石油鉆井工程技術(shù)的應(yīng)用研究

錢海洋

(中國石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南南陽 473132)

隨著我國石油鉆井工程技術(shù)研究的不斷深入，加之不斷對先進技術(shù)經(jīng)驗進行汲取，我國石油鉆井工程技術(shù)的應(yīng)用與研究有了大幅度的提升，石油開采規(guī)模不斷增加，為我國社會經(jīng)濟發(fā)展提供了充足的能源保障。目前，由于我國能源需求不斷增加，需要從科學合理開采方案為切入點，有針對性地應(yīng)用各類石油鉆井技術(shù)，使石油資源的開采效率更上一個臺階。通常來說，開采成本與石油鉆井工程技術(shù)有著直接關(guān)系，在石油開采過程中，鉆井設(shè)備十分昂貴，為了降低鉆井成本，需要從鉆井設(shè)備國產(chǎn)化入手，增加鉆井設(shè)備的國產(chǎn)化率，使鉆井設(shè)備更具實用性與可維護性，降低鉆井設(shè)備的維護成本。另外，由于石油資源的過度開采，石油開采條件變得十分苛刻，為了順利完成石油開采，還應(yīng)不斷針對開采條件對現(xiàn)有石油鉆井工程技術(shù)進行研究，使鉆井技術(shù)可以面對各種開采工況。安全問題永遠是石油鉆井過程中需要面對的重要事項，近年來鉆井安全事故頻發(fā)出現(xiàn)，為了提升鉆井過程的安全性，在鉆井前應(yīng)對開采區(qū)域的地質(zhì)、水文等參數(shù)進行勘測，以勘測結(jié)果為依據(jù)，合理制定石油鉆井工程技術(shù)的運用方案，確保石油鉆井工程技術(shù)可以高質(zhì)量、安全的應(yīng)用在鉆井工作之中。

1.石油鉆井技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年，我國石油鉆井技術(shù)在實際應(yīng)用過程中取得了一定的進展，但是和一些石油開采時間較長的國家相比還存在一定的不足之處，因此這就要對石油鉆探技術(shù)進行不斷的完善與優(yōu)化，從而更好地滿足我國對石油開采的需求。其一，我國在使用石油鉆井技術(shù)的時候利用地下監(jiān)控技術(shù)能夠提升測量信息的傳輸質(zhì)量以及傳輸速度，還能夠為自動化鉆井的發(fā)展作出貢獻。其二，井控技術(shù)可以用來對井內(nèi)壓力進行檢測，現(xiàn)階段我國井控技術(shù)在發(fā)展的過程中標準較高，因此要通過相關(guān)人員的不斷完善與創(chuàng)新提升該技術(shù)的上限。其三，我國具有大量深水石油資源，但是由于長期以來我國沒有深海石油開采技術(shù)，影響了我國深海石油資源的開采，還降低了石油利用效率。因此這時深水鉆井技術(shù)的出現(xiàn)能夠使我國石油鉆井深度達到2500m，還能夠使鉆井過程中信號傳輸更加穩(wěn)定，提升其無線信號傳輸能力，為我國深水石油資源勘測與開采提供了便捷。其四，海上鉆井技術(shù)屬于我海洋國石油重點開采技術(shù)，我國在海洋中有大量的石油資源，但是海洋石油開采屬于較為困難的開采任務(wù)，對鉆井技術(shù)的要求也較高。我國海洋鉆井技術(shù)出現(xiàn)了多種形式，其中包括動態(tài)壓井鉆井，深水鉆井，噴射下導管以及分支水平鉆井技術(shù)等。這些技術(shù)可以進一步拓展我國的石油開采領(lǐng)域，完善我國在石油開采領(lǐng)域中存在的弊端。

