品附加值低的企業帶來嚴重沖擊。與此同時，跨國公司的不斷發展壯大，對經濟全球化也將產生重要影響。據有關方面統計，全球6萬多家跨國公司以及遍及世界各地的70萬個分支機構的產值已經佔到了全球總產值的25%，全世界每年產生的新技術70%以上為世界500強所擁有。要實現我國民族工業的振興和綜合國力的提高，核心是要在世界市場上取得支配權。因此，加快採用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業是我國提高國際分工地位、全方位參與國際競爭的迫切要求。

（四）改造提升傳統產業是高技術產業發展的重要基礎。

科學技術日新月異，蓬勃興起的技術革命，推動了社會和經濟的發展。改造提升傳統產業和發展高技術產業是我國經濟發展的重要命題。改造提升傳統產業是實現高技術產業化的載體，是高技術產業發展的重要基礎。通過用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業，促進傳統產業結構優化升級，提高其技術和裝備水平，為發展高技術及實現產業化提供了重要保障和基礎條件。以信息技術、先進製造技術為代表的高新技術在傳統產業中的廣泛推廣應用，推動傳統產業的高技術化，為傳統產業的生存和發展注入了新的活力，從而必將極大地帶動傳統產業的整體提升，進一步增強傳統產業的國際競爭力。

（五）改造提升傳統產業是實施「以信息化帶動工業化」戰略的突破口。

信息技術已經成為當代最先進的技術手段，信息技術的滲透與融合，將在提升國民經濟各部門的產業技術水平中發揮核心作用。發達國家經驗表明，雖然以信息化推動工業化將增加30%的投資，但可以提高產品檔次和質量、改善生產環境、降低能源和原材料消耗，從而增加85%的經濟效益。加速改造提升傳統產業步伐和實現以信息化帶動工業化，必須以信息技術的應用為重點，努力提高能源、交通、原材料、輕紡等領域一批骨幹企業的生產過程自動化、控制智能化和管理信息化水平。積極推進信息技術與製造技術的緊密結合，提高產品質量、水平，降低成本，縮短生產周期，提高勞動效率及產品和企業綜合競爭能力，加速實現以信息化帶動工業化進程。

當前我國傳統產業存在的主要問題：一是企業組織規模小而散，社會化、專業化水平低；二是產業結構和產品結構不合理，多數行業的低水平生產能力過剩與高技術含量、高附加值產品和工藝裝備依靠進口並存；三是企業管理水平低，市場開拓能力差；四是主要生產技術、工藝和裝備落後；五是企業技術開發投入不足，自主創新能力弱；六是優秀人才資源匱乏。

二、用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業的指導思想和原則

（一）指導思想。

在十五屆五中全會精神和「十五」計劃綱要指導下，以市場為導向，以企業為主體，以產業結構優化升級和提高國際競爭力為目標，以建立和完善技術創新體系，提高產業技術創新能力為基礎，以研究開發、集成應用高新技術和先進適用技術為手段，以信息技術的推廣應用為重點，加速我國傳統產業改造提升步伐。

（二）原則。

用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業應遵循以下原則：

1．堅持以結構調整為主線。圍繞我國經濟結構戰略性調整的總體目標，改造提升工作的核心是優化產業結構，提升產品的技術檔次，使傳統產業的發展盡快步入以技術進步為主要增長方式的軌道上來。

2．堅持可持續發展。改造提升傳統產業要堅持資源開發與節約並舉，注重節能降耗，防止污染，提高資源利用效率。

3．堅持以市場為導向。改造提升傳統產業要充分發揮市場機制在優化配置資源中的基礎性作用，針對市場需求，進一步增加產品品種，提高產品和服務質量。

4．堅持以企業為主體。企業是市場競爭的主體，在用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業過程中，必須充分發揮企業的主體作用。

5．堅持培育企業核心能力。改造提升傳統產業要緊緊圍繞培育和增強企業的核心能力，加強技術創新體系建設和知識產權保護，提高創新能力。

6．堅持與制度創新、管理創新緊密結合。改造提升傳統產業要與建立現代企業制度和加強企業全面管理相結合，轉變生產經營模式、提高管理水平，實現資源的有效配置。

7．堅持自主創新與引進技術相結合。加強產學研聯合，研究開發產業發展所需共性技術、關鍵技術和裝備，積極做好引進技術消化吸收創新工作,增強自主創新能力。

8．堅持有所為、有所不為。集中力量，重點選擇一批具有比較優勢、基礎較好的產業進行改造提升，實現局部領域的突破和跨越式發展。

三、用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業的目標和任務

（一）目標。

總體目標：到「十五」末期，培育一批具有較強創新能力和核心競爭力、國際知名的大型企業集團，發展「專、精、特、新」，並頗具活力的中小企業群體，大幅度提高產業集中度和專業化水平；研究開發一批具有自主知識產權技術和工藝，研製一批重大技術成套裝備和主導產品，為改造提升傳統產業提供技術支持，使我國傳統產業中重點骨幹企業的技術裝備、主要技術經濟指標接近或達到20世紀90年代中期國際先進水平，部分產業達到或接近國際同期先進水平；探索出一條適合中國國情的用高新技術和先進適用技術改造和提升傳統產業的新途徑和成功經驗。

「十五」期間主要行業目標如下：

煤炭行業的主要目標：加強技術創新，大中型煤礦科技進步貢獻率達到40%以上，小型煤礦科技進步貢獻率有明顯提高。加快高產高效礦井建設步伐，加快企業機械化裝備更新升級速度，使大型礦井配套的年生產能力達到300－500萬噸。應用高新技術解決煤礦災害防治中的關鍵技術難題，使煤礦重大惡性事故得到有效控制，煤礦安全生產狀況實現根本好轉。大力發展和推廣應用潔凈煤技術。加大煤炭的轉化比率。全國原煤入選比例達到50%。推廣污水處理技術，提高礦井和礦區生活用水的復用率，大、中型煤礦實現達標排放。

石油行業的主要目標：根據石油工業「十五」發展規劃確定的「立足國內、開拓國際、加強勘探、合理開發、厲行節約、建立儲備」的方針，在3－5年內，按照統一的框架與規劃，建立石油石化行業分步實施的從傳統產業到網路化經營的系統，在油氣勘探開發方面，通過研究開發、採用和推廣一批高新技術和先進適用技術，使探井成功率在「九五」基礎上提高3%，鑽井完井周期縮短1/3，原油採收率提高2%－3%，油氣佔一次能源的比例提高3%以上，石油天然氣勘探開發的科技貢獻率達到55%。

石化行業的主要目標：加快催化裂化技術、加氫技術、乙烯、聚丙烯、聚酯等具有自主知識產權的成套核心技術、專有技術成果的推廣應用，使石化主體技術水平接近或達到國際先進水平。增加石化產品品種、提高產品質量和生產效益，提高產品競爭力和市場佔有率。利用信息技術和先進控制技術實現資源的優化利用和生產的優化控制，「十五」末，主要煉油、化工裝置80%以上實現集散控制系統（DCS）或現場匯流排控制，60%以上裝置完成先進控制。推進安全、環保、節水減排、節能降耗等先進適用技術的應用，減少「三廢」排放，主要石化產品能耗降低5%－10%。

化工行業的主要目標：通過技術創新，使主要行業新建和改建裝置技術、工藝、裝備立足國內，達到國際90年代水平，推進信息技術在化學工業中的應用，骨幹企業和主要化工產品基本實現生產過程的優化控制。化工大中型企業管理基本實現信息化、網路化。積極推廣節能降耗、清潔生產和資源綜合利用技術，提高化工行業的資源綜合利用水平。

電力行業的主要目標：城市平均供電可靠率提高到99.92%以上，部分城市達到99.99%、線損率下降0.4個百分點、每度電煤耗下降10-15克、在燃煤量增加約30%的情況下，煙塵排放量與1999年持平，二氧化硫僅增加約10%、廢水回用率50%以上。

鋼鐵行業的主要目標：繼續推進以微電子技術為中心的信息技術改造鋼鐵生產，41個占鋼產量82%以上的企業全面實現基礎級、過程級計算機控制，部分企業實現企業管理級計算機控制。抓好1－2個智能化鋼廠的示範工程建設。大力推進以清潔生產、節能降耗、污染治理與二次資源綜合利用系統，用先進適用技術改造全部65個大中型鋼鐵企業，建成冶金工業「十五」規劃確定的14個清潔生產示範工廠。潔凈鋼的系統優化技術在重點板材生產廠得到應用。13家特大型鋼鐵聯合企業主要工藝裝備水平、技術經濟指標和產品實物質量進入世界先進行列。

有色金屬行業的主要目標：使大型骨幹企業工藝技術裝備和主要技術經濟指標接近或達到世界先進水平。電解鋁直流電耗由2000年的每噸14300千瓦時降到2005年的13500千瓦時；粗銅噸能耗由0.72噸標煤降到0.65噸標煤；銅、鋁加工成材率提高3－5個百分點。預焙鋁電解槽生產能力占總能力90%以上；採用強化冶煉的銅、鉛先進生產能力分別佔85%、60%。採用濕法和密閉鼓風爐法煉鋅先進生產能力佔90%以上。工業污染物排放總量在2000年基礎上再削減10%，工業水復用率由75%提高到85%以上，建成一批「清潔生產」企業。

機械行業的主要目標：普遍採用計算機輔助設計（CAD）等先進設計技術，提高產品設計水平，主要產品開發周期縮短20%以上。推廣計算機集成製造（CIMS）技術和網路化製造技術，通過用數控技術改造老設備等方式，使總體機床數控化率達到5%以上，提高企業製造能力。推廣應用精密成型技術、快速原型成型技術、激光加工技術等新型加工方法，提高製造工藝水平，使優質、高效、低耗製造的普及率達到20%以上。1/3的大中型企業建立計算機管理信息系統，採用先進的生產模式和現代管理技術，實現業務流程和管理的合理化。通過上述目標的實現，從整體上提升機械產品的水平和質量。

船舶工業的主要目標：開發與推廣應用船舶工業組織管理信息系統、設計集成系統技術，設計與製造集成系統技術、船舶製造裝備自動化生產線，船舶共性技術、現代造船集成工藝技術等。加大新船型技術開發、海洋工程技術裝備及船用設備國產化等技術創新力度，使我國的船舶設計手段上實現現代化，縮短船舶快速報價設計周期，增強企業的市場快速反應能力，提高船舶產品自動化生產能力，造船周期縮短1/3，降低能源、原材料的耗損，將船舶工業的材料利用率提高到90%。

輕工行業的主要目標：技術進步對經濟增長的貢獻率達到50%左右，企業新產品產值占銷售額的40%以上，輕工各行業全員勞動生產率比「九五」末期提高10%以上。家用電器工業在生產技術、裝備、品種、質量和整體效益上達到發達國家先進水平。造紙、食品、皮革、陶瓷等主要傳統產業整體上達到發達國家20世紀90年代中期水平。洗滌劑、食品添加劑、塑料製品、電池等行業在生產技術、裝備、品種、質量和整體效益上達到發達國家20世紀末水平。輕工業主要污染物排放總量在2000年的基礎上降低15%以上，使輕工業生產對環境和生態的污染基本得到控制，重點能耗產品的能耗比「九五」末減少5%-10%。

