現代石油鉆井技術50年進展和發展趨勢

摘要：隨著社會的改革與經濟的進步，我國人民的生活水平得到了提高。石油作為人們日常生產和生活的主要能源之一，其社會需求量也呈現出上升的趨勢，加快我國石油產業的發展勢在必行。文章對近五十年石油鉆井技術的發展歷程進行了回顧，并分析了石油鉆井技術的現狀，明確指出了鉆井技術今后的發展趨勢。

關鍵詞：石油生產；鉆井技術；石油資源；石油產業；石油開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE951 文章編號：1009-2374（2015）22-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.075

1 現代石油鉆井技術50年進展分析

1.1 井下測量與評價技術

第一次在鉆定向井中使用MWD是在20世紀80年代，將MWD與近鉆頭測斜器配合使用，能夠有效地得出鉆井的方位角與井的斜度，并求出井眼的實時偏差矢量，實現幾何向導的功能。在20世紀80年代末期，隨鉆測井儀（LWD）的問世，又進一步促進了石油鉆井工藝的發展。隨鉆測井儀除了能夠將井下的信息實時傳輸到地面并進行詳細記錄以外，還能夠實時檢測異常高溫層，及時調整鉆井液的性能，形成保護油氣層和近平衡鉆井，另外，隨鉆測井儀還具有不占用鉆機時間的特點，因此該項技術能夠有效降低油氣層浸泡的時間以及完井的時間，同時也大大減少了油氣層對環境所造成的污染。

隨著MWD與LWD發展的逐漸成熟，在20世紀90年代，這兩項技術便進行了有機的結合，形成了新的隨鉆地層評價測試技術（FEMWD）。同時產生的還有集成鉆井信息系統，該系統不僅具有實時測試的功能，同時還能夠對鉆井液密度、應力狀況、扭矩波動以及流動壓力與井斜等數據進行傳輸，另外該系統還能對鉆底層的電阻率以及巖石的密度等進行詳細的測量，因此該系統能夠分別所鉆巖石的層位邊界，從而能夠有效避免誤入其他層位現象的發生。

1.2 井下鉆井數據的實時采集與應用技術

在進行旋轉鉆井時，鉆柱在鉆井時會存在扭轉、轉向以及橫向的振動，在振動式鉆頭便很可能出現短暫離開井底，出現鉆頭空轉的現象，這便會加大鉆頭的磨損程度，甚至會造成扭轉振動、鉆具脫落以及滑扣等事故的發生。傳統的檢測方法都是在地面對鉆柱的振動進行監測，沒有根據鉆柱的特性以及鉆具的具體情況建立相應的監測模型，因此傳統的監測方法不能準確地將鉆柱的真實狀況進行準確的反應，也不能進一步減少鉆柱相應事故的發生。20世紀90年代以后，隨著我國科技技術的迅猛發展，尤其是微電子技術與傳感技術的發展，開發出了動態的傳感元件以及高效的監測與應用系統，實現了鉆井動態數據的采集與應映，并且該項技術能夠將應用結果及時地反饋到地面，因此地面的工作人員便能夠實現對地下鉆井鉆柱情況實時監測與控制。

1.3 大位移井與水平井

大位移井主要是指的是水平井，當井的水平位移與垂直深度的比值大于2時，則稱該井為水平井或者是定向井，當比值大于3時，則稱該井為特大位移井。根據相關研究顯示，在全球水平位移超過7000m的井約有20口，而水平位移在10000m以上的全球僅有三口。大位移井的斜井段較長，一般來說大位移井的井段幾乎在3000m以上，因此在大位移井中進行鉆井應該特別注意井眼的清潔以及井下鉆柱的摩擦阻力。水平鉆井技術發展至今已經取得了一定的成就，現代的水平鉆井技術與傳統的水平鉆井技術相比較，不僅鉆井成本得到了顯著的降低，同時鉆井的效率也得到了成倍的提高。

1.4 多分支井與重入井鉆井技術

在20世紀90年代后期，西方等一些發達國家開始大力發展多分支的鉆井技術，并且當時該項技術被認定為21世紀石油工業的重要技術。多分支井技術是在一口主井眼的底部鉆出兩口或者是多口進入油氣藏的分支井眼，主井眼既可以是直井，也可以是水平井，甚至可以是斜井，而分支井則多為水平井、波浪式水平井以及定向斜井。多分支井可以在同一個主井中實現多個油氣層的開采，同時多分支井還可以從老井中鉆分新的分支井，老井中鉆分支井就是人們所說的重入鉆井。重入鉆井不僅能夠充分利用已有的油田管道以及井場和設施，同時還能將老井作為新的主井，這樣不僅能夠極大地簡化了石油的開采步奏，同時也在一定的程度上提高了石油開采的經濟效益。

1.5 欠平衡井鉆井技術

雖然欠平衡井鉆井技術在20世紀初期便提出來了，但是該項技術一直到20世紀80年代才得到解決。欠平衡壓力鉆井又稱為有控制的負壓鉆井，其具有以下的優良特征：（1）能夠避免井內液體滲入地層，減少油氣層滲漏對環境的污染程度；（2）能夠及時發現新的油氣層；（3）能夠有效消除鉆井時井內液柱壓力對巖屑的“壓持效應”，大幅度提高機械的鉆速，提高石油開采的效率。總而言之，欠平衡井的鉆井技術能夠及早發現油氣層，同時還能進一步提高石油的開采效率與油井的產能，因此在20世紀90年代該項技術便得到了廣泛的推廣與應用。

2 現代石油鉆井技術的發展趨勢

通過對近50年石油鉆井發展進程的分析并結合國際石油工業發展的趨勢，我們可以清楚地知道我國現代石油鉆井技術的發展趨勢主要有兩方面：

2.1 向有利于新油氣藏與高油田的采收率方向發展

進入20世紀以后，油田的發展開始步入產業的中后期，尋找新的石油資源越來越困難，并且隨著石油的不斷開采，石油的產量開始迅速下降，尋找新油氣層和提高油田的采收率必然是石油鉆井技術發展的必然。信息化技術的發展為鉆井技術的進一步發展創造了良好的基礎條件，同時現有的水平井鉆井技術、欠平衡壓力鉆井技術以及多分支與重入鉆井技術也為其在這方面的發展提供了相應的技術支持，因此我們可以說現代石油鉆井技術向有

利于新油氣藏與高油田的采收率方向的發展是大勢所趨。

2.2 向信息化、智能化發展

隨著科技的迅速發展，目前很多產業已經逐步向信息化、智能化進行轉變，石油鉆井技術未來也必將向信息化、智能化靠攏。在進行井下作業時，可以將鉆井的參數以及導向工具的狀態以及液體參數等進行實時的測量，然后以全數字的方式進行實時的反饋，這種全數字化的信息化發展，不僅能夠有效地降低人們經驗主義對石油開采所造成的不良影響，同時全數字的信息化產業模式還能有效地提高石油生產的效率。當前的很多測試工具、導向鉆頭都開始向智能化進行發展，特別是近年來隨著鉆地層評價測試系統與自動控制的導向鉆井工具的成功研發與應用，更進一步地體現了現代石油鉆井技術向智能化發展的必然性。

參考文獻

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[2] 胡書勇，張烈輝，寥清碧，等.現代鉆井技術的發展與油氣勘探開發的未來[J].天然氣工業，2005，25（2）.

作者簡介：王一鳴（1992-），男，黑龍江大慶人，供職于大慶油田采油五廠，研究方向：自動化。

（責任編輯：蔣建華）