對目前石油鉆井技術的研究與分析

鄧博文（中國石油天然氣集團川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司，四川 成都 610051）

對目前石油鉆井技術的研究與分析

鄧博文
（中國石油天然氣集團川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司，四川 成都 610051）

本文首先簡要闡述了我國石油鉆井技術方面存在的不足之處，進而分析了我國石油鉆井技術的研究進展，隨后論述了先進石油鉆井技術的應用，在此基礎上展望了石油鉆井技術的發展趨勢。

石油開采；鉆井技術；產量

1 我國石油鉆井技術方面存在的不足之處

1.1 速度較慢。我國石油鉆井中所使用的鉆頭大部分為PDC型號，在鉆井過程中受地層深度大、硬度高等因素的影響，使得鉆探溫度上升較快，嚴重影響了鉆頭的鉆井速度，導致施工進度緩慢。此外，隨著石油鉆井技術的不斷發展，其對鉆頭的要求也逐步提高，而當前鉆頭的強度、韌性等指標難以滿足先進鉆井技術的要求。

1.2 儲層保護方面的研究力度不夠。從我國石油鉆井技術研究層面來看，大部分研究多集中于鉆井與開采方面的研究，而對其他方面的研究較少。如，石油儲藏層保護性問題是關系到石油鉆探作業與開采效率的關鍵環節，但是關于這方面問題的研究進展卻十分緩慢。

1.3 固井質量欠佳。在石油鉆井時，對井周圍的穩固化處理不到位，既缺乏相應的操作標準加以規范，也沒有豐富的操作經驗可以借鑒，從而導致固井質量欠佳，仍有較大的提升空間。與西方發達國家的固井技術相比，我國固井技術發展明顯滯后。

1.4 缺乏特殊工藝井技術。近年來，我國石油鉆井方式呈現出多樣化的發展趨勢，在側鉆水平井、欠平衡鉆井等方面的技術研究取得了較大進展，并且相應配套技術也日漸成熟。但是，我國在鉆井方式的工藝研究方面尚未形成系統性的理論體系，沒有提出適用于不同鉆井方式的理論基礎，對特殊工藝井鉆進技術研究不夠深入，限制了特殊工藝井的推廣應用。

2 我國石油鉆井技術的研究進展

自19世紀50年代開始，我國便投入了大量的人力、物力對石油鉆井技術進行研究，至今已經形成了一套較為完整的技術體系，相關技術也比較成熟，較具代表性的有鉆井數據實時采集處理技術、大位移井和水平井鉆井技術、多分支井鉆井技術、小井眼鉆井技術等等。

2.1 鉆井數據實時采集與處理技術。國內的石油鉆井多以旋轉式鉆進為主，工程實踐表明，這種鉆進方式在鉆井的過程中，鉆頭入孔后會受到巖層、地質結構等條件的影響，從而造成鉆頭橫向轉動，這樣一來，便會導致鉆頭的磨損加劇。微電子與傳感檢測兩項技術在鉆井過程中的應用，使這一問題獲得了有效解決，借助鉆井動態傳感檢測系統，不但能夠對鉆頭進行遠程監控，而且還能快速、高效地完成相關數據的采集和故障診斷，為鉆井工作的順利進行提供了強有力的技術保障。

2.2 大位移井與水平井技術。與直井鉆井技術相比，水平井技術最為突出的特點是能夠顯著提升產量、降低鉆井成本。而大位移井技術雖然斜井段相對較長，但隨著變徑穩定器以及可控偏心器的應用，有效解決了鉆柱摩擦阻力增大以及境內鉆屑清除困難等問題后，該技術在國內各大油田獲得了廣泛應用。

2.3 多分支井技術。該技術具體是指在井眼底部鉆出一個分支井眼，并在該分支井眼的基礎上，結合地質結構和巖層情況再進行分支，由此能夠實現單井多靶的立體式開采，大幅度提高了油井產量。

2.4 小井眼鉆井技術。該技術的出現及其在石油開采中的應用，有效解決了鉆頭尺寸過大、鉆井成本高的問題，隨著鉆井工藝的逐步發展和完善，使得該技術的內涵被重新定義，在這一前提下，小井眼鉆井技術的應用進入了高潮時期。

3 先進石油鉆井技術的應用

3.1 智能化鉆井技術。在石油開采過程中，應用智能化的鉆井技術不但有助于提高現場作業人員的安全，而且還能進一步提升資源利用率。智能化鉆井技術的應用主要體現在如下幾個方面：

3.1.1 智能專家系統。該系統以計算機為載體，以鉆井相關行業專家編寫的數據庫為核心，其能夠執行如下任務：接受和分析數據以及發送指令等等，它的應用可以為井下實時數據的分析工作提供參考依據。該系統的具體工作流程如下：設置在井下的傳感器會對鉆井過程中的相關數據進行采集，然后傳輸給計算機，系統會對這些數據進行自動分析處理，按照不同的數據作出不同的反應，即數據在數據庫的范圍以內時，系統會將指令實施反饋給井下，若是數據超出數據庫的范圍，系統會反饋一個參考指令給井下，并將該數據自行上傳給互聯網上的專家，由專家對此進行具體分析后，給出方案及措施，隨后回傳給系統。通過該系統的應用，不僅大幅度提升了鉆井速度和安全性，而且操作也更加科學、規范。

3.1.2 智能通訊網絡。其中主要涉及了三種技術，即信息技術、通信技術和網絡技術，它的應用優勢主要體現在以下幾個方面：①能夠使鉆井信息可以在控制中心與現場控制平臺之間雙向傳遞，為遠程鉆井控制及信息共享提供了可能。②具有強大的存儲及快速傳輸能力，穩定性較高。該技術在鉆井過程中的應用，確保了井下與地面的交流。