紡織行業的主要目標：採用現代高新技術，開發生產各種差別化、功能化及新型化學纖維，使紡織原料結構中化纖的比重達到60%以上，差別化、功能化纖維比重達40%以上。應用機電一體化、在線檢測、自動控制等先進技術，提高整體裝備水平，使70%以上技術裝備達到國際90年代先進水平，努力調整產業結構，紡織用、裝飾用和產業用紡織品比重達到64:21:15，2005年噸纖維出口創匯水平提高到17000美元。在1/3大中型企業推廣企業管理信息系統，建立全國紡織電子信息網路體系，重點企業實現電子商務。工業用水重復利用率提高到42%，其中棉紡印染行業和毛紡染整分別提高到20%和30%，2005年每萬元產值節能降耗比2000年降低15%。

醫葯行業的主要目標:針對國內外市場環境的變化，結合醫葯行業的結構調整工作，立足創新、仿創結合，重點發展具有自主知識產權的新葯和具有競爭優勢的化學葯、中成葯、生物葯、醫療器械和制葯機械產品，積極開發相應的關鍵技術。50個化學原料葯的生產技術水平達到國際先進水平，30個非專利葯品進入國際市場。培育10－20種質量標准完善、符合國際質量標準的現代中成葯。

建設行業的主要目標：通過廣泛應用新技術、新材料、新工藝、新設備，大力提高建築業的技術裝備水平和建築施工機械能力，2005年全員勞動生產率比2000年提高20%，全國預拌砼年產量占現澆砼總量的30%。提高住宅和公共建築中化學建材的應用比例，2005年城鎮新建採暖住宅的單位面積採暖能耗比1981年降低50%，建築物耗指標接近中等發達國家現有水平。城市建設中節水20-30%，城市污水處理率達到45%。基本消除城市垃圾污染，城市垃圾無害化處理率達到65%。

建材行業的主要目標：以節能、節土、利廢、環保為目標，開發和應用先進適用技術和高新技術，對水泥、玻璃、牆體材料、建築衛生陶瓷、非金屬礦深加工和玻璃纖維等主要產品生產工藝進行改造、升級，到「十五」末使建材工業的萬元產值能耗降低20%，新型干法水泥比例提高到20%，水泥散裝率達到31%，平板玻璃、建築衛生陶瓷和玻璃纖維的整體生產工藝技術水平接近國際先進水平。新型牆體材料比例提高到40%，節約土地110萬畝。建材生產的主要污染物粉塵、二氧化硫排放總量減少20%以上，工業廢棄物綜合利用量提高40%，年減少天然資源開采使用量1.5－2億噸。重點開發「生態水泥」等綠色建材產品生產工藝及裝備，改造提升現有生產能力。

交通運輸業的主要目標：加強現有設施和裝備的技術改造，提高運輸組織管理水平。應用先進技術，開發新材料、新能源、新工藝、新結構、新裝備，促進公路、水路交通的可持續發展。調整碼頭貨種結構和車型、船型結構，調整公路、水路企業組織結構和行業管理體制，適應我國加入WTO的需要。

鐵路行業的主要目標：掌握最高時速160公里提速技術，形成快速客運網。發展最高時速200公里客運專線技術，建成京沈快速客運通道。成功研製時速270公里高速動車組，開工建設京滬高速鐵路。完善貨運重載體系，積極發展25噸低動力作用四軸大型貨車，提高貨車速度，初步形成快捷貨運網。大面積推廣電力牽引。發展鐵路寬頻綜合業務數據通信網，基本建成鐵路綜合運營管理信息系統。大力發展安全檢測技術，建立集監測、控制和管理為一體的高度信息化的安全監控網路。形成以鐵路電子商務和互聯網為基礎的市場營銷網路。大力採用交流傳動技術，實現牽引動力升級換代。積極發展動車組和擺式列車。通信信號實現數字化、網路化、智能化、綜合化。鐵路勘測設計實現一體化、智能化，積極採用先進的施工技術和裝備。掌握青藏鐵路建設技術。到「十五」末期，鐵路主要技術裝備要接近20世紀末國際水平。

郵政行業的主要目標：大幅度提高全網信息化水平，以信息技術應用為重點，加快郵政綜合計算機網應用系統的開發、建設和應用，加強信息技術在傳統郵政業務、郵政金融業務和企業管理中的應用。郵政綜合計算機網聯通郵區中心局生產場地比例達到100%、電子化營業局所比例達到70%。185客戶服務中心綜合服務覆蓋城市比例達到100%；郵政儲蓄網點電子化率達到93%，其中異地聯網達到66%。進軍現代物流業務，加速郵政實物傳遞網的技術改造和升級，大幅度提高郵政作業機械化、自動化水平。信函狀郵件上機分揀率達到70%，扁平狀郵件上機分揀率達到65%，包狀郵件上機分揀率達到85%，集裝箱使用率達到60%，給據郵件條碼識別率達到98%。

商貿流通業的主要目標：加強流通企業設施和裝備的技術改造，尤其是加快現代信息技術在流通企業的開發和應用，積極開發和引入國際先進流通技術和裝備，支持連鎖、配送等現代營銷方式的發展，推進我國流通現代化。培育一批具有競爭力、達到國際先進技術裝備水平的連鎖、配送企業

5、黃志強的研究領域及成果

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6、膨脹管技術現狀與發展

威德福公司在可膨脹防砂篩管領域居於領先地位，其膨脹管技術分為3類：可膨脹割縫管、實體膨脹管和膨脹系統。哈里伯頓公司的膨脹產品包括可膨脹篩管系統和可膨脹尾管懸掛器/封隔器系統，這兩種系統都經過了大量的室內和現場試驗。Enventure公司開發了三種實體膨脹管產品：可膨脹尾管系統、套管井襯管系統和可膨脹尾管懸掛器系統。貝克石油工具公司的可膨脹產品包括可膨脹尾管懸掛器系統、六級分支井完井系統、可膨脹裸眼完井系統、套管補貼系統和膨脹封隔器。另外，俄羅斯的韃靼石油研究設計院的膨脹管技術也得到了廣泛應用。

最近幾年膨脹管技術呈現爆炸式大發展，該技術對石油工業將產生革命性的影響。例如等徑井眼技術，一旦成熟，將極大地降低油井成本，並完全消除常規套管程序的縮徑效應，井可以鑽得更深，而總井深處的套管內徑與常規井相比反而增大。

3.3.1 威德福公司

自1998年以來，威德福公司一直在可膨脹防砂篩管（ESS）領域居於業界領先地位。該技術發展迅速，目前已經成為降低成本、提高產量的標准方法。該公司還對實體膨脹管技術進行了大規模研究與開發。該公司的膨脹管技術分為3類：可膨脹割縫管（EST）、實體膨脹管（STE）、膨脹系統。

（1）可膨脹割縫管

威德福公司的可膨脹割縫管包括以下3種類型：可膨脹防砂篩管（ESS）、井下襯管系統（ABL）、可膨脹完井尾管（ECL）。

1）可膨脹防砂篩管（ESS）。

威德福公司是可膨脹防砂篩管技術的主要供應商，目前已經在世界范圍內進行了超過225次施工作業，膨脹篩管總長度達3612km，並成功進行了世界上最長的膨脹作業，膨脹篩管長度超過1494m。ESS作為一種可靠高效的防砂方法應用日趨增多。

ESS應用范圍廣泛，其中在裸眼井中應用佔74%，在套管井中佔26%。與其他防砂方法相比可提高產量70%，降低成本超過20%。威德福公司4年前在北海的一口氣井首次使用了ESS。這口高產氣井至今仍穩定生產，無出砂。另一個里程碑式的成果是在2002年末，威德福公司成功地為康納科菲利普斯（Conoco Phillips）公司在渤海灣的蓬萊油田安裝了連接器經過加強的Φ139.7mm ESS，這是ESS在全球的第150次應用。

2）井下襯管系統。

井下襯管系統能代替技術套管柱，而且確保井眼直徑不減小。要封固的井眼部分首先被擴眼，然後利用襯管加強，並用纖維水泥封固這部分井眼。該技術能封固異常壓力地層，以確保向更深的地層鑽進。

開發這項技術的目的：一是減少鑽井成本；二是簡化高溫、高壓深井的設計。在井身設計中考慮使用應急套管，這不僅增加了套管成本，而且還有許多其他不利因素。應急套管上部的井眼/套管的直徑必須大於應急套管，這樣，不管是否真正地使用了應急套管，其上部的鑽井費用增加。

另外，鑽大尺寸井眼耗時更長，處理復雜情況耗時更多。在海上，大尺寸的套管要求使用大尺寸的導管，因此平台也必須加大。用這種方式來設計鑽井，費用很高。如果鑽井設計中不用應急套管，那麼將節約大量的費用。井下可膨脹襯管系統能夠代替應急套管，而且消除了井眼直徑越來越小的不利後果。

在深井鑽井中，為避免井涌/井漏，必須安裝附加的套管或尾管，這樣可能由於套管的直徑太小而導致不能鑽至目的層或進入目的層。這也是開發該技術的主要原因。應用該技術可鑽成深的勘探井、開發井、評價井和生產井，並使用足夠直徑的油管來開采。

3）可膨脹完井尾管。

威德福公司已經開發了可膨脹完井尾管技術，可以取代傳統的割縫尾管或者注水泥射孔尾管。該技術增強了井眼穩定性，提高了選擇性隔離和處理能力，並減小了井眼尺寸。該技術尤其適用於過油管側鑽油層完井，既可以到達受限制的油層段，同時也避免了困難的固井和射孔作業。其他優點包括：①井眼增大，流通面積也增大，因此提高了產量；②允許再入油層進行修井作業，延長了油井壽命，也增強了老井的潛力；③重返油層靈活方便，通過插入封隔器或橋塞可以防止產水；④可適用於Φ88.9mm到Φ241.3mm的井眼。

（2）實體膨脹管

實體膨脹管包括可膨脹尾管懸掛器（ELH）和Metal Skin套管修補系統。

1）可膨脹尾管懸掛器。

ELH系統可以懸掛ESS和其他不注水泥尾管。

ELH可以懸掛Metal Skin套管修補系統。ELH使用柔性旋轉技術膨脹，與外層套管形成金屬對金屬密封，使井眼最大化，方便將來的重入作業。

2）Metal Skin套管修補系統。

2003年中期，在加拿大艾伯塔省的冷湖油田威德福公司成功地安裝了4套Metal Skin實體可膨脹套管修補系統，使4口井恢復生產。該技術是一種金屬對金屬可膨脹套管系統，可以修補腐蝕或損壞的套管。作業使用了威德福公司的柔性旋轉膨脹系統（CRES）。

（3）膨脹系統

傳統EST膨脹錐是一種錐形工具，與膨脹心軸聯合使用，用來膨脹各種割縫管。威德福系統的根本優點是採用了柔性膨脹管技術。下面介紹兩種系統：軸向柔性膨脹系統（ACE）和柔性旋轉膨脹系統（CRES）。

1）軸向柔性膨脹系統。

軸向柔性膨脹系統用來膨脹割縫管，可以消除割縫管與井壁之間的環空，支撐井眼並防止顆粒運移。該系統包括一個由上向下膨脹的柔性膨脹工具、可回收系統、現場修整工具。柔性膨脹工具包括兩部分：用於初始膨脹的固定尺寸滾軸鼻、柔性軸向滾軸。由於活塞可以隨著井眼剖面的變化而伸出或縮回，使工具具有柔性。

