随着油气勘探开发进入更恶劣的环境，石油天然气工业将更多的精力投入到钻井和完井上，以创新技术提高北极、深水和高压高温(HP/HT)的井下作业为目标。
 
　　壳牌石油公司在美国阿拉斯加州楚科奇海和巴伦支海上，开始了钻井作业;埃克森美孚与俄罗斯石油公司合作研究北极，由此，石油天然气工业正在进入更恶劣气候条件中，寻求石油和天然气储量。创新者也正努力预测行业对北极气候环境中油气开发的需求。同时，深水钻井与西非、东非、巴西和美国墨西哥湾的海上生产将呈现逐步上升趋势，在这些最有利勘探目标区，安全也越来越受重视。
 
　　在许多这样的恶劣条件地区中，更深的储层增加了对高温高压的挑战。石油天然气工业利用提高恶劣环境中开采效率的新井下工具与工艺，解决这些更具挑战性的问题。
 
　　与此同时，在全球范围内，更加受人关注的页岩层，也正推进油气工业研发新型工具与技术，帮助页岩开采实现生产最大化。
 
　　北极作业钻井船
 
　　由韩国三星重工巨济造船厂(Geoje shipyard)为瑞典Stena钻井公司建造的第一艘冰区航行钻井船。对于新建“Stena IceMAX”号钻井船，Stena公司已经获得了壳牌全球钻井的五年合同，该船是世界上首艘采用动力定位、双井架带有冰区十1A1级船级符号的超深水钻井船。
 
　　该船是为北极环境条件实施安全而又高效作业设计的。它的排水量为98000公吨，总长度为228米(752英尺)，宽为42米(138.6英尺)。该船能够钻探到10,700m(35,310 ft)总深度，且在3,030m(10,000 ft)水深中，以现代化设备可容纳180人，主要特点包括船体冰级为PC-5，安装有6个5500kW的ICE-10冰级符号的方位推进器，甲板起重机可以在-30℃的环境下操作，符合耐寒基本要求。
 
　　据悉，壳牌将使用该钻井船钻探它的第一口深水项目即法属圭亚那(French Guiana)海上作业。
 
　　钻井液
 
　　钻井液是为替代瓜尔胶而研发的。瓜儿胶替代物可以应对两个问题——来自瓜尔豆的残留物和瓜尔供应的不确定性——由哈里伯顿公司研发的。该公司在市场上发现了一种聚合物，就是瓜胶特征有效的替代物，且没有任何残留物，被认为是PermStim产品的基础。
 
　　哈里伯顿增产措施销售经理Ward Dempsey说：“我们还需要良好的支撑剂输运，因为我们需要将大量的砂置于裂缝网络中。”
 
　　哈里伯顿公司应用具有导控性的PermStim，首先在落基山脉地区DJ盆地中29口直井，其次，在威利斯顿盆地(Williston)40口水平井和绿河盆地(Green River basin)20口井。
 
　　该钻井液被哈里伯顿用于鹰福特(Eagle Ford)钻井中，导致了更强的返排能力，从而提高生产。据相关项目负责人表示，正是由于增加了一个PermStim系统，能够算出用了多少清洁液，并且具有更少的残余流体。因此，四口作业井的出产量增加了约20%。
 
　　另一种是高温钻井液，它由斯伦贝谢子公司M-I SWACO公司推出的适用于超高温条件下的新型钻井液即Rhadiant抗高温非水基钻井液体系，它消除了钻井液产品的老化，并防止了井壁垮塌问题，这为改善测井条件提供了薄滤饼。
 
　　M-I SWACO公司总裁Joe Bacho表示，随着井筒接近260℃(500℉)临界值，需要钻井液确保在井组成和裸眼井测井的整个过程中持续稳定一致的性能。
 
　　Rhadiant钻井液体系的特别制定，维持一个稳定的流变剖面。即使在静力学条件延长时，这种钻井液体系仍保持极端温度下的稳定性。稳定的流变性和极薄滤饼为测井、套管和固井作业清除障碍。这些特征能够保证精准的射孔位置、优化完井和改善储层描述。
 