3.2 鉆井事故預警技術。在實際鉆井的過程中，經常會遇到井斜、卡鉆、鉆具失效以及井塌等安全問題，輕則會造成鉆井作業終端，嚴重時可能會導致人員傷亡，由此會給企業帶來巨大的經濟損失。為了避免各種安全事故的發生，可在鉆井時應用預警技術。該技術主要是以錄井數據為基礎進行預警模型的構建，以此來實現風險防范，避免各類安全事故的發生。當預警模型構建完畢后，可對井漏、卡鉆、超拉、鉆具掉落等問題進行預警，現場操作人員便可根據預警信息快速制定出解決措施，在最短的時間內消除問題，恢復鉆井作業。

3.3 鉆井污染控制技術。石油鉆井必須采取先進的技術手段，有效控制鉆井作業中對環境造成的污染，將鉆井產生的廢氣、廢液、廢渣進行無害化加工處理，加大對鉆井污染的控制力度。鉆井污染控制技術的研發與應用，在保護鉆井作業區域環境中起著至關重要的作用。具體技術包括：

3.3.1 油基鉆井液技術。為了減少油基鉆井液對海洋環境造成的危害，近年來研發了一種新型的合成基鉆井液，該基液主要由醚、酯、線形石蠟、內烯烴、a-烯烴等構成，具備鉆井所需的各種性能。

3.3.2 多功能鉆井液技術。多功能鉆井液具備固井液和鉆井液的雙重功能，既可以大幅度減少鉆井作業產生的廢漿量，又可以有效提高固井質量，固化處理鉆井液的廢漿，取得良好的經濟效益和環境效益。

3.3.3 泥漿轉換成水泥漿的技術。該技術的應用可以降低鉆井液排出的廢漿量，消耗高爐礦渣和粉煤灰等廢渣。以人工鈉土為主要原料的鉆井液，適當加入緩凝劑、激活劑和分散劑，與高爐礦渣進行一同轉化，并使用泥漿泵進行施工，有利于提高固井質量。

3.3.4 可控速降解處理劑。該產品可使用添加劑調節處理劑的降解速度，降低快速降解對附近環境造成的影響。

3.4 運用3G視頻監控技術。現代信息技術在石油鉆井領域的廣泛應用，為石油鉆井安全作業提供了有力保障。石油鉆井作業可充分利用3G視頻監控技術，建立小型的遠程無線監控系統，實現對鉆井作業平臺的遠程監控和安全監管。3G視頻監控技術具備覆蓋范圍廣、費用低、抗干擾能力強等應用優勢，可將其安裝在室外任何地方，快速、便捷地建立起視頻監控點，使安全管理人員及時了鉆井作業現場的施工情況，確保作業過程始終處于可控狀態。

4 石油鉆井技術的發展趨勢

現階段，想要在原有油井的基礎上開采出更多的石油和天然氣，就必須不斷加大對鉆井技術的研究力度，這不但是最為有效的途徑之一，也是最佳的選擇。從目前的總體情況上看，鉆井技術呈現出以下發展趨勢：

4.1 鉆井設備逐步向自動化方向發展。近年來，國外石油鉆井設備的自動化水平不斷提高，工作能力得到了大幅度提升。如，為了提高鉆井設備的工作效率，對于具備同樣鉆深能力的鉆機而言，絞車功率提高了約1.5倍馬力，每臺泵的輸入功率提高了約1.6倍馬力；為了滿足大位移井的作業需要，必須擴大石油鉆井設備的規模，提高鉆井設備的自動化水平，大力研發和應用機、電、液一體化的鉆井技術，以完善鉆井設備的功能，提高鉆井設備的性能。

4.2 積極改進鉆井方式提高油氣產量。為了讓每一口油井的利用效率得以最大程度地發揮，并從油井中采收到更多的石油和天然氣，就必須用最科學、最合理的方式進行鉆井。為進一步提高單個油井的整體產量，國外一些發達的國家已經進入了以土壤質量為導向的鉆井市場化階段，各類鉆井技術和先進工藝的引進，不但有助于節約鉆井成本，而且還能使尤其采收率獲得大幅度提升。此外，在發現和保護油氣層方面，可以氣體作為循環介質進行鉆井，并通過降密度劑將氣體輸送帶鉆井液，這樣便能夠起到保護油氣層和提高油氣產量的目的。

4.3 加大連續管鉆井技術的研究力度。連續管鉆井技術是當前國內外研究的熱門鉆井技術，該技術可以通過減少鉆井液的侵入，減少鉆井對地層造成的損害，進而提高石油儲層的產量。尤其在鉆機空間受到限制的情況下，應用連續管鉆井技術可以充分發揮其占地面積小、施工安全、操作簡單、污染少等優勢，只需要五人以下的操作人員，便可完成鉆井作業。

結語

總而言之，在石油需求量不斷增大的背景下，石油勘探工程勢必會大幅度增多，鉆井技術作為石油開采中不可或缺的重要組成部分之一，其受到了越來越多的關注和重視，加大相關技術方面的研究力度已經勢在必行。為此，除了要對現有的鉆井技術進行不斷改進和完善之外，還應當積極研發新的鉆井技術，并將之運用到實際工程當中，為石油開采工作的順利進行提供強有力的技術支撐，這有助于提高石油企業的經濟效益，從而促進其健康、穩定、持續發展。

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