2）柔性旋轉膨脹系統。

柔性旋轉膨脹系統是一種液壓機械工具，用來膨脹實體管。當與可膨脹尾管懸掛器施工工具一起使用時，可用來膨脹ELH。它也用來膨脹更長的Metal Skin實體管系統。如Poro Flex可膨脹篩管系統，該系統由上至下膨脹，軸向載荷小。由於是滾動摩擦，摩擦力也大大減小，對套管內徑的不規則性具有很好的適應能力，可以最大限度地防止被膨脹套管破裂。該工具與膨脹前的套管匹配，很容易回收，並具有選擇性膨脹能力。

3.3.2 哈里伯頓公司

哈里伯頓公司的膨脹管產品包括可膨脹篩管系統（Poro Flex）和可膨脹尾管懸掛器/封隔器系統（Versa Flex），這兩種系統都經過了大量的室內和現場試驗。

（1）Poro Flex可膨脹篩管系統

Poro Flex可膨脹篩管系統由於性能可靠，該系統正在迅速被人們接受。該系統可用於套管井和裸眼井完井，主要有以下四方面特點：

1）Poro Flex可膨脹篩管系統以近乎實體管的多孔中心管作為流動管道，具有很高的抗擠能力，並允許進行多種修井作業或附件安裝。封隔器、橋塞以及智能完井設備都可以很可靠地安裝在膨脹後的中心管內。另外，未穿孔管可以下入井內封隔頁岩段或事故地層，以提高層位隔離能力。

2）通過一層可膨脹篩網就實現了過濾功能。篩網是基於Purolator-Facet公司的Poroplate設計製造的，雖然膨脹期間或膨脹後過篩網流動面積增大，但並不改變其微米額定值（過濾固體顆粒）。

3）可膨脹篩管採用了一體式螺紋連接，可以像套管那樣在鑽台上連接，如果必要的話還允許篩管在井內旋轉，這減少了安裝所需的鑽機時間。

4）篩管通過液壓膨脹，使整個膨脹過程實質上不依賴重力，這對於大位移井或者水平井作業來說很理想。固定尺寸膨脹錐使整個篩管膨脹後內徑一致。自投入使用以來，沒有發生中心管、篩網或者連接部件故障，也沒有出砂。

Poro Flex膨脹篩管可用尺寸為155.6mm和215.9mm（均為膨脹後尺寸）。施工作業表明進行可膨脹篩管完井需要一整套系統方法。完井效率/性能比很大程度上與所鑽井眼質量、鑽井液、產層情況了解程度密切關聯。哈里伯頓公司與斯派里森公司和白勞德公司密切合作開發了一套工藝新技術，使整個系統協調，以提高膨脹篩管完井的效力。

（2）Versa Flex尾管系統

Versa Flex尾管系統採用了業界領先的實體膨脹管技術，以及哈里伯頓公司最好的固井設備、套管附件和浮動設備，可以形成可靠的尾管懸掛器系統。普通尾管懸掛器上部失效率高達30%，由此導致的修補作業成本很高。失效的主要原因是尾管懸掛器機械失效或者上封隔器失效，或者是水泥環不能封隔套管重疊段。

與傳統的尾管懸掛器/封隔器系統相比該系統在機械方面有很大優勢。更重要的是，尾管懸掛器/封隔器沒有運動部件或暴露的水力孔。為了進一步保證尾管頂部的完整性，一體的尾管懸掛器/封隔器還包括拋光回接器，採用5個獨立的橡膠元件提供環空密封。膨脹工藝保證尾管懸掛器/封隔器不會提前坐放。

為了提高水泥環的可靠性，系統允許增大循環速率以獲得紊流。另外，哈里伯頓公司還與Enventure環球技術公司合作開發了專用的注水泥設計，可以消除竄槽、氣竄。

（3）近鑽頭擴眼器

哈里伯頓的Security DBS公司為可膨脹產品市場推出了一種近鑽頭擴眼器（NBR）。切削臂可以通過現有套管跟在一個標准鑽頭後面，可將套管下井眼尺寸擴大20%。NBR已經在世界范圍內超過500個鑽具組合上使用。

3.3.3 ENVENTURE公司

前實體膨脹管99%的施工進尺是由Enventure公司實施的，該公司開發了3種實體膨脹管產品。

（1）可膨脹尾管系統

可膨脹尾管系統（OHL）主要解決井眼穩定以及地層壓力（破裂壓力）等產生的問題。在不減小井眼直徑的情況下多下一層套管，可以鑽達更深的儲層或者隔離水層，對於老油田挖潛增效有重要意義。目前該系統作業時最大泥漿密度為1.8g/cm3，最大井斜超過100°，膨脹深度大於7925m。可膨脹尾管系統可以過窗口安裝和膨脹，這樣就不再需要鍛銑套管。最近的一次套管開窗膨脹管作業是在墨西哥灣進行的，Φ193.7mm（244.5mm）可膨脹尾管系統安裝在Φ244.5mm套管內，共膨脹了610m的套管，其中窗口下方膨脹了579m。

（2）套管井襯管系統

套管井襯管系統（CHL）主要用於作業，尤其適合修補大段損壞的套管。Enventure公司於2002年6月在馬來西亞沙撈越海上的E11氣井安裝並膨脹了1373m的襯管。

（3）可膨脹尾管懸掛器系統

可膨脹尾管懸掛器系統（ELH）集傳統的尾管懸掛器和尾管上封隔器的功能於一體，結構簡單可靠，避免了環形空間可能發生的漏失，而且增加了懸掛器和尾管內部的可用內徑。

Enventure公司目前正在大力開發等徑井眼技術，該技術消除了目前油井設計中存在的縮徑效應，使作業者可以在上部使用直徑相對小的套管，而完鑽井深處的井眼直徑反而增大。2002年9月，殼牌公司在南得克薩斯一口氣井的部分井段成功地使用了該技術。隨著實體膨脹管技術的逐步發展與應用，最終將實現使用一種直徑的鑽頭鑽進，並用同一種直徑的套管完井。

3.3.4 貝克石油工具公司

貝克石油工具公司自1994年以來一直為業界提供膨脹管技術，其第一個商業化可膨脹產品是ZXP尾管封隔器系統，在全球已經應用了超過12000次，該系統可以承受69MPa高壓和204℃高溫。

（1）可膨脹尾管懸掛器系統

2002年4月，FORM lock可膨脹尾管懸掛器在阿拉斯加州普魯德霍灣的一口井中使用，懸掛器下入深度3150m（測深），尾管長度335m。這是首次可膨脹尾管頂部完井，完井管柱插入尾管頂部。後來這種可膨脹尾管懸掛器系統在巴西、印尼、馬來西亞、北美超過12口井中使用。

（2）六級分支井完井系統

1998年在加利福尼亞州的Belridge油田，貝克公司使用FORMation叉口系統完成了世界上第一口6級分支井，隨後該系統在世界范圍內獲得成功應用。迄今，在非洲、亞洲、歐洲、北美和南美已經應用了十多個FORMation叉口系統，使其成為應用最廣泛的6級叉口系統。金屬成形技術使叉口系統可通過標准尺寸套管，然後使用固定尺寸膨脹錐在井下將叉口的一個分支撐開。這樣就可以形成水力密封，有了全尺寸分支井叉口系統就可以使用傳統方法固井、鑽井、完井。

（3）可膨脹裸眼完井系統

EXPress是一種可膨脹裸眼完井系統。它包括可膨脹防砂篩管，可以減小或消除環空間隙，其最大用途是水平井裸眼防砂。它結合了該公司EXCLUDER 2000篩管的防砂能力和金屬膨脹管技術。篩管的流動面積比膨脹前大，即使不膨脹也可作為一種優質篩管發揮作用。

可膨脹篩管包括穿孔的中心管和滲濾膜結構。滲濾膜允許符合條件的泥漿固相通過，防止了篩管的堵塞，同時維持有效的防砂能力。穿孔中心管結構比割縫管具有更高的抗擠能力，尤其適合使用電潛泵的情況，電潛泵可以產生超過6.9MPa的壓降。

該系統在世界范圍內進行了大量應用。2002年3月，貝克公司使用可膨脹裸眼完井系統為中國石油在印尼海上的Intan油田的三口井中實施了一趟作業完成的可膨脹完井，使用了可膨脹防砂篩管、FORM lock EXPress可膨脹尾管懸掛器、EXPress實體可膨脹無眼管、FORM pacXL裸眼隔離封隔器。

完井作業成功隔離了生產層，並提供了有效的防砂能力，不再需要礫石充填。施工作業程序由於取消了幾趟作業，與傳統完井作業相比節省了鑽機時間。3口井都投入生產，生產指數遠遠高於相同儲層的鄰井。

2003年3月，貝克石油工具公司在北美洲的一個淺層氣田首次應用實體可膨脹管和EXPress篩管系統以及變徑漲管器。因為地層砂不均勻，分選差，非常細，傳統的防砂方法不成功。氣田有兩個儲層，由薄的頁岩分隔，由於下部砂岩有一水層，需要層位封隔。所有的設備都使用可變徑漲管器膨脹，可膨脹完井裝備和膨脹工具一起下井。膨脹前後篩管內徑測量證明篩管按設計成功膨脹。該井生產穩定，沒有出砂。

（4）EXPatch套管補貼系統

EXPatch套管補貼系統可用於套管井和裸眼井。在套管井中可以封隔射孔，減少進水量，也可以用來修補損壞的或腐蝕的套管。在防砂完井中可以封堵進水，它可以放置在FORM pacXL裸眼封隔器之間，幫助封隔器產生一個機械的液流屏障以選擇性隔離井段。該系統與外層套管形成一個錨定/密封段。其坐封機制不依賴周圍媒介的完整性，其長度根據應用可精確調整。

（5）膨脹封隔器

FORM pacXL膨脹封隔器可以防止裸眼尾管和篩管之間的環狀流動，同時維持最大尺寸井眼內徑。膨脹封隔器使液流重新流過篩管，消除了熱點的威脅，防止了腐蝕。封隔器可以承受6.9MPa壓差和121℃的測試。與傳統的管外封隔器不同，它不需要注水泥以產生一個永久性接觸力。

3.3.5 等井徑系統

目前，等井徑膨脹套管技術用來封堵井內復雜層段，例如對於異常高壓、衰竭地層或膏鹽層等復雜層段，採用該技術可很好地解決難題。由於膨脹套管的強度、氣體密封性及抗腐蝕性能還無法完全達到生產要求，Enventure公司計劃在2010年實現等井徑膨脹套管技術在海洋鑽井領域的現場應用。隨著等井徑技術的發展，其關鍵技術的突破將大大簡化深井、超深井的井身結構，最終實現等徑井眼鑽進。

直接應用膨脹管作為鑽桿進行鑽井（即膨脹套管鑽井）將是建井的最高水平，可以作為鑽井技術發展的一個長遠目標。套管鑽井不僅可以節省套管下入時間，產生更小的環空和更容易消除井筒的泥餅效應，也可以協作進行多分支井和智能井的建設，促進多分支井和智能井技術的發展，實現膨脹套管內多分支井的智能化生產控制，但會增加額外的時間和費用，而且還需在鑽井過程中增加其他的安全措施。

