浅析石油钻井工具发展与应用分析

牛利宁 ，郑锡坤

（1西安石油大学机械工程学院 陕西 西安 710065）

（2山西北方风雷工业集团有限公司 山西 侯马 043013）

1 引言

我国石油资源丰富，其为社会经济的发展提供了重要的能源保障。而在应用石油资源时，首先需要做好原始石油开采工作，相较于传统的石油开采来说，当前的石油开采基本上已经实现了自动化，各种钻井设备及其工具在生产应用中应用面也更加的广泛。

2 石油钻井工具的种类介绍

钻井工具主要包含有钻头、钻柱、井下动力钻具以及稳定器、减震器和震击器等工具。钻头是钻井时必不可少的一项工具，当前的钻头主要有牙轮钻头、金刚石钻头和刮刀钻头等，不同类型的钻头功能和作用上也存在有一定的差异。牙轮钻头主要是由钻头体、牙爪、牙轮、轴承、水眼等多个部分组成。按照牙轮结构可以将其分为铣齿型和镶齿型，而按照轴承构造又可以将其分为密封或者是不密封。

钻井工具包含的种类繁多，其主要有钻头、钻柱、井下动力工具、减震器和稳定器等较为常用的工具。在这些工具里面，使用频率最高也最为常见的就是钻头，而钻头的种类也比较多，如牙轮钻头、金刚钻头以及刮刀钻头等就是人们在石油开采时常用的钻头类型，在实际开采工作中，不同类型的钻头所发挥的作用也有所不同。如牙轮钻头主要可以分为铣齿型和镶齿型两种类型，牙轮钻头的适用性比较广泛，其基本上适用于各种类型的地层。而金刚钻头，质地比较坚硬，最初只适用于硬地层，但是随着技术的不断创新和发展，该类型钻头的应用范围也在不断的扩大，这种钻头的价格一般都比较高，当然相较于其他几种钻头来说由于材质因素的影响，金刚石的质地坚硬，因为该种钻头的使用寿命最长，但是由于其制造价格高昂，因此使用范围有限[1]。

3 钻井工具推广运用的必要性

钻具诞生历史并不是十分的悠久，但其发展速度则比较快，而在过去由于生产条件的限制，石油开采活动基本上都是依赖于人工操作完成的，这种传统的作业方式在极大的程度上提高了生产成本，降低了生产效率。而钻井工具的推广应用则具有较多的优点，其具体如下。

3.1 提升工作效率

对于石油企业来说，生产效率是他们最为关心的一件事情，传统的石油开采方法主要以人工为主，这种开采方法需要消耗大量的人力和物力，生产效率比较低。使用石油钻井工具则能够有效的提高生产需要，其生产速度大幅度提升，开采工人的劳动强度也因此降低[2]。

3.2 保障生产安全

石油开采是一项极为危险的工作，由于环境因素的影响，在具体的生产过程中，其经常会出现各种各样的安全事故，影响石油开采工作的开展，这样是极不利于石油企业长远发展的，而先进的钻井工具的使用一方面减轻了石油工人的工作负担，同时，一些复杂的工艺都可以由工具代替，开采工作的危险系数也因此减小。

3.3 方便检测

众所周知，钻井工具的主要作用就是进行原油开采，其有效的提高了开采的效率和工作质量。但是，钻井工具的作业却不仅仅限于原油开采，当前大部分原油开采工具都具有检测的功能，在进行石油开采的同时，其还能够对原油质量进行检测，能够清楚的探测石油油井的挖掘深度，这样相关领域的专家也能够结合开采情况，分析后期油井的出油量，为石油开采工作的发展做好准备。

4 钻井工具检测的主要内容

4.1 性能方面的内容

钻井工具涉及到井口工具和井下工具两个方面的内容。在具体的检测过程中，首先需要注意的就是工具性能方面的内容，做好钻具性能检测对于后期的石油开采也有较多的便利。如在对钻井工具进行检测时，吊车是一种常用的工具，在使用吊车时要注意对吊车及其辅助结构进行检查，注意查看不同机械构建之间的搭配关系是否恰当，这样能够更好的发挥设备的作用，提高工作效率[3]。

4.2 故障方面的内容

在使用钻井工具时，由于钻具自身材质以及外部环境等因素的影响，钻井工具经常会出现各种各样的故障，导致其无法正常的使用。如工具卡死在油井内部的情况就比较多，这种问题也给维修人员的工作带来了较大的不便。因此，在进行石油钻井工具开采的过程中，还需要做好故障检测工作，对各种工具进行检测，避免因此在生产期间给开采工作带来不便。

4.3 电气方面

当前，随着电气自动控制技术的发展和进步，越来越多的领域历史应用电气自动化技了，在石油开采领域也不例外，相关技术的应用减轻了工作人员的工作负担，提高了工作的效率。但是，在设备应用过程中，由于多种因素的影响，依然存在有各种各样的故障。因此，在使用电气控制系统时，也需要做好相关的检测工作。

5 石油钻井自动化技术的发展和应用

5.1 钻机和装备的自动化

近些年来，随着科技的发展和进步，在石油开采领域，机械设备的自动化水平可以说是越来越高，大部分钻井工具都实现了智能化、自动化、信息化的功能，其适应能力比较强，工作人员在工作时只需要用计算机发布一个指令，就能够快速的完成相关的工作，工作效率大幅度提升，而且许多设备的环境适应能力强，能够适应各种恶劣的环境。

5.2 随钻测量和地质导向钻井技术

随钻测量是石油钻井工作发展史上一个重大的进步，无线传输方法主要有泥浆脉冲法和电磁波法。从20世纪90年代中期开始，以该技术为基础研发出了多种设备，如LWD、PWD等技术都是其中的代表，该技术的应用，能够适应各种地质条件复杂的油井，通过红外线、GPS定位系统等，实时探测井下情况，为后期处理井下难题做好准备工作。

5.3 电子智能钻柱技术

电子智能钻柱技术可以根据井下硬件用电量大小确定输电功率的大小。智能钻柱系统在井下采用分布式传感器短节，将微处理器分别安装在传感器内部，然后通过耦合元件将微处理器上的信息传输到电力线上，进而达到钻井的目的。

在石油钻井工具应用过程中，各项应用技术可谓是多种多样，而随着科技的进步和发展，在未来还将有更多的技术应用于石油开采，企业也需要结合自身的实际发展情况，不断的提升技术水平，采用先进的技术满足时代发展的需要，促进我国石油业的发展，满足社会能源需求。

总之，石油钻井工具为石油工作的开采提供了较大的便利，而且在具体的施工过程中，其对于石油开采业的发展，对工作效率的提升有着巨大的帮助。同时，其还有效的降低了工作人员的工作强度，保证了钻井生产的有序性，有助于我国石油产业的长远发展。