关于申报2014年国家科技进步奖项目的公示

拟申报国家科技进步奖项目

公 示

一、项目名称

精细控压钻井成套工艺装备及工业化应用 二、推荐单位

中国石油和化学工业联合会 三、项目简介

随着世界油气资源日趋劣质化，必须向勘探潜力巨大的深部、复杂压力地层发展，但实际探明率低、钻井作业难度大，如何安全高效低成本地勘探开发其中资源已成为石油工程技术创新的重中之重。精细控压钻井技术是有效解决此类难题的国际前沿技术，可使常规技术“无法预知”、“无法控制”导致的井涌、漏失、坍塌和卡钻等得到有效控制，提高复杂压力地层钻探成功率，降低成本，保障安全。2007年开始美国率先探索并应用该技术，但严格封锁技术、只提供高价服务。为适应油气发展的战略需求，国家和中石油设立专项自主研发，经八年攻关，在精细控压钻井成套工艺装备等方面取得重大突破，填补了国内空白，使中国成为少数掌握该项技术的国家。专家评价：该成果在理论技术上有重大创新，整体达到国际先进水平，在欠平衡控压钻井工艺、工况模拟与系统评价方法达到国际领先。

1、自主研发国内首套精细控压钻井成套工艺装备,包括自动节流、回压补偿、井下随钻测量、监测与控制软件系统。创新形成多策略、自适应的环空压力闭环监测与优化控制技术，实现了9种工况、4种控制模式和13种复杂条件应急转换的精细控制，井底压力控制精度优于国际同类技术，形成规范和行业标准，全面替代国外产品。

2、创新建立集钻井、录井、测井于一体的控压钻井方法，实现了作业现场数据采集、处理与实时控制；独创了井筒压力与流量双目标融合控制的钻井工艺及井筒动态压力实时、快速、精确计算方法。实现了深井井下复杂预警时间较常规钻井提前10分钟以上，为安全控制赢得时间；成功实现穿越深部碳酸盐岩水

平井多套缝洞组合，水平段延伸能力平均增加210%，显著提高了单井产能。

3、首次突破国际控压钻井采用微过平衡的作业理念，率先开展欠平衡控压钻井应用，创新形成欠平衡精细控压钻井工艺。建立了井筒压力、井壁稳定及溢流控制理论新认识，现场应用证明欠平衡控压优于国际通行的微过平衡控压，更加精细安全，应用领域大幅拓展。通过可控微溢流控压钻井同时解决了发现与保护储层、提速增效及防止窄密度窗口井筒复杂的世界难题，为国际首创。

4、发明了控压钻井工况模拟装置及系统评价方法。该装置可完成井底与井口压力模式、主备阀切换、高节流压力工作模式、模拟溢流、漏失、溢漏同存的控压钻进等10类测试，属国内外首创，实现了对控压钻井工艺与装备的测试与评价，为产品质量、安全生产和规模应用提供了重要保障。

本成果获授权发明专利6件、实用新型30件、技术秘密12件、软件著作权6件，发表论文73篇，制定行业/企业标准11项，获省部级科技进步特等奖，国家重点新产品。已在国内外7个油田443口井中应用，创造了垂深超6000米、完钻井深8008米世界最深水平井等多项纪录，近三年创直接经济效益62.7亿元，为油气增储上产提供了重要手段，对提升我国钻井技术整体水平，带动钻井高端装备、工具、仪器制造技术进步具有重大意义。 四、主要完成人及技术贡献

1、周英操，排名第1，正高级技术职称，对第一至四创新点做出贡献，负责精细控压钻井装备及技术研制、现场试验及推广应用，提出了精细控压钻井技术、欠平衡控压钻井技术等概念，在塔里木等地区现场推广应用中获得成功。曾获国家发明奖三等奖1项，科技进步奖二等奖1项。

2、石林，排名第2，正高级技术职称，对第二至四创新点做出贡献，负责精细控压钻井技术在塔里木、东部油田及川渝地区现场试验及推广应用，形成了恒定井底压力与微流量、*衡与欠平衡控压钻井技术。。曾获国家科技进步奖二等奖1项。

3、伍贤柱，排名第3，正高级技术职称，对第一、二项创新点作出贡献，负责精细控压钻井技术在川渝地区现场试验方案、技术总结以及工业化推广应用，成功开展了欠平衡精细控压钻井应用，完善了精细控压钻井及配套技术。

4、方世良，排名第4，对第一、二、四创新点做出贡献，负责精细控压钻井装置样机设计、加工及调试工作，形成了井底恒压控压钻井和控压钻井实验、

评价与测试方法。

5、滕学清，排名第5，正高级技术职称，对第二、三创新点做出贡献，负责精细控压钻井技术在塔里木油田的现场应用方案及技术支持，组织了塔里木油田塔中I号气田控压钻井试验，形成了碳酸盐岩缝洞发育水平井精细控压钻井技术。

