智能完井专利

1、钻井液、完井液引起储层损害评价新方法——高温高压岩心动态损害评价系统的研究

余维初1，2，3　苏长明1　鄢捷年2

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油大学（北京），北京102249；3.长江大学，荆州434023）

摘要 高温高压岩心动态损害评价系统是石油勘探开发中评价储层损害深度与程度的新的评价实验方法与实验仪器，它可以测量岩心受入井流体损害前各分段的原始渗透率值，然后不需取出岩心，就可以直接在模拟储层温度、压力及流速条件下，用泥浆泵驱替高压液体罐中的入井流体，在岩心端面进行动态剪切损害。损害过程完成后，也不需取出岩心，而是通过换向阀门改变流体的流动方向，再由平流泵驱替液体，测量储层岩心受损害后各段的渗透率值。通过对比岩心各分段的渗透率变化情况，即可确定岩心受入井流体损害的深度和程度，从而优选出满足保护油气层需要的钻井液与完井液。目前“评价系统”及配套智能化软件已在多个油田企业投入使用，并取得了良好的应用效果。

关键词 岩心 储层保护 动态损害 评价系统 钻井液与完井液

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

随着世界石油生产的不断扩大与发展，油层伤害与保护的问题日益为各国石油工程师们所关注。油层伤害一旦产生，其补救措施需要付出昂贵的代价。因此，国外早在20世纪40～50年代就开始了油层伤害与保护的室内试验研究。我国也在20世纪70～80年代开始着手研究油层伤害问题，并建立了相应的储层损害评价实验方法及相关仪器。然而随着油气田勘探与开发逐步转向深层，原有的储层损害评价方法已不能适应。因此，要想在油气层保护技术领域取得突破性成果，有必要建立一套完整的、能够适应更深的地层勘探开发的储层损害评价新方法和与之相配套的评价手段，既可以测量岩心各段的原始和损害后渗透率，又能模拟储层温度、压力及泥浆上返速度等条件对岩心进行动态损害评价的新方法、新仪器。

本文主要介绍了该“评价系统”的设计思路、设计原理、技术性能指标、实验参数计算方法及其应用情况。

1 “评价系统” 的设计思路和工作原理

1.1 设计思路

（1）该“评价系统”首先要能够测量岩心各段的原始渗透率（Koi）和受损害后渗透率（Kdi）。根据本项目组的专利技术渗透率梯度仪（专利号：91226407.1）的工作原理和设计思路，由达西定理公式便可很方便地计算出岩心各段损害前后的渗透率参数。

（2）根据本项目组专利技术新型智能高温高压岩心动态失水仪（专利号：ZL200420017823.7）的工作原理和设计思路，在模拟地层温度、压力、井眼环空泥浆上返速率的条件下对岩心某个端面进行动态剪切污染损害实验。

（3）根据本项目组专利技术高温高压岩心动态损害评价实验仪（专利号：200410030637.1，ZL200420047524.8）在渗透率测量完成后，不需取出岩心，而是在模拟地层温度、压力、井眼环空泥浆返速的条件下对岩心进行动态污染实验。在对岩心进行动态损害时，利用相关阀门，关闭岩心多段渗透率的测量机构，采用特制泥浆泵，在模拟地层温度、压力和井眼环空泥浆上返速度的条件下，对岩心的某个端面进行动态剪切污染，动态污染采用端面循环剪切式结构。实现一次装入岩心就可以在模拟地层温度、压力、井眼环空泥浆返速的条件下对岩心进行动态污染，以及污染前后岩心多项渗透率参数测试的评价实验研究。

（4）在多段渗透率测试过程中“评价系统”的重要组成部分使用了本项目组的专利技术高压精密平流泵（专利号：ZL02278357.1）首次实现恒流、恒压以及无脉动微量液体的输送技术。

（5）“评价系统”的核心部分使用了本项目组的专利技术岩心夹持器（专利号：ZL93216048.4）首次采用金属骨架硫化技术、“O”型密封圈技术以及橡胶的自封原理，打破了老型产品的挤压式密封结构，顺利地实现了沿岩心轴向建立多测点技术。

该“评价系统”的一个突出特点是将岩心损害前后各段渗透率变化测试和对岩心端面的动态污染损害机构有机地结合起来，从而顺利地实现了设计目的。

1.2 仪器的组成结构及工作原理

为了实现在同一台仪器上完成岩心的多段渗透率测试和模拟井下条件对岩心的动态损害，从而准确高效地评价钻井液保护油气层的效果，根据钻井工艺要求和上述设计思路，把高温高压岩心动态损害评价系统设计成如图1所示的工艺流程，它主要由精密平流泵、泥浆泵、液体罐、端面动循环并带多个测压点的岩心夹持器、流量计、电子天平、气源、压力传感器、温度传感器、环压泵、回压控制器、加热系统、数据采集与处理系统等部分组成。

图1 高温高压岩心动态损害评价系统流程

1—气源；2—高压减压阀；3—高压液体罐；4—泥浆泵；5—流量计；6—电子天平；7—回压控制器；8—环压泵；9—端面循环的多测点岩心夹持器；10—阀门；11—压力传感器；12—精密平流泵；13—排污阀；14—数据采集器；15—数据处理系统（计算机、打印机）；16—加热体

其主要工作原理是：当关闭泥浆泵及相关阀门时，由精密平流泵驱替可进行岩心损害前后渗透率的测试；而当打开泥浆泵、流体管路及相关阀门时，可对液体罐中的钻井液或完井液在实际储层条件下进行循环，从而实现对储层岩心端面进行动态损害模拟。软件界面如图2右上角所示。

“评价系统”由两大部分组成：钻井过程的动态损害仿真系统和多段渗透率测试系统。在动态损害仿真系统中（如图2左边部分），氮气瓶给泥浆罐加压，泥浆循环泵控制流量，使钻井液以一定的压力和流量从泥浆罐里泵出，通过岩心夹持器与岩心的端面接触，对岩心端面进行高温高压动态损害评价实验，最后流回泥浆罐，形成密闭循环。在压力作用下，泥浆中的液体经过岩心而滤失，其动态失水经过管线流到电子天平称重，就可以测量出岩心的动失水速率等多项实验参数。

在渗透率测试部分（如图2右边部分），精密平流泵驱动实验液体进入岩心，经过岩心流至电子天平。另外，多个压力传感器实时采集岩心各测压点的压力值，根据达西定理进而可以算出岩心损害前后各分段的渗透率参数。

图2 高温高压岩心动态损害评价系统软件界面

1.3 数据采集与控制原理

1.3.1 硬件设计的总体思路

该“评价系统”控制部分硬件设计应具备以下主要功能：①温度控制，模拟井下高温工况；②流量控制，能够根据流量设定值准确地控制磁力泵的排量，从而控制岩心端面钻井液的流速，以模拟钻井作业过程中实际泥浆环空返速；③围压监测，岩心夹持器围压通过步进电机控制，仪器能够根据设定值自动控制并监测压力，实时显示在人机交互界面上；④仪器工作压力监测，泥浆循环的工作压力由气源调节给定，同时受泥浆温度的影响，软件仪器自动检测压力参数；⑤动滤失量计量，钻井液对岩心的损害是否已经完成，主要是看动滤失速率，当损害已充分时，动滤失速率曲线上升趋于平衡，不再变化或变化微小，说明钻井液对岩心的动态损害实验已经完成，这个过程一般需要150min，滤纸的动静滤失速率道理也是一样。

1.3.2 软件部分

该“评价系统”控制软件的人机交互、数据处理等功能由PC机完成，借助PC机强大的绘图、数据处理功能为用户提供一个实时性好、稳定性强、界面直观、使用方便的操作管理平台。用户可通过计算机软件非常清晰地掌握整个仪器运行的情况，可方便、及时地对实验过程中的各项参数进行调整，并对数据进行分析。为研究人员提供友好、便捷的人机交互全中文界面及数据处理环境，同时实现数据的存储，实验曲线的绘制，数据报表的输出和历史数据的查询等功能，其中包括流体通过岩心的孔隙体积倍数，岩心各段的渗透率、渗透率损害率、渗透率恢复率、钻井液与完井液通过岩心时的动滤失速率等实验参数，并且由计算机直接打印出实验数据报表，“评价系统”控制软件的人机交互主界面见图2所示。

1.4 主要技术指标

该“评价系统”的主要技术性能指标如下：（1）钻井液与完井液污染压力：0～10MPa，测量岩心渗透率流动压力最大可达60MPa；（2）工作温度：室温～150℃（最大可达230℃）；（3）岩心端面流体线速度：0～1.8m/s；（4）实验岩心规格：人造或天然储层岩心，其尺寸为φ25×25-90；（5）测压精度：±2‰；（6）钻井液用量：2～3L；（7）渗透率测量范围：（1～5000）×10-3μm2；（8）电源：220V，50Hz（要求使用稳压电源）。

与其他油气层损害评价实验装置相比，该“评价系统”无论在工作压力和工作温度方面，还是在岩心的渗透率测量范围方面，均具有明显优势。不难看出，它适用于各种渗透性储层，以及出现异常高压或异常低压的储层，还适用于在井底温度超过150℃的深井中应用。

2 实验参数及计算方法

2.1 V返的计算

在钻井过程中，钻杆和钻铤处的环空返速可用下式进行计算：

油气成藏理论与勘探开发技术

式中：Q为钻井现场泥浆泵排量（L/s）；D1，R分别为钻头直径和半径（in）；D2，r分别为钻杆或钻铤的直径和半径（in）；

为泥浆在环空处的上返速度（m/s）。

岩心端面处剪切速率的大小通过使用变频器调节泥浆泵的转速来实现，选择合理排量的泥浆泵就可以任意模拟钻井现场泥浆泵的排量。在钻井过程中，根据泥浆环空水力学计算结果，当钻杆或钻铤处环形空间泥浆的上返速度

推荐值为0.5～0.6m/s时，才能形成平板型层流，从而满足钻井工艺的要求［4］。

2.2 岩心动滤失速率的计算

根据钻井液动滤失方程，钻井液或完井液通过岩心时的动滤失速率可使用下式计算：

油气成藏理论与勘探开发技术

式中：fd为动滤失速率（mL/cm2·min）；Δθ为Δt时间内的动滤失量（mL）；Δt为渗滤时间（s）；A为岩心端面渗滤面积（cm2）。

2.3 动态污染损害前后岩心各段渗透率的计算

在一定压差的作用下，流体可在多孔介质中发生渗流。一般情况下，其流动规律可用达西定律来描述。因此，在动态污染前后，岩心各段渗透率参数的计算可通过应用达西定律公式来实现。由于是多点测试，可以将达西定律公式写成：

。

3 实施效果

该项目技术产品已在江汉、江苏、大庆、大港、吉林、中原、南方勘探公司、克拉玛依、塔里木等各油田单位推广了五十多台套，大量的实验研究表明，使用效果良好，它可以测量出岩心沿长度方向的非均质性，并能判断同一岩心在受钻井、完井液损害前后各段渗透率和损害深度程度，也可评价各种增产措施的效果，优选钻井、完井液体系配方、优化增产措施，达到保护油气层的目的，并认识了油气层特性，提高了油气田的勘探和开发效率。上述各油田通过该“评价系统”筛选出的优质钻井、完井液，起到了保护油气层的效果，既降低了生产成本，又提高了油气井产量，已经取得了巨大的经济效益和社会效益。该成果的推广应用为保护油气层技术研究和油气田评价工作的开展提供了全新的评价手段和评价方法，还使得其在理论和实验技术上获得了重大突破，其实验研究结果对油气田勘探与开发方案的科学决策、油气田的发现、提高油气井产量、延长油田的开发周期以及保护油气层领域的科学研究将起到十分重要的指导作用。

该评价新方法以及相关技术产品使科研成果及时转化为生产力，填补了我国在相关实验技术领域装备制造上的空白，具有同类技术的国际先进水平。

参考文献

［1］李淑廉等.JHDS-高温高压动失水仪的研制.江汉石油学院学报［J］，1988，10（1）：32～35.

［2］余维初，李淑廉等.渗透率梯度测试仪的研制.石油钻采工艺［J］，1995，17（5）：82～86.

［3］樊世忠.《油气层保护与评价》［M］.北京：石油工业出版社.1988.

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

［5］岩石物性渗数测试装置CN2188205Y全文1995.1.25.

［6］一种岩心物性能自动检测装置CN2342371Y，1999.10.6.

［7］Joseph Shen J S，Brea，Calif Automated Steady State Relative Permeability Measurement System US4773254M1988.9～27.