2.鉆井工程技術(shù)存在的問題

2.1 鉆井管理體制機制不完善

俗話說“沒有規(guī)矩不成方圓”，鉆井工程石油勘探也是如此，鉆井工程的相關(guān)管理體制機制不健全，使得鉆井工程在具體施工過程中缺乏嚴格的規(guī)章制度的約束，對鉆井工程技術(shù)升級和創(chuàng)新會產(chǎn)生一定的負面影響。首先是鉆井工程缺少監(jiān)督管理機制，技術(shù)的應(yīng)用需要有相關(guān)監(jiān)督管理，監(jiān)督管理能夠在最大程度上約束限制其技術(shù)人員的工作行為，使其必須嚴格按照技術(shù)標準進行勘探工作，而一些石油企業(yè)在這方面存在漏洞。職責體系不健全，鉆井工程雖然較以往而言安全性大大提升，但還是具有一定的危險，必須高度重視，技術(shù)存在誤差會導致安全事故發(fā)生，但是由于一直以來責任制落實不到位，一旦出現(xiàn)事故，相關(guān)工作人員互相推脫責任，難以真正將責任落實到個人，給鉆井管理工作帶來一定的困難。

2.2 鉆井工程技術(shù)還有待提高

鉆井工程技術(shù)是石油天然氣開發(fā)的主要手段，因此技術(shù)水平的高低對于石油天然氣開發(fā)的產(chǎn)量以及應(yīng)用具有十分關(guān)鍵的作用。但是鉆井工程不是簡單的生產(chǎn)投入，具備高風險、高投入、高技術(shù)等特點，需要有充足的資金支持存在的風險，為了不斷推進我國勘探開發(fā)利用，鉆井工程技術(shù)芮然有了一定的發(fā)展。但是還存在一些問題，我國一些石油儲量豐富的地區(qū)的地形地勢較復雜，如何將相應(yīng)的機械設(shè)備安全穩(wěn)固的安裝從而進行鉆井勘探對技術(shù)提出了更高的要求。技術(shù)的發(fā)展程度影響工作效率，如何向更深位置開發(fā)油氣，深井超深井鉆井技術(shù)還是不夠先進有待提升。

2.3 鉆井設(shè)備落后

俗話說“鉆頭不到，石油不冒”。鉆頭是石油開發(fā)的重要工具，在技術(shù)發(fā)展過程中，鉆頭質(zhì)量較差會影響與之配套的其他基礎(chǔ)設(shè)施，從而影響鉆井技術(shù)的發(fā)揮，其他鉆井設(shè)備發(fā)展水平與國外的鉆井設(shè)備存在一定的差距，例如，海上石油天然氣儲備量十分豐富，但是我國固井機械設(shè)備和海上鉆井平臺設(shè)備已經(jīng)陳舊，無法滿足當下更深位置的石油勘探，在適應(yīng)深水開發(fā)的平臺建設(shè)還處于嚴重缺失的狀態(tài)，同時了解石油勘探的情況必須依靠相關(guān)的測量儀器，但是我國在這方面設(shè)備的研發(fā)利用方面還處于嚴重缺失的狀況，無法精準定位，對于鉆井技術(shù)的應(yīng)用會造成嚴重的影響。

3.石油鉆井工藝技術(shù)的施工流程

石油鉆探既困難又復雜，只有將科學的鉆井技術(shù)與先進的鉆井平臺相結(jié)合，才能提高鉆井效率。在進行石油鉆探之前，必須做好適當?shù)臏蕚洌_定鉆孔后，有必要進行施工現(xiàn)場和鉆孔設(shè)備的選擇和建造。必須調(diào)整鉆孔深度，并且必須按照鉆機進行施工，制定適當?shù)淖罱K計劃，以供油流入井中并達到使用油的目的。在制定鉆探計劃時，必須避免因建筑工人的技術(shù)錯誤而引起的問題，以免在采油過程中造成較大的損失。在石油鉆井作業(yè)中，應(yīng)按照工作時間表進行施工，并及時調(diào)整有關(guān)鉆井數(shù)據(jù)，以確保鉆機的施工條件舒適，并減少鉆井設(shè)備的損失。在日常設(shè)備的保養(yǎng)中，應(yīng)注意鉆井設(shè)備的保養(yǎng)，以延長設(shè)備的使用壽命，提高鉆機的效率，減少施工時間，以達到預期的效果。同時，必須優(yōu)化鉆井液，必須選擇適合該施工計劃的鉆井液，并且必須根據(jù)各種內(nèi)部鉆井技術(shù)選擇密度最高的鉆井液，以便可以有效冷卻，讓鉆井擁有可重復使用的鉆機。在施工過程中，鉆井液必須能夠有效清除施工過程中形成的巖石碎屑，以避免在施工過程中形成鉆井平臺，在施工前必須準備足量的鉆井液以滿足鉆井要求。