3.3.6 膨脹管技術發展動向

（1）威德福公司

威德福公司正在進行大量投資以使自己享有專利的膨脹管技術快速商業化。2003年4月，威德福公司在蘇格蘭的阿伯丁開設了一個全球可膨脹管技術中心。該中心每年可生產7000多根ESS篩管，擁有世界上唯一的四頭激光切削機，以及世界上最大的研磨性水射流設備。

在休斯敦和阿伯丁該公司還擁有兩個世界上最大的研發、試驗、培訓基地。阿伯丁的井下技術有限公司是一家主要的研發/試驗中心，主要為海上油井提供服務。威德福公司還設計並建造了獨特的膨脹鑽機，為其所有的可膨脹管技術產品進行受控的台架試驗。該裝置擁有一整套數據採集系統，功率相當於全尺寸鑽機。

數據採集系統與威德福設計和工程辦公室聯網，通過視頻系統可以實時傳送實驗進程。可以進行模擬實際條件的專門實驗。研究團隊可以使用休斯敦和阿伯丁的鑽井裝置進行現場試驗以及最終產品評價。

新開發的商業化項目如下：

Slimbore裸眼尾管：尾管外徑193.7mm，可以膨脹到244.5mm。

Metal Skin套管修補系統：目前可用的是Φ139.7mm×177.8mm系統，三種其他尺寸系統正在開發：Φ108mm×139.7mm、Φ193.7mm×244.5mm、Φ152.4mm×193.7mm。

威德福公司新開發的柔性膨脹工具可提高Φ73mm篩管膨脹作業效率，滿足更小井眼的防砂要求。

一趟完成作業系統投入商業應用，增強了Φ101.6mm和Φ114.3mmESS篩管作業的效率。在鑽機費率高的地區，如西非、墨西哥灣、北海，可顯著降低成本。

（2）哈里伯頓公司

2003年夏季，哈里伯頓公司生產出Φ215.9mm Poro Flex可膨脹篩管系統，該系統使用了耐腐蝕合金，Φ155.6mm篩管在其後不久也生產推出，2003年末實現了商業化生產。

2003年三季度推出兩種額外尺寸的「標准」Versa Flex可膨脹尾管系統，適合深水作業的其他尺寸產品在2004年早期推出。

Security DBS正在開發一種特殊尺寸鑽頭和附件以配合Enventure公司的一系列膨脹管產品，不久即可交付使用。

（3）Enventure環球技術公司

Enventure公司的SlimWell工藝可以減小套管縮徑效應。MonoDiameter（等徑）系統可以完全消除縮徑效應，使井眼直徑減小，但是總井深處的井眼直徑反而增大。

等徑井眼技術的首次現場應用是在得克薩斯州的一口氣井中進行的，合作單位包括Enventure、殼牌勘探開發公司、殼牌國際勘探開發公司。為了進行此次作業，首先在井內下入Φ298.5mm套管，後來又下入Φ244.5mm可膨脹套管。套管膨脹到內徑251.5mm，可膨脹套管與外層套管通過橡膠元件實現懸掛與密封。然後鑽掉套管鞋，使用由上至下膨脹工藝將套管膨脹至內徑264.2mm，隨後將下段井眼擴眼至311.2mm，然後下入另一段244.5mm可膨脹套管並膨脹。這兩段膨脹套管經受了27.6MPa壓力測試。

Envneture公司將繼續提高其基本的膨脹管技術（如裸眼尾管系統、套管井襯管系統、尾管懸掛器系統），延長膨脹套管長度，縮短作業時間；生產抗擠能力更強的套管、更高效的螺紋接頭，進一步提高系統可靠性；還將提高套管的抗內壓和抗外擠能力，新的螺紋連接將允許膨脹率超過30%。

（4）貝克石油工具公司

LinEXX可膨脹尾管系統於2003年三季度投入使用，可以有效封堵事故地層，隔離產層，新的尾管膨脹後保持與上方套管相同的內徑，該系統可用來封堵事故地層。

貝克公司目前將研發重點放在防腐蝕合金、可靠的氣密螺紋連接、提高實體管膨脹後的抗外擠強度等方面。

7、膨脹管技術

3.2.1 實體膨脹管

實體膨脹管技術是通過機械的或液壓的方式使膨脹錐受壓或受拉從管柱中穿過，使膨脹管柱內徑發生永久性膨脹的技術。大多數實體膨脹管技術應用在的管柱。膨脹率一般為10%～30%。

（1）裸眼可膨脹尾管（OHL）系統

可膨脹裸眼尾管系統（圖3.3）技術有3方面的作用：①深井鑽井時需要多開，表層套管使用大直徑套管成本太高，使用可膨脹裸眼尾管系統可以使表層套管使用較小直徑的套管，從而降低套管成本；②隨著井眼不斷加深、套管的尺寸越來越小，如果採用膨脹管就能減小井眼的錐度，維持井徑和套管內徑，從而提高鑽井效率；以達到鑽更小、更深的井眼而使生產套管具有更大的直徑，這將有利於提高油氣產量；③可膨脹裸眼尾管使常規井身結構應用於探井，作為一種節省投資的應急措施，可膨脹管裸眼尾管膨脹後的直徑大於用卡瓦固定的尾管直徑，所以這將有利於把探井轉變為有經濟意義的生產井。

（2）套管井可膨脹尾管（CHL）系統

套管井可膨脹尾管有以下3方面的作用：①用於修補老井或套損井中的套管，這種用途對於修補長段的套管腐蝕、漏失以及進行側鑽和加深鑽井施工有重要意義；②用來封堵常規方法（如擠水泥）封堵失敗的射孔層段，還可以阻斷完全沒有必要的出水或產氣，用來調剖，從而實施對現有生產井和注水井的控制；③也可以用作補貼套管，用來修補漏失套管或錯斷套管。將膨脹管作為內襯管，而套管的縮徑很小，並能滿足在襯管下面繼續鑽進。

（3）OHC可膨脹套管系統

OHC（Open-Hole Clad）可膨脹套管系統利用彈性物噴塗技術在膨脹管外面噴塗了一層特殊的彈性材料，利用彈性材料的彈性加強管體與井壁的密封，可進行層間封隔。用於裸眼井的膨脹套管系統由於噴塗了特殊的彈性材料，因此應用范圍廣。例如，能使水平井生產層段的地層保持穩定。在裸眼中，該系統可以跨過泥漿漏失嚴重的地層安裝，防止漏失的發生。該系統由能滿足被隔離裸眼井段長度的膨脹套管和一段預膨脹管組成，其中的預膨脹管為浮動裝置和擴管錐提供了壓力腔室。在膨脹套管的兩端有錨定懸掛接頭，附帶的膨脹懸掛器可以沿膨脹套管的長度方向安裝在任意位置，密封住目的裸眼井段。由於該系統僅僅覆蓋住有問題的井段，無需密封全部裸眼井段，因此可以節約大量費用。

圖3.3 OHL可膨脹套管系統

（4）可膨脹尾管懸掛器（ELH）

可膨脹管用作尾管懸掛器（圖3.4），與卡瓦尾管懸掛器比較：①更簡單、更經濟，不是讓整個尾管膨脹，而是僅膨脹尾管的一小部分，擠壓膠圈來實現密封懸掛，形成尾管懸掛器；②可膨脹尾管懸掛器系統壽命長，維修費用減少；③可膨脹尾管懸掛器系統集卡瓦懸掛器與封隔器功能於一身，可在坐封過程中和整個工作期間防止環空漏失，節省用於水泥、尾管懸掛器、封隔器有關的費用，統計資料顯示：卡瓦懸掛器由於坐封失效而出現漏失的概率高達45%～60%，但是可膨脹尾管懸掛器可有效地防止這種漏失；④在膨脹懸掛過程中，膨脹錐不但能起到膨脹懸掛器的進行懸掛的作用，還可以在對懸掛器的內表面的膨脹摩擦過程中起到磨光作用，懸掛坐封懸掛器不但開口大而且內表面光滑，有利於各種後續作業。

圖3.4 膨脹管懸掛器與卡瓦尾管懸掛器

3.2.2 可膨脹割縫管（EST）

可膨脹割縫管（圖3.5）是殼牌公司於20世紀90年代中期研製的一種用於復雜井段鑽井與完井的一種新型專利產品。這種管材有一系列交錯排列且相互重疊的軸向割縫，其管體比實體膨脹管易於膨脹。在完井作業中，膨脹割縫管採取從下向上膨脹的方式，在鑽井作業中，則採取從上向下膨脹的方式。通常，膨脹割縫管徑向膨脹率為50%，軸向縮短率不到l%。另外，割縫的形狀，膨脹錐錐角和錐底直徑的合理配置可以使可膨脹割縫管膨脹後的實際直徑比膨脹錐自身大10%，並且可膨脹割縫管膨脹時所需的膨脹力相對較小。

圖3.5 膨脹割縫管

常見的有可膨脹防砂管（ESS）、裸眼井襯管（ABL）、可膨脹完井襯管（ECL）。

（1）可膨脹防砂管（ESS）

可膨脹防砂篩管技術由於其操作簡單，防砂可靠性高，已經在工業中得到較廣泛的應用。小直徑設計使可膨脹篩管能夠在各種不同的裸眼井使用，甚至能夠在高彎曲井和水平井中使用。可膨脹式割縫管主要包括3個部分：割縫中心管、中間過濾層和保護外套。在膨脹作業過程中，錐形膨脹工具被推入篩管，使可膨脹管膨脹，中心管和保護外套結合在一起緊貼井壁，從而達到要求的篩管外徑，消除了篩管和井壁之間的環隙空間。

可膨脹防砂篩管的主要優點有：①能夠提供較大的過流面積，降低篩管堵塞和腐蝕的幾率；②操作簡單；③比一般的防砂篩管具有更大的內徑，改善了井中尤其是水平井中流體的流動狀態，同時易於下入修井工具；④在裸眼井中，能夠消除篩管和井壁之間的環隙空間，因此可穩定井壁，減少砂的移動，降低出砂幾率。

（2）可膨脹裸眼井襯管（ABL）

在鑽探更深的過壓地層、枯竭地層或易塌易漏地層時，現在的技術是採用不同直徑的鑽頭，並以不同直徑的套管層層封固完成。所以，井越深，套管層次越多，井眼直徑就越大；反之，如果直徑一定，最終的井眼直徑就越小，這就有可能鑽不到目的層或者即使鑽到目的層，但井眼太小，滿足不了開采及後續修井、增產等作業。水泥固封可膨脹割縫襯管是一種可使井眼直徑不變的金屬-岩石膨脹技術，可以克服上述的一些問題。

（3）可膨脹完井襯管（ECL）

目前的可膨脹完井襯管技術已經可以部分取代常規的割縫管完井技術、射孔完井技術。該技術能夠加固井壁，選擇性分隔開采，降低井眼直徑。具有如下優點：①提高油田產量；②在一些油田，大井眼可以提高過流面積，因此產量也就越高；③延長新老油井的開采期限；④通過向井眼中下入分隔器可進行選擇性堵水；⑤適用范圍廣，井眼直徑從之間都可使用可膨脹襯管完井。

