石油钻井工艺技术现状与发展探讨

唐得勇

（大庆钻探工程公司，黑龙江 大庆 163000）

传统石油钻井施工作业，大多需要通过组织开采要求和确定施工作业方案完成，为避免出现投入高、时效低等缺点，相关单位应基于投入成本，从方案探讨和开发中总结对石油开采的有利条件，这相比传统的石油开采方法而言，基于成本要素以及工艺技术，探讨钻井深度与设备使用效率之间的关系，更能满足各企业单位对高标准作业、安全开采的需求。按照不同的工艺技术，以及石油开采中所需投入的成本，可将工艺技术的研究主要分为坍塌问题避免、开采效率提升这两段流程[1]。这就需要以产生的成本投入量为基准，确定钻井开采方案的同时，对钻井设备、工程参数进行优化，以人为控制和方案管理的方式，确保石油开采的过程稳定。

1 石油钻井工艺技术概述

钻井、测井、下套管、固井、完井是石油钻井的基本流程，探讨钻井工艺方面的问题时，应以此为方向进行，整合基础要求外，将设备使用等工作穿插于其中，才能更好地完成石油钻井作业。同时，据研究与调查的数据显示，石油钻井工艺占据了总投入成本的40%以上，能源及成本消耗总额是需要控制和投入研究的对象，这是因为整个流程不仅影响了实际开采的效果，也会对开采效率、开采安全产生影响[2-3]。基于此，在探讨工艺技术层面的问题时，应以成本的客观投入为主，将设备使用、效率总结和成本优化等工作组织于其中，分别从各流程占据总体的比重出发，从源头规避钻井作业成本投入量过高的问题，并将其作为主要手段，进行石油等能源的开发。

2 石油钻井施工流程

石油钻井工艺是影响开采安全、投入成本以及钻井效率的第一保障，应从本有的钻井流程中出发，聚合设备使用、成本损失、明确钻井开采方位中的问题。同时，根据不同钻井工艺技术的功能，在探井、固井、完井等流程中，联合各环节的要求以及作业方法，从设备选择、安装和使用的层面出发，优化钻井开采流程，可切实降低设备这一要素的影响，这也是目前在前期准备阶段常用的管控办法。其次，钻井方案是执行工作、组织钻井活动的基本要素，其不仅决定了工艺技术应用和落实的方式，在减少隐患问题，达到预期效果层面也有一定的正向影响。正因此，在研究钻井施工流程时，应对前期工作方案投入更多的研究和重视，以持续做好现场的组织工作，配合钻井液等介质减少设备卡顿的问题产生[4]。这将对整个钻井施工现场的稳定性起到更多保障。除此之外，对钻井设备进行使用上的保护也是一个工作侧重点，这对钻井设备的可用寿命有着更多的影响，应在方案设计中和工作组织和安排中投入关注，并且从中优化钻井施工流程，使整个过程的安全度、稳定性更高。

3 石油钻井工艺技术的优化

3.1 钻井设备的优化

在设备层面探讨工艺技术的优化措施，首先需要了解钻头对钻井效率的影响，针对外在环境的变化，配合对钻井设备的监管，确保钻井设备的运行状态和实际功率符合要求，以此来优化和改进实际钻井方式。以钻头的矿损耗保护为例，主要的维修方式包括使用钻井液提高钻头的耐热性，基于地质类型提高对钻头的保护，使其具备较好的耐用性以延长使用寿命。同时，在合规性方面，还需从参数的选择中进行，聚合多种影响因素，保持石油钻井效率。

除此之外，还需对高温状态下，对钻井设备造成的影响进行分析，以此来确定实际钻井方式，确保钻井设备发挥出较好的效用，防范设备层面的使用风险，以及在现场控制钻井效率的能力。最后，组合使用钻井设备也是当前需要重视的内容之一，但从保障开采效率的角度出发，还是应将工作重心落于钻头设计上。

3.2 钻井工程参数的优化

分析钻井控制参数的意义在于，对有异议、有数据波动的地方进行处理，降低钻井过程复杂问题的影响，确保钻井负载的非线性参数的稳定。只有钻头比能高于一定比例时，才不会造成更多的浪费和使用上面的损失。同时，基于理想参考点，对钻井工程的参数进行优化，还有避免额外风险出现的作用，例如智能自动送钻系统的出现，可以更容易地满足更换钻头的要求，减少对钻井开采效率的影响外，将问题产出比控制在不高于1%的区间。除此之外，精准控制参数的意义，还在于通过算法计算，基于多目标粒子群算法数据，对理想参数状态进行提取，避免整个工作流程进入无序发展状态，继而对不同的控制参数算法产生影响，最终通过对钻井控制参数的研究，为钻井开采工作提供参考，并且由此设定标准。