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

2、武汉工程大学电气信息学院的导师简介

男，出生于1958年2月，学士，副教授。
主要研究内容包括：多变量解耦控制技术、优化控制技术、自适应控制技术、软测量与推理控制、系统建模与仿真等。
工程应用包括：PLC、DCS、FCS工程应用；批量控制技术的应用。
主要从事先进控制技术的研究及其工业应用、FCS诊断技术的研究。 男，出生于1962年3月，硕士，副教授。
现为武汉工程大学电气信息学院教师。1988年在石油学报发表的“有杆抽油井井下功图的一种快速计算方法”一文提出的以快速傅立叶变换和矩阵运算为基础的油井功图快速算法已广泛用于全国各油田抽油井工况诊断，被称为陈氏算法。先后主持过中国石油天然气总公司项目、江汉石油管理局等科研项目20余项。作为主要完成人，先后获中国石油天然气总公司科技进步一等奖3项，二等奖1项，三等奖2项，软件铜牌奖1项；国家级新产品2项；获局级科技进步一等奖1项，二等奖1项，三等奖2项；还被授予江汉石油管理局首批“中青年科技明星”，首批“有突出贡献科技专家”等多个荣誉称号。在国内核心刊物上发表论文10余篇；获发明专利1项。
主要从事嵌入式系统与现场总线技术、油气井智能井系统研究、智能完井技术等方面的研究工作。 男，出生于1958年9月，硕士，副教授。
现为武汉工程大学电信学院教师。在西南化工研究院工作期间负责“变压吸附制氢装置”的自动化设计，该项目获1985年国家科技进步一等奖。先后负责“CHP-101生产过程计算机控制系统开发”等4个科研项目，合同总额87万，已进60万。先后发表科研论文20余篇。其中EI、ISTP收录4篇（第一作者3篇）。先后指导硕士研究生7名。
主要从事高等过程控制，系统建模等方面的研究工作。
冯先成，男，出生于1968年6月，硕士，副教授。
先后主持、参加国家九五重点科技攻关计划、省教育厅重点科研项目、企业重点科研项目等科研项目6项。在国内外核心刊物上发表论文16余篇，其中7篇被EI收录；主编、参编教材二部；
主要从事嵌入式系统、网络管理、宽带接入网技术等方面的研究工作。 男，出生于1971年12月，硕士，副教授，
中国电子学会高级会员。主要从事信号与图像处理、模式识别及多媒体通信等方面的教学与科研工作。现主持湖北省教育厅重点科技项目“基于形态学和视觉仿生技术的图像信息处理研究” ；参加完成了国家自然科学基金“海底地形三维感知与三维重建研究”、激光水下三维成像新方法研究” ；国家“863”计划项目“水下热液喷口目标识别技术”及国防科技（电子类）预研基金项目“基于形态学的三维图象信息处理研究”和国防科技（电子类）95重点项目“激光水下成像关键技术研究”等在内的多项国家、省部委的科研课题。在国内外重要学术刊物上发表学术论文20余篇，主编教材《数字信号处理》和《数字信号处理实践教程》两部。 男，出生于1965年6月，硕士，教授。
武汉工程大学十大杰出青年。先后主持多项湖北省自然科学基金、晨光计划等项目的研究。主持湖北省自然科学基金等科研项目多项。在国内外核心刊物上发表论文40余篇，出版专著1部，先后指导10余名硕士研究生，其中一名研究生的毕业论文被评为湖北省优秀硕士论文。2004年获湖北省学位与研究生教育管理工作先进个人，2005年教研项目《工科院校教学质量监控体系的研究与实践》获省级二等奖。研究兴趣主要集中在人工智能控制和鲁棒控制领域。 男，出生于1963年01月，博士，教授。
现为武汉工程大学电气信息学院教授，现代自动化技术教学团队负责人。带领自己的科研团队，曾主持或参与国家自然基金等科研项目70余项，科研经费年均超过24万元。在国内外核心刊物上发表论文50余篇。先后指导硕士研究生10名，已毕业4名。
拥有较好的教学科研平台。主要从事机电一体化技术，控制技术等方面的研究工作，涉及汽车、船舶和实验测试设备等行业。 男，工学硕士, 教授，1965年10月出生。
现为武汉工程大学电气信息学院教师。1986年7月毕业于华中工学院自动控制和计算机系电子技术专业。1986-1994年在武汉电子科学技术研究院从事技术开发工作，研制成功了SJT-UV-1全频段解调器系列产品。1995年至今，在武汉工程大学电气信息学院从事实验教学、课堂教学及科学研究等工作。1998年9月-2001年6月，在武汉理工大学攻读控制理论与控制工程专业硕士学位研究生。2006年3月赴日本立命馆大学理工学院做访问学者。对三维位置控制系统软硬件进行了深入的研究，开发了激光振镜雕刻机,并对基于串口运动控制器作了比较深刻的研究，在国内外行业核心期刊公开发表了学术论文三十余篇。研究方向：计算机控制、激光加工及伺服系统。 男，出生于1974年2月，博士。
先后参与多项国家自然科学基金项目的研究工作，承担省自然科学基金项目、省教育厅项目以及武汉工程大学青年科学基金项目各一项。在国内外核心刊物上发表论文15篇，先后指导四名硕士研究生，其中一名研究生的毕业论文被评为湖北省优秀硕士论文。
主要从事无线多跳网络、MESH网络以及智能网络方面的研究。 男，出生于1966年2月，硕士，副教授。
主要从事自动控制理论应用、液压伺服控制等方面的研究工作。作为负责人曾主持完成8项横项研究项目，科研进帐200多万，作为重要参研者参与完成3项省级科研课题；发表科研论文20余篇，其中有多篇被EI收录；主编出版教材3部，其中《微机控制技术》列入普通高等教育“十五”国家级规划教材。2005年以来先后指导硕士研究生3名。 男，出生于1966年5月，博士，副教授。
先后参与了国家自然基金等科研项目4项。2002年获 “湖北省科技进步”三等奖，2006年被评为“华中科技大学优秀毕业研究生”，2007年获“湖北省优秀博士论文”奖。已发表学术论文20余篇，其中SCI收录15篇，EI收录17篇。
主要从事硅基集成铁电学器件的设计与集成、集成电路设计与信息系统集成等方面的研究工作。
邹连英，女，出生于1977年5月，博士。
先后主持参与企业以太网控制器、音频功率放大器等多项横向科研项目。在国内外核心刊物上发表论文10余篇；主要从事超大规模数字集成电路设计、SOC系统设计、嵌入式系统设计等方面的研究工作。 女，出生于1966.10月，硕士，教授。
现为武汉工程大学电气信息学院教师，先后主持湖北省重点科技项目、湖北省教育厅、企业、事业单位项目20多项。先后获中国石油化工自动化科学技术三等奖、武汉市科技厅科技进步三等奖、武汉工程大学教学研究一等奖等多项奖项。在国内外核心刊物上发表本人为第一作者、武汉工程大学为第一单位的研究论文50多篇，先后指导研究生6名。
研究方向：智能仪器及测控系统。 女，出生于1962年5月，副教授。
先后于1983和1991年毕业于华中科技大学电机专业获学士和硕士学位，攻读华中科技大学电气工程学科的博士学位。先后主持和参加湖北省科技攻关计划项目、湖北省教育厅重点科研项目，以及横向科研项目近20项。发表科研论文30多篇；作为副主编参与编写《运动控制系统》本科教材一部。先后指导硕士研究生11名。
主要从事铂电阻非线性校正方法、高精度智能温度测控系统和电力电子应用技术方面的研究工作。 男，出生于1953年5月，副教授。
现为武汉工程大学电子信息工程教研室主任。先后主持和参加湖北省教学研究项目、武汉市科技攻关项目、企业委托重大项目等10余项，科研经费近300万元。作为主要完成人，二个项目通过省级鉴定，一个项目（产品）获国家计量局颁发的计量生产许可证，先后获湖北省一轻工业系统科技进步二等奖一项，武汉市科技进步三等奖一项，深圳市科技进步二等奖一项，江汉石油管理局科技成果三等奖一项。在国内外科技刊物上发表论文20余篇；主编和副主编教材各一部。先后指导硕士研究生11名。
主要从事嵌入式系统，智能仪器，RFID技术与应用，计算机过程控制等方面的研究工作。 男，出生于1966年1月，硕士，副教授。
现为武汉工程大学电气信息学院教师。先后参加国家自然基金等科研项目5项，作为主要完成人，先后获高等教育国家级教学成果奖二等奖和湖北省高等学校教学成果奖一等奖各1项，还被授予湖北省高等学校实验室工作先进个人、全国大学生电子设计竞赛优秀赛前辅导教师等多个荣誉称号。在国内外核心刊物上发表论文20余篇，参与翻译专著2部，出版教材2部（副主编）。主要从事扩频通信与短波通信网、无线传感网络应用、EDA与智能仪表等方面的教学与研究工作。 教授
1999.2—2001.5在华中科技大学控制科学与工程博士后流动站从事博士后研究工作。现工作于武汉工业学院电气电子信息工程系。主要从事电工理论新技术；智能电器；信息获取与处理领域的研究。承担和作为主要课题完成人完成了“九·五” “十·五”国防项目各1项，863专项子课题研究1项，参与国家自然科学基金研究两项，现主持省部级以上项目3项，主持横项项目多项，撰写教材一部，发明专利二项。以第一作者在国内外重要期刊以及IEEE国际会上发表学术论文二十余篇，其中EI收录十多篇。

3、贝克休斯的公司架构

贝克休斯向全球范围提供全套的油田技术服务和产品，根据产品及服务在油气田中应用的方向，所有的产品线主要分为两大类：钻井与地层评价类（The Drilling and Evaluation group）、完井与生产类（Completion and Proction）。 钻头（Drill Bits ）： 提供用于钻进、扩眼及取芯的Tricone钻头, PDC钻头,Kymerahybrid等贝克休斯专利钻头。
钻井服务（Drilling Services ）：提供用以水平井及定向井的常规钻井及旋转动力驱动系统；随钻测井及随钻录井服务；钻井优化服务；连续油管钻井工具；地面录井等服务。
电缆测井服务（Wireline Services）：提供裸眼井及套管井的录井及石油地质数据搜集及分析服务；油藏评价取芯服务；套管状态评价；井液特征评价；生产录井；地震等。
钻完井液（Drilling and Completion Fluids ）：提供反转乳化泥浆体系，水基泥浆体系，钻开液，以及废弃井液处理服务； 完井服务（Completion Systems ）：提供用于控制井内流体流动的产品及服务：防砂系统；尾管悬挂器系统；井筒隔离系统；膨胀管系统；分支井系统；井内安全系统；封隔器及流量控制系统；油管输送射孔系统
井筒干预（Wellbore Intervention）：提供修井和打捞的服务。通过过油管打捞设备；过油管膨胀设备；常规打捞设备；开窗设备；生产封隔器；修井工具；洗井设备
智能生产系统（Intelligent Proction Systems）：提供对单井或整体油田的实时监测和动态控制系统及服务，包括油藏生产决策，化学药剂注入及人工举升效果监测等。
人工举升（Artificial Lift）：提供电潜泵、螺杆泵、气举、地面水平泵的产品及安装服务。
化学药剂（Upstream Chemicals ）: 提供用以油田上游井液处理的化学药剂及化学药剂应用设计服务、效果管理系统和生产管理系统。
压力泵裂（Pressure Pumping ）：提供固井、水力压裂及连续油管服务。

4、植物资源开发与利用的研究内容，目标，预期成果解决何种问题，提出何

我国当前这方面的研究缺乏强大的经济支持，虽有些许成果但很难应用到实际中去。目标主要是通过转基因技术等生物工程手段来提高植物有用成分的产量。为全面落实《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》提出的目标和任务，实现我

国经济结构战略性调整和产业结构优化升级，充分利用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，以信息化带动工业化，增强我国传统产业创新能力和国际竞争力，促进我国社会生产力跨越式发展，现就用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业提出如下实施意见：

一、加快用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业是我国经济发展的重要历史任务

（一）改造提升传统产业是综合国力持续增强的根本保证。

传统产业在今后相当长时期内仍将是我国国民经济发展的主体，是促进经济增长的基本力量，是实现现代化的重要基础。目前，我国传统产业占国民生产总值的90%以上，占工业增加值的91%，固定资产原值的95%，利润的80%，上交税金的95%，从业人数的94%，出口的87%。传统产业创造了绝大部分的产值、利税和就业机会，有着庞大的规模和雄厚的基础。用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，大力推进传统产业优化升级，充分发挥比较优势，积极参与国际产业分工，对于提高我国国民经济的运行质量和效益，实现综合国力持续增强有着重要的现实意义和深远的历史意义。

（二）改造提升传统产业是实现经济结构战略性调整的必然选择。

随着世界经济结构的加速调整和跨国公司的并购浪潮，以及国内需求结构的重大变化，我国经济结构战略性调整、优化和提高产业国际竞争力，已成为当前和未来一个时期经济建设与发展的中心任务。实现我国经济结构战略性调整目标，必须把传统产业的改组改造放在重要位置，通过上市、兼并、联合、重组等形式，大力培育和发展一批拥有自主知识产权、主业突出、核心能力强的大公司、大集团，发挥其在经济结构调整中的重要支撑和推动作用。通过采用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，使之获得新的发展动力和市场空间，创造新的竞争优势，进入新的发展阶段。

（三）改造提升传统产业是应对经济全球化趋势的重要举措。

经济全球化已成为世界经济社会关注的焦点问题。我国已经加入世界贸易组织（WTO），随着市场准入的扩大、关税的削减和非关税措施的减少，外国产品、服务和投资等必将更多地进入我国市场，对我国传统产业中那些技术水平低、管理落后、产品附加值低的企业带来严重冲击。与此同时，跨国公司的不断发展壮大，对经济全球化也将产生重要影响。据有关方面统计，全球6万多家跨国公司以及遍及世界各地的70万个分支机构的产值已经占到了全球总产值的25%，全世界每年产生的新技术70%以上为世界500强所拥有。要实现我国民族工业的振兴和综合国力的提高，核心是要在世界市场上取得支配权。因此，加快采用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业是我国提高国际分工地位、全方位参与国际竞争的迫切要求。

（四）改造提升传统产业是高技术产业发展的重要基础。

科学技术日新月异，蓬勃兴起的技术革命，推动了社会和经济的发展。改造提升传统产业和发展高技术产业是我国经济发展的重要命题。改造提升传统产业是实现高技术产业化的载体，是高技术产业发展的重要基础。通过用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，促进传统产业结构优化升级，提高其技术和装备水平，为发展高技术及实现产业化提供了重要保障和基础条件。以信息技术、先进制造技术为代表的高新技术在传统产业中的广泛推广应用，推动传统产业的高技术化，为传统产业的生存和发展注入了新的活力，从而必将极大地带动传统产业的整体提升，进一步增强传统产业的国际竞争力。

（五）改造提升传统产业是实施“以信息化带动工业化”战略的突破口。

信息技术已经成为当代最先进的技术手段，信息技术的渗透与融合，将在提升国民经济各部门的产业技术水平中发挥核心作用。发达国家经验表明，虽然以信息化推动工业化将增加30%的投资，但可以提高产品档次和质量、改善生产环境、降低能源和原材料消耗，从而增加85%的经济效益。加速改造提升传统产业步伐和实现以信息化带动工业化，必须以信息技术的应用为重点，努力提高能源、交通、原材料、轻纺等领域一批骨干企业的生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平。积极推进信息技术与制造技术的紧密结合，提高产品质量、水平，降低成本，缩短生产周期，提高劳动效率及产品和企业综合竞争能力，加速实现以信息化带动工业化进程。

