關于石油鉆井工程技術的探討

楊玉紅

摘 要：隨著我國經濟不斷快速發展，中國已經全面進入能源時代。石油能源產品作為能源時代中的主要資源，在生產和生活中占有不可或缺的地位，并且需求量不斷攀升，因此對石油產量的要求也愈來愈高。文章論述了我國石油鉆井技術的發展歷史，分析了我國石油鉆井技術現狀及技術優劣，探討了石油鉆井技術發展的重難點，并探討了石油鉆井技術未來的發展趨勢。

關鍵詞：石油工程；石油鉆井；鉆井技術

中圖分類號：TE242 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0063-02

Abstract： With the rapid development of China's economy， China has entered into the energy era. Petroleum energy products， as the main resources in the energy era， play an indispensable role in production and life， and the demand is rising， so the demand for oil production is becoming higher and higher. This paper discusses the development history of petroleum drilling technology in China， analyzes the present situation and advantages and disadvantages of petroleum drilling technology in China， and probes into the important and difficult points in the development of petroleum drilling technology. The development trend of petroleum drilling technology in the future is also discussed.

Keywords： petroleum engineering； petroleum drilling； drilling technology

引言

從二十世紀五十年代起，我國石油鉆井技術開始在實踐中不斷發展和成熟，迄今為止，已經獲得很高的技術成就。但與世界最尖端鉆井技術相比，仍存在一定的差距，并擁有很大的提升空間。石油資源仍是現階段我國甚至世界發展過程中主要的依賴能源之一，因此石油產量關系到一個國家發展的命脈。本文對我國石油鉆井技術的發展、技術現狀、技術優勢和劣勢、發展重難點以及技術發展趨勢進行了分析和探討。

1 國內石油鉆井技術發展歷史沿革

隨著我國工業生產需求不斷擴大，石油的需求量也隨之飆升。我國具有地大物博的特點，陸地石油儲量較高。我國在初期探索石油鉆井技術至今，在不斷摸索與創新中，逐漸形成了水平井、定向井、深井和超深井、小孔眼鉆井等鉆井完井技術，各項技術在理論分析和綜合實踐中不斷完善和進步。然而我國鉆井技術仍然與國外先進技術相差較多，在十九世紀六十年代后，隨著前蘇聯鉆井工程技術的引進，在此基礎上，我國進行了不斷地改革創新，探討和研發出更適合我國鉆井實際情況的工程技術，到了七十年代，隨著國外技術的不斷技術引進，我國開創了三大核心鉆井技術，即“噴射鉆井、優質輕鉆井液、高效鉆頭”，由此引發了噴射井技術的大范圍普及應用。隨后，在第七個五年計劃中，攻關叢式井以及定向井成為關鍵任務；第八個五年計劃中逐漸轉成水平鉆井；在此技術上，第九個五年計劃中，短半徑側鉆水平井技術成為核心研發技術。經過了近半個世紀的發展，我國石油鉆井技術得到了飛躍般的提升，這為進入二十一世紀后石油鉆井技術的不斷突破提供了良好的鋪墊，如大位移井鉆井技術、深井鉆井、欠平衡壓力鉆井等技術層出不窮。

2 我國石油鉆井技術現狀

2.1 井下自動化技術

自動化技術已經廣泛應用于各行業生產中，在石油鉆井工程中，自動化技術的可靠性、高效性和安全性等優點得到了淋漓盡致地體現。石油鉆井技術主要依賴于自動化技術中可提升深度探測精度、提高信息傳輸效率和能夠進行有效的安全控制。鉆井過程中的深度數據必須實時反饋，才能有效控制鉆頭精度，而在自動化技術中，PLC（可編程控制器）可以作為控制鉆頭轉速的精度，同時應用PID（比例、積分、微分調節）技術可以大大提高鉆頭鉆井的精度。在此基礎上，我國石油鉆井工程實踐中解決了不勝枚舉的難題，同時研制出了電磁波式EM-MWD、有線和無線隨鉆測量儀，該技術也為我國獲取了多項技術專利。值得一提的是，CGDS-1近鉆頭地質鉆井中，我國成為繼美國、俄羅斯后第三個可以熟練掌握并應用該技術的國家。

2.2 小井眼鉆井技術

小井眼鉆井技術在我國大部分石油公司中應用較廣并且應用效果較好，同時研制出的微尺寸TSD鉆頭就是針對這種小井眼的特性，在此基礎上，研制出了可以針對我國常見不同鉆井地質結構環境下不同的鉆井液，使鉆頭壽命得到了有效延長。此外，經我國勝利和大慶兩座油田的不斷試驗和實踐，完成了小井眼水利等監測預警的研究，取得了豐碩的成果。