可膨脹完井襯管尤其適用於側鑽井過程中水泥固井和射孔完井困難時採用。

3.2.3 可膨脹波紋管技術

可膨脹波紋管技術（圖3.6）目前發展的較快，已經形成3種技術：

1）裸眼井復雜層段封隔技術。用於封堵漏層、水層、高壓層等復雜地層的封堵，減少了井身結構的錐度，保持井眼穩定。

2）套管修補膨脹技術，套管補貼作業。尤其適合修補大段損壞套管，這一用途對於修補大段的已腐蝕套管以及進行側鑽和加深鑽井作業特別有利。

3）裸眼井尾管技術，可以將橡膠密封和可膨脹波紋管組合成一體進行尾管膨脹密封作業。

可膨脹波紋管的施工工藝較可膨脹實體管簡單，關鍵技術是管材的研製和管與管連接的焊接工藝。可膨脹實體管和可膨脹波紋管相比所需要的配套工具和附件較多，並且結構復雜，管材成本和施工成本很高。優點是膨脹後具有較高的機械強度，適應范圍廣。

圖3.6 可膨脹波紋管

3.2.4 可膨脹防砂篩管（ESS）

Weatherford公司的子公司Petroline公司於1999年推出了可膨脹防砂篩管技術（圖3.7）。在作業過程中，膨脹錐推入防砂篩管中，使膨脹防砂篩管膨脹，中心管和保護外套結合在一起膨脹，從而達到設計的井筒直徑。在篩管的膨脹過程中，由三層隔膜組成的重疊式過濾層中間層發生徑向滑移，另外兩層則發生軸向滑移，直到防砂篩管達到理想的直徑。

ESS包括3個主要部分：可膨脹割縫中心管、重疊式復合過濾層、可擴張式保護外管。

可膨脹防砂篩管的特點如下：①適用於各種井筒條件：可膨脹防砂篩管膨脹後，直徑增加一倍，適用於各種情況的井筒，此外由於篩管的原有直徑較小，在作業時能順利下到指定的坐放位置；②提高井眼利用空間：通常情況下，利用可膨脹防砂篩管作業的井筒，作業後的井筒直徑僅縮小25.4mm；③降低裸眼井和套管井的壓降：可膨脹防砂篩管應用在裸眼井中可阻止砂粒運移，防止防砂篩管堵塞，避免井筒內壓力上升；在套管井的應用中，由於可膨脹防砂篩管縮短了地層流體從地層向篩管的流動路程，可以降低壓差；④降低生產成本：在有多個產層的油氣藏開發中。採用可膨脹防砂篩管技術防砂，作業費用明顯比傳統的礫石充填作業費用少，因此可大幅度降低油井的生產成本。

圖3.7 可膨脹式防砂管

3.2.5 等井徑膨脹套管技術

最初，膨脹套管僅作為鑽井問題的一種後續解決方法，例如套管補貼和側鑽井完井技術在油田應用已經成熟，但隨著該技術的發展，現在已應用於井身結構設計和鑽井方案中，在大斜度井、水平井、深井和熱采井中廣泛應用，並獲得業內的廣泛認可。等井徑膨脹套管技術作為國際膨脹套管技術和井身結構的發展方向，可以實現無內徑損失鑽進，極大地推動鑽井技術的發展。

經濟分析表明，使用膨脹套管來減小上部井眼的尺寸可以提高機械鑽速、節省井口設備、鑽井液、循環時間、水泥、鑽頭和平台佔用費。殼牌公司認為單一井徑油井是油氣工業的一大突破。它將降低44%的鑽井液用量、42%的水泥用量、38%的套管用量和59%的鑽屑生成量。在海上鑽井和建井中可節省33%～48%的建井費用。

等井徑膨脹套管技術是指在鑽井過程中盡可能始終採用某一種鑽頭及鑽具規格，在全井鑽進過程中保持某一種井眼尺寸的鑽井方法，這是在可膨脹裸眼尾管系統的基礎上發展起來的，其技術基礎是膨脹套管技術。該技術的發展使未來鑽井可以達到更大的深度及完井井眼尺寸，盡可能縮短鑽井周期並節約鑽井成本。

（1）等井徑膨脹套管系統分類

等井徑膨脹套管系統包括等井徑裸眼補貼系統（圖3.8）和等井徑裸眼尾管系統（圖3.9）。

1）等井徑裸眼補貼系統可用於封堵裸眼地層垮塌或漏失等復雜層段，其特點是：可以通過補貼段進行多段漏失層的補貼而保持同樣的內通徑；地層的封隔無需回接到上層技術套管內；對於漏失地層、高壓地層及垮塌地層等具有非常有效的封堵效果，可以在不下入套管的情況下，降低鑽穿復雜地層時的風險。

2）等井徑裸眼尾管系統是等井徑膨脹套管系統的發展方向，通過等井徑裸眼尾管系統改變井身結構，從而獲得全井下套管具有同一尺寸的長遠目標。等井徑裸眼尾管系統能避免鑽井過程中擴大井身結構，可解決漏失地層、高壓地層、薄層流失地層等復雜地層的鑽井難題。要獲得與先前相同尺寸的井眼，用同尺寸的鑽頭繼續鑽進，可以通過兩種方式實現：一是採用特大尺寸套管鞋設計；二是膨脹套管和基礎套管的重疊段發生過度膨脹。

（2）等井徑膨脹套管系統技術優勢

等井徑技術是石油天然氣領域的一個重大突破，該技術可以實現在不減小井眼內徑的條件下安裝多層同尺寸的鑽井襯管管柱。採用該技術是實現全井採用同一尺寸套管的最佳技術途徑，形成的井身結構與傳統井身結構相比，其優勢是：

1）有助於地面設備的標准化。在深海和深井鑽井作業中，大量的時間花費在鑽台上，如更換底部鑽具組合、從鑽台上甩鑽桿和吊鑽桿、防噴器組的尺寸受所設計的入井套管柱的限制等。採用等井徑鑽井技術可以將不同尺寸的地面設備標准化，可以使用一種尺寸的鑽柱和鑽頭，縮小防噴器組的尺寸，從而大大降低一口井的鑽井、完井費用。

2）有利於環保並減少總建井投資成本。因為不需要下入多層大尺寸套管，用小型鑽機鑽井即可，因而等井徑系統能明顯地降低環境影響，同時減少對材料的消耗。據報道，採用等井徑鑽井技術平均每口井可節省44%的鑽井液用量，降低42%的套管質量，節約42%的固井水泥，節省59%的岩屑處理費用。

3）有利於海洋和陸地的作業安全。常規作業中，在設備處理過程經常會造成人身傷害，等井徑鑽井技術雖不能取消這些作業，但可明顯減小處理設備的尺寸，獲得更安全的工作環境。

4）有望顯著拓展現有的鑽探區域，大大提高油藏的採收率，促進油田的經濟開發和其他技術的發展。等井徑技術實現在中部及上部井段井徑縮小，且能維持或增大完井尺寸，在現有基礎設施下增加油井數量，並經濟地開發更深的油藏，也可協作進行多分支井和智能井的建設，促進多分支井和智能井技術的發展。

等井徑膨脹套管技術可以在不損失井眼內徑的條件下以套管將地層與井筒隔離，達到封堵地層的目的，因而可以顯著改善鑽井過程中由於復雜地層壓力體系因素所造成的井眼減小問題，特別適用於鑽達要求的目標面臨挑戰的深水和深井作業。

圖3.8 等井徑裸眼補貼系統施工程序

圖3.9 4種井身結構對比

（3）等井徑膨脹管系統

目前，國外對等井徑膨脹套管系統的研究主要為Enventure環球技術公司的等直徑系統（Mono Diameter）、Weatherford公司的等徑井眼系統（Mono Bore）以及Baker Oil Tools公司的Lin EXX等井徑系統。1999年，Enventure公司率先提出等井徑膨脹套管系統的理念；2002年，殼牌公司和Enventure公司在南得克薩斯州的1口氣井中成功進行了等井徑膨脹套管鑽井的原理性試驗；2004年，殼牌公司和Enventure公司完成了等井徑系統現場綜合試驗，取得等井徑建井程序的重大進展；2007年，Enventure公司完成了真正意義上的等井徑技術現場應用。

1）Mono Diameter系統

Mono Diameter系統包括原套管底部過度膨脹段、膨脹套管管柱及其底部進行過度膨脹產生一個喇叭口狀重疊區，重疊區用於回接下層膨脹套管，保證井眼內徑零損失。目前，Enventure環球技術公司唯一可以實現等井徑膨脹套管重疊區的設計及膨脹。

Mono Diameter等井徑系統可以完全消除井眼錐度的影響，膨脹套管及其與之重疊的基礎套管部分均發生膨脹形成一個連續內徑。等井徑膨脹套管的重疊段是獲得更高膨脹率的決定性因素。例如，在Φ298.45mm標准套管內下入Φ244.475mm等井徑膨脹套管，內徑膨脹至Φ264.16mm（10.4in），要求基礎套管膨脹率為17%，重疊段膨脹率為24%，均在材料允許的膨脹率范圍之內，Φ244.475mm×Φ298.45mm膨脹套管可以作為一個可行的等井徑尺寸。另外，Φ244.475mm的等井徑膨脹套管可以連續膨脹至套管設計的長度。

Mono Diameter膨脹系統（圖3.10）是建立在裸眼井膨脹管技術基礎之上的，該技術所用的膨脹錐放置在1個已膨脹的錐形發射器中。由於膨脹錐放置在錐形發射器內，等井徑系統需要兩個不同尺寸的膨脹錐進行兩次膨脹。Φ264.16mm（10.4in）膨脹錐可用於最初自下而上的膨脹，Φ278.13mm（10.95in）膨脹錐自上而下地運動，膨脹等井徑膨脹套管的喇叭口狀重疊區，重疊區採用膨脹懸掛器進行懸掛密封。目前已研發出新型可變徑膨脹錐，從上而下只需進行1次膨脹就可以完成膨脹作業。

圖3.10 Mono Diameter等井徑尾管系統膨脹過程

等井徑系統工具管柱（圖3.11）包括套管錨、加力器、擴張器、Φ264.16mm及Φ278.13mm膨脹錐（或可變徑膨脹錐）、封隔器工具和切削工具等6個工具。

圖3.11 等井徑膨脹套管系統的膨脹工具組合

2）Mono Bore系統

Mono Bore系統採用Weatherford公司的Metal Skin尾管/懸掛器系統，安裝後尾管與上層套管之間Mono Bore等井徑尾管系統不僅限於用原管串伴送特大尺寸管鞋，也可選用常規套管串伴送。等井徑尾管系統能避免鑽井過程中擴大井身結構，可以得到與先前尺寸相同的井眼，用同尺寸的鑽頭繼續鑽進（圖3.12，圖3.13）。

圖3.12 Weatherford公司等井徑膨脹尾管系統施工程序

盡管Weatherford公司已經多次完成常規Metal Skin裸眼膨脹管系統安裝，但仍存在一定的內徑損失。最新開發的Metal Skin Mono Bore膨脹管系統可作為應急措施應用於井身結構設計中，致力於開發Φ298.45mm×Φ339.725mm裸眼膨脹管系統並開展了現場試驗，但與真正的商業應用還是相距甚遠。迄今為止，Weatherford公司仍未進行等井徑膨脹套管的現場安裝。

圖3.13 Mono Bore系統超大套管鞋

3）Lin EXX等徑膨脹管系統

貝克石油工具公司最新研製成功的Lin EXX膨脹套管系統採用單行程下行擴管方法，在維持相同環空間隙的情況下來擴展膨脹套管，使作業者可以沒有內徑損失。該公司研發的特大尺寸套管鞋為喇叭口狀結構，可以防止井眼內徑的損失，作為應急預案措施，連接在上層套管底部下入井內。內管為玻璃纖維材料以防止水泥漿進入，而且很容易被磨掉。套管鞋的喇叭口狀結構是為了使膨脹管回接至上層套管上。