　　连续油管钻井
 
　　根据AnTech公司，在堪萨斯科罗拉多边境堪萨斯Niobrara地层的浅储层中，五口连续油管钻井(CTD)中最后两口井，在垂直孔中使用钻井泥浆获得成功。
 
　　最后两个水平井的增斜井段用泥浆钻探时使用8½钻头。其中。第一水平井钻得垂直深度(真垂深)为332米(1090英尺)，侧向位移大于442米(1450英尺)。另一个水平井所钻得垂直深度(真垂深)为334米(1096英尺)，侧向位移为336米(1103英尺)。
 
　　这是固态陀螺仪首次用于定向随钻测量，可为所有倾斜度提供可靠的数据(垂直井、水平井和增斜井段)，甚至它可以在套管中精准定位。
 
　　井下工具
 
　　结合定向精度，为优化目标层的布井方式，斯伦贝谢子公司PathFinder公司为最初的分层界限推出了具有钻头井斜、伽马射线成像功能的iPZIG工具。
 
　　该井下工具是专为非常规石油和天然气市场与高效钻井研发的，其服务可以更好地定向控制，直接定位后面的钻头，有助于精准钻井。储集层岩性变化和井底钻具定位被确定，从而使导向决策在生产带的时间更长。
 
　　“iPZIG服务是惟一的工具，提供整个自然伽马射线成像数据与近钻头动力倾斜,”该公司总裁 Derek Normore说，“地质导向迅速调整井眼轨迹，这降低了定向钻井风险，并允许最佳井位在关键井段中。”
 
　　该服务已成功在北美和澳大利亚的煤层气、重油、页岩的现场测试。据相关人士表示，根据实时成像确定的地质特征有助于地质导向的解释。
 
　　控制压裂起始点，贝克休斯研发了控制水力压裂起始点的DirectConnect，这增加了油藏接触面，它主要是通过使用裸眼封隔器，隔离多级压裂和球驱动滑套，使压裂处理转向地层。
 
　　随钻测井
 
　　岩石物性测量。斯伦贝谢公司推出了无源脉冲中子随钻测井(LWD)服务，该服务以脉冲中子发生器技术为基础，NeoScope提供了靠近钻头的实时测量，在整个钻井环境中指导解释。
 
　　“基于紧凑设计和脉冲中子技术，该服务系统节约了钻井时间，降低了风险，并提供了一套全面的岩石物性测量。”斯伦贝谢钻探测量相关负责人表示。
 
　　该技术已经在30多个国家的200多个作业现场进行了测试，结果表明，NeoScope服务系统不仅提供了高质量钻井数据，而且还降低了作业及技术相关的风险。例如，该服务用于采集非洲定性钻井中一组完整的岩石物性测量数据。由NeoScope测量所采集的数据为用户节省了七天时间，同时提供了成功评估该井所需要的数据。
 
　　随钻声波测井仪。因为页岩的超低渗透性，实现经济上可行的生产速度需要水平钻井和水力压裂。复杂页岩储层的水平井要求为成功的布井方式和最大油气开采获得实时井下数据。
 
　　作业者依靠随钻测井工具(LWD)获得的数据确定甜点，优化布井方式，并制定压裂和增产方案。
 
　　钻井隔水管
 
　　由海洋工程公司研发的两个复合泡沫塑料用于钻井隔水管，作业深度达4,545m(15,000ft)。“更深水域中的钻井作业，例如墨西哥湾和巴西海上作业，要求安装超重隔水管，”国际业务开发负责人Jim Hamilton表示，“要求达到这些水深作业的机械性能在增加，同时可用浮力不能减少，因此，泡沫浓度的降低就是为了改进机械性能”。

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