2.3 石油深井以及超深井鉆井技術

隨著石油的不斷開采，石油已經從淺層開采轉向深層開采，這就對石油深井和超深井鉆探技術提出了有要求，因此我國在這方面的科研技術支持及投入較大，并經過多年的研發實踐，同樣取得了重大突破。僅截止到2008年我國就完成了近三百口井，其絕大部分都是以深井和超深井為主，隨后，我國更是加大了深井和超深井鉆探技術發展的支持力度，對其技術的應用頻次也愈加提高，在技術層面同樣取得了有效的提升。endprint

3 中國鉆井技術優勢

3.1 政府支持力度大

我國政府對石油鉆井工程技術的扶持力度自始至終很大，為石油鉆井工程提供了大量的資金支持，不僅對工程施工進行資金投入，也對人員選拔、人員培養等方面投入很多財力，始終以綜合提高我國石油鉆井技術為目標，鼓勵石油鉆井技術的研發、更新和人才的引用，培養出一代又一代的石油鉆井技術骨干，為我國石油鉆井工程技術的“硬件”與“軟件”實力提升打下堅實的基礎。

3.2 高水平的技術基礎

我國經濟不斷發展，我國各類科學技術水漲船高，石油鉆井工程技術也不例外，在全面發展的新形勢下和社會整體科學實力的進步，石油鉆井技術得到了良好的發展環境。例如，隨著自動化技術、電氣技術、電子技術、物理材料技術、化學技術等不斷取得新的高水平成績，其優秀成果往往能夠為石油鉆井工程技術保駕護航，不斷突破石油鉆井技術的瓶頸。

3.3 我國對石油能源依賴性較強

雖然新能源的引入開始逐漸替代石化能源，但是就目前而言，石油仍是我國生產生活中主要需求的能源形式，我國對石油能源的依賴程度依然較高，這也形成了石油能源的市場，為我國石油勘探及鉆井開采行業發展注入了“強心劑”，只有石油鉆井技術不斷發展、開采效率持續提高，才能夠滿足我國對石油資源日益加重的需求。

4 石油鉆井技術發展重難點

雖然我國石油鉆井技術經過長達幾十年的發展和革新，但依舊面臨著諸多挑戰。眾所周知，石油是短期內不可再生的能源，隨著這些年來的不斷開采，油田不斷減少甚至枯竭，全世界的油氣勘探和開采逐漸由陸地發展至海洋、從淺層開采向深層甚至超深層開采，石油鉆井工程技術遇到了新的挑戰與難題。

對比國外技術，我國石油開采技術在自動化鉆頭、旋轉導向系統、高效鉆頭等方面存在巨大的差距，并擁有較大的提升空間。在井下作業方面，我國井下作業裝備質量較差、裝備成本過高，都限制了我國深或超深井開采技術，提高鉆井裝備、配套工具質量是接下來必須面對的問題。在工程技術方面，我國雖有自主創新，但鉆井技術大方向還是以模仿國外先進技術為主，始終“抓不到”國外核心技術點，而鉆井關鍵核心技術和工具材料仍以國外進口為主，制約了我國石油鉆井工程技術的發展。

對于深井和超深井的操作中，除了裝備和工具質量不足外，在深井環境下的通訊系統不夠穩定；深層井壁的失穩情況比較突出；超深層地層狀態規律不同于淺層等等。只有解決這些關鍵技術難題，才能夠在深井和超深井鉆探中取得重大突破。

對于海洋鉆井技術中，如何克服海面多變的環境因素（如大風、大浪等）、如何克服氣流和淺水層的影響、如何克服海底壓強帶來的挑戰、如何解決水下操作工具、操作機器人、操作平臺等關鍵技術難題、如何克服海底低溫和超低溫、如何應對南北極開采環境附近的浮冰等等，都是需要突破的重難點。

5 我國石油鉆井技術發展趨勢

海洋中的石油藏量相當巨大，因此隨著鉆井平臺從陸地逐漸轉向海面，一些陸地鉆井技術不能夠直接應用，必須經過一定的技術革新后才能進行有效應用，這段時間內，需要克服諸多的重點和難點問題。隨著我國工業機器人、自動化和智能化技術的快速發展，以及材料學近些年不斷取得的突破和成就，為我國海上石油鉆井技術提供了良好的技術支持，為海下鉆井工具、鉆井材料、海下操作機器人等關鍵問題提出了可靠的解決方案。

6 結束語

綜上所述，石油資源仍然是我國現階段發展中不可缺少的資源之一，石油產業的發展也關系著我國發展的命脈，只有不斷提升石油鉆井技術，不斷解決新環境下的石油鉆井產生的問題，不斷攻克施工鉆井技術的重難點問題，才會為我國的全面發展貢獻出一份不可或缺的力量。

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