当前我国传统产业存在的主要问题：一是企业组织规模小而散，社会化、专业化水平低；二是产业结构和产品结构不合理，多数行业的低水平生产能力过剩与高技术含量、高附加值产品和工艺装备依靠进口并存；三是企业管理水平低，市场开拓能力差；四是主要生产技术、工艺和装备落后；五是企业技术开发投入不足，自主创新能力弱；六是优秀人才资源匮乏。

二、用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业的指导思想和原则

（一）指导思想。

在十五届五中全会精神和“十五”计划纲要指导下，以市场为导向，以企业为主体，以产业结构优化升级和提高国际竞争力为目标，以建立和完善技术创新体系，提高产业技术创新能力为基础，以研究开发、集成应用高新技术和先进适用技术为手段，以信息技术的推广应用为重点，加速我国传统产业改造提升步伐。

（二）原则。

用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业应遵循以下原则：

1．坚持以结构调整为主线。围绕我国经济结构战略性调整的总体目标，改造提升工作的核心是优化产业结构，提升产品的技术档次，使传统产业的发展尽快步入以技术进步为主要增长方式的轨道上来。

2．坚持可持续发展。改造提升传统产业要坚持资源开发与节约并举，注重节能降耗，防止污染，提高资源利用效率。

3．坚持以市场为导向。改造提升传统产业要充分发挥市场机制在优化配置资源中的基础性作用，针对市场需求，进一步增加产品品种，提高产品和服务质量。

4．坚持以企业为主体。企业是市场竞争的主体，在用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业过程中，必须充分发挥企业的主体作用。

5．坚持培育企业核心能力。改造提升传统产业要紧紧围绕培育和增强企业的核心能力，加强技术创新体系建设和知识产权保护，提高创新能力。

6．坚持与制度创新、管理创新紧密结合。改造提升传统产业要与建立现代企业制度和加强企业全面管理相结合，转变生产经营模式、提高管理水平，实现资源的有效配置。

7．坚持自主创新与引进技术相结合。加强产学研联合，研究开发产业发展所需共性技术、关键技术和装备，积极做好引进技术消化吸收创新工作,增强自主创新能力。

8．坚持有所为、有所不为。集中力量，重点选择一批具有比较优势、基础较好的产业进行改造提升，实现局部领域的突破和跨越式发展。

三、用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业的目标和任务

（一）目标。

总体目标：到“十五”末期，培育一批具有较强创新能力和核心竞争力、国际知名的大型企业集团，发展“专、精、特、新”，并颇具活力的中小企业群体，大幅度提高产业集中度和专业化水平；研究开发一批具有自主知识产权技术和工艺，研制一批重大技术成套装备和主导产品，为改造提升传统产业提供技术支持，使我国传统产业中重点骨干企业的技术装备、主要技术经济指标接近或达到20世纪90年代中期国际先进水平，部分产业达到或接近国际同期先进水平；探索出一条适合中国国情的用高新技术和先进适用技术改造和提升传统产业的新途径和成功经验。

“十五”期间主要行业目标如下：

煤炭行业的主要目标：加强技术创新，大中型煤矿科技进步贡献率达到40%以上，小型煤矿科技进步贡献率有明显提高。加快高产高效矿井建设步伐，加快企业机械化装备更新升级速度，使大型矿井配套的年生产能力达到300－500万吨。应用高新技术解决煤矿灾害防治中的关键技术难题，使煤矿重大恶性事故得到有效控制，煤矿安全生产状况实现根本好转。大力发展和推广应用洁净煤技术。加大煤炭的转化比率。全国原煤入选比例达到50%。推广污水处理技术，提高矿井和矿区生活用水的复用率，大、中型煤矿实现达标排放。

石油行业的主要目标：根据石油工业“十五”发展规划确定的“立足国内、开拓国际、加强勘探、合理开发、厉行节约、建立储备”的方针，在3－5年内，按照统一的框架与规划，建立石油石化行业分步实施的从传统产业到网络化经营的系统，在油气勘探开发方面，通过研究开发、采用和推广一批高新技术和先进适用技术，使探井成功率在“九五”基础上提高3%，钻井完井周期缩短1/3，原油采收率提高2%－3%，油气占一次能源的比例提高3%以上，石油天然气勘探开发的科技贡献率达到55%。

石化行业的主要目标：加快催化裂化技术、加氢技术、乙烯、聚丙烯、聚酯等具有自主知识产权的成套核心技术、专有技术成果的推广应用，使石化主体技术水平接近或达到国际先进水平。增加石化产品品种、提高产品质量和生产效益，提高产品竞争力和市场占有率。利用信息技术和先进控制技术实现资源的优化利用和生产的优化控制，“十五”末，主要炼油、化工装置80%以上实现集散控制系统（DCS）或现场总线控制，60%以上装置完成先进控制。推进安全、环保、节水减排、节能降耗等先进适用技术的应用，减少“三废”排放，主要石化产品能耗降低5%－10%。

化工行业的主要目标：通过技术创新，使主要行业新建和改建装置技术、工艺、装备立足国内，达到国际90年代水平，推进信息技术在化学工业中的应用，骨干企业和主要化工产品基本实现生产过程的优化控制。化工大中型企业管理基本实现信息化、网络化。积极推广节能降耗、清洁生产和资源综合利用技术，提高化工行业的资源综合利用水平。

电力行业的主要目标：城市平均供电可靠率提高到99.92%以上，部分城市达到99.99%、线损率下降0.4个百分点、每度电煤耗下降10-15克、在燃煤量增加约30%的情况下，烟尘排放量与1999年持平，二氧化硫仅增加约10%、废水回用率50%以上。

钢铁行业的主要目标：继续推进以微电子技术为中心的信息技术改造钢铁生产，41个占钢产量82%以上的企业全面实现基础级、过程级计算机控制，部分企业实现企业管理级计算机控制。抓好1－2个智能化钢厂的示范工程建设。大力推进以清洁生产、节能降耗、污染治理与二次资源综合利用系统，用先进适用技术改造全部65个大中型钢铁企业，建成冶金工业“十五”规划确定的14个清洁生产示范工厂。洁净钢的系统优化技术在重点板材生产厂得到应用。13家特大型钢铁联合企业主要工艺装备水平、技术经济指标和产品实物质量进入世界先进行列。

有色金属行业的主要目标：使大型骨干企业工艺技术装备和主要技术经济指标接近或达到世界先进水平。电解铝直流电耗由2000年的每吨14300千瓦时降到2005年的13500千瓦时；粗铜吨能耗由0.72吨标煤降到0.65吨标煤；铜、铝加工成材率提高3－5个百分点。预焙铝电解槽生产能力占总能力90%以上；采用强化冶炼的铜、铅先进生产能力分别占85%、60%。采用湿法和密闭鼓风炉法炼锌先进生产能力占90%以上。工业污染物排放总量在2000年基础上再削减10%，工业水复用率由75%提高到85%以上，建成一批“清洁生产”企业。

机械行业的主要目标：普遍采用计算机辅助设计（CAD）等先进设计技术，提高产品设计水平，主要产品开发周期缩短20%以上。推广计算机集成制造（CIMS）技术和网络化制造技术，通过用数控技术改造老设备等方式，使总体机床数控化率达到5%以上，提高企业制造能力。推广应用精密成型技术、快速原型成型技术、激光加工技术等新型加工方法，提高制造工艺水平，使优质、高效、低耗制造的普及率达到20%以上。1/3的大中型企业建立计算机管理信息系统，采用先进的生产模式和现代管理技术，实现业务流程和管理的合理化。通过上述目标的实现，从整体上提升机械产品的水平和质量。

船舶工业的主要目标：开发与推广应用船舶工业组织管理信息系统、设计集成系统技术，设计与制造集成系统技术、船舶制造装备自动化生产线，船舶共性技术、现代造船集成工艺技术等。加大新船型技术开发、海洋工程技术装备及船用设备国产化等技术创新力度，使我国的船舶设计手段上实现现代化，缩短船舶快速报价设计周期，增强企业的市场快速反应能力，提高船舶产品自动化生产能力，造船周期缩短1/3，降低能源、原材料的耗损，将船舶工业的材料利用率提高到90%。

轻工行业的主要目标：技术进步对经济增长的贡献率达到50%左右，企业新产品产值占销售额的40%以上，轻工各行业全员劳动生产率比“九五”末期提高10%以上。家用电器工业在生产技术、装备、品种、质量和整体效益上达到发达国家先进水平。造纸、食品、皮革、陶瓷等主要传统产业整体上达到发达国家20世纪90年代中期水平。洗涤剂、食品添加剂、塑料制品、电池等行业在生产技术、装备、品种、质量和整体效益上达到发达国家20世纪末水平。轻工业主要污染物排放总量在2000年的基础上降低15%以上，使轻工业生产对环境和生态的污染基本得到控制，重点能耗产品的能耗比“九五”末减少5%-10%。

纺织行业的主要目标：采用现代高新技术，开发生产各种差别化、功能化及新型化学纤维，使纺织原料结构中化纤的比重达到60%以上，差别化、功能化纤维比重达40%以上。应用机电一体化、在线检测、自动控制等先进技术，提高整体装备水平，使70%以上技术装备达到国际90年代先进水平，努力调整产业结构，纺织用、装饰用和产业用纺织品比重达到64:21:15，2005年吨纤维出口创汇水平提高到17000美元。在1/3大中型企业推广企业管理信息系统，建立全国纺织电子信息网络体系，重点企业实现电子商务。工业用水重复利用率提高到42%，其中棉纺印染行业和毛纺染整分别提高到20%和30%，2005年每万元产值节能降耗比2000年降低15%。

医药行业的主要目标:针对国内外市场环境的变化，结合医药行业的结构调整工作，立足创新、仿创结合，重点发展具有自主知识产权的新药和具有竞争优势的化学药、中成药、生物药、医疗器械和制药机械产品，积极开发相应的关键技术。50个化学原料药的生产技术水平达到国际先进水平，30个非专利药品进入国际市场。培育10－20种质量标准完善、符合国际质量标准的现代中成药。

建设行业的主要目标：通过广泛应用新技术、新材料、新工艺、新设备，大力提高建筑业的技术装备水平和建筑施工机械能力，2005年全员劳动生产率比2000年提高20%，全国预拌砼年产量占现浇砼总量的30%。提高住宅和公共建筑中化学建材的应用比例，2005年城镇新建采暖住宅的单位面积采暖能耗比1981年降低50%，建筑物耗指标接近中等发达国家现有水平。城市建设中节水20-30%，城市污水处理率达到45%。基本消除城市垃圾污染，城市垃圾无害化处理率达到65%。

建材行业的主要目标：以节能、节土、利废、环保为目标，开发和应用先进适用技术和高新技术，对水泥、玻璃、墙体材料、建筑卫生陶瓷、非金属矿深加工和玻璃纤维等主要产品生产工艺进行改造、升级，到“十五”末使建材工业的万元产值能耗降低20%，新型干法水泥比例提高到20%，水泥散装率达到31%，平板玻璃、建筑卫生陶瓷和玻璃纤维的整体生产工艺技术水平接近国际先进水平。新型墙体材料比例提高到40%，节约土地110万亩。建材生产的主要污染物粉尘、二氧化硫排放总量减少20%以上，工业废弃物综合利用量提高40%，年减少天然资源开采使用量1.5－2亿吨。重点开发“生态水泥”等绿色建材产品生产工艺及装备，改造提升现有生产能力。

交通运输业的主要目标：加强现有设施和装备的技术改造，提高运输组织管理水平。应用先进技术，开发新材料、新能源、新工艺、新结构、新装备，促进公路、水路交通的可持续发展。调整码头货种结构和车型、船型结构，调整公路、水路企业组织结构和行业管理体制，适应我国加入WTO的需要。

铁路行业的主要目标：掌握最高时速160公里提速技术，形成快速客运网。发展最高时速200公里客运专线技术，建成京沈快速客运通道。成功研制时速270公里高速动车组，开工建设京沪高速铁路。完善货运重载体系，积极发展25吨低动力作用四轴大型货车，提高货车速度，初步形成快捷货运网。大面积推广电力牵引。发展铁路宽带综合业务数据通信网，基本建成铁路综合运营管理信息系统。大力发展安全检测技术，建立集监测、控制和管理为一体的高度信息化的安全监控网络。形成以铁路电子商务和互联网为基础的市场营销网络。大力采用交流传动技术，实现牵引动力升级换代。积极发展动车组和摆式列车。通信信号实现数字化、网络化、智能化、综合化。铁路勘测设计实现一体化、智能化，积极采用先进的施工技术和装备。掌握青藏铁路建设技术。到“十五”末期，铁路主要技术装备要接近20世纪末国际水平。

邮政行业的主要目标：大幅度提高全网信息化水平，以信息技术应用为重点，加快邮政综合计算机网应用系统的开发、建设和应用，加强信息技术在传统邮政业务、邮政金融业务和企业管理中的应用。邮政综合计算机网联通邮区中心局生产场地比例达到100%、电子化营业局所比例达到70%。185客户服务中心综合服务覆盖城市比例达到100%；邮政储蓄网点电子化率达到93%，其中异地联网达到66%。进军现代物流业务，加速邮政实物传递网的技术改造和升级，大幅度提高邮政作业机械化、自动化水平。信函状邮件上机分拣率达到70%，扁平状邮件上机分拣率达到65%，包状邮件上机分拣率达到85%，集装箱使用率达到60%，给据邮件条码识别率达到98%。

商贸流通业的主要目标：加强流通企业设施和装备的技术改造，尤其是加快现代信息技术在流通企业的开发和应用，积极开发和引入国际先进流通技术和装备，支持连锁、配送等现代营销方式的发展，推进我国流通现代化。培育一批具有竞争力、达到国际先进技术装备水平的连锁、配送企业

5、黄志强的研究领域及成果

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6、膨胀管技术现状与发展

威德福公司在可膨胀防砂筛管领域居于领先地位，其膨胀管技术分为3类：可膨胀割缝管、实体膨胀管和膨胀系统。哈里伯顿公司的膨胀产品包括可膨胀筛管系统和可膨胀尾管悬挂器/封隔器系统，这两种系统都经过了大量的室内和现场试验。Enventure公司开发了三种实体膨胀管产品：可膨胀尾管系统、套管井衬管系统和可膨胀尾管悬挂器系统。贝克石油工具公司的可膨胀产品包括可膨胀尾管悬挂器系统、六级分支井完井系统、可膨胀裸眼完井系统、套管补贴系统和膨胀封隔器。另外，俄罗斯的鞑靼石油研究设计院的膨胀管技术也得到了广泛应用。

