从1997年起,美国重新开展了激光钻井研究,已经取得了令人鼓舞的成果。 激光钻井的研究现状:
1997-1999年,美国天然气研究所与科罗拉多矿业学院、美国能源部、美国空军、美国陆军、麻省理工学院、雷克伍德工程公司以及菲利普斯石油公司一起开展了激光钻井的基础研究。研究小组在200多块页岩、灰岩和砂岩上测试了三种军用激光系统,发现激光能穿透各种类型的岩石,破岩机理是高能激光击碎、熔化和蒸发岩石,其在技术上是可行的,而且速度可能比常规钻井快10倍甚至更快。
鉴于这项为期两年的基础研究工作取得了可喜的成果,从2000年起又对激光钻井开展了一系列深入研究。参与研究的除了美国天然气研究所等外,还有油公司和服务公司,比如哈里伯顿公司等。着重研究了激光钻井需要的能量以及激光、岩石和液体三者的相互影响,发现实际所需要的能量并没有60年代计算的那么大;高能激光熔化岩石后,在井壁形成一层陶瓷样保护层,其周围的岩石因受热膨胀而出现一些微裂缝,有助于提高渗透率。
与常规钻井相比,激光钻井具有如下潜在优势: 激光钻机质量轻,用一辆拖车一次就可运到井场; 激光钻井的井场很小,也许只有普通井场的1/10或更小; 激光能够穿透各种类型的岩石,而且速度很快,用常规钻井方法需要100天才能完成的井,用激光钻井也许只要10天; 激光钻井不需要常规钻头和钻柱,钻成的井眼小,在井壁形成一层陶瓷样保护层,无需下套管固井,因此钻井成本很低,也许只有常规钻井的1/10甚至更低; 激光钻井是一种清洁钻井,钻井中无钻屑上返到地面,对环境影响甚微; 钻井过程具有可导向性。 激光钻井如能投入商业应用,必将给钻井和完井带来一场深刻的革命,彻底改变钻井完井的作业方式,大幅度提高作业效率和经济效益。
中国多年以来在钻遇熔洞和缝隙生长发育层段,选用基本钻井工艺无法钻达目的层,*后弃井的案例表明:如未逐渐发展气体、空气泡沫钻井工艺技术性,将很严重的阻拦勘查开发进展速率 中国在36″ 26″ 17 1/2″大井孔钻探选用基本钻井工艺,均值机械设备钻小于一小时2米,选用气体、空气泡沫钻井工艺可以提高机械钻速5-10倍,沙特钻探实践经验证明大井孔空气钻井**机械钻速可以达到每分1米;麻花钻使用期限较为在沙浆钻探环境下提升30% 国外1997年欠均衡(含空气钻井)钻探值为15%,发展趋向是在2005年增至20-30%.国内欠均衡(含气体、空气泡沫等)钻探比例仅是0.2-0.3%,差别还是蛮大的. 国内目前无达到气体、空气泡沫、做雾化、稀有气体钻井工艺的机械设备中国(2000年)气体、空气泡沫机器设备制造工艺技术实力情况 中国空气钻井机器设备情况 石油管理局钻探工程研究所有着全国唯一的一套移动空气钻井机器设备,此设备于1989年海外引入,其供供气量为75立方/分; 四川石油管理局川西南矿山在2000年之前,运用钻探机柴油发动机排出来废气,经临时性配备移动天然气压缩机充压后,执行气体、空气泡沫钻探、修井。气体逸出水平约30-50立方/分。
生产工艺情况 石油管理局,从1989至2000年,医院应用这一套机器设备用气体工作,进行一口121/4” 井孔的实验井,绝大多数工作量要在81/2”井孔执行气体做雾化和空气泡沫钻井工艺,总涌水量不得超过10000米。
四川石油管理局,运用柴油机尾气经解决、增加,在西昌七里坝1井171/2”井孔执行空气泡沫加工工艺钻至750米孔深,并且在威远煤田水井、浅土层执行空气泡沫加工工艺修井、钻井作业。 现阶段CNPC未有融入中国油气田井场标准(体型小、重量较轻、工作效率高)的整套的空气钻井机器设备,建议还是引入成套设备样品交付使用,中国有关生产厂家同歩机构产品研发国产产品(与国产电动钻探机协同发展)。