用較大的井眼鑽更深的探井。作為一種應急設計，該系統還隔離活化頁岩、鹽層和低破裂梯度地層。該系統在不降低井眼尺寸的條件下可以提供最優的和經濟有效的套管結構。Lin EXX膨脹套管系統由RC9系列套管鞋、FORM lock懸掛器、Lin EXX膨脹管、FORM pac裸眼封隔器、RNX引鞋、Cat EXX膨脹系統6種基本組件組成。RC9系列套管鞋為一種安裝在技術套管柱上的凹形特大尺寸套管鞋，使膨脹套管可以固定在上層套管底部，固井後使用隨鑽擴眼器或鑽頭鑽掉套管鞋。FORM pac裸眼封隔器用於不固井的套管鞋，表面敷有彈性材料，膨脹後能使RNX引鞋上面的膨脹套管與裸眼井段形成密封。

圖3.14 Lin EXX膨脹管系統RC9系列套管鞋

RNX引鞋安裝在Lin EXX管柱的底部用以引導膨脹套管進入裸眼井段，膨脹後引鞋脫落並隨Cat E2XX系統一起回收到井口，也可以將其留在Lin EXX管柱內待重新開鑽時鑽掉（圖3.14，圖3.15）。

圖3.15 Lin EXX膨脹管系統膨脹施工程序

由於Mono Bore系統和Lin EXX系統均採用超大套管鞋設計，等井徑膨脹套管內嵌在超大套管鞋內，不能實現多段等井徑膨脹套管的嵌套式膨脹，只能實現一段等井徑套管的膨脹，而Enventure公司的Mono Diameter系統可以實現喇叭口狀重疊段的過渡膨脹，可以實現多段膨脹套管的等井徑膨脹，進行連續的等井徑膨脹作業。

8、西南石油大學計算機科學學院的科研成果

1.石油工程模擬器系列
20世紀90年代初，根據石油工業的發展和繼續教育的要求，該學院成功地研製出國內第一台鑽井模擬器DS-1，先後通過了中國石油天然氣總公司和四川省科委組織的鑒定，給予了「國內領先、國際先進」的高度評價，並獲得四川省科技進步三等獎。經過十多年的不懈努力，鑽井模擬器不斷更新換代，技術和工藝更加成熟，並形成系列產品，以其質優價廉、一流的服務，贏得了廣大客戶的信賴，是業界公認國內功能最完善、性能最優良、價格最合理的鑽井模擬器，已佔領了國內鑽井模擬器90%以上的市場份額。
到目前為止，DS系列鑽井模擬器已成功應用於大慶、吉林、四川、遼河、大港、華北、勝利、長慶、玉門、南陽、西南石油局等國內主要油田以及重慶石油科技學院、長江大學、中國地質大學、「油氣藏地質及開發工程」國家重點實驗室等教學科研單位，其中大慶、大港、華北、吉林、重慶石油科技學院利用DS模擬器獲得IADC（國際鑽井承包商協會）認證，取得了較好的經濟效益和社會效益，為我國石油工業的繼續教育做出了貢獻。
2.HRAI陣列感應測井一維反演處理軟體
本軟體以准噶爾盆地的中低阻地層為研究對象，對准噶爾盆地的陣列感應測井曲線進行了仔細研究，並結合地質、工程和現有資料，建立了適合準噶爾盆地中低阻地層的地層泥漿連續侵入物理模型和數學模型。
3.新技術新工藝項目管理系統
新技術新工藝項目管理系統是一套基於B/S模式的應用系統。本系統實現了項目從提出、確定、組織、過程跟蹤到驗收以及資料歸檔的全過程管理，公司內部人員可根據分配的許可權和負責的項目等默認關系訪問項目信息資源，使得項目知識成果的推廣和網上協同辦公變得非常簡單，大大加強了公司各部門之間的橫向與縱向的協作和溝通。本系統在瀏覽器中內嵌Office控制項，實現了文檔的在線處理。
4.岩石物理實驗數據管理系統
岩石物理實驗數據管理系統是一套基於C/S模式的應用系統。本系統提供實驗測量數據的錄入、導入和相關計算等操作，在此基礎上通過建立應用模型，實現了以下具體應用：①數據的擬合；②直方圖和交會圖的繪制；③手動、自動去野點；④手動、自動岩心深度歸位；⑤岩心、測井數據多種方式擬合。
5.有桿抽油泵故障診斷系統
有桿抽油泵故障診斷系統是一套基於B/S模式的應用系統，刷相關搜索軟體通過分析有桿抽油泵系統工作時的力學行為，建立了抽油桿柱一維振動力學模型和故障診斷模型，並設計了模型的精確求解演算法。通過對井上功圖數據進行分析，採用模式識別技術實現對有桿抽油泵的故障診斷，實時地反映井下抽油泵的工作狀態，為工作人員的決策提供依據，從而降低相關工作人員的勞動強度，為油井安全生產提供了更完善的保障。
6.集成試井解釋軟體AIWT
AIWT試井解釋軟體按照以測試資料庫為基礎、組合式解釋模型為核心、可視化操作形式為主體的原則開發設計。解釋模型按照地層模型、內邊界條件、外邊界條件任意組合方式設計，並且採用流量迭加壓力方式統一各類測試的解釋方法；採用可視化互動式技術提高工作效率。綜合應用常規直線分析法和現代試井擬合分析法，按照分步求解、逐步求精的原則，根據各個流動期的模型壓力特徵，以圖形方式直接估計參數初值，通過非線性優化改進擬合質量，同時AIWT提供手動參數調整、多個解釋模型擬合對比功能。
7.油氣藏開發管理地理信息系統
油氣藏開發涉及油氣藏的三維空間分布和內部狀態變化的復雜問題，信息系統是支持油藏管理的重要手段。傳統油氣藏開發管理信息系統基於表格形式表現對象屬性，無法反映描述對象的空間聯系和系統的空間分布模式。地理信息系統(GIS)能夠有效描述二維空間問題，GIS技術引入油氣藏開發管理信息系統極大地擴展管理信息系統的描述能力和表現形式，GIS作為信息集成平台能夠有效組織地質(構造圖、砂體展布圖以及井間的剖面圖)、儲層特徵描述、井身結構、採油/氣工藝、地面管網、油氣處理及油氣藏生產動態等各方面信息，提供快速查詢和專題地圖功能，有效展現油氣生產分布狀況，輔助決策。
8.非穩定產能預測和生產動態分析系統
生產系統分析是以單井開采系統為研究對象，根據流體在儲層、井筒的流動特徵，以流量和壓力變化為依據，科學地分析整個生產系統在不同條件下的工作狀態，從而確定油氣井的合理產能和合理工作制度。應用常規生產系統分析油氣藏動態主要存在兩大問題：一是在油藏流入動態預測中採用二項式公式來預測油氣井的流入動態，沒有考慮滲流特徵影響；二是不能描述開發過程中地層壓力遞減情況。
9.攜帶型壓裂酸化監測儀
壓裂、酸化是油田經常採取的最有效的增產措施，在進行壓裂、酸化施工過程中，為了保證施工順利進行、減小風險，往往需要實時監測施工過程中的多種參數，如：油壓、套壓、排量、砂比等。我們開發的「壓裂酸化實時監測及解釋系統」是一套用於油田井下壓裂酸化施工的實時監測系統和數據分析系統。系統能同時監測三兩路壓力信號、兩路排量（主排量、膠聯排量）信號、兩路砂量信號。
10.鑽井液設計與管理分析系統
「鑽井液設計與管理分析系統（DrillFESS）」。DrillFESS利用計算機技術解決鑽井液、完井液的工程設計，現場報表的製作，鑽井液參數計算，總結報告的製作，智能技術判斷和分析等問題。通過輸入每日鑽井液工作報表資料，可以統計及分析各井段和全井的鑽井作業情況，泥漿材料消耗及處理劑使用情況，查詢有關鑽井液資料，並可列印各種報表、報告和圖表，還可以完成與鑽井液有關的全部工程數據的管理。
11.固井施工實時監測系統
固井施工實時監測系統用於實時監測固井施工過程有關參數的變化，從而很大程度保證了施工作業的准確性，保證了施工質量。該系統既能實時監測有關參數的變化如配水泥漿密度，注入水泥漿排量，壓力變化，以及壓力變化導致水泥漿在井下流動狀態的變化等，實時的對這些變化作出相應的施工決策，又能預測出井下可能出現的狀態，及時的為施工人員提出控制策略和建議。
12.固井工程設計軟體系統
固井工程設計軟體系統 該系統由智能設計、模擬模擬、知識管理幾部分組成，每部分為一個獨立的程序項，但相互之間可以共享數據，相互調用。使用該系統能進行全井與單層套管固井智能設計、固井成本的預算與核算、注水泥過程模擬模擬。該系統能利用現場施工經驗與專家知識，有效的支持整個設計，使固井設計更科學，更合理。
13.油田開發規劃決策系統
該系統採用功能模擬及神經網路等技術對油田生產狀態進行分析，進而實現油田主要開發指標的預測，產量最優構成分析，措施最優控制、產量最優分配、年度及五年規劃等功能。該軟體獲得2003年四川省科技進步獎。
14IR-DAB數據採集系統、OF-DAB數據採集系統
此兩類系統均為我院應信息產業部重慶第44研究所要求而研發，主要應用於其研製的紅外攝像系統、光纖傳輸系統的數據採集與數據處理，包括硬體板卡和配套的數據處理軟體。其中，硬體板卡基於32位PCI匯流排、高速A/D轉換和Latitce公司的復雜可編程邏輯器件CPLD，完全達到了用戶要求的性能指標。系統配套的數據處理軟體包括底層驅動程序和上層應用程序，均屬我院獨立開發。
15LS-PCTV視頻採集卡
本系統為我院應成都利創軟體有限公司的要求而研發，主要用於多媒體計算機中的電視接收與影音捕捉處理。系統採用高度集成的專用處理晶元和高性能PCI匯流排介面技術，支持多種數據壓縮格式，可以將普通PC機變成具備電視接收、數字錄像等功能的家庭娛樂中心。本系統在國內同類產品中屬最早開發之列，現已實現量產並成功推向市場，為定製企業獲得了較好的經濟效益。
16.HQ-PCTV視頻採集卡
本系統為我院為深圳深亞電子有限公司開發的，它具備高品質影音捕捉特性及全頻道電視接收功能，主要面向專業多媒體應用，採用世界最新的MPEG-2單晶元編解碼器，圖像效果一流，系統功能全面，操作軟體簡單易用，獲得了用戶的一致好評，現已成功應用於多個網路服務商、高等院校的流媒體製作及電教節目製作。
17.Nguard網路安全卡
本系統為我院應深圳普智科技有限公司的要求而研發，主要用於企事業單位的內部網與外部網際網路之間的物理隔離及實時切換，可從根本上保證企事業單位的網路應用安全。系統的結構合理、成本低廉，性能可靠，操作簡單，現已通過國家信息產業部有關網路安全認證，並進入市場化階段，為定製企業獲得了較好的效益。
18LS-CTV視頻信號變換器
本系統為我院應深圳深亞電子有限公司的要求而研發相關搜索軟體，主要用於其生產的視頻監控系統中由CVBS信號到VGA信號的變換。系統採用單片微控制器和專用集成電路技術，開發周期短，結構緊湊，圖像轉換性能良好，得到了定製企業的認可。
19EDA/SOPC/DSP實驗開發系統
本系統為我院完全自主研發，主要應用於可編程邏輯系統的開發及高校相關課程的實踐教學活動中。刷相關搜索軟體系統基於最新的Altera FPGA結構，採用高速電子線路設計技術，具有成本低廉、性能良好、功能完善等特點，現已用於我校的課程教學及學生的畢業設計、科技競賽等活動。
20KH-2文件保護卡
本系統為我院教師的較早期完全自主研究成果，主要用於通用PC機中的重要文件保護，防止被計算機病毒及其它方式惡意刪除、修改及破壞。該成果擁有兩項國家發明專利，其深入計算機操作系統底層，具有較高的技術價值與經濟價值，現已在多所大中小學的計算機房中得到成功運用。