最近几年膨胀管技术呈现爆炸式大发展，该技术对石油工业将产生革命性的影响。例如等径井眼技术，一旦成熟，将极大地降低油井成本，并完全消除常规套管程序的缩径效应，井可以钻得更深，而总井深处的套管内径与常规井相比反而增大。

3.3.1 威德福公司

自1998年以来，威德福公司一直在可膨胀防砂筛管（ESS）领域居于业界领先地位。该技术发展迅速，目前已经成为降低成本、提高产量的标准方法。该公司还对实体膨胀管技术进行了大规模研究与开发。该公司的膨胀管技术分为3类：可膨胀割缝管（EST）、实体膨胀管（STE）、膨胀系统。

（1）可膨胀割缝管

威德福公司的可膨胀割缝管包括以下3种类型：可膨胀防砂筛管（ESS）、井下衬管系统（ABL）、可膨胀完井尾管（ECL）。

1）可膨胀防砂筛管（ESS）。

威德福公司是可膨胀防砂筛管技术的主要供应商，目前已经在世界范围内进行了超过225次施工作业，膨胀筛管总长度达3612km，并成功进行了世界上最长的膨胀作业，膨胀筛管长度超过1494m。ESS作为一种可靠高效的防砂方法应用日趋增多。

ESS应用范围广泛，其中在裸眼井中应用占74%，在套管井中占26%。与其他防砂方法相比可提高产量70%，降低成本超过20%。威德福公司4年前在北海的一口气井首次使用了ESS。这口高产气井至今仍稳定生产，无出砂。另一个里程碑式的成果是在2002年末，威德福公司成功地为康纳科菲利普斯（Conoco Phillips）公司在渤海湾的蓬莱油田安装了连接器经过加强的Φ139.7mm ESS，这是ESS在全球的第150次应用。

2）井下衬管系统。

井下衬管系统能代替技术套管柱，而且确保井眼直径不减小。要封固的井眼部分首先被扩眼，然后利用衬管加强，并用纤维水泥封固这部分井眼。该技术能封固异常压力地层，以确保向更深的地层钻进。

开发这项技术的目的：一是减少钻井成本；二是简化高温、高压深井的设计。在井身设计中考虑使用应急套管，这不仅增加了套管成本，而且还有许多其他不利因素。应急套管上部的井眼/套管的直径必须大于应急套管，这样，不管是否真正地使用了应急套管，其上部的钻井费用增加。

另外，钻大尺寸井眼耗时更长，处理复杂情况耗时更多。在海上，大尺寸的套管要求使用大尺寸的导管，因此平台也必须加大。用这种方式来设计钻井，费用很高。如果钻井设计中不用应急套管，那么将节约大量的费用。井下可膨胀衬管系统能够代替应急套管，而且消除了井眼直径越来越小的不利后果。

在深井钻井中，为避免井涌/井漏，必须安装附加的套管或尾管，这样可能由于套管的直径太小而导致不能钻至目的层或进入目的层。这也是开发该技术的主要原因。应用该技术可钻成深的勘探井、开发井、评价井和生产井，并使用足够直径的油管来开采。

3）可膨胀完井尾管。

威德福公司已经开发了可膨胀完井尾管技术，可以取代传统的割缝尾管或者注水泥射孔尾管。该技术增强了井眼稳定性，提高了选择性隔离和处理能力，并减小了井眼尺寸。该技术尤其适用于过油管侧钻油层完井，既可以到达受限制的油层段，同时也避免了困难的固井和射孔作业。其他优点包括：①井眼增大，流通面积也增大，因此提高了产量；②允许再入油层进行修井作业，延长了油井寿命，也增强了老井的潜力；③重返油层灵活方便，通过插入封隔器或桥塞可以防止产水；④可适用于Φ88.9mm到Φ241.3mm的井眼。

（2）实体膨胀管

实体膨胀管包括可膨胀尾管悬挂器（ELH）和Metal Skin套管修补系统。

1）可膨胀尾管悬挂器。

ELH系统可以悬挂ESS和其他不注水泥尾管。

ELH可以悬挂Metal Skin套管修补系统。ELH使用柔性旋转技术膨胀，与外层套管形成金属对金属密封，使井眼最大化，方便将来的重入作业。

2）Metal Skin套管修补系统。

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装了4套Metal Skin实体可膨胀套管修补系统，使4口井恢复生产。该技术是一种金属对金属可膨胀套管系统，可以修补腐蚀或损坏的套管。作业使用了威德福公司的柔性旋转膨胀系统（CRES）。

（3）膨胀系统

传统EST膨胀锥是一种锥形工具，与膨胀心轴联合使用，用来膨胀各种割缝管。威德福系统的根本优点是采用了柔性膨胀管技术。下面介绍两种系统：轴向柔性膨胀系统（ACE）和柔性旋转膨胀系统（CRES）。

1）轴向柔性膨胀系统。

轴向柔性膨胀系统用来膨胀割缝管，可以消除割缝管与井壁之间的环空，支撑井眼并防止颗粒运移。该系统包括一个由上向下膨胀的柔性膨胀工具、可回收系统、现场修整工具。柔性膨胀工具包括两部分：用于初始膨胀的固定尺寸滚轴鼻、柔性轴向滚轴。由于活塞可以随着井眼剖面的变化而伸出或缩回，使工具具有柔性。

2）柔性旋转膨胀系统。

柔性旋转膨胀系统是一种液压机械工具，用来膨胀实体管。当与可膨胀尾管悬挂器施工工具一起使用时，可用来膨胀ELH。它也用来膨胀更长的Metal Skin实体管系统。如Poro Flex可膨胀筛管系统，该系统由上至下膨胀，轴向载荷小。由于是滚动摩擦，摩擦力也大大减小，对套管内径的不规则性具有很好的适应能力，可以最大限度地防止被膨胀套管破裂。该工具与膨胀前的套管匹配，很容易回收，并具有选择性膨胀能力。

3.3.2 哈里伯顿公司

哈里伯顿公司的膨胀管产品包括可膨胀筛管系统（Poro Flex）和可膨胀尾管悬挂器/封隔器系统（Versa Flex），这两种系统都经过了大量的室内和现场试验。

（1）Poro Flex可膨胀筛管系统

Poro Flex可膨胀筛管系统由于性能可靠，该系统正在迅速被人们接受。该系统可用于套管井和裸眼井完井，主要有以下四方面特点：

1）Poro Flex可膨胀筛管系统以近乎实体管的多孔中心管作为流动管道，具有很高的抗挤能力，并允许进行多种修井作业或附件安装。封隔器、桥塞以及智能完井设备都可以很可靠地安装在膨胀后的中心管内。另外，未穿孔管可以下入井内封隔页岩段或事故地层，以提高层位隔离能力。

2）通过一层可膨胀筛网就实现了过滤功能。筛网是基于Purolator-Facet公司的Poroplate设计制造的，虽然膨胀期间或膨胀后过筛网流动面积增大，但并不改变其微米额定值（过滤固体颗粒）。

3）可膨胀筛管采用了一体式螺纹连接，可以像套管那样在钻台上连接，如果必要的话还允许筛管在井内旋转，这减少了安装所需的钻机时间。

4）筛管通过液压膨胀，使整个膨胀过程实质上不依赖重力，这对于大位移井或者水平井作业来说很理想。固定尺寸膨胀锥使整个筛管膨胀后内径一致。自投入使用以来，没有发生中心管、筛网或者连接部件故障，也没有出砂。

Poro Flex膨胀筛管可用尺寸为155.6mm和215.9mm（均为膨胀后尺寸）。施工作业表明进行可膨胀筛管完井需要一整套系统方法。完井效率/性能比很大程度上与所钻井眼质量、钻井液、产层情况了解程度密切关联。哈里伯顿公司与斯派里森公司和白劳德公司密切合作开发了一套工艺新技术，使整个系统协调，以提高膨胀筛管完井的效力。

（2）Versa Flex尾管系统

Versa Flex尾管系统采用了业界领先的实体膨胀管技术，以及哈里伯顿公司最好的固井设备、套管附件和浮动设备，可以形成可靠的尾管悬挂器系统。普通尾管悬挂器上部失效率高达30%，由此导致的修补作业成本很高。失效的主要原因是尾管悬挂器机械失效或者上封隔器失效，或者是水泥环不能封隔套管重叠段。

与传统的尾管悬挂器/封隔器系统相比该系统在机械方面有很大优势。更重要的是，尾管悬挂器/封隔器没有运动部件或暴露的水力孔。为了进一步保证尾管顶部的完整性，一体的尾管悬挂器/封隔器还包括抛光回接器，采用5个独立的橡胶元件提供环空密封。膨胀工艺保证尾管悬挂器/封隔器不会提前坐放。

为了提高水泥环的可靠性，系统允许增大循环速率以获得紊流。另外，哈里伯顿公司还与Enventure环球技术公司合作开发了专用的注水泥设计，可以消除窜槽、气窜。

（3）近钻头扩眼器

哈里伯顿的Security DBS公司为可膨胀产品市场推出了一种近钻头扩眼器（NBR）。切削臂可以通过现有套管跟在一个标准钻头后面，可将套管下井眼尺寸扩大20%。NBR已经在世界范围内超过500个钻具组合上使用。

3.3.3 ENVENTURE公司

前实体膨胀管99%的施工进尺是由Enventure公司实施的，该公司开发了3种实体膨胀管产品。

（1）可膨胀尾管系统

可膨胀尾管系统（OHL）主要解决井眼稳定以及地层压力（破裂压力）等产生的问题。在不减小井眼直径的情况下多下一层套管，可以钻达更深的储层或者隔离水层，对于老油田挖潜增效有重要意义。目前该系统作业时最大泥浆密度为1.8g/cm3，最大井斜超过100°，膨胀深度大于7925m。可膨胀尾管系统可以过窗口安装和膨胀，这样就不再需要锻铣套管。最近的一次套管开窗膨胀管作业是在墨西哥湾进行的，Φ193.7mm（244.5mm）可膨胀尾管系统安装在Φ244.5mm套管内，共膨胀了610m的套管，其中窗口下方膨胀了579m。

（2）套管井衬管系统

套管井衬管系统（CHL）主要用于作业，尤其适合修补大段损坏的套管。Enventure公司于2002年6月在马来西亚沙捞越海上的E11气井安装并膨胀了1373m的衬管。

（3）可膨胀尾管悬挂器系统

可膨胀尾管悬挂器系统（ELH）集传统的尾管悬挂器和尾管上封隔器的功能于一体，结构简单可靠，避免了环形空间可能发生的漏失，而且增加了悬挂器和尾管内部的可用内径。

Enventure公司目前正在大力开发等径井眼技术，该技术消除了目前油井设计中存在的缩径效应，使作业者可以在上部使用直径相对小的套管，而完钻井深处的井眼直径反而增大。2002年9月，壳牌公司在南得克萨斯一口气井的部分井段成功地使用了该技术。随着实体膨胀管技术的逐步发展与应用，最终将实现使用一种直径的钻头钻进，并用同一种直径的套管完井。

3.3.4 贝克石油工具公司

贝克石油工具公司自1994年以来一直为业界提供膨胀管技术，其第一个商业化可膨胀产品是ZXP尾管封隔器系统，在全球已经应用了超过12000次，该系统可以承受69MPa高压和204℃高温。

（1）可膨胀尾管悬挂器系统

2002年4月，FORM lock可膨胀尾管悬挂器在阿拉斯加州普鲁德霍湾的一口井中使用，悬挂器下入深度3150m（测深），尾管长度335m。这是首次可膨胀尾管顶部完井，完井管柱插入尾管顶部。后来这种可膨胀尾管悬挂器系统在巴西、印尼、马来西亚、北美超过12口井中使用。

（2）六级分支井完井系统

1998年在加利福尼亚州的Belridge油田，贝克公司使用FORMation叉口系统完成了世界上第一口6级分支井，随后该系统在世界范围内获得成功应用。迄今，在非洲、亚洲、欧洲、北美和南美已经应用了十多个FORMation叉口系统，使其成为应用最广泛的6级叉口系统。金属成形技术使叉口系统可通过标准尺寸套管，然后使用固定尺寸膨胀锥在井下将叉口的一个分支撑开。这样就可以形成水力密封，有了全尺寸分支井叉口系统就可以使用传统方法固井、钻井、完井。

（3）可膨胀裸眼完井系统

EXPress是一种可膨胀裸眼完井系统。它包括可膨胀防砂筛管，可以减小或消除环空间隙，其最大用途是水平井裸眼防砂。它结合了该公司EXCLUDER 2000筛管的防砂能力和金属膨胀管技术。筛管的流动面积比膨胀前大，即使不膨胀也可作为一种优质筛管发挥作用。

可膨胀筛管包括穿孔的中心管和渗滤膜结构。渗滤膜允许符合条件的泥浆固相通过，防止了筛管的堵塞，同时维持有效的防砂能力。穿孔中心管结构比割缝管具有更高的抗挤能力，尤其适合使用电潜泵的情况，电潜泵可以产生超过6.9MPa的压降。

该系统在世界范围内进行了大量应用。2002年3月，贝克公司使用可膨胀裸眼完井系统为中国石油在印尼海上的Intan油田的三口井中实施了一趟作业完成的可膨胀完井，使用了可膨胀防砂筛管、FORM lock EXPress可膨胀尾管悬挂器、EXPress实体可膨胀无眼管、FORM pacXL裸眼隔离封隔器。

完井作业成功隔离了生产层，并提供了有效的防砂能力，不再需要砾石充填。施工作业程序由于取消了几趟作业，与传统完井作业相比节省了钻机时间。3口井都投入生产，生产指数远远高于相同储层的邻井。

