1.旋转钻井100年来没有根本性的变化,市场需要有一种更加有效的替代方法

旋转钻井这种机械破岩方式于20世纪初取代顿钻以来,虽然不断取得进展,但并没有根本性的变化,而且随着钻井难度越来越大,钻井成本总体上呈上升趋势。要想大幅度降低钻井成本,需要开发一种更加有效的替代方法。

2.激光技术发展很快,应用领域不断扩大

早在20世纪60年代和70年代,国外就开展过激光钻井研究。但是由于当时的激光技术水平有限,研究认为:在技术上,用激光钻井需要的能量太大,实现不了;在经济上,激光钻井太昂贵,不合算。正是这一结论在此后25年的时间妨碍了激光技术在石油钻井领域的研究与应用,尽管这期间激光技术取得了飞速的发展,特别是冷战期间美国星球大战计划开发的激光武器,其能量足以击袭毁导弹,摧毁地面目标。

美国“亚力山大油气通讯”(Alexander’sOil&GasConnec-tion)杂志追述了石油钻井中的激光钻井技术起源。1998年2月24日,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合发起了一个研究计划,即“激光钻井”,这是利用美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一个内容。这项计划预计用5年时间,耗资600万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。激光钻井有2种激光发生器。

一是利用化学的氧化碘激光发生器(COIL),这种发生器 初是美国空军用于跟踪和击毁敌方导弹的激光武器。这种激光器所具有的波长与振幅的准确控制性,使得在气田中钻探定向井、侧钻井成为可能,其钻探深度可为5000米;其能量为1.6兆瓦,波长为3.4米。

二是红外线激光发生器(MIRACL),这原来是海军装备在舰船上,用以将来袭的导弹或飞机上“穿洞”,以达到将其击毁的目的,其能量为7千瓦,波长为1.34米。据军方的研究人员介绍,此方法近来由美国PHILLIPSE公司进行现场试验,其穿透“像三明治一样的岩层几乎就在数秒之间”。与常规钻井相比,激光钻井10小时的钻井进尺,常规钻井需要钻井10天。PHILLIPSE公司使用化学氧化碘激光发生器,利用光纤输送能量,在岩石上钻出1英寸的孔,这或许是真正的小井眼钻井。与常规钻井过程相比,激光钻井不需要钻井液、钻头、油管和套管,也不产生钻屑,可以大幅度降低成本。美国军方人员称,将这一军事技术转为民用, 大的受益是从根本上减少石油钻井成本,并且降低石油开采的风险。

3.激光钻井优势明显,前景广阔

与常规钻井相比,激光钻井具有如下潜在优势:

a.激光钻机重量轻,一辆拖车可运到井场;

b.激光钻井的井场很小,也许只有普通井场的十分之一甚至更小;

c.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天才能钻成的井,用激光钻井也许只需10天时间;

d.激光钻井不需要常规钻头和常规钻柱,钻成的井眼小,激光将岩石熔化,在井壁形成一种陶瓷样的保护层,无需下套管固井,因此钻井成本很低,也许只有常规旋转钻井的十分之一甚至更低;

e.激光钻井是一种清洁钻井,激光击碎、熔化和蒸发岩石,钻井中无钻屑上返到地面,对环境的影响其微;

f.过程具有导向性。

激光钻井经过七年的研究,已经取得了许多研究成果,尽管现在还处于室内实验阶段,还有大量的工作要做,且有美国能源部的支持和世界 的油气服务公司的参与。

数控激光切割机()