6、马金山，排名第6，正高级技术职称，对第二、三创新点作出贡献，负责精细控压钻井技术在东部油田现场试验方案及技术支持，形成了微流量井口压力控制技术做出贡献。

7、韩烈祥，排名第7，正高级技术职称，对第一、二创新点做出贡献，负责精细控压钻井技术在川渝地区现场试验方案及技术支持，组织了川中、安岳等地区的精细控压钻井试验与应用，完善了精细控压钻井技术及配套工艺。

8、陈若铭，排名第8，副高级技术职称，对第一、二创新点做出贡献，负责精细控压钻井技术在川渝地区推广应用及技术支持，策划和主持在该地区的推广应用方案，建立和完善相应的配套工艺措施。

9、刘伟，排名第9，副高级技术职称，对第一至四创新点做出贡献，负责精细控压钻井装备样机研制、装备改进完善、现场试验与推广应用，形成了组合式压力控制方法、控压钻井系统自适应控制等方法。

10、宋周成，排名第10，副高级技术职称，对第二、三创新点做出贡献，参与精细控压钻井技术现场试验方案编制，并组织实施塔中碳酸盐岩控压钻井现场施工，推动了控压钻井在塔里木地区的工业化应用。

11、王瑛，排名第11，副高级技术职称，对第二、三创新点做出贡献，负责精细控压钻井技术在塔里木、大港及海外现场试验与应用，形成了适用碳酸盐岩地层的控压钻井技术。

12、孙海芳，排名第12，正高级技术职称，对第一、二创新点做出贡献，负责精细控压钻井技术在川渝地区推广应用及技术支持，策划和主持在该地区的推广应用方案，建立和完善相应的配套工艺措施。

13、李枝林，排名第13，副高级技术职称，对第一、二创新点做出贡献，参与精细控压钻井技术方案设计、现场试验及推广应用，形成了井筒压力模型预测系统控制方法。

14、李杰，排名第14，副高级技术职称，对第二创新点做出贡献，负责精

细控压钻井技术在西南油气田的现场试验方案及技术支持，组织进行了井位优选、制定施工方案、开展应用效果评价，推动了该技术在西南油气田的发展和应用。

15、唐贵，排名第15，副高级技术职称，对第二创新点做出贡献，参与精细控压钻井技术方案设计、现场试验及推广应用，形成了闭环控压钻井系统方法。 五、主要完成单位及创新推广贡献

第1完成单位：中国石油集团钻井工程技术研究院 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：

依托国家科技重大专项，组织研发团队，经过多年持续攻关，自主研发由地面装置、井下测量工具和控制系统组成的精细控压钻井大型成套装备，具有井下复杂识别、环空压力随钻测量和压力非线性控制等功能，形成井筒动态压力实时、快速、精确计算方法及9种工况条件下自适应的环空压力闭环检测与优化控制技术，井底压力控制精度0.2MPa以内，总体技术指标达到国际同类产品先进水平，已替代了国外同类技术。创新形成集钻井、录井、测井于一体化的控压钻井技术，实现深井井下复杂预警时间较常规钻井提前10分钟以上，为安全控制提供了最关键的时机；独创了井筒压力与流量双目标融合检测控制钻井技术，突破了深部碳酸盐岩地层水平井段压力控制难题，穿越多套缝洞组合，水平井水平段的延伸能力提高了210%，显著提高了单井产能，有效解决窄密度窗口世界性难题。创新形成欠平衡控压钻井特色工艺，发展了井筒压力及溢流控制理论，形成了可控微溢流技术，实现了可控的边钻进边点火，达到防止井筒复杂、保护储层和提速增效目的，有利于储层发现。自主研发了全尺寸控压钻井实验模拟系统，建成了控压钻井实验室，实现了对技术与装备的实验、测试与评价。 第2完成单位：中国石油集团川庆钻探工程有限公司 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：

积极协调和组织相关科研工作, 多次组织协调标准制定、产品研发、设计方案制定及施工应用方面的问题，解决了技术攻关过程中诸多难题，保证了项目研究工作的顺利开展。通过一系列研究和现场试验，逐渐形成一套压力控制钻井适应性评价方法、一套压力控制钻井的安全评估方法和现场工艺，发明了井筒压力模型预测系统控制方法，并将各项成果成功地进行了工业推广应用，在控压钻井技术重大现场试验项目的研究以及管理工作中起到了重要作用。研发的控压钻井