2003年3月，贝克石油工具公司在北美洲的一个浅层气田首次应用实体可膨胀管和EXPress筛管系统以及变径涨管器。因为地层砂不均匀，分选差，非常细，传统的防砂方法不成功。气田有两个储层，由薄的页岩分隔，由于下部砂岩有一水层，需要层位封隔。所有的设备都使用可变径涨管器膨胀，可膨胀完井装备和膨胀工具一起下井。膨胀前后筛管内径测量证明筛管按设计成功膨胀。该井生产稳定，没有出砂。

（4）EXPatch套管补贴系统

EXPatch套管补贴系统可用于套管井和裸眼井。在套管井中可以封隔射孔，减少进水量，也可以用来修补损坏的或腐蚀的套管。在防砂完井中可以封堵进水，它可以放置在FORM pacXL裸眼封隔器之间，帮助封隔器产生一个机械的液流屏障以选择性隔离井段。该系统与外层套管形成一个锚定/密封段。其坐封机制不依赖周围媒介的完整性，其长度根据应用可精确调整。

（5）膨胀封隔器

FORM pacXL膨胀封隔器可以防止裸眼尾管和筛管之间的环状流动，同时维持最大尺寸井眼内径。膨胀封隔器使液流重新流过筛管，消除了热点的威胁，防止了腐蚀。封隔器可以承受6.9MPa压差和121℃的测试。与传统的管外封隔器不同，它不需要注水泥以产生一个永久性接触力。

3.3.5 等井径系统

目前，等井径膨胀套管技术用来封堵井内复杂层段，例如对于异常高压、衰竭地层或膏盐层等复杂层段，采用该技术可很好地解决难题。由于膨胀套管的强度、气体密封性及抗腐蚀性能还无法完全达到生产要求，Enventure公司计划在2010年实现等井径膨胀套管技术在海洋钻井领域的现场应用。随着等井径技术的发展，其关键技术的突破将大大简化深井、超深井的井身结构，最终实现等径井眼钻进。

直接应用膨胀管作为钻杆进行钻井（即膨胀套管钻井）将是建井的最高水平，可以作为钻井技术发展的一个长远目标。套管钻井不仅可以节省套管下入时间，产生更小的环空和更容易消除井筒的泥饼效应，也可以协作进行多分支井和智能井的建设，促进多分支井和智能井技术的发展，实现膨胀套管内多分支井的智能化生产控制，但会增加额外的时间和费用，而且还需在钻井过程中增加其他的安全措施。

3.3.6 膨胀管技术发展动向

（1）威德福公司

威德福公司正在进行大量投资以使自己享有专利的膨胀管技术快速商业化。2003年4月，威德福公司在苏格兰的阿伯丁开设了一个全球可膨胀管技术中心。该中心每年可生产7000多根ESS筛管，拥有世界上唯一的四头激光切削机，以及世界上最大的研磨性水射流设备。

在休斯敦和阿伯丁该公司还拥有两个世界上最大的研发、试验、培训基地。阿伯丁的井下技术有限公司是一家主要的研发/试验中心，主要为海上油井提供服务。威德福公司还设计并建造了独特的膨胀钻机，为其所有的可膨胀管技术产品进行受控的台架试验。该装置拥有一整套数据采集系统，功率相当于全尺寸钻机。

数据采集系统与威德福设计和工程办公室联网，通过视频系统可以实时传送实验进程。可以进行模拟实际条件的专门实验。研究团队可以使用休斯敦和阿伯丁的钻井装置进行现场试验以及最终产品评价。

新开发的商业化项目如下：

Slimbore裸眼尾管：尾管外径193.7mm，可以膨胀到244.5mm。

Metal Skin套管修补系统：目前可用的是Φ139.7mm×177.8mm系统，三种其他尺寸系统正在开发：Φ108mm×139.7mm、Φ193.7mm×244.5mm、Φ152.4mm×193.7mm。

威德福公司新开发的柔性膨胀工具可提高Φ73mm筛管膨胀作业效率，满足更小井眼的防砂要求。

一趟完成作业系统投入商业应用，增强了Φ101.6mm和Φ114.3mmESS筛管作业的效率。在钻机费率高的地区，如西非、墨西哥湾、北海，可显著降低成本。

（2）哈里伯顿公司

2003年夏季，哈里伯顿公司生产出Φ215.9mm Poro Flex可膨胀筛管系统，该系统使用了耐腐蚀合金，Φ155.6mm筛管在其后不久也生产推出，2003年末实现了商业化生产。

2003年三季度推出两种额外尺寸的“标准”Versa Flex可膨胀尾管系统，适合深水作业的其他尺寸产品在2004年早期推出。

Security DBS正在开发一种特殊尺寸钻头和附件以配合Enventure公司的一系列膨胀管产品，不久即可交付使用。

（3）Enventure环球技术公司

Enventure公司的SlimWell工艺可以减小套管缩径效应。MonoDiameter（等径）系统可以完全消除缩径效应，使井眼直径减小，但是总井深处的井眼直径反而增大。

等径井眼技术的首次现场应用是在得克萨斯州的一口气井中进行的，合作单位包括Enventure、壳牌勘探开发公司、壳牌国际勘探开发公司。为了进行此次作业，首先在井内下入Φ298.5mm套管，后来又下入Φ244.5mm可膨胀套管。套管膨胀到内径251.5mm，可膨胀套管与外层套管通过橡胶元件实现悬挂与密封。然后钻掉套管鞋，使用由上至下膨胀工艺将套管膨胀至内径264.2mm，随后将下段井眼扩眼至311.2mm，然后下入另一段244.5mm可膨胀套管并膨胀。这两段膨胀套管经受了27.6MPa压力测试。

Envneture公司将继续提高其基本的膨胀管技术（如裸眼尾管系统、套管井衬管系统、尾管悬挂器系统），延长膨胀套管长度，缩短作业时间；生产抗挤能力更强的套管、更高效的螺纹接头，进一步提高系统可靠性；还将提高套管的抗内压和抗外挤能力，新的螺纹连接将允许膨胀率超过30%。

（4）贝克石油工具公司

LinEXX可膨胀尾管系统于2003年三季度投入使用，可以有效封堵事故地层，隔离产层，新的尾管膨胀后保持与上方套管相同的内径，该系统可用来封堵事故地层。

贝克公司目前将研发重点放在防腐蚀合金、可靠的气密螺纹连接、提高实体管膨胀后的抗外挤强度等方面。

7、膨胀管技术

3.2.1 实体膨胀管

实体膨胀管技术是通过机械的或液压的方式使膨胀锥受压或受拉从管柱中穿过，使膨胀管柱内径发生永久性膨胀的技术。大多数实体膨胀管技术应用在的管柱。膨胀率一般为10%～30%。

（1）裸眼可膨胀尾管（OHL）系统

可膨胀裸眼尾管系统（图3.3）技术有3方面的作用：①深井钻井时需要多开，表层套管使用大直径套管成本太高，使用可膨胀裸眼尾管系统可以使表层套管使用较小直径的套管，从而降低套管成本；②随着井眼不断加深、套管的尺寸越来越小，如果采用膨胀管就能减小井眼的锥度，维持井径和套管内径，从而提高钻井效率；以达到钻更小、更深的井眼而使生产套管具有更大的直径，这将有利于提高油气产量；③可膨胀裸眼尾管使常规井身结构应用于探井，作为一种节省投资的应急措施，可膨胀管裸眼尾管膨胀后的直径大于用卡瓦固定的尾管直径，所以这将有利于把探井转变为有经济意义的生产井。

（2）套管井可膨胀尾管（CHL）系统

套管井可膨胀尾管有以下3方面的作用：①用于修补老井或套损井中的套管，这种用途对于修补长段的套管腐蚀、漏失以及进行侧钻和加深钻井施工有重要意义；②用来封堵常规方法（如挤水泥）封堵失败的射孔层段，还可以阻断完全没有必要的出水或产气，用来调剖，从而实施对现有生产井和注水井的控制；③也可以用作补贴套管，用来修补漏失套管或错断套管。将膨胀管作为内衬管，而套管的缩径很小，并能满足在衬管下面继续钻进。

（3）OHC可膨胀套管系统

OHC（Open-Hole Clad）可膨胀套管系统利用弹性物喷涂技术在膨胀管外面喷涂了一层特殊的弹性材料，利用弹性材料的弹性加强管体与井壁的密封，可进行层间封隔。用于裸眼井的膨胀套管系统由于喷涂了特殊的弹性材料，因此应用范围广。例如，能使水平井生产层段的地层保持稳定。在裸眼中，该系统可以跨过泥浆漏失严重的地层安装，防止漏失的发生。该系统由能满足被隔离裸眼井段长度的膨胀套管和一段预膨胀管组成，其中的预膨胀管为浮动装置和扩管锥提供了压力腔室。在膨胀套管的两端有锚定悬挂接头，附带的膨胀悬挂器可以沿膨胀套管的长度方向安装在任意位置，密封住目的裸眼井段。由于该系统仅仅覆盖住有问题的井段，无需密封全部裸眼井段，因此可以节约大量费用。

图3.3 OHL可膨胀套管系统

（4）可膨胀尾管悬挂器（ELH）

可膨胀管用作尾管悬挂器（图3.4），与卡瓦尾管悬挂器比较：①更简单、更经济，不是让整个尾管膨胀，而是仅膨胀尾管的一小部分，挤压胶圈来实现密封悬挂，形成尾管悬挂器；②可膨胀尾管悬挂器系统寿命长，维修费用减少；③可膨胀尾管悬挂器系统集卡瓦悬挂器与封隔器功能于一身，可在坐封过程中和整个工作期间防止环空漏失，节省用于水泥、尾管悬挂器、封隔器有关的费用，统计资料显示：卡瓦悬挂器由于坐封失效而出现漏失的概率高达45%～60%，但是可膨胀尾管悬挂器可有效地防止这种漏失；④在膨胀悬挂过程中，膨胀锥不但能起到膨胀悬挂器的进行悬挂的作用，还可以在对悬挂器的内表面的膨胀摩擦过程中起到磨光作用，悬挂坐封悬挂器不但开口大而且内表面光滑，有利于各种后续作业。

图3.4 膨胀管悬挂器与卡瓦尾管悬挂器

3.2.2 可膨胀割缝管（EST）

可膨胀割缝管（图3.5）是壳牌公司于20世纪90年代中期研制的一种用于复杂井段钻井与完井的一种新型专利产品。这种管材有一系列交错排列且相互重叠的轴向割缝，其管体比实体膨胀管易于膨胀。在完井作业中，膨胀割缝管采取从下向上膨胀的方式，在钻井作业中，则采取从上向下膨胀的方式。通常，膨胀割缝管径向膨胀率为50%，轴向缩短率不到l%。另外，割缝的形状，膨胀锥锥角和锥底直径的合理配置可以使可膨胀割缝管膨胀后的实际直径比膨胀锥自身大10%，并且可膨胀割缝管膨胀时所需的膨胀力相对较小。

图3.5 膨胀割缝管

常见的有可膨胀防砂管（ESS）、裸眼井衬管（ABL）、可膨胀完井衬管（ECL）。

（1）可膨胀防砂管（ESS）

可膨胀防砂筛管技术由于其操作简单，防砂可靠性高，已经在工业中得到较广泛的应用。小直径设计使可膨胀筛管能够在各种不同的裸眼井使用，甚至能够在高弯曲井和水平井中使用。可膨胀式割缝管主要包括3个部分：割缝中心管、中间过滤层和保护外套。在膨胀作业过程中，锥形膨胀工具被推入筛管，使可膨胀管膨胀，中心管和保护外套结合在一起紧贴井壁，从而达到要求的筛管外径，消除了筛管和井壁之间的环隙空间。

可膨胀防砂筛管的主要优点有：①能够提供较大的过流面积，降低筛管堵塞和腐蚀的几率；②操作简单；③比一般的防砂筛管具有更大的内径，改善了井中尤其是水平井中流体的流动状态，同时易于下入修井工具；④在裸眼井中，能够消除筛管和井壁之间的环隙空间，因此可稳定井壁，减少砂的移动，降低出砂几率。

（2）可膨胀裸眼井衬管（ABL）

在钻探更深的过压地层、枯竭地层或易塌易漏地层时，现在的技术是采用不同直径的钻头，并以不同直径的套管层层封固完成。所以，井越深，套管层次越多，井眼直径就越大；反之，如果直径一定，最终的井眼直径就越小，这就有可能钻不到目的层或者即使钻到目的层，但井眼太小，满足不了开采及后续修井、增产等作业。水泥固封可膨胀割缝衬管是一种可使井眼直径不变的金属-岩石膨胀技术，可以克服上述的一些问题。

（3）可膨胀完井衬管（ECL）

目前的可膨胀完井衬管技术已经可以部分取代常规的割缝管完井技术、射孔完井技术。该技术能够加固井壁，选择性分隔开采，降低井眼直径。具有如下优点：①提高油田产量；②在一些油田，大井眼可以提高过流面积，因此产量也就越高；③延长新老油井的开采期限；④通过向井眼中下入分隔器可进行选择性堵水；⑤适用范围广，井眼直径从之间都可使用可膨胀衬管完井。

可膨胀完井衬管尤其适用于侧钻井过程中水泥固井和射孔完井困难时采用。

3.2.3 可膨胀波纹管技术

可膨胀波纹管技术（图3.6）目前发展的较快，已经形成3种技术：

1）裸眼井复杂层段封隔技术。用于封堵漏层、水层、高压层等复杂地层的封堵，减少了井身结构的锥度，保持井眼稳定。

2）套管修补膨胀技术，套管补贴作业。尤其适合修补大段损坏套管，这一用途对于修补大段的已腐蚀套管以及进行侧钻和加深钻井作业特别有利。

3）裸眼井尾管技术，可以将橡胶密封和可膨胀波纹管组合成一体进行尾管膨胀密封作业。

可膨胀波纹管的施工工艺较可膨胀实体管简单，关键技术是管材的研制和管与管连接的焊接工艺。可膨胀实体管和可膨胀波纹管相比所需要的配套工具和附件较多，并且结构复杂，管材成本和施工成本很高。优点是膨胀后具有较高的机械强度，适应范围广。