4.石油鉆井工程技術(shù)的應(yīng)用

4.1 井下鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)的應(yīng)用

在石油鉆井過程中，大多會選擇旋轉(zhuǎn)鉆井的方式完成鉆井任務(wù)。在鉆孔中，由于受到地質(zhì)、巖質(zhì)等因素的影響，導致鉆頭的磨損程度不斷加劇，嚴重影響最終的鉆井質(zhì)量。因此，在井下鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)的幫助下，其可對鉆頭的工作情況進行實時監(jiān)測，利用動態(tài)檢測元件與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可對鉆井工作參數(shù)進行采集，并自動化地完成故障診斷工作，為鉆井作業(yè)順利進行提供充分的保障作用。

4.2 水平井和大位移井鉆井技術(shù)的應(yīng)用

相比于直井技術(shù)，水平井鉆井技術(shù)的優(yōu)點是降低鉆井工作的成本，提升鉆井效率。水平井鉆井技術(shù)具有更長的斜井段，隨著可控偏心器以及變徑穩(wěn)定器的引入，其可解決井內(nèi)鉆屑過多問題，提升井內(nèi)的整潔程度，為后續(xù)石油開采作業(yè)順利進行奠定基礎(chǔ)。

4.3 多分支井及重入井鉆井技術(shù)的應(yīng)用

所謂多分支井，指的是在主井眼的底部，使用鉆頭鉆出分支井眼，如有必要，可以在分支井眼中再次鉆出分支井眼，提升石油開采的效率。一般來說，多分支鉆井技術(shù)的應(yīng)用，可以使石油開采變得更加立體。而重入鉆井技術(shù)指的是在現(xiàn)有井孔中重新進行多分支井的鉆進作業(yè)，對現(xiàn)用鉆井進行最大限度開發(fā)，降低鉆井成本。

4.4 欠平衡壓力鉆井技術(shù)的應(yīng)用

盡管在早些時候便提出了欠平衡壓力鉆井技術(shù)，但受制于當時技術(shù)方面的限制，導致欠平衡壓力鉆井技術(shù)僅僅停留在理論階段，沒有得到大規(guī)模地開發(fā)與利用。隨著井控技術(shù)與設(shè)備研究的不斷進步，欠平衡壓力鉆井技術(shù)具備了實際應(yīng)用的條件。欠平衡壓力鉆井技術(shù)相比于其他技術(shù)，具有十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。例如，欠平衡壓力鉆井技術(shù)可以降低油氣層對地層的污染程度，并且在感應(yīng)與探測傳感器的幫助下，鉆井設(shè)備可以對地層壓力進行有效的感應(yīng)，使邊鉆邊采工作目標的實現(xiàn)成為了可能。

4.5 連續(xù)油管和小井眼鉆井技術(shù)的應(yīng)用

隨著石油鉆井工程技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)油管技術(shù)得以應(yīng)運而生。同其他鉆井技術(shù)相比，連續(xù)油管技術(shù)不僅下鉆容易，而且所用的鉆井設(shè)備比較簡單，有助于降低鉆井成本，具有廣闊的開發(fā)潛力。對于小井眼鉆井技術(shù)而言，其在鉆井任務(wù)中的應(yīng)用，可以降低鉆頭尺寸，并且同樣可以縮減鉆井成本，提升鉆井工作的經(jīng)濟性。