9、我國海洋油氣勘探技術有哪些？

一、海洋油氣勘探技術形成階段（1991—1995年）
1.含油氣盆地資源評價和勘探目標評價技術
在引進和總結國內外油氣資源評價方法的基礎上，經過科技攻關掌握了一套具有國際先進水平的油氣資源評價新方法和盆地模擬技術。首次在國內建立了一套以地震資料解釋為基礎、結合少量鑽井資料的早期油氣資源評價流程；研製了國內第一套在NOVA機上實現定位、構造、速度、數據自動分析的流程，初步實現了資料整理自動化；採用了先進的區域地震地層學分析方法和流程，研究各層岩相古地理演化過程；對生烴、排烴等資源定量評價方法有所創新；提出了TTIQ法及計算機程序，採用了圈閉體積模糊數學法、圈閉供油麵積及隨機運算概率統計等先進的評價方法，充分體現了國內油氣資源評價的新水平。
在一維盆地模擬系統基礎上，開發多功能的綜合盆地模擬系統。系統耦合了斷層生長作用、沉積作用、壓實作用、流體流動、烴類生成運移，以及地殼均衡作用、岩石圈減薄和熱對流等因素，能從動態的發展角度在二維空間上再現盆地構造演化史、沉降史、沉積史、熱演化史、油氣生排運聚史。主要特點是：正反演結合、與專家系統結合、與平衡剖面結合，來模擬多相運移、運距模擬三維化及三維可視化等。
此外，在國內首度研製成功了PRES油氣資源評價專家系統。該系統從功能上由兩部分組成：一是凹陷評價，包括地質類比評價、生油條件評價、儲層條件評價和油氣運聚評價；二是局部圈閉評價，包括油源評價、封閉條件評價、儲集條件評價、保存條件評價及綜合評價。系統的第二版本實現了運聚評價子系統與盆地模擬系統的掛接，可在三維狀態下進行運聚模擬評價。其研製成功開創了專輯系統技術在石油勘探領域的應用，促進了石油地質專家系統技術的發展。
2.海上地震勘探的資料採集、處理、解釋技術
海上地震技術是海上油氣勘探開發的主要技術，是涉足研究深度、廣度最大、最省錢、最適合海上油氣勘探的技術。
在地震資料採集方面通過引進技術和裝備，實現了雙纜雙震源地震採集，研究成功了高解析度地震採集系統，掌握了先進的海上二維、三維數字地震資料採集及極淺海遙測地震資料採集技術，裝備了包括一次採集能力可達240道的數字地震記錄系統；電纜中的數字羅盤能准確指示電纜的實時位置；三維採集質量控制的計算機系統，可做5條相鄰側線的面元覆蓋，並實時顯示和不同偏移距的面元顯示，裝有可進行實時處理和預處理的解編系統；配備了衛星導航接收機和組合導航系統。
在資料處理解釋方面，已掌握運用電子計算機進行常規處理和三維資料處理以及特殊處理技術，廣泛應用了地震地層學、波阻抗剖面，尤其檢測、垂直地震剖面和數據分析等技術；推廣應用計算機繪圖系統和解釋工作站；掌握了地震模式識別和完善的地震儲層預測軟體；研製開發了面元均化、多次擬合去噪、道內插等配套處理技術。
一些成功的應用技術具體有：QHDK-48道淺水湖泊地震勘探接收系統，已用於我國淺海和湖泊的地震勘探中；三維P-R分裂偏移技術及其在油氣勘探開發中的運用，獲國家科技進步二等獎，是一項進行三維地震勘探資料疊後偏移處理，提高了三維波場歸位精度和斷層分辨能力；海洋物探微導航定位資料處理程序系統，有較強的人機對話功能，在VAX機上可讀ARGO、GMS、NOR三種格式的野外帶，可對高斯、VTM和蘭伯特三種不同投影系統數據進行處理；DZRG處理系統實現了國產陣列機MCIAP2801與引進的VAX-11/780機的連接，從而提高了原主機的使用效率，從30％提高到68％，地震資料處理速度提高了60％～70％，為VAX類計算機配接國產AP機開創了一條新路。
這些技術在海上勘探中，得到過廣泛的應用，取得了良好的成績。在南海大氣區勘探中，首次使用高解析度地震採集技術，為東方1-1氣田評價提供了可靠有力的資料依據。
3.數控測井與資料分析處理技術
數控測井是當代測井的高新技術，該系統包括地面測量儀器和相應配套井下儀器適用於裸眼井、生產井以及特殊作業井的測井作業，是一套設備齊全、技術先進、適應性廣泛的測井系統。
1985年9月，中國海油與國家經濟委員會簽訂了「數控測井系統」科技攻關項目專題合同。1986年5月提出數控測井系統開發可行性方案報告。1991年在勝利油田進行測井作業，該項目難度大、工藝復雜，各項技術指標接近並達到80年代國際先進水平，證明了HCS-87數控測井地面系統工作可靠、預測資料可信。1991年獲得中國海油科技進步一等獎，獲國家重大技術裝備成果二等獎。
由於實行雙兼容，在長達5～6年的科研過程中，可以及時把一些階段成果用於生產，為測井儀器國產化開辟了一條新路。1991年7月，中國海油與西安石油勘探儀器總廠合作完成數控測井地面系統國產化的任務。為了滿足南海大氣區勘探高溫高壓測井的需要，中國海油研製成功了耐溫230℃、耐壓140兆帕的測井儀，其解釋效果與斯倫貝謝公司的解釋軟體達到的效果相同。
4.復雜地質條件下尋找大中型構造油氣田的能力
在早期主要盆地油氣資源評價、「七五」富生油凹陷研究和「八五」區域地質勘探綜合研究的基礎上，我國具備了在復雜地質條件下尋找大中型構造油氣田的能力。這些油氣田的尋找主要依靠盆地地質條件類比、盆地演化史定量分析和多種地球物理資料處理、解釋軟體的支持，排除了各種地質因素干擾，還地下構造的真實本來面貌，提高了海上自營勘探能力和勘探成功率。
二、高速高效發展海洋石油（1996—2008年）
經過了20多年勘探開發工作，已經深諳我國自然海況條件，需要我們大力開發核心技術，才能高速高效地發展中國海洋石油業。進入「九五」期間我國海洋石油科技發展以實現公司「三個一千萬噸」和降低油桶成本為具體目標，進入了高速、高效、跨越式發展的新階段。
1.「九五」後三年科技工作的重點
1）解決三大難題
（1）海上天然氣勘探。
（2）海上邊際油田開發。
（3）提高海上油田採收率。
2）開展四項科技基礎工作
（1）建立海上石油天然氣行業與企業標准。
（2）建立中國海油信息網路上的科技信息子系統。
（3）開展海上油氣田鑽采工藝基本技術研究。
（4）開展海洋石油改革與高速發展戰略軟科學研究。
3）攻克八項高新技術
（1）海上天然氣田目標勘探技術。
（2）海上地球物理高解析度、多波技術。
（3）海洋地球物理測井成像技術等。
（其他技術與勘探無關，故此處不詳細列出）
由於上述「三四八」科技規劃的實施，在海上油氣勘探開發生產建設的科技創新中，取得了一大批優異成績，充分顯示了科技進步產業化的巨大威力。
2.「863」海洋石油進入國家高新技術領域
在《海洋探查與資源開發技術主題》的6個課題研究工作中，中國海油技術達到了創新的紀錄。分別是：（1）海上中深層高解析度地震勘探技術；（2）海洋地球物理測井成像技術；（3）高性能優質鑽井液及完井液的研製；（4）精確的地層壓力預測和監測技術；（5）高溫超壓測試技術；（6）海底大位移井眼軌道控制技術。
特別的，在「863」計劃「九五」期間27項重大項目中，海洋石油的《鶯瓊大氣區勘探關鍵技術》更為顯著。其中的海上中深層高解析度地震勘探技術、海上高溫超壓地層鑽井技術、海底大位移井鑽井技術、海上成像測井技術等取得了舉世矚目的成就。
「863」計劃執行16年間取得了一大批具有世界領先水平的研究成果，突破並掌握了一批關鍵技術，同時培育了一批高技術產業生長點，為傳統產業的改造提供了高技術支撐，更為中國高技術發展形成頂天立地之勢提供了巨大的動力。
3.「九五」技術創新碩果
海上中、深層高解析度地震勘探技術躋身前列，研製了海上多波地震勘探設備，打破了國際技術壟斷。研製出的框架式多槍相干組合震源、立足於不疊加或少疊加的處理技術、聚束濾波去多次波等技術，均已達到世界先進水平。
成像測井系列儀器達到了國際90年代中期水平，屬於國內先進技術。認可的技術創新有：（1）八臂地層傾角測井儀的八臂液壓獨立推靠技術；（2）高溫高壓絕緣短節；（3）薄膜應變型井徑與壓力感測器；（4）多極子聲波測井儀的高溫高壓單極、偶極，斯通利波換能器；（5）高溫專用混合厚膜電路晶元；（6）電阻率掃描測井儀的24電扣極板技術；（7）內置電動扶正、八臂獨立機械推靠器技術。
解決了高溫超壓鑽井世界性難題的關鍵技術，包括高溫超壓鑽完井液、精確的地層壓力預測和監測技術、高溫超壓地層測試技術。
確認高溫超壓環境可以成藏，鶯歌海中深層有良好的砂岩儲層和封蓋層，二號斷裂帶是斷裂繼承性發育帶，既要重視古近系斷裂批復結構的圈閉，又要注意新近系反轉構造及砂岩體的勘探。
三、勘探技術分析
1.海洋石油地質研究與評價
富生油凹陷的分析與評價技術說明了我國近海油氣資源分布基本規律，也是油氣選區的基本依據。中國近海51個主要生油凹陷，經多次評價共篩選出10個富生油凹陷作為勘探重點。富生油凹陷占總儲量發現的84％，其中5個凹陷儲量發現超過了1億噸。
氣成藏動力學研究系統，在油氣勘探實踐中形成的石油地質研究系統，它強調了在烴源體和流體輸導體系的框架上，用模型研究和模擬研究正、反演油氣生成—運移—聚集的全過程，使油氣運移——這一石油地質研究中最薄弱的一環有了可操作研究方法和量化表現。該技術不但使中國海油地質研究跨入世界石油地質高新技術前沿，而且在珠江口盆地的實踐中，發現了重要的石油勘探新領域。
三維智能盆地與油氣成藏動力學模擬系統，中國自主開發的石油地質綜合研究計算機工作平台，這套系統突破了許多高難度的技術課題，實現了三維數字化盆地的建立和油氣運移、聚集的模擬。
精細層序地層學研究，引進國外先進技術實現成功應用的典範，大大提高了對地下沉積預測的能力，取得了豐富的應用成果。
勘探目標評價與風險分析方法，石油地質軟體科學研究的突出成果，它反映了勘探家由「我為祖國獻石油」到「股東要我現金流」的觀念性的轉化。通過規范勘探管理，將單純追求探井成功率轉變成儲量替代率、資本化率、桶油發現成本等全面勘探資本運營管理，使探井建井周期縮短2/3，每米探井進尺費用降低40％。