图3.6 可膨胀波纹管

3.2.4 可膨胀防砂筛管（ESS）

Weatherford公司的子公司Petroline公司于1999年推出了可膨胀防砂筛管技术（图3.7）。在作业过程中，膨胀锥推入防砂筛管中，使膨胀防砂筛管膨胀，中心管和保护外套结合在一起膨胀，从而达到设计的井筒直径。在筛管的膨胀过程中，由三层隔膜组成的重叠式过滤层中间层发生径向滑移，另外两层则发生轴向滑移，直到防砂筛管达到理想的直径。

ESS包括3个主要部分：可膨胀割缝中心管、重叠式复合过滤层、可扩张式保护外管。

可膨胀防砂筛管的特点如下：①适用于各种井筒条件：可膨胀防砂筛管膨胀后，直径增加一倍，适用于各种情况的井筒，此外由于筛管的原有直径较小，在作业时能顺利下到指定的坐放位置；②提高井眼利用空间：通常情况下，利用可膨胀防砂筛管作业的井筒，作业后的井筒直径仅缩小25.4mm；③降低裸眼井和套管井的压降：可膨胀防砂筛管应用在裸眼井中可阻止砂粒运移，防止防砂筛管堵塞，避免井筒内压力上升；在套管井的应用中，由于可膨胀防砂筛管缩短了地层流体从地层向筛管的流动路程，可以降低压差；④降低生产成本：在有多个产层的油气藏开发中。采用可膨胀防砂筛管技术防砂，作业费用明显比传统的砾石充填作业费用少，因此可大幅度降低油井的生产成本。

图3.7 可膨胀式防砂管

3.2.5 等井径膨胀套管技术

最初，膨胀套管仅作为钻井问题的一种后续解决方法，例如套管补贴和侧钻井完井技术在油田应用已经成熟，但随着该技术的发展，现在已应用于井身结构设计和钻井方案中，在大斜度井、水平井、深井和热采井中广泛应用，并获得业内的广泛认可。等井径膨胀套管技术作为国际膨胀套管技术和井身结构的发展方向，可以实现无内径损失钻进，极大地推动钻井技术的发展。

经济分析表明，使用膨胀套管来减小上部井眼的尺寸可以提高机械钻速、节省井口设备、钻井液、循环时间、水泥、钻头和平台占用费。壳牌公司认为单一井径油井是油气工业的一大突破。它将降低44%的钻井液用量、42%的水泥用量、38%的套管用量和59%的钻屑生成量。在海上钻井和建井中可节省33%～48%的建井费用。

等井径膨胀套管技术是指在钻井过程中尽可能始终采用某一种钻头及钻具规格，在全井钻进过程中保持某一种井眼尺寸的钻井方法，这是在可膨胀裸眼尾管系统的基础上发展起来的，其技术基础是膨胀套管技术。该技术的发展使未来钻井可以达到更大的深度及完井井眼尺寸，尽可能缩短钻井周期并节约钻井成本。

（1）等井径膨胀套管系统分类

等井径膨胀套管系统包括等井径裸眼补贴系统（图3.8）和等井径裸眼尾管系统（图3.9）。

1）等井径裸眼补贴系统可用于封堵裸眼地层垮塌或漏失等复杂层段，其特点是：可以通过补贴段进行多段漏失层的补贴而保持同样的内通径；地层的封隔无需回接到上层技术套管内；对于漏失地层、高压地层及垮塌地层等具有非常有效的封堵效果，可以在不下入套管的情况下，降低钻穿复杂地层时的风险。

2）等井径裸眼尾管系统是等井径膨胀套管系统的发展方向，通过等井径裸眼尾管系统改变井身结构，从而获得全井下套管具有同一尺寸的长远目标。等井径裸眼尾管系统能避免钻井过程中扩大井身结构，可解决漏失地层、高压地层、薄层流失地层等复杂地层的钻井难题。要获得与先前相同尺寸的井眼，用同尺寸的钻头继续钻进，可以通过两种方式实现：一是采用特大尺寸套管鞋设计；二是膨胀套管和基础套管的重叠段发生过度膨胀。

（2）等井径膨胀套管系统技术优势

等井径技术是石油天然气领域的一个重大突破，该技术可以实现在不减小井眼内径的条件下安装多层同尺寸的钻井衬管管柱。采用该技术是实现全井采用同一尺寸套管的最佳技术途径，形成的井身结构与传统井身结构相比，其优势是：

1）有助于地面设备的标准化。在深海和深井钻井作业中，大量的时间花费在钻台上，如更换底部钻具组合、从钻台上甩钻杆和吊钻杆、防喷器组的尺寸受所设计的入井套管柱的限制等。采用等井径钻井技术可以将不同尺寸的地面设备标准化，可以使用一种尺寸的钻柱和钻头，缩小防喷器组的尺寸，从而大大降低一口井的钻井、完井费用。

2）有利于环保并减少总建井投资成本。因为不需要下入多层大尺寸套管，用小型钻机钻井即可，因而等井径系统能明显地降低环境影响，同时减少对材料的消耗。据报道，采用等井径钻井技术平均每口井可节省44%的钻井液用量，降低42%的套管质量，节约42%的固井水泥，节省59%的岩屑处理费用。

3）有利于海洋和陆地的作业安全。常规作业中，在设备处理过程经常会造成人身伤害，等井径钻井技术虽不能取消这些作业，但可明显减小处理设备的尺寸，获得更安全的工作环境。

4）有望显著拓展现有的钻探区域，大大提高油藏的采收率，促进油田的经济开发和其他技术的发展。等井径技术实现在中部及上部井段井径缩小，且能维持或增大完井尺寸，在现有基础设施下增加油井数量，并经济地开发更深的油藏，也可协作进行多分支井和智能井的建设，促进多分支井和智能井技术的发展。

等井径膨胀套管技术可以在不损失井眼内径的条件下以套管将地层与井筒隔离，达到封堵地层的目的，因而可以显著改善钻井过程中由于复杂地层压力体系因素所造成的井眼减小问题，特别适用于钻达要求的目标面临挑战的深水和深井作业。

图3.8 等井径裸眼补贴系统施工程序

图3.9 4种井身结构对比

（3）等井径膨胀管系统

目前，国外对等井径膨胀套管系统的研究主要为Enventure环球技术公司的等直径系统（Mono Diameter）、Weatherford公司的等径井眼系统（Mono Bore）以及Baker Oil Tools公司的Lin EXX等井径系统。1999年，Enventure公司率先提出等井径膨胀套管系统的理念；2002年，壳牌公司和Enventure公司在南得克萨斯州的1口气井中成功进行了等井径膨胀套管钻井的原理性试验；2004年，壳牌公司和Enventure公司完成了等井径系统现场综合试验，取得等井径建井程序的重大进展；2007年，Enventure公司完成了真正意义上的等井径技术现场应用。

1）Mono Diameter系统

Mono Diameter系统包括原套管底部过度膨胀段、膨胀套管管柱及其底部进行过度膨胀产生一个喇叭口状重叠区，重叠区用于回接下层膨胀套管，保证井眼内径零损失。目前，Enventure环球技术公司唯一可以实现等井径膨胀套管重叠区的设计及膨胀。

Mono Diameter等井径系统可以完全消除井眼锥度的影响，膨胀套管及其与之重叠的基础套管部分均发生膨胀形成一个连续内径。等井径膨胀套管的重叠段是获得更高膨胀率的决定性因素。例如，在Φ298.45mm标准套管内下入Φ244.475mm等井径膨胀套管，内径膨胀至Φ264.16mm（10.4in），要求基础套管膨胀率为17%，重叠段膨胀率为24%，均在材料允许的膨胀率范围之内，Φ244.475mm×Φ298.45mm膨胀套管可以作为一个可行的等井径尺寸。另外，Φ244.475mm的等井径膨胀套管可以连续膨胀至套管设计的长度。

Mono Diameter膨胀系统（图3.10）是建立在裸眼井膨胀管技术基础之上的，该技术所用的膨胀锥放置在1个已膨胀的锥形发射器中。由于膨胀锥放置在锥形发射器内，等井径系统需要两个不同尺寸的膨胀锥进行两次膨胀。Φ264.16mm（10.4in）膨胀锥可用于最初自下而上的膨胀，Φ278.13mm（10.95in）膨胀锥自上而下地运动，膨胀等井径膨胀套管的喇叭口状重叠区，重叠区采用膨胀悬挂器进行悬挂密封。目前已研发出新型可变径膨胀锥，从上而下只需进行1次膨胀就可以完成膨胀作业。

图3.10 Mono Diameter等井径尾管系统膨胀过程

等井径系统工具管柱（图3.11）包括套管锚、加力器、扩张器、Φ264.16mm及Φ278.13mm膨胀锥（或可变径膨胀锥）、封隔器工具和切削工具等6个工具。

图3.11 等井径膨胀套管系统的膨胀工具组合

2）Mono Bore系统

Mono Bore系统采用Weatherford公司的Metal Skin尾管/悬挂器系统，安装后尾管与上层套管之间Mono Bore等井径尾管系统不仅限于用原管串伴送特大尺寸管鞋，也可选用常规套管串伴送。等井径尾管系统能避免钻井过程中扩大井身结构，可以得到与先前尺寸相同的井眼，用同尺寸的钻头继续钻进（图3.12，图3.13）。

图3.12 Weatherford公司等井径膨胀尾管系统施工程序

尽管Weatherford公司已经多次完成常规Metal Skin裸眼膨胀管系统安装，但仍存在一定的内径损失。最新开发的Metal Skin Mono Bore膨胀管系统可作为应急措施应用于井身结构设计中，致力于开发Φ298.45mm×Φ339.725mm裸眼膨胀管系统并开展了现场试验，但与真正的商业应用还是相距甚远。迄今为止，Weatherford公司仍未进行等井径膨胀套管的现场安装。

图3.13 Mono Bore系统超大套管鞋

3）Lin EXX等径膨胀管系统

贝克石油工具公司最新研制成功的Lin EXX膨胀套管系统采用单行程下行扩管方法，在维持相同环空间隙的情况下来扩展膨胀套管，使作业者可以没有内径损失。该公司研发的特大尺寸套管鞋为喇叭口状结构，可以防止井眼内径的损失，作为应急预案措施，连接在上层套管底部下入井内。内管为玻璃纤维材料以防止水泥浆进入，而且很容易被磨掉。套管鞋的喇叭口状结构是为了使膨胀管回接至上层套管上。

用较大的井眼钻更深的探井。作为一种应急设计，该系统还隔离活化页岩、盐层和低破裂梯度地层。该系统在不降低井眼尺寸的条件下可以提供最优的和经济有效的套管结构。Lin EXX膨胀套管系统由RC9系列套管鞋、FORM lock悬挂器、Lin EXX膨胀管、FORM pac裸眼封隔器、RNX引鞋、Cat EXX膨胀系统6种基本组件组成。RC9系列套管鞋为一种安装在技术套管柱上的凹形特大尺寸套管鞋，使膨胀套管可以固定在上层套管底部，固井后使用随钻扩眼器或钻头钻掉套管鞋。FORM pac裸眼封隔器用于不固井的套管鞋，表面敷有弹性材料，膨胀后能使RNX引鞋上面的膨胀套管与裸眼井段形成密封。

图3.14 Lin EXX膨胀管系统RC9系列套管鞋

RNX引鞋安装在Lin EXX管柱的底部用以引导膨胀套管进入裸眼井段，膨胀后引鞋脱落并随Cat E2XX系统一起回收到井口，也可以将其留在Lin EXX管柱内待重新开钻时钻掉（图3.14，图3.15）。

图3.15 Lin EXX膨胀管系统膨胀施工程序

由于Mono Bore系统和Lin EXX系统均采用超大套管鞋设计，等井径膨胀套管内嵌在超大套管鞋内，不能实现多段等井径膨胀套管的嵌套式膨胀，只能实现一段等井径套管的膨胀，而Enventure公司的Mono Diameter系统可以实现喇叭口状重叠段的过渡膨胀，可以实现多段膨胀套管的等井径膨胀，进行连续的等井径膨胀作业。

