对目前石油钻井技术的研究与分析

邓博文（中国石油天然气集团川庆钻探工程有限公司川西钻探公司，四川 成都 610051）

对目前石油钻井技术的研究与分析

邓博文
（中国石油天然气集团川庆钻探工程有限公司川西钻探公司，四川 成都 610051）

本文首先简要阐述了我国石油钻井技术方面存在的不足之处，进而分析了我国石油钻井技术的研究进展，随后论述了先进石油钻井技术的应用，在此基础上展望了石油钻井技术的发展趋势。

石油开采；钻井技术；产量

1 我国石油钻井技术方面存在的不足之处

1.1 速度较慢。我国石油钻井中所使用的钻头大部分为PDC型号，在钻井过程中受地层深度大、硬度高等因素的影响，使得钻探温度上升较快，严重影响了钻头的钻井速度，导致施工进度缓慢。此外，随着石油钻井技术的不断发展，其对钻头的要求也逐步提高，而当前钻头的强度、韧性等指标难以满足先进钻井技术的要求。

1.2 储层保护方面的研究力度不够。从我国石油钻井技术研究层面来看，大部分研究多集中于钻井与开采方面的研究，而对其他方面的研究较少。如，石油储藏层保护性问题是关系到石油钻探作业与开采效率的关键环节，但是关于这方面问题的研究进展却十分缓慢。

1.3 固井质量欠佳。在石油钻井时，对井周围的稳固化处理不到位，既缺乏相应的操作标准加以规范，也没有丰富的操作经验可以借鉴，从而导致固井质量欠佳，仍有较大的提升空间。与西方发达国家的固井技术相比，我国固井技术发展明显滞后。

1.4 缺乏特殊工艺井技术。近年来，我国石油钻井方式呈现出多样化的发展趋势，在侧钻水平井、欠平衡钻井等方面的技术研究取得了较大进展，并且相应配套技术也日渐成熟。但是，我国在钻井方式的工艺研究方面尚未形成系统性的理论体系，没有提出适用于不同钻井方式的理论基础，对特殊工艺井钻进技术研究不够深入，限制了特殊工艺井的推广应用。

2 我国石油钻井技术的研究进展

自19世纪50年代开始，我国便投入了大量的人力、物力对石油钻井技术进行研究，至今已经形成了一套较为完整的技术体系，相关技术也比较成熟，较具代表性的有钻井数据实时采集处理技术、大位移井和水平井钻井技术、多分支井钻井技术、小井眼钻井技术等等。

2.1 钻井数据实时采集与处理技术。国内的石油钻井多以旋转式钻进为主，工程实践表明，这种钻进方式在钻井的过程中，钻头入孔后会受到岩层、地质结构等条件的影响，从而造成钻头横向转动，这样一来，便会导致钻头的磨损加剧。微电子与传感检测两项技术在钻井过程中的应用，使这一问题获得了有效解决，借助钻井动态传感检测系统，不但能够对钻头进行远程监控，而且还能快速、高效地完成相关数据的采集和故障诊断，为钻井工作的顺利进行提供了强有力的技术保障。

2.2 大位移井与水平井技术。与直井钻井技术相比，水平井技术最为突出的特点是能够显著提升产量、降低钻井成本。而大位移井技术虽然斜井段相对较长，但随着变径稳定器以及可控偏心器的应用，有效解决了钻柱摩擦阻力增大以及境内钻屑清除困难等问题后，该技术在国内各大油田获得了广泛应用。

2.3 多分支井技术。该技术具体是指在井眼底部钻出一个分支井眼，并在该分支井眼的基础上，结合地质结构和岩层情况再进行分支，由此能够实现单井多靶的立体式开采，大幅度提高了油井产量。

2.4 小井眼钻井技术。该技术的出现及其在石油开采中的应用，有效解决了钻头尺寸过大、钻井成本高的问题，随着钻井工艺的逐步发展和完善，使得该技术的内涵被重新定义，在这一前提下，小井眼钻井技术的应用进入了高潮时期。

3 先进石油钻井技术的应用

3.1 智能化钻井技术。在石油开采过程中，应用智能化的钻井技术不但有助于提高现场作业人员的安全，而且还能进一步提升资源利用率。智能化钻井技术的应用主要体现在如下几个方面：

3.1.1 智能专家系统。该系统以计算机为载体，以钻井相关行业专家编写的数据库为核心，其能够执行如下任务：接受和分析数据以及发送指令等等，它的应用可以为井下实时数据的分析工作提供参考依据。该系统的具体工作流程如下：设置在井下的传感器会对钻井过程中的相关数据进行采集，然后传输给计算机，系统会对这些数据进行自动分析处理，按照不同的数据作出不同的反应，即数据在数据库的范围以内时，系统会将指令实施反馈给井下，若是数据超出数据库的范围，系统会反馈一个参考指令给井下，并将该数据自行上传给互联网上的专家，由专家对此进行具体分析后，给出方案及措施，随后回传给系统。通过该系统的应用，不仅大幅度提升了钻井速度和安全性，而且操作也更加科学、规范。

3.1.2 智能通讯网络。其中主要涉及了三种技术，即信息技术、通信技术和网络技术，它的应用优势主要体现在以下几个方面：①能够使钻井信息可以在控制中心与现场控制平台之间双向传递，为远程钻井控制及信息共享提供了可能。②具有强大的存储及快速传输能力，稳定性较高。该技术在钻井过程中的应用，确保了井下与地面的交流。