技术与装备降低了川渝地区漏、溢、卡复杂事故率，创造了良好的技术经济效益,有力支撑了复杂深层的勘探开发。该项技术的成功研发对解决我国窄密度窗口钻井问题，加快了在新地区、新领域、新层位，尤其是深层的油气钻井技术突破，加速了勘探开发进程，有利于储层发现，提升了我国深井、超深井钻井工程的核心技术水平，在国内外具有广阔的应用前景和市场潜力。 第3完成单位：中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：

积极协调和组织相关科研工作，多次组织协调前期调研、装备研发、方案制定及 施工应用方面的问题，解决了技术攻关过程中诸多难题，保证了项目研究工作的顺利开展，取得了一系列技术创新成果。一是首次引入哈里伯顿控压钻井技术进行塔中I号高含硫凝析气田碳酸盐岩开发，同时积极开展国产精细控压钻井技术现场试验，对国产精细控压钻井技术持续改进、完善、推广，以及实现工业化应用起着重要推动作用；二是增强了国产精细控压钻井技术在基质孔洞型、裂缝孔穴型、洞穴型三类典型碳酸盐岩储层钻井的适应性；三是丰富和发展了精细控压钻井技术理论和技术体系，提高了国产精细控压钻井在碳酸盐岩溢漏共存、高气油比、不同压力体系、高含硫化氢等复杂工艺、工况下的处置能力，在控压钻井行业标准、碳酸盐岩窄密度窗口控压钻井技术秘密等方面做出了贡献。目前精细控压钻井技术已成为塔里木油田碳酸盐岩开发必备的核心配套技术。自开展精细控压钻井技术应用至今，实施效果良好。碳酸盐岩水平井水平段延伸能力大幅提高、钻井溢漏复杂处理时间明显下降、钻井液漏失量大幅降低、技术服务费用大幅下降，取得了显著效益。

第4完成单位：中国石油集团渤海钻探工程有限公司 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：

主要负责大港、华北等油田精细控压钻井现场技术服务、施工方案编制、现场技术支持等工作，成功解决上述地区存在储层裂缝发育、压力窗口窄、钻井液密度高、储层污染严重、机械钻速慢、钻井周期长的复杂难题，推动了勘探开发进程。在华北油田使用该技术在储气库井钻进，将钻进井段的动态压力控制精度控制在0.2MPa，成功解决了该井段窄密度窗口安全钻进难题，比常规作业钻井液密度大幅度降低，同时提高了机械钻速。在大港油田通过该项技术的应用，解

决了深层潜山构造涌漏同存、严重漏失等井下复杂问题，该技术对大港、华北等油田的增储上产做出了突出贡献。

第5完成单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：

多次组织设计方案评审等工作，解决施工应用方面的问题，解决了技术攻关过程中诸多难题，保证了项目研究工作的顺利开展。通过精细控压钻井装备和技术现场试验，形成了适合川渝地区复杂深部地层溢漏同存地层条件的精细控压钻井技术, 有效解决了因窄安全密度窗口引发的严重井漏、溢漏共存等井下复杂，打破了川渝地区窄安全密度窗口地层“钻井难、钻井慢、复杂多”的不良局面，提高了钻井作业安全性，加快了钻探速度，大幅度降低施工作业成本，应用效果显著。西南油气田分公司主要负责精细控压钻井技术在西南油气田的地质适应性分析、现场试验及应用井位落实、现场试验方案设计和审查以及参与现场试验组织，并负责现场试验效果评价，使精细控压钻井装备单元逐渐完善,精细控压钻井技术趋于成熟，加快了精细控压钻井技术由中间试验走向应用推广的进程，推动了精细控压钻井技术的不断发展。

第6完成单位：中国石油集团西部钻探工程有限公司 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：

通过技术攻关，研究形成了具备自动闭环逻辑分析-分系统联动-连续智能井筒压力控制功能的工艺方法，实现了停泵-接单根-开泵过程中井底压力控制平稳衔接的压力控制工艺，并形成了实现井筒压力精确控制的方法与工艺，获得了多项专利。油田的推广应用，成功解决了因对目标地层压力认识不清带来的流体控制问题、应力敏感带来的井壁失稳问题、窄密度窗口漏涌同存问题，实现了安全快速钻进。精细控压钻井技术在油田的应用降低了勘探开发成本，创造了显著的经济效益。 六、推广应用情况

自2012年以来，通过科研生产一体化组织，本成果及时应用于塔里木油田、西南油气田、大港油田、冀东油田、油田、华北油田复杂钻井生产实践中，取得了显著成效。

（1）推动国内油气田的安全高效钻井

精细控压钻井理论和工艺技术的发展应用，推动了国内油气田的安全高效钻

井，有效减少了钻井过程中井下复杂的发生，节省处理复杂时间，节约投资2.96亿元；通过控压钻井技术来控制井下压力能够有效减少钻井液漏失，节省钻井液成本3.00亿元；西南油气田公司在勘探开发过程中某些重点井由于严重溢漏，使用常规钻井技术无法作业，可能造成油气井报废，应用精细控压钻井技术实现了安全钻井施工，顺利完成目的层钻进，挽救油气井，节省投资费用8.40亿元。