8、西南石油大学计算机科学学院的科研成果

1.石油工程模拟器系列
20世纪90年代初，根据石油工业的发展和继续教育的要求，该学院成功地研制出国内第一台钻井模拟器DS-1，先后通过了中国石油天然气总公司和四川省科委组织的鉴定，给予了“国内领先、国际先进”的高度评价，并获得四川省科技进步三等奖。经过十多年的不懈努力，钻井模拟器不断更新换代，技术和工艺更加成熟，并形成系列产品，以其质优价廉、一流的服务，赢得了广大客户的信赖，是业界公认国内功能最完善、性能最优良、价格最合理的钻井模拟器，已占领了国内钻井模拟器90%以上的市场份额。
到目前为止，DS系列钻井模拟器已成功应用于大庆、吉林、四川、辽河、大港、华北、胜利、长庆、玉门、南阳、西南石油局等国内主要油田以及重庆石油科技学院、长江大学、中国地质大学、“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室等教学科研单位，其中大庆、大港、华北、吉林、重庆石油科技学院利用DS模拟器获得IADC（国际钻井承包商协会）认证，取得了较好的经济效益和社会效益，为我国石油工业的继续教育做出了贡献。
2.HRAI阵列感应测井一维反演处理软件
本软件以准噶尔盆地的中低阻地层为研究对象，对准噶尔盆地的阵列感应测井曲线进行了仔细研究，并结合地质、工程和现有资料，建立了适合准噶尔盆地中低阻地层的地层泥浆连续侵入物理模型和数学模型。
3.新技术新工艺项目管理系统
新技术新工艺项目管理系统是一套基于B/S模式的应用系统。本系统实现了项目从提出、确定、组织、过程跟踪到验收以及资料归档的全过程管理，公司内部人员可根据分配的权限和负责的项目等默认关系访问项目信息资源，使得项目知识成果的推广和网上协同办公变得非常简单，大大加强了公司各部门之间的横向与纵向的协作和沟通。本系统在浏览器中内嵌Office控件，实现了文档的在线处理。
4.岩石物理实验数据管理系统
岩石物理实验数据管理系统是一套基于C/S模式的应用系统。本系统提供实验测量数据的录入、导入和相关计算等操作，在此基础上通过建立应用模型，实现了以下具体应用：①数据的拟合；②直方图和交会图的绘制；③手动、自动去野点；④手动、自动岩心深度归位；⑤岩心、测井数据多种方式拟合。
5.有杆抽油泵故障诊断系统
有杆抽油泵故障诊断系统是一套基于B/S模式的应用系统，刷相关搜索软件通过分析有杆抽油泵系统工作时的力学行为，建立了抽油杆柱一维振动力学模型和故障诊断模型，并设计了模型的精确求解算法。通过对井上功图数据进行分析，采用模式识别技术实现对有杆抽油泵的故障诊断，实时地反映井下抽油泵的工作状态，为工作人员的决策提供依据，从而降低相关工作人员的劳动强度，为油井安全生产提供了更完善的保障。
6.集成试井解释软件AIWT
AIWT试井解释软件按照以测试数据库为基础、组合式解释模型为核心、可视化操作形式为主体的原则开发设计。解释模型按照地层模型、内边界条件、外边界条件任意组合方式设计，并且采用流量迭加压力方式统一各类测试的解释方法；采用可视化交互式技术提高工作效率。综合应用常规直线分析法和现代试井拟合分析法，按照分步求解、逐步求精的原则，根据各个流动期的模型压力特征，以图形方式直接估计参数初值，通过非线性优化改进拟合质量，同时AIWT提供手动参数调整、多个解释模型拟合对比功能。
7.油气藏开发管理地理信息系统
油气藏开发涉及油气藏的三维空间分布和内部状态变化的复杂问题，信息系统是支持油藏管理的重要手段。传统油气藏开发管理信息系统基于表格形式表现对象属性，无法反映描述对象的空间联系和系统的空间分布模式。地理信息系统(GIS)能够有效描述二维空间问题，GIS技术引入油气藏开发管理信息系统极大地扩展管理信息系统的描述能力和表现形式，GIS作为信息集成平台能够有效组织地质(构造图、砂体展布图以及井间的剖面图)、储层特征描述、井身结构、采油/气工艺、地面管网、油气处理及油气藏生产动态等各方面信息，提供快速查询和专题地图功能，有效展现油气生产分布状况，辅助决策。
8.非稳定产能预测和生产动态分析系统
生产系统分析是以单井开采系统为研究对象，根据流体在储层、井筒的流动特征，以流量和压力变化为依据，科学地分析整个生产系统在不同条件下的工作状态，从而确定油气井的合理产能和合理工作制度。应用常规生产系统分析油气藏动态主要存在两大问题：一是在油藏流入动态预测中采用二项式公式来预测油气井的流入动态，没有考虑渗流特征影响；二是不能描述开发过程中地层压力递减情况。
9.便携式压裂酸化监测仪
压裂、酸化是油田经常采取的最有效的增产措施，在进行压裂、酸化施工过程中，为了保证施工顺利进行、减小风险，往往需要实时监测施工过程中的多种参数，如：油压、套压、排量、砂比等。我们开发的“压裂酸化实时监测及解释系统”是一套用于油田井下压裂酸化施工的实时监测系统和数据分析系统。系统能同时监测三两路压力信号、两路排量（主排量、胶联排量）信号、两路砂量信号。
10.钻井液设计与管理分析系统
“钻井液设计与管理分析系统（DrillFESS）”。DrillFESS利用计算机技术解决钻井液、完井液的工程设计，现场报表的制作，钻井液参数计算，总结报告的制作，智能技术判断和分析等问题。通过输入每日钻井液工作报表资料，可以统计及分析各井段和全井的钻井作业情况，泥浆材料消耗及处理剂使用情况，查询有关钻井液资料，并可打印各种报表、报告和图表，还可以完成与钻井液有关的全部工程数据的管理。
11.固井施工实时监测系统
固井施工实时监测系统用于实时监测固井施工过程有关参数的变化，从而很大程度保证了施工作业的准确性，保证了施工质量。该系统既能实时监测有关参数的变化如配水泥浆密度，注入水泥浆排量，压力变化，以及压力变化导致水泥浆在井下流动状态的变化等，实时的对这些变化作出相应的施工决策，又能预测出井下可能出现的状态，及时的为施工人员提出控制策略和建议。
12.固井工程设计软件系统
固井工程设计软件系统 该系统由智能设计、仿真模拟、知识管理几部分组成，每部分为一个独立的程序项，但相互之间可以共享数据，相互调用。使用该系统能进行全井与单层套管固井智能设计、固井成本的预算与核算、注水泥过程仿真模拟。该系统能利用现场施工经验与专家知识，有效的支持整个设计，使固井设计更科学，更合理。
13.油田开发规划决策系统
该系统采用功能模拟及神经网络等技术对油田生产状态进行分析，进而实现油田主要开发指标的预测，产量最优构成分析，措施最优控制、产量最优分配、年度及五年规划等功能。该软件获得2003年四川省科技进步奖。
14IR-DAB数据采集系统、OF-DAB数据采集系统
此两类系统均为我院应信息产业部重庆第44研究所要求而研发，主要应用于其研制的红外摄像系统、光纤传输系统的数据采集与数据处理，包括硬件板卡和配套的数据处理软件。其中，硬件板卡基于32位PCI总线、高速A/D转换和Latitce公司的复杂可编程逻辑器件CPLD，完全达到了用户要求的性能指标。系统配套的数据处理软件包括底层驱动程序和上层应用程序，均属我院独立开发。
15LS-PCTV视频采集卡
本系统为我院应成都利创软件有限公司的要求而研发，主要用于多媒体计算机中的电视接收与影音捕捉处理。系统采用高度集成的专用处理芯片和高性能PCI总线接口技术，支持多种数据压缩格式，可以将普通PC机变成具备电视接收、数字录像等功能的家庭娱乐中心。本系统在国内同类产品中属最早开发之列，现已实现量产并成功推向市场，为定制企业获得了较好的经济效益。
16.HQ-PCTV视频采集卡
本系统为我院为深圳深亚电子有限公司开发的，它具备高品质影音捕捉特性及全频道电视接收功能，主要面向专业多媒体应用，采用世界最新的MPEG-2单芯片编解码器，图像效果一流，系统功能全面，操作软件简单易用，获得了用户的一致好评，现已成功应用于多个网络服务商、高等院校的流媒体制作及电教节目制作。
17.Nguard网络安全卡
本系统为我院应深圳普智科技有限公司的要求而研发，主要用于企事业单位的内部网与外部因特网之间的物理隔离及实时切换，可从根本上保证企事业单位的网络应用安全。系统的结构合理、成本低廉，性能可靠，操作简单，现已通过国家信息产业部有关网络安全认证，并进入市场化阶段，为定制企业获得了较好的效益。
18LS-CTV视频信号变换器
本系统为我院应深圳深亚电子有限公司的要求而研发相关搜索软件，主要用于其生产的视频监控系统中由CVBS信号到VGA信号的变换。系统采用单片微控制器和专用集成电路技术，开发周期短，结构紧凑，图像转换性能良好，得到了定制企业的认可。
19EDA/SOPC/DSP实验开发系统
本系统为我院完全自主研发，主要应用于可编程逻辑系统的开发及高校相关课程的实践教学活动中。刷相关搜索软件系统基于最新的Altera FPGA结构，采用高速电子线路设计技术，具有成本低廉、性能良好、功能完善等特点，现已用于我校的课程教学及学生的毕业设计、科技竞赛等活动。
20KH-2文件保护卡
本系统为我院教师的较早期完全自主研究成果，主要用于通用PC机中的重要文件保护，防止被计算机病毒及其它方式恶意删除、修改及破坏。该成果拥有两项国家发明专利，其深入计算机操作系统底层，具有较高的技术价值与经济价值，现已在多所大中小学的计算机房中得到成功运用。