3.3 深井钻井技术优化措施

探究深井钻井技术的原因有，减少复杂地质情况的影响，对作业周期、工程费用进行控制，对有缺陷、需要优化的地方进行总结和整理，减少客观条件变化的影响，基于现实情况执行勘探和能源开发工作。因此，在没有完整的地质信息时，应根据地层孔隙压力、高低压状态，依靠企业自身的经验技术积累，对深井钻井的空隙压力进行评估，配合异常压力的成因以及检测和预防措施，控制深井钻井中各类人员所面临的实际风险，对实际钻井效率进行控制外，预防受到地层压力因素影响过高的现象发生。通过这种方法来构建简单的压力模型，用于对地层压力状态进行预测，可以提高石油钻井的效率及水平，更好地满足实际作业需求。可见，在探讨深井钻井技术的应用问题时，首先应转变工作重心和侧重点，通过单点计算模型，对垂直效应力、孔隙度等要素进行简单计算。

3.4 欠平衡钻井技术优化

不同钻井工艺技术的优势和侧重点也各有不同，相关人员应基于钻井液业主压力和地层孔隙压力的影响，聚焦于控制地层流体走向、提升多种循环介质使用上，并且在氮气钻井、空气钻井等技术方面寻求更多的优化方法。正因此，优化这一钻井及时的要点内容是减少对试油储层的破坏，从中控制油井内部的压力，以避免应用此项技术时，频发的风险问题产生。其次，由于此项技术对储油层的破坏较大，首先应在总体层面对技术进行优化，增加作业安全外，通过人为处理避免对石油储层造成过多的腐蚀，只有在此基础上进行工作调整，才能确保钻井效率的增幅达到预期目标。这是优化锈蚀问题最基本的方法，也是当前大环境下，保障钻井施工效率的一类方式方法[5]。最后，从成本投入层面进行探讨，由于欠平衡钻井技术还能拆分为空气欠平衡钻井技术、天然气钻井技术这几种，研究工艺优化问题也应基于不同情况下的问题，从循环介质层面出发、从钻井过程中地层水流等问题的影响上，找到解决措施。

3.5 小口井钻井技术优化

在配置要求和对外在条件造成的影响方面，分析小口井钻井技术的优化方法，需要从钻井装备与工具、钻井技术、钻井液技术、小井眼井固方法中进行，以此在有限的成本投入中，确保钻井效率，达到施工建设的要求外，确保钻头速度保持最高值。此外，研究小口井钻井技术问题，首先应关注到成本投入有限，对工作效率的要求过高等问题，只有在此基础上通过钻井设备的配合，调整实际钻井的组织架构，合并工作流程，处理发动机、钻头速度、PDC钻头的使用和保护等核心问题。此外小口井钻井工程的方案，不仅能够体现设计要求，也能从配套的设备研究中，更好地处理其中的技术问题，将更多的工作要求反映在方案设计上，减少在不同作业环节下的理论亏损，优先做好配套的方案组织工作，也是对此项技术进行优化的一种方式，符合这一钻井技术的要求，也利于及时调整工作方向。

3.6 自动钻井技术优化

得益于数字技术的发展，以及各类型物理传感器的使用，使得整个作业流程得到了优化，也能通过对各种参数、数据的有记录、组织、优化处理，找到提高石油开采效率的办法，极大程度地避免安全隐患问题的产生。应用这类技术的理想状态是达到无人操控钻井作业状态，但在井下自动化和井上自动化两个方面遇到了较大的问题和挑战，如果不能利用物理传感器、通讯技术和网络技术构建技术闭环，那么将增加钻井效率的负担，为此应从物理传感器的使用上和敏感性的保护上进行优化，达到预期的效果外，找到实现远程操控作业的方法，以及一个易于操作、利于双作业，连续起下钻执行的途径。只有这样，才能减少作业条件恶劣，极端条件下作业安全得不到保障等问题，避免人员受到的影响，并且能够利用自动化技术调整工艺技术的组织架构，以及通过对作业方式的调整，带动整个钻井工艺的整体进化。

3.7 地质钻井技术优化

地质钻井技术是对地底资源进行初始评估的可靠方法，能够在钻井路线制定上提供更多、更可靠的帮助，正因此，需要对此项工艺技术进行优化，为地底路线制定不断提供更多数据支持，以此确定工作内容，确保地层内流动物质不会对石油储层造成污染。与此同时，还应针对地质钻井技术的特点，持续做好对石油储层的保护工作，提升作业效率外，更好地将钻探到的信息，组织于实际作业中，确保流程的稳定，以及和钻井勘察工作的匹配度，提升钻井作业的效率和质量，保障各企业单位的经济收益。最后，从工作要求和任务分配的角度来看，各企业单位需要一直在地质钻井和地质勘察中，不断扩大这一工作的影响力，包括但不仅限于增加对钻探数据的分析和处理。

4 结束语

钻井技术的影响体现在方方面面，需要基于开采要求和组织计划，研究和确定施工作业方案，避免出现成本投入高、作业时效低等问题。其次，从钻井设备的组合以及钻头的保护方面探讨，还应根据成本投入要求，以及从效率层面出发，探讨钻井深度与设备使用效率之间的关系，这将对整个钻井作业工作起到更多的正向影响。最后，对钻井设备进行更多的保护也是一个工作侧重点，应在方案设计和设备保护这两个方面进行，从中优化钻井施工流程，使作业现场的安全度、稳定性更高。