（2）推广应用于各油气田，提高钻井开发效率，节约布井投资

塔里木碳酸盐岩地层水平井钻井过程中，由于钻井液的严重漏失和水平井水平段的环空摩阻过大，水平井的水平段延伸能力有限，完成长度不足设计的1/3，导致无法充分发挥水平井的开发优势。应用精细控压钻井技术有效解决了钻井液漏失问题，确保井下压力稳定，从而显著增加水平井的水平段延伸长度，提高了水平井单井开发效率和经济效益，从而极大地减少油气田生产所需的开发井数，节约布井所需的投资32.62亿元。

（3）推动国内技术进步，国产技术替代进口技术服务，效益显著

精细控压钻井技术的研发成功和应用，推动了国内相关技术和装备的发展，打破了在该技术服务领域国外公司的垄断，大幅降低了现场服务费用，节约油田技术服务成本13.36亿元。

（4）本成果对国内外油气田实现安全高效勘探开发具有重大作用 本项目形成的精细控压钻井技术适用于窄密度窗口地层钻井作业，能够减少钻井复杂、钻井液漏失、提高水平段延伸能力等，显著提高油气田勘探开发效益。目前已推广应用于国内上述几大油田，同期开展了印尼加帮油田技术服务，并有重大油气发现，该技术在国内外油气田的勘探开发中效益显著。 七、主要知识产权证明目录（不超过10件）

知识产权类别 知识产权具体名称 国家 （地区） 授权日期 发明专证书编号 权利人 发明人 利有效状态 中国石第1229503号 油集团钻井工程技术研究院 周英操，刘伟，杨雄文，赵庆，方世良 有效 授权号 一种组合发明专利 式多级压力控制方法与装置 中国 ZL201010236362.2 2013年7月3日 用于控压钻井实验发明专利 与测试的井下工况模拟方法 中国 ZL201010139484.X 2013年9月4日 2013年9月11日 第1266110号 中国石油集团钻井工程技术方世良，周英操，纪荣艺，杨雄文，有效 研究院 项德贵 中国石油集团第1271811川庆钻号 探工程有限公司 中国石油集团第1432945西部钻号 探工程有限公司 中国石李枝林，孙海芳，韩烈祥，肖润德，董斌 有效 井筒压力发明专利 模型预测系统控制方法 中国 ZL201110332763.2 控压钻井发明专利 用回压补偿装置 中国 ZL201110444486.4 2014年7月2日 杨刚，伊明，宋朝晖，戴勇，郑传义 有效 发明专利 闭环控压钻井系统 ZL2011中国 10283744.5 2014油集团李枝林，孙海芳，韩烈祥，肖润德，董斌 有效 年11第15210川庆钻月26日 号 探工程有限公司 欠平衡钻井井底压发明专利 力实时监控方法及装置 一种利用流量监控实用新型 实现井底压力控制的钻井装备 中国 ZL2012203100.X 中国 ZL200810184834.7 2013年9月18日 中国石油集团第1273933西部钻号 探工程有限公司 中国石周强，陈若铭，宋朝晖，罗维，唐亮 有效 2013年2年27 第2725338号 油集团钻井工程技术研究院 石林，刘伟，周英操，方世良，王瑛 有效 利用FF现实用新型 场总线实现控压钻井的装置 中国 ZL201020144452.4 2010年3月26日 第15791号 中国石油集团钻井工程技术刘伟、李军、徐宝昌、方世良、杨雄有效 研究院 文 中国石软著登字油集团 有效 控压钻井计算机软件著作权 设计与分析系统V1.0 2011SR027533 中国 2011SR2011年100255 月18日 第0266232钻井工号 程技术控压钻井计算机软系统控制件著作权 软件1.0.1 中国 研究院 中国石2011油集团年5软著登字川庆钻月11第0291207探工程日 号 有限公 司 有效 八、项目曾获科技奖励情况

获奖项目名称 获奖时间 奖项名称 奖励等级 主要获奖人 授奖单位 中国石油和精细控压钻井技术及工业化应用 2013年10月18日 化学工业联合会科技进步奖 中国石油天精细控压钻井技术与装备 2012年12月 然气集团公司科学技术进步奖 一等奖 特等奖 石林，周英操，伍贤柱，方世良，滕学清 中国石油和化学工业联合会 石林，周英操，伍贤柱，方世良，滕学清 中国石油天然气集团公司