3.2 钻井事故预警技术。在实际钻井的过程中，经常会遇到井斜、卡钻、钻具失效以及井塌等安全问题，轻则会造成钻井作业终端，严重时可能会导致人员伤亡，由此会给企业带来巨大的经济损失。为了避免各种安全事故的发生，可在钻井时应用预警技术。该技术主要是以录井数据为基础进行预警模型的构建，以此来实现风险防范，避免各类安全事故的发生。当预警模型构建完毕后，可对井漏、卡钻、超拉、钻具掉落等问题进行预警，现场操作人员便可根据预警信息快速制定出解决措施，在最短的时间内消除问题，恢复钻井作业。

3.3 钻井污染控制技术。石油钻井必须采取先进的技术手段，有效控制钻井作业中对环境造成的污染，将钻井产生的废气、废液、废渣进行无害化加工处理，加大对钻井污染的控制力度。钻井污染控制技术的研发与应用，在保护钻井作业区域环境中起着至关重要的作用。具体技术包括：

3.3.1 油基钻井液技术。为了减少油基钻井液对海洋环境造成的危害，近年来研发了一种新型的合成基钻井液，该基液主要由醚、酯、线形石蜡、内烯烃、a-烯烃等构成，具备钻井所需的各种性能。

3.3.2 多功能钻井液技术。多功能钻井液具备固井液和钻井液的双重功能，既可以大幅度减少钻井作业产生的废浆量，又可以有效提高固井质量，固化处理钻井液的废浆，取得良好的经济效益和环境效益。

3.3.3 泥浆转换成水泥浆的技术。该技术的应用可以降低钻井液排出的废浆量，消耗高炉矿渣和粉煤灰等废渣。以人工钠土为主要原料的钻井液，适当加入缓凝剂、激活剂和分散剂，与高炉矿渣进行一同转化，并使用泥浆泵进行施工，有利于提高固井质量。

3.3.4 可控速降解处理剂。该产品可使用添加剂调节处理剂的降解速度，降低快速降解对附近环境造成的影响。

3.4 运用3G视频监控技术。现代信息技术在石油钻井领域的广泛应用，为石油钻井安全作业提供了有力保障。石油钻井作业可充分利用3G视频监控技术，建立小型的远程无线监控系统，实现对钻井作业平台的远程监控和安全监管。3G视频监控技术具备覆盖范围广、费用低、抗干扰能力强等应用优势，可将其安装在室外任何地方，快速、便捷地建立起视频监控点，使安全管理人员及时了钻井作业现场的施工情况，确保作业过程始终处于可控状态。

4 石油钻井技术的发展趋势

现阶段，想要在原有油井的基础上开采出更多的石油和天然气，就必须不断加大对钻井技术的研究力度，这不但是最为有效的途径之一，也是最佳的选择。从目前的总体情况上看，钻井技术呈现出以下发展趋势：

4.1 钻井设备逐步向自动化方向发展。近年来，国外石油钻井设备的自动化水平不断提高，工作能力得到了大幅度提升。如，为了提高钻井设备的工作效率，对于具备同样钻深能力的钻机而言，绞车功率提高了约1.5倍马力，每台泵的输入功率提高了约1.6倍马力；为了满足大位移井的作业需要，必须扩大石油钻井设备的规模，提高钻井设备的自动化水平，大力研发和应用机、电、液一体化的钻井技术，以完善钻井设备的功能，提高钻井设备的性能。

4.2 积极改进钻井方式提高油气产量。为了让每一口油井的利用效率得以最大程度地发挥，并从油井中采收到更多的石油和天然气，就必须用最科学、最合理的方式进行钻井。为进一步提高单个油井的整体产量，国外一些发达的国家已经进入了以土壤质量为导向的钻井市场化阶段，各类钻井技术和先进工艺的引进，不但有助于节约钻井成本，而且还能使尤其采收率获得大幅度提升。此外，在发现和保护油气层方面，可以气体作为循环介质进行钻井，并通过降密度剂将气体输送带钻井液，这样便能够起到保护油气层和提高油气产量的目的。

4.3 加大连续管钻井技术的研究力度。连续管钻井技术是当前国内外研究的热门钻井技术，该技术可以通过减少钻井液的侵入，减少钻井对地层造成的损害，进而提高石油储层的产量。尤其在钻机空间受到限制的情况下，应用连续管钻井技术可以充分发挥其占地面积小、施工安全、操作简单、污染少等优势，只需要五人以下的操作人员，便可完成钻井作业。

结语

总而言之，在石油需求量不断增大的背景下，石油勘探工程势必会大幅度增多，钻井技术作为石油开采中不可或缺的重要组成部分之一，其受到了越来越多的关注和重视，加大相关技术方面的研究力度已经势在必行。为此，除了要对现有的钻井技术进行不断改进和完善之外，还应当积极研发新的钻井技术，并将之运用到实际工程当中，为石油开采工作的顺利进行提供强有力的技术支撑，这有助于提高石油企业的经济效益，从而促进其健康、稳定、持续发展。

[1]徐东洋.冯雪晶.国内石油钻井技术现状及发展趋势探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2014（05）.

[2]刘思嘉.我国海洋石油钻井装备产业与技术研究[J].价值工程，2012（04）.

[3]秦景峰.李伟芝.浅谈石油钻井自动化关键技术的应用[J].科技创业家，2013（12）.

[4]张洪涛.有关我国海洋石油钻井平台现状与技术创新[J].化学工程与装备，2012 （09）.

[5]张治锋.关于石油钻井工程技术的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2012（05）.

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