5.石油鉆井技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

隨著我國計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，信息技術(shù)的使用覆蓋面積越來越廣泛，一些先進的信息技術(shù)也在石油鉆井工程中得到了應(yīng)用，信息技術(shù)與石油鉆井技術(shù)的融合能夠為石油開采的運行提供一定的技術(shù)支持。在使用過程中視頻監(jiān)控技術(shù)融合了多媒體視頻技術(shù)和語音技術(shù)，能夠在石油勘探現(xiàn)場設(shè)置監(jiān)控攝像頭，并實時監(jiān)測石油鉆井現(xiàn)狀，更好地保護施工現(xiàn)場人員的注意安全。同時石油鉆井中信息技術(shù)的使用還能夠為工程的開展提供一定的便捷，提升石油開采的進度。基于管理角度進行分析，鉆井工程的使用較為復雜，因此在未來發(fā)展過程中需要建立專門機構(gòu)，并利用專門機構(gòu)對鉆井工程進行人員管理及設(shè)備管理。石油鉆井機構(gòu)不但要加大研發(fā)力度同時還要重視石油生產(chǎn)，在研發(fā)過程中要積極吸收國外發(fā)達國家的技術(shù)經(jīng)驗，并結(jié)合本國實際情況創(chuàng)造出適合我國石油鉆井的技術(shù)，從而使石油鉆井利益達到最大化。基于技術(shù)角度進行分析，我國石油鉆井發(fā)展需要重點完善鉆井技術(shù)，使鉆井技術(shù)可以滿足不同情況下的石油生產(chǎn)需求，特別是對于一些原有井進行新型鉆井技術(shù)的研發(fā)，這樣不但能夠提升石油的開發(fā)效益，同時也能夠提升石油的生產(chǎn)自動化，提升生產(chǎn)效率。我國鉆井技術(shù)主要以自動化信息化為未來發(fā)展趨勢，可以使用多重數(shù)據(jù)的機器人來替代人工實現(xiàn)有效的新型鉆井，解決一些難以開采的油氣區(qū)域，在這種情況下能夠進一步提升探測井的探測深度，提升開采成功率。另外，在未來發(fā)展過程中還要對井下閉環(huán)鉆井技術(shù)進行深層次研究，完善閉環(huán)鉆井技術(shù)，推動石油穩(wěn)步開采。傳統(tǒng)石油鉆井施工技術(shù)會在石油未來開采過程中受到一定限制，因此在未來開采過程中，要對傳統(tǒng)石油鉆井施工技術(shù)不斷豐富和優(yōu)化，使技術(shù)能夠融入未來石油鉆井施工中，讓我國石油鉆井實力得到一定程度上的提升。石油開采與信息化智能手段密不可分，在石油開采過程中存在一定的安全風險，在這時可以使用智能化開采技術(shù)并有效避免人為因素導致安全隱患的出現(xiàn)，大大提升石油開采效率，降低人工支出和施工人員的工作壓力。在石油鉆井工程技術(shù)使用過程中具有一定的優(yōu)勢，該技術(shù)與傳統(tǒng)鉆井技術(shù)相比智能化更強，可以大大縮短鉆井支出和鉆井時間，但是在石油開采過程中鉆井技術(shù)會涉及到很多內(nèi)容，這也提升了其操作標準。即使目前我國在石油鉆井技術(shù)上取得了一定的突破，但是想要在國際石油市場中占有一席之地，還需要我國相關(guān)研究人員對石油開采技術(shù)進行創(chuàng)新，研究出適合我國的石油開采技術(shù)，從而推動我國使用行業(yè)的進步。

6.結(jié)語

鉆井工程技術(shù)在勘探開發(fā)油氣資源中占據(jù)重要位置，必須高度重視技術(shù)的研發(fā)利用，但是在實際發(fā)展過程中還存在一些實際問題，管理體制機制不完善，相關(guān)配套設(shè)備不先進，技術(shù)人員的水平較低。要完善管理機制，重視技術(shù)人員的作用，同時投入更多的資金進行技術(shù)研發(fā)，不斷提高鉆井工程技術(shù)水平，推動鉆井工程發(fā)展。