9、我国海洋油气勘探技术有哪些？

一、海洋油气勘探技术形成阶段（1991—1995年）
1.含油气盆地资源评价和勘探目标评价技术
在引进和总结国内外油气资源评价方法的基础上，经过科技攻关掌握了一套具有国际先进水平的油气资源评价新方法和盆地模拟技术。首次在国内建立了一套以地震资料解释为基础、结合少量钻井资料的早期油气资源评价流程；研制了国内第一套在NOVA机上实现定位、构造、速度、数据自动分析的流程，初步实现了资料整理自动化；采用了先进的区域地震地层学分析方法和流程，研究各层岩相古地理演化过程；对生烃、排烃等资源定量评价方法有所创新；提出了TTIQ法及计算机程序，采用了圈闭体积模糊数学法、圈闭供油面积及随机运算概率统计等先进的评价方法，充分体现了国内油气资源评价的新水平。
在一维盆地模拟系统基础上，开发多功能的综合盆地模拟系统。系统耦合了断层生长作用、沉积作用、压实作用、流体流动、烃类生成运移，以及地壳均衡作用、岩石圈减薄和热对流等因素，能从动态的发展角度在二维空间上再现盆地构造演化史、沉降史、沉积史、热演化史、油气生排运聚史。主要特点是：正反演结合、与专家系统结合、与平衡剖面结合，来模拟多相运移、运距模拟三维化及三维可视化等。
此外，在国内首度研制成功了PRES油气资源评价专家系统。该系统从功能上由两部分组成：一是凹陷评价，包括地质类比评价、生油条件评价、储层条件评价和油气运聚评价；二是局部圈闭评价，包括油源评价、封闭条件评价、储集条件评价、保存条件评价及综合评价。系统的第二版本实现了运聚评价子系统与盆地模拟系统的挂接，可在三维状态下进行运聚模拟评价。其研制成功开创了专辑系统技术在石油勘探领域的应用，促进了石油地质专家系统技术的发展。
2.海上地震勘探的资料采集、处理、解释技术
海上地震技术是海上油气勘探开发的主要技术，是涉足研究深度、广度最大、最省钱、最适合海上油气勘探的技术。
在地震资料采集方面通过引进技术和装备，实现了双缆双震源地震采集，研究成功了高分辨率地震采集系统，掌握了先进的海上二维、三维数字地震资料采集及极浅海遥测地震资料采集技术，装备了包括一次采集能力可达240道的数字地震记录系统；电缆中的数字罗盘能准确指示电缆的实时位置；三维采集质量控制的计算机系统，可做5条相邻侧线的面元覆盖，并实时显示和不同偏移距的面元显示，装有可进行实时处理和预处理的解编系统；配备了卫星导航接收机和组合导航系统。
在资料处理解释方面，已掌握运用电子计算机进行常规处理和三维资料处理以及特殊处理技术，广泛应用了地震地层学、波阻抗剖面，尤其检测、垂直地震剖面和数据分析等技术；推广应用计算机绘图系统和解释工作站；掌握了地震模式识别和完善的地震储层预测软件；研制开发了面元均化、多次拟合去噪、道内插等配套处理技术。
一些成功的应用技术具体有：QHDK-48道浅水湖泊地震勘探接收系统，已用于我国浅海和湖泊的地震勘探中；三维P-R分裂偏移技术及其在油气勘探开发中的运用，获国家科技进步二等奖，是一项进行三维地震勘探资料叠后偏移处理，提高了三维波场归位精度和断层分辨能力；海洋物探微导航定位资料处理程序系统，有较强的人机对话功能，在VAX机上可读ARGO、GMS、NOR三种格式的野外带，可对高斯、VTM和兰伯特三种不同投影系统数据进行处理；DZRG处理系统实现了国产阵列机MCIAP2801与引进的VAX-11/780机的连接，从而提高了原主机的使用效率，从30％提高到68％，地震资料处理速度提高了60％～70％，为VAX类计算机配接国产AP机开创了一条新路。
这些技术在海上勘探中，得到过广泛的应用，取得了良好的成绩。在南海大气区勘探中，首次使用高分辨率地震采集技术，为东方1-1气田评价提供了可靠有力的资料依据。
3.数控测井与资料分析处理技术
数控测井是当代测井的高新技术，该系统包括地面测量仪器和相应配套井下仪器适用于裸眼井、生产井以及特殊作业井的测井作业，是一套设备齐全、技术先进、适应性广泛的测井系统。
1985年9月，中国海油与国家经济委员会签订了“数控测井系统”科技攻关项目专题合同。1986年5月提出数控测井系统开发可行性方案报告。1991年在胜利油田进行测井作业，该项目难度大、工艺复杂，各项技术指标接近并达到80年代国际先进水平，证明了HCS-87数控测井地面系统工作可靠、预测资料可信。1991年获得中国海油科技进步一等奖，获国家重大技术装备成果二等奖。
由于实行双兼容，在长达5～6年的科研过程中，可以及时把一些阶段成果用于生产，为测井仪器国产化开辟了一条新路。1991年7月，中国海油与西安石油勘探仪器总厂合作完成数控测井地面系统国产化的任务。为了满足南海大气区勘探高温高压测井的需要，中国海油研制成功了耐温230℃、耐压140兆帕的测井仪，其解释效果与斯伦贝谢公司的解释软件达到的效果相同。
4.复杂地质条件下寻找大中型构造油气田的能力
在早期主要盆地油气资源评价、“七五”富生油凹陷研究和“八五”区域地质勘探综合研究的基础上，我国具备了在复杂地质条件下寻找大中型构造油气田的能力。这些油气田的寻找主要依靠盆地地质条件类比、盆地演化史定量分析和多种地球物理资料处理、解释软件的支持，排除了各种地质因素干扰，还地下构造的真实本来面貌，提高了海上自营勘探能力和勘探成功率。
二、高速高效发展海洋石油（1996—2008年）
经过了20多年勘探开发工作，已经深谙我国自然海况条件，需要我们大力开发核心技术，才能高速高效地发展中国海洋石油业。进入“九五”期间我国海洋石油科技发展以实现公司“三个一千万吨”和降低油桶成本为具体目标，进入了高速、高效、跨越式发展的新阶段。
1.“九五”后三年科技工作的重点
1）解决三大难题
（1）海上天然气勘探。
（2）海上边际油田开发。
（3）提高海上油田采收率。
2）开展四项科技基础工作
（1）建立海上石油天然气行业与企业标准。
（2）建立中国海油信息网络上的科技信息子系统。
（3）开展海上油气田钻采工艺基本技术研究。
（4）开展海洋石油改革与高速发展战略软科学研究。
3）攻克八项高新技术
（1）海上天然气田目标勘探技术。
（2）海上地球物理高分辨率、多波技术。
（3）海洋地球物理测井成像技术等。
（其他技术与勘探无关，故此处不详细列出）
由于上述“三四八”科技规划的实施，在海上油气勘探开发生产建设的科技创新中，取得了一大批优异成绩，充分显示了科技进步产业化的巨大威力。
2.“863”海洋石油进入国家高新技术领域
在《海洋探查与资源开发技术主题》的6个课题研究工作中，中国海油技术达到了创新的纪录。分别是：（1）海上中深层高分辨率地震勘探技术；（2）海洋地球物理测井成像技术；（3）高性能优质钻井液及完井液的研制；（4）精确的地层压力预测和监测技术；（5）高温超压测试技术；（6）海底大位移井眼轨道控制技术。
特别的，在“863”计划“九五”期间27项重大项目中，海洋石油的《莺琼大气区勘探关键技术》更为显著。其中的海上中深层高分辨率地震勘探技术、海上高温超压地层钻井技术、海底大位移井钻井技术、海上成像测井技术等取得了举世瞩目的成就。
“863”计划执行16年间取得了一大批具有世界领先水平的研究成果，突破并掌握了一批关键技术，同时培育了一批高技术产业生长点，为传统产业的改造提供了高技术支撑，更为中国高技术发展形成顶天立地之势提供了巨大的动力。
3.“九五”技术创新硕果
海上中、深层高分辨率地震勘探技术跻身前列，研制了海上多波地震勘探设备，打破了国际技术垄断。研制出的框架式多枪相干组合震源、立足于不叠加或少叠加的处理技术、聚束滤波去多次波等技术，均已达到世界先进水平。
成像测井系列仪器达到了国际90年代中期水平，属于国内先进技术。认可的技术创新有：（1）八臂地层倾角测井仪的八臂液压独立推靠技术；（2）高温高压绝缘短节；（3）薄膜应变型井径与压力传感器；（4）多极子声波测井仪的高温高压单极、偶极，斯通利波换能器；（5）高温专用混合厚膜电路芯片；（6）电阻率扫描测井仪的24电扣极板技术；（7）内置电动扶正、八臂独立机械推靠器技术。
解决了高温超压钻井世界性难题的关键技术，包括高温超压钻完井液、精确的地层压力预测和监测技术、高温超压地层测试技术。
确认高温超压环境可以成藏，莺歌海中深层有良好的砂岩储层和封盖层，二号断裂带是断裂继承性发育带，既要重视古近系断裂批复结构的圈闭，又要注意新近系反转构造及砂岩体的勘探。
三、勘探技术分析
1.海洋石油地质研究与评价
富生油凹陷的分析与评价技术说明了我国近海油气资源分布基本规律，也是油气选区的基本依据。中国近海51个主要生油凹陷，经多次评价共筛选出10个富生油凹陷作为勘探重点。富生油凹陷占总储量发现的84％，其中5个凹陷储量发现超过了1亿吨。
气成藏动力学研究系统，在油气勘探实践中形成的石油地质研究系统，它强调了在烃源体和流体输导体系的框架上，用模型研究和模拟研究正、反演油气生成—运移—聚集的全过程，使油气运移——这一石油地质研究中最薄弱的一环有了可操作研究方法和量化表现。该技术不但使中国海油地质研究跨入世界石油地质高新技术前沿，而且在珠江口盆地的实践中，发现了重要的石油勘探新领域。
三维智能盆地与油气成藏动力学模拟系统，中国自主开发的石油地质综合研究计算机工作平台，这套系统突破了许多高难度的技术课题，实现了三维数字化盆地的建立和油气运移、聚集的模拟。
精细层序地层学研究，引进国外先进技术实现成功应用的典范，大大提高了对地下沉积预测的能力，取得了丰富的应用成果。
勘探目标评价与风险分析方法，石油地质软件科学研究的突出成果，它反映了勘探家由“我为祖国献石油”到“股东要我现金流”的观念性的转化。通过规范勘探管理，将单纯追求探井成功率转变成储量替代率、资本化率、桶油发现成本等全面勘探资本运营管理，使探井建井周期缩短2/3，每米探井进尺费用降低40％。
2.海洋石油地震勘探技术
从1962年至今，我国海上地震勘探技术发展已走过40个春秋，从初期光点记录到24位模数转换多缆多源数字磁带记录；从炸药震源到高分辨率相干空气枪阵列震源；从光学6分定位、罗盘导航到DGPS、无线电声呐综合定位导航；从单次二维地震到非线性多次覆盖三维地震；从“一炮定终生”的无处理地震到运算速度达每秒70亿～80亿次的大规模并行数字处理；从二维模拟处理到全三维数字处理；从NMO速度分析和叠加到DMO速度分析和叠加；从二维叠后射线偏移到全三维叠前波动方程时间偏移至全三维叠前深度偏移；从人工解释绘图到人机交互三维可视化解释绘图；从单一的构造解释到构造、地震地层学和岩性地震学综合解释；从单一的纵波地震勘探到转换多波地震勘探；从常规二维地震作业到高分辨率二维至三维地震作业，我国海上地震勘探技术经历了脱胎换骨的变化，基本上达到了与国际先进技术接轨的水平。海洋石油人多年的耕耘，换来了丰硕的成果：查清我国海域区域地质和有利沉积盆地的分布，为勘探指明方向；查明了盆地主要构造带和局部构造的分布，为油气钻探提供了井位；发现了以蓬莱19-3油田为代表的多个亿吨级大油田和以崖城13-1气田为代表的多个大气田；直接使构造和探井成功率不断提高，分别达到53％和49％；为开发可行性研究、建立油气藏模型、编制OPD报告，提供各种主要参数和地质依据。
上述成果充分证明，海洋物探在海洋石油工业发展中起到了先锋作用，其技术发展是海上油气勘探与开发增储上产的重要手段。
3.海洋石油地球物理测井技术
我国海洋地球物理测井技术，是伴随海洋石油勘探开发成长发展起来的。改革开放以前，海上测井作业只能选用陆地上最先进、最可靠的测井仪器进行。到20世纪80年代，利用国家改革开放赋予海洋石油的优惠政策，有计划地引进国外先进技术与管理模式，1981年成立了中国海洋石油测井公司，并直接引进美国西方阿特拉斯CLS-3700多套技术装备。与此同时，在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，充分利用信息技术的新成果，紧紧抓着技术与学科紧密结合的关键，积极开展数控测井技术研究与开发，逐步形成了研究、制造、作业、解释、培训“五位一体”的机制。先后研制成功HCS-87数控测井和ELIS-I成像测井地面以及部分下井仪器设备。同时，培养了人才、锻炼了队伍，为测井设备的国产化打下了坚实的基础。
4.勘探过程中的海洋环境保护
在开发海上资源的同时也不能忽视海洋环境保护，这是海上油气田勘探开发中不容忽视的一项技术。1996年，中国海洋石油以全新的“健康、安全、环保”理念，实施安全、健康、环保、管理体系，开始步入科技化、规范化、井然有序的法制管理轨道。
安全生产是国家经济建设的重要组成部分，良好的安全生产环境和秩序是经济发展的保障。海洋石油工业有着投资大、技术难度高、环境因素复杂、风险大的特点，一旦出了事故，施救工作非常困难；在小小的平台上，集中了几百套设备和众多人员，一旦发生爆炸起火，人、物将毁于一旦；作业人员日常接触的介质不是易燃，就是易爆，稍有不慎，就会造成海洋环境污染、生态环境损害。因此，加重了安全环保的工作责任，必须建立完善健康安全环保管理体系，才能确保海上油气田安全生产。环境保护贯穿于整个生产过程和生产生活的各个领域，就此建立了完善的健康安全环保机构、安全的法规体系和管理体系，实行全方位、全过程的科学管理。
观测海洋、检测海洋，及时进行海冰、台风、风暴潮、地震等特殊海洋环境的预报，是海洋油气勘探开发生产的不可缺少的条件。为此，开展了广泛深入的观测、监测和预报系统研究及综合、集成、生产应用等工作，形成了海上固定平台水文气象自动调查系统、海洋环境要素数值模拟分析计算和各种灾害监测预报技术，在生产实践中取得了显著成效。
四、发展趋势
随着全球能源需求的不断膨胀，陆上大型油田日益枯竭，于是人们逐渐将目光投向海洋，因为那里有着很多未探明的油气储量。尽管过去由于技术不成熟人们对海洋望而却步，但自深海钻井平台出现后，人类就开始向几百米甚至几千米海洋深处进军。
随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步，深水的概念和范围不断扩大。90年代末，水深超过300米的海域为深水区。目前，大于500米为深水，大于1500米则为超深水。研究和勘探实践表明，深水区油气资源潜力大，勘探前景良好。据估计，世界海上44％的油气资源位于300米以下的水域。随着未来投资的增加，海上油气储量和产量将保持较快增长。其中，深水油气储量增长尤为显著。到2010年，全球深水油气储量可达到40亿吨左右。
面对如此良好的开发前景，我国海洋石油公司也制定了协调发展、科技领先、人才兴起和低成本等4个发展策略。尽快提高中国海油科技竞争力无疑是其中重要的组成部分。就海洋石油勘探部分，我国通过建立中国海油地球物理勘探等技术，通过技术创新与依托工程有机地衔接，创造条件使其发挥知识和技术创新的重要作用。天然气的勘探也需要进一步解决地球物理识别技术、高温超压气田勘探开发技术、非烃气体分布于工业利用等；深水油田的勘探和开发需要深水地球物理采集和处理、深水钻完井技术、深水沉积扇研究、深水生产平台等多种技术。
我国海洋深水区域具有丰富的油气资源，但深水区域特殊的自然环境和复杂的油气储藏条件决定了深水油气勘探开发具有高投入、高回报、高技术、高风险的特点。发展海洋石油勘探技术需要面对如下问题：
（1）与国外先进技术存在很大差距。截至2004年底，国外深水钻探的最大水深为3095米，我国为505米；国外已开发油气田的最大水深为2192米，我国为333米；国外铺管最大水深为2202米，我国为330米。技术上的巨大差距是我国深水油气田开发面临的最大挑战，因此实现深水技术的跨越发展是关键所在。
（2）深水油气勘探技术。深水油气勘探是深水油气资源开发首先要面对的挑战，包括长缆地震信号测量和分析技术、多波场分析技术、深水大型储集识别技术及隐蔽油气藏识别技术等。
（3）复杂的油气藏特性。我国海上油田原油多具高黏、易凝、高含蜡等特点，同时还存在高温、高压、高CO2含量等问题，这给海上油气集输工艺设计和生产安全带来许多难题。当然，这不仅是我们所面临的问题，也是世界石油界面临的难题。
（4）特殊的海洋环境条件。我国南海环境条件特殊，夏季有强热带风暴，冬季有季风，还有内波、海底沙脊沙坡等，使得深水油气开发工程设计、建造、施工面临更大的挑战。我国渤海冬季有海冰，如何防止海冰带来的危害也一直是困扰科研人员的难题。
（5）深水海底管道及系统内流动安全保障。深水海底为高静压、低温环境（通常4℃左右），这对海上和水下结构物提出了苛刻的要求，也对海底混输管道提出了更为严格的要求。来自油气田现场的应用实践表明，在深水油气混输管道中，由多相流自身组成（含水、含酸性物质等）、海底地势起伏、运行操作等带来的问题，如段塞流、析蜡、水化物、腐蚀、固体颗粒冲蚀等，已经严重威胁到生产的正常进行和海底集输系统的安全运行，由此引起的险情频频发生。
（6）经济高效的边际油气田开发技术。我国的油气田特别是边际油气田具有底水大、压力递减快、区块分散、储量小等特点，在开发过程中往往需要考虑采用人工举升系统，这使得许多国外边际油气田开发的常规技术（如水下生产技术等）面临着更多的挑战，意味着水下电潜泵、海底增压泵等创新技术将应用到我国边际油气田的开发中；同时也意味着，降低边际油气田的开发投资，使这些油气田得到经济、有效的开发，将面临更多的、更为复杂的技术难题。
高科技是海洋油气业的重要特征，海洋油气业的发展正是我国石油能源产业“科技领先战略”的最直接体现。只有坚持自主科技创新，才能不断提高我国海洋油气业的核心竞争力。2004年以来，我国在海洋石油的勘探新领域和新技术、提高采收率、边际油田开发、深水油田开发、重质油综合利用、液化天然气与化工、新能源开发、海外勘探开发等领域实现了一系列突破。
2008年，中国海油两项成果获国家科技进步二等奖。其中一项成果是针对中国南海西部海域所存在的高温超压并存、井壁失稳严重等世界级重大钻井技术难题，研发出一套具有自主知识产权的复杂构造钻井关键技术。截至2008年底，这些技术在南海西部海域7个油田以及北部湾盆地、珠江口盆地、琼东南盆地的探井及评价井共计76口井的钻井作业中得到推广应用，并取得了良好效果。钻井井眼复杂事故率从40％～72％降至5％以下，远低于国际上20％的统计指标，井眼报废率也从5％降至0％，不仅节约了可观的钻井直接成本，而且加快了边际油气田的开发，创造了可观的经济效益。该项技术研究与应用大大提高了中国海油的钻井技术水平，扭转了之前该海域复杂井作业技术依赖外国石油公司的历史。
而经过十多年的自主研究，中国海油开发形成了一整套具有自主知识产权的适合海洋石油开发要求的成像测井系统（ELIS）。这是我国自行研制的第一个满足海上石油测井要求的成套技术装备。该系统的研发和产业化打破了国外测井设备对我国海上和世界石油测井市场的长期垄断。截至2008年底，中国海油累计生产装备10套，总值达5亿元人民币，产品已进入国内外作业市场，年服务收入达3.8亿元人民币，创汇2800万美元，效益显著。
同时，中国海油专利申请量和授权量也已进入稳步增长阶段，截至2008年底，中国海油累计获得授权的有效专利达423项，其中发明专利105项。
2008年，中国海油首次获准承担国家“973”计划课题，实现了科学研究层次的新突破。在国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发”里，中国海油将承担6个项目和两个示范工程。