2.海洋石油地震勘探技術
從1962年至今，我國海上地震勘探技術發展已走過40個春秋，從初期光點記錄到24位模數轉換多纜多源數字磁帶記錄；從炸葯震源到高解析度相干空氣槍陣列震源；從光學6分定位、羅盤導航到DGPS、無線電聲吶綜合定位導航；從單次二維地震到非線性多次覆蓋三維地震；從「一炮定終生」的無處理地震到運算速度達每秒70億～80億次的大規模並行數字處理；從二維模擬處理到全三維數字處理；從NMO速度分析和疊加到DMO速度分析和疊加；從二維疊後射線偏移到全三維疊前波動方程時間偏移至全三維疊前深度偏移；從人工解釋繪圖到人機交互三維可視化解釋繪圖；從單一的構造解釋到構造、地震地層學和岩性地震學綜合解釋；從單一的縱波地震勘探到轉換多波地震勘探；從常規二維地震作業到高解析度二維至三維地震作業，我國海上地震勘探技術經歷了脫胎換骨的變化，基本上達到了與國際先進技術接軌的水平。海洋石油人多年的耕耘，換來了豐碩的成果：查清我國海域區域地質和有利沉積盆地的分布，為勘探指明方向；查明了盆地主要構造帶和局部構造的分布，為油氣鑽探提供了井位；發現了以蓬萊19-3油田為代表的多個億噸級大油田和以崖城13-1氣田為代表的多個大氣田；直接使構造和探井成功率不斷提高，分別達到53％和49％；為開發可行性研究、建立油氣藏模型、編制OPD報告，提供各種主要參數和地質依據。
上述成果充分證明，海洋物探在海洋石油工業發展中起到了先鋒作用，其技術發展是海上油氣勘探與開發增儲上產的重要手段。
3.海洋石油地球物理測井技術
我國海洋地球物理測井技術，是伴隨海洋石油勘探開發成長發展起來的。改革開放以前，海上測井作業只能選用陸地上最先進、最可靠的測井儀器進行。到20世紀80年代，利用國家改革開放賦予海洋石油的優惠政策，有計劃地引進國外先進技術與管理模式，1981年成立了中國海洋石油測井公司，並直接引進美國西方阿特拉斯CLS-3700多套技術裝備。與此同時，在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，充分利用信息技術的新成果，緊緊抓著技術與學科緊密結合的關鍵，積極開展數控測井技術研究與開發，逐步形成了研究、製造、作業、解釋、培訓「五位一體」的機制。先後研製成功HCS-87數控測井和ELIS-I成像測井地面以及部分下井儀器設備。同時，培養了人才、鍛煉了隊伍，為測井設備的國產化打下了堅實的基礎。
4.勘探過程中的海洋環境保護
在開發海上資源的同時也不能忽視海洋環境保護，這是海上油氣田勘探開發中不容忽視的一項技術。1996年，中國海洋石油以全新的「健康、安全、環保」理念，實施安全、健康、環保、管理體系，開始步入科技化、規范化、井然有序的法制管理軌道。
安全生產是國家經濟建設的重要組成部分，良好的安全生產環境和秩序是經濟發展的保障。海洋石油工業有著投資大、技術難度高、環境因素復雜、風險大的特點，一旦出了事故，施救工作非常困難；在小小的平台上，集中了幾百套設備和眾多人員，一旦發生爆炸起火，人、物將毀於一旦；作業人員日常接觸的介質不是易燃，就是易爆，稍有不慎，就會造成海洋環境污染、生態環境損害。因此，加重了安全環保的工作責任，必須建立完善健康安全環保管理體系，才能確保海上油氣田安全生產。環境保護貫穿於整個生產過程和生產生活的各個領域，就此建立了完善的健康安全環保機構、安全的法規體系和管理體系，實行全方位、全過程的科學管理。
觀測海洋、檢測海洋，及時進行海冰、台風、風暴潮、地震等特殊海洋環境的預報，是海洋油氣勘探開發生產的不可缺少的條件。為此，開展了廣泛深入的觀測、監測和預報系統研究及綜合、集成、生產應用等工作，形成了海上固定平台水文氣象自動調查系統、海洋環境要素數值模擬分析計算和各種災害監測預報技術，在生產實踐中取得了顯著成效。
四、發展趨勢
隨著全球能源需求的不斷膨脹，陸上大型油田日益枯竭，於是人們逐漸將目光投向海洋，因為那裡有著很多未探明的油氣儲量。盡管過去由於技術不成熟人們對海洋望而卻步，但自深海鑽井平台出現後，人類就開始向幾百米甚至幾千米海洋深處進軍。
隨著海洋鑽探和開發工程技術的不斷進步，深水的概念和范圍不斷擴大。90年代末，水深超過300米的海域為深水區。目前，大於500米為深水，大於1500米則為超深水。研究和勘探實踐表明，深水區油氣資源潛力大，勘探前景良好。據估計，世界海上44％的油氣資源位於300米以下的水域。隨著未來投資的增加，海上油氣儲量和產量將保持較快增長。其中，深水油氣儲量增長尤為顯著。到2010年，全球深水油氣儲量可達到40億噸左右。
面對如此良好的開發前景，我國海洋石油公司也制定了協調發展、科技領先、人才興起和低成本等4個發展策略。盡快提高中國海油科技競爭力無疑是其中重要的組成部分。就海洋石油勘探部分，我國通過建立中國海油地球物理勘探等技術，通過技術創新與依託工程有機地銜接，創造條件使其發揮知識和技術創新的重要作用。天然氣的勘探也需要進一步解決地球物理識別技術、高溫超壓氣田勘探開發技術、非烴氣體分布於工業利用等；深水油田的勘探和開發需要深水地球物理採集和處理、深水鑽完井技術、深水沉積扇研究、深水生產平台等多種技術。
我國海洋深水區域具有豐富的油氣資源，但深水區域特殊的自然環境和復雜的油氣儲藏條件決定了深水油氣勘探開發具有高投入、高回報、高技術、高風險的特點。發展海洋石油勘探技術需要面對如下問題：
（1）與國外先進技術存在很大差距。截至2004年底，國外深水鑽探的最大水深為3095米，我國為505米；國外已開發油氣田的最大水深為2192米，我國為333米；國外鋪管最大水深為2202米，我國為330米。技術上的巨大差距是我國深水油氣田開發面臨的最大挑戰，因此實現深水技術的跨越發展是關鍵所在。
（2）深水油氣勘探技術。深水油氣勘探是深水油氣資源開發首先要面對的挑戰，包括長纜地震信號測量和分析技術、多波場分析技術、深水大型儲集識別技術及隱蔽油氣藏識別技術等。
（3）復雜的油氣藏特性。我國海上油田原油多具高黏、易凝、高含蠟等特點，同時還存在高溫、高壓、高CO2含量等問題，這給海上油氣集輸工藝設計和生產安全帶來許多難題。當然，這不僅是我們所面臨的問題，也是世界石油界面臨的難題。
（4）特殊的海洋環境條件。我國南海環境條件特殊，夏季有強熱帶風暴，冬季有季風，還有內波、海底沙脊沙坡等，使得深水油氣開發工程設計、建造、施工面臨更大的挑戰。我國渤海冬季有海冰，如何防止海冰帶來的危害也一直是困擾科研人員的難題。
（5）深水海底管道及系統內流動安全保障。深水海底為高靜壓、低溫環境（通常4℃左右），這對海上和水下結構物提出了苛刻的要求，也對海底混輸管道提出了更為嚴格的要求。來自油氣田現場的應用實踐表明，在深水油氣混輸管道中，由多相流自身組成（含水、含酸性物質等）、海底地勢起伏、運行操作等帶來的問題，如段塞流、析蠟、水化物、腐蝕、固體顆粒沖蝕等，已經嚴重威脅到生產的正常進行和海底集輸系統的安全運行，由此引起的險情頻頻發生。
（6）經濟高效的邊際油氣田開發技術。我國的油氣田特別是邊際油氣田具有底水大、壓力遞減快、區塊分散、儲量小等特點，在開發過程中往往需要考慮採用人工舉升系統，這使得許多國外邊際油氣田開發的常規技術（如水下生產技術等）面臨著更多的挑戰，意味著水下電潛泵、海底增壓泵等創新技術將應用到我國邊際油氣田的開發中；同時也意味著，降低邊際油氣田的開發投資，使這些油氣田得到經濟、有效的開發，將面臨更多的、更為復雜的技術難題。
高科技是海洋油氣業的重要特徵，海洋油氣業的發展正是我國石油能源產業「科技領先戰略」的最直接體現。只有堅持自主科技創新，才能不斷提高我國海洋油氣業的核心競爭力。2004年以來，我國在海洋石油的勘探新領域和新技術、提高採收率、邊際油田開發、深水油田開發、重質油綜合利用、液化天然氣與化工、新能源開發、海外勘探開發等領域實現了一系列突破。
2008年，中國海油兩項成果獲國家科技進步二等獎。其中一項成果是針對中國南海西部海域所存在的高溫超壓並存、井壁失穩嚴重等世界級重大鑽井技術難題，研發出一套具有自主知識產權的復雜構造鑽井關鍵技術。截至2008年底，這些技術在南海西部海域7個油田以及北部灣盆地、珠江口盆地、瓊東南盆地的探井及評價井共計76口井的鑽井作業中得到推廣應用，並取得了良好效果。鑽井井眼復雜事故率從40％～72％降至5％以下，遠低於國際上20％的統計指標，井眼報廢率也從5％降至0％，不僅節約了可觀的鑽井直接成本，而且加快了邊際油氣田的開發，創造了可觀的經濟效益。該項技術研究與應用大大提高了中國海油的鑽井技術水平，扭轉了之前該海域復雜井作業技術依賴外國石油公司的歷史。
而經過十多年的自主研究，中國海油開發形成了一整套具有自主知識產權的適合海洋石油開發要求的成像測井系統（ELIS）。這是我國自行研製的第一個滿足海上石油測井要求的成套技術裝備。該系統的研發和產業化打破了國外測井設備對我國海上和世界石油測井市場的長期壟斷。截至2008年底，中國海油累計生產裝備10套，總值達5億元人民幣，產品已進入國內外作業市場，年服務收入達3.8億元人民幣，創匯2800萬美元，效益顯著。
同時，中國海油專利申請量和授權量也已進入穩步增長階段，截至2008年底，中國海油累計獲得授權的有效專利達423項，其中發明專利105項。
2008年，中國海油首次獲准承擔國家「973」計劃課題，實現了科學研究層次的新突破。在國家重大科技專項「大型油氣田及煤層氣開發」里，中國海油將承擔6個項目和兩個示範工程。