新型钻井技术发展研究

赵保文

【摘要】随着科学技术的不断进步，新技术新工艺的发展应用，石油钻井技术也得到了长足的发展。随着石油勘探开发难度的增加，給钻井技术提出了更高的要求，钻井提速提效技术需要进一步的研究发展，进而满足复杂的勘探地质条件，提高石油钻井的效率，增加原油的可采储量。近年来新型钻井技术不断的发展应用，提高了石油钻井的质量和效率，文章通过调研与理论研究，分析了自动化智能钻井技术、激光破岩钻井技术的原理及发展现状，对于进一步的提高石油钻井的质量和效率具有重要的意义。

【关键词】新型 钻井技术 发展 原理 现状

钻井技术经过不断的发展，由最初简单的顿钻钻井技术，经过不断的改进发展，发展到先进的旋转钻井技术，旋转钻井技术大大的提高了钻井的效率，现代石油钻井基本上采用的都是旋转钻井技术，通过井底钻头冲击旋转运动，破碎井底岩石，完成石油钻井过程。我国的石油钻井技术起步晚，但是随着我国石油工业的发展，石油钻井技术也得到了飞速的发展，石油钻井新技术和新装备逐渐被开发应用，石油钻井向着自动化、智能化方向发展，随着钻井新技术新方法的不断发展应用，石油钻井的质量越来越高，成本越来越低，钻井效率也得到了较大的提升。文中研究分析自动化智能钻井技术和激光破岩钻井技术，为这些技术不断的推广应用打下坚实基础。

1 自动化智能钻井技术

自动化智能钻井技术是现代钻井技术发展的重要目标，也是石油钻井工程技术人员不断研究努力的方向，自动化智能钻井技术是一项集多项自动化技术于一体的集成技术，包括钻井过程中每一个部分的自动化和智能化，包括钻井过程中的地质导向技术、随钻地震测量技术，智能钻杆传输，钻杆自动化系统等部分，钻井自动化和智能化涉及到的学科种类多，研究量大，技术难度高，但是随着自动化智能钻井技术不断研究应用，石油钻井将会发生革命性的变化。在自动化智能钻井中，井下闭环自动化系统是关键部分，井下闭环自动化技术主要包括地面的检测系统、信号传输系统、井下自动化工具、井下测量装置和井下信号传输系统。井下测量装置可以实现对钻井参数的测量，钻头的钻压、扭矩、钻杆内的压力、钻井液的压力变化等，通过这些参数可以实时的了解井下钻头的工作状况，防止了井下事故的发生。井下测量装置的还可以实现对钻井井眼轨迹参数的测量，井眼轨迹的方位角、井斜角等，通过这些参数可以保证钻井井眼轨迹的正确性，提高石油钻井的质量。根据测得的井眼轨迹参数，结合井下自动化工具，可以实现井眼轨迹参数及时的修正，保证钻头按预定的轨迹前进，减少钻井的起下钻次

数，提高石油钻井的效率。信号传输系统，将井底闭环自动化系统的信号传输到井口的自动化智能钻井技术的地面监测系统，地面监测系统根据从井下传输来的井下参数，分析井下钻井的工作状况和井下钻头所钻遇的地层情况，及时的调控井下闭环自动化系统的工作参数，保证井底钻头处在最优的工作状态和最优的井眼轨迹中。智能钻杆技术是提高井下信号传输效率的重要措施，现阶段限制钻井自动化智能化发展的主要瓶颈之一就是井下信号的传输问题，通过智能钻杆技术，可以有效的提高钻井信号传输的准确度和传输的速率。保证了地面监测系统信号及时的传递给井下自动化闭环系统。

2 激光钻井钻井新技术

激光破岩钻井技术改变了传统旋转钻井技术，依靠高扭矩、高钻压来实现钻头的高效破岩，这种方法在深井复杂地层的钻井中，存在着速度慢、成本高的难题，而且对设备的损耗较大，近几年发展起来的激光钻井技术就可以有效的解决这些问题。激光的破岩实验结果表明，利用激光的高能聚焦作用，照射到坚硬的岩石上，可以破碎坚硬的岩石，而且这种破岩方式效率高，花费的成本少，具有较高的应用前景。激光破岩的原理就是通过将高能激光照射到岩石表面，在岩石的表面产生较高的温度，当温度升高的一定值，岩石在瞬间就从固态变成液态或者气态，然后在高速气体的携带下，将融化后的岩石带走。激光的破岩没有接触到岩石，能量的损耗小，破岩的效率较高。在激光破岩的过程中，激光发射器的功率越大，其破碎岩石的速度越快，而且更易于破碎坚硬的岩石。同一种岩石在淹没条件下，破碎需要的激光器的功率要高。激光器发射激光脉冲的间隔时间越长，激光束的比能下降。通过采用多束激光同时照射，并且结合高速气体吹扫的方式，可以有效的提高激光的破岩面积和破岩的效率。多束激光的实验比能要优于单数激光的实验比能。随着激光器的发射频率的增加，岩石融化的概率逐渐降低。在淹没条件下的激光破岩实验，激光发射产生的气泡有助于岩石碎屑的及时携带。在实验过程中，在激光束的作用下，在光束路径上产生液体的沸腾现象，同时会在附近产生大量的气泡，气泡的爆破可以提高岩石破碎的效率，而且有助于岩屑的携带。但是在液体沸腾汽化的过程中，也会消耗大量的能量，如果要在淹没条件下，实现激光的高效破岩，需要大功率的激光器和高效的激光传输系统，从而保证激光束到达岩石具有较高的能量。虽然激光器在破岩的过程中，具有较大的优势。但是由于大功率激光器没有得到广泛的应用，而且在激光破岩的过程中产生的岩石碎屑，如果不能及时的排除，容易造成激光的重复破碎，造成了能量的损失，同时还降低了激光破岩的速度。最后在长距离的激光传输方面也受到了限制，但是随着激光技术的不断发展，激光破岩钻井技术一定会凸显出自身的优势，逐渐得到发展应用。激光钻井技术是石油钻井发展一个重要方向，随着激光破岩技术的不断发展，激光钻井技术也会逐步的发展应用，石油钻井技术将会更加的简单、高效、快速。

3 结束语

随着科学技术的不断进步，石油钻井技术也在飞速发展，新型的钻井技术不断的被开发应用，极大的提高石油钻井的质量和效率。文章通过研究，分析了自动化智能钻井技术和激光破岩钻井技术的技术原理及工艺流程等。自动化智能钻井技术涉及到的领域广，技术难度高。主要包括地质导向技术、随钻地震测量技术，智能钻杆传输，钻杆自动化系统等部分。激光钻井技术改变了传统旋转钻井方式，提高了石油钻井破岩的效率，具有广阔的发展应用前景。文章的研究为提高石油钻井速度和降低钻井成本奠定了基础。

参考文献

[1] 唐志军，韩来聚，刘新华.自动化智能化钻井技术进展[J].石油地质与工程，2009

[2] 甘云雁，陈利.新型钻井技术：激光钻井的研究进展[J].科技导报，2005