现代石油钻井技术50年进展和发展趋势

摘要：随着社会的改革与经济的进步，我国人民的生活水平得到了提高。石油作为人们日常生产和生活的主要能源之一，其社会需求量也呈现出上升的趋势，加快我国石油产业的发展势在必行。文章对近五十年石油钻井技术的发展历程进行了回顾，并分析了石油钻井技术的现状，明确指出了钻井技术今后的发展趋势。

关键词：石油生产；钻井技术；石油资源；石油产业；石油开采 文献标识码：A

中图分类号：TE951 文章编号：1009-2374（2015）22-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.075

1 现代石油钻井技术50年进展分析

1.1 井下测量与评价技术

第一次在钻定向井中使用MWD是在20世纪80年代，将MWD与近钻头测斜器配合使用，能够有效地得出钻井的方位角与井的斜度，并求出井眼的实时偏差矢量，实现几何向导的功能。在20世纪80年代末期，随钻测井仪（LWD）的问世，又进一步促进了石油钻井工艺的发展。随钻测井仪除了能够将井下的信息实时传输到地面并进行详细记录以外，还能够实时检测异常高温层，及时调整钻井液的性能，形成保护油气层和近平衡钻井，另外，随钻测井仪还具有不占用钻机时间的特点，因此该项技术能够有效降低油气层浸泡的时间以及完井的时间，同时也大大减少了油气层对环境所造成的污染。

随着MWD与LWD发展的逐渐成熟，在20世纪90年代，这两项技术便进行了有机的结合，形成了新的随钻地层评价测试技术（FEMWD）。同时产生的还有集成钻井信息系统，该系统不仅具有实时测试的功能，同时还能够对钻井液密度、应力状况、扭矩波动以及流动压力与井斜等数据进行传输，另外该系统还能对钻底层的电阻率以及岩石的密度等进行详细的测量，因此该系统能够分别所钻岩石的层位边界，从而能够有效避免误入其他层位现象的发生。

1.2 井下钻井数据的实时采集与应用技术

在进行旋转钻井时，钻柱在钻井时会存在扭转、转向以及横向的振动，在振动式钻头便很可能出现短暂离开井底，出现钻头空转的现象，这便会加大钻头的磨损程度，甚至会造成扭转振动、钻具脱落以及滑扣等事故的发生。传统的检测方法都是在地面对钻柱的振动进行监测，没有根据钻柱的特性以及钻具的具体情况建立相应的监测模型，因此传统的监测方法不能准确地将钻柱的真实状况进行准确的反应，也不能进一步减少钻柱相应事故的发生。20世纪90年代以后，随着我国科技技术的迅猛发展，尤其是微电子技术与传感技术的发展，开发出了动态的传感元件以及高效的监测与应用系统，实现了钻井动态数据的采集与应映，并且该项技术能够将应用结果及时地反馈到地面，因此地面的工作人员便能够实现对地下钻井钻柱情况实时监测与控制。

1.3 大位移井与水平井

大位移井主要是指的是水平井，当井的水平位移与垂直深度的比值大于2时，则称该井为水平井或者是定向井，当比值大于3时，则称该井为特大位移井。根据相关研究显示，在全球水平位移超过7000m的井约有20口，而水平位移在10000m以上的全球仅有三口。大位移井的斜井段较长，一般来说大位移井的井段几乎在3000m以上，因此在大位移井中进行钻井应该特别注意井眼的清洁以及井下钻柱的摩擦阻力。水平钻井技术发展至今已经取得了一定的成就，现代的水平钻井技术与传统的水平钻井技术相比较，不仅钻井成本得到了显著的降低，同时钻井的效率也得到了成倍的提高。

1.4 多分支井与重入井钻井技术

在20世纪90年代后期，西方等一些发达国家开始大力发展多分支的钻井技术，并且当时该项技术被认定为21世纪石油工业的重要技术。多分支井技术是在一口主井眼的底部钻出两口或者是多口进入油气藏的分支井眼，主井眼既可以是直井，也可以是水平井，甚至可以是斜井，而分支井则多为水平井、波浪式水平井以及定向斜井。多分支井可以在同一个主井中实现多个油气层的开采，同时多分支井还可以从老井中钻分新的分支井，老井中钻分支井就是人们所说的重入钻井。重入钻井不仅能够充分利用已有的油田管道以及井场和设施，同时还能将老井作为新的主井，这样不仅能够极大地简化了石油的开采步奏，同时也在一定的程度上提高了石油开采的经济效益。

1.5 欠平衡井钻井技术

虽然欠平衡井钻井技术在20世纪初期便提出来了，但是该项技术一直到20世纪80年代才得到解决。欠平衡压力钻井又称为有控制的负压钻井，其具有以下的优良特征：（1）能够避免井内液体渗入地层，减少油气层渗漏对环境的污染程度；（2）能够及时发现新的油气层；（3）能够有效消除钻井时井内液柱压力对岩屑的“压持效应”，大幅度提高机械的钻速，提高石油开采的效率。总而言之，欠平衡井的钻井技术能够及早发现油气层，同时还能进一步提高石油的开采效率与油井的产能，因此在20世纪90年代该项技术便得到了广泛的推广与应用。

2 现代石油钻井技术的发展趋势

通过对近50年石油钻井发展进程的分析并结合国际石油工业发展的趋势，我们可以清楚地知道我国现代石油钻井技术的发展趋势主要有两方面：

2.1 向有利于新油气藏与高油田的采收率方向发展

进入20世纪以后，油田的发展开始步入产业的中后期，寻找新的石油资源越来越困难，并且随着石油的不断开采，石油的产量开始迅速下降，寻找新油气层和提高油田的采收率必然是石油钻井技术发展的必然。信息化技术的发展为钻井技术的进一步发展创造了良好的基础条件，同时现有的水平井钻井技术、欠平衡压力钻井技术以及多分支与重入钻井技术也为其在这方面的发展提供了相应的技术支持，因此我们可以说现代石油钻井技术向有

利于新油气藏与高油田的采收率方向的发展是大势所趋。

2.2 向信息化、智能化发展

随着科技的迅速发展，目前很多产业已经逐步向信息化、智能化进行转变，石油钻井技术未来也必将向信息化、智能化靠拢。在进行井下作业时，可以将钻井的参数以及导向工具的状态以及液体参数等进行实时的测量，然后以全数字的方式进行实时的反馈，这种全数字化的信息化发展，不仅能够有效地降低人们经验主义对石油开采所造成的不良影响，同时全数字的信息化产业模式还能有效地提高石油生产的效率。当前的很多测试工具、导向钻头都开始向智能化进行发展，特别是近年来随着钻地层评价测试系统与自动控制的导向钻井工具的成功研发与应用，更进一步地体现了现代石油钻井技术向智能化发展的必然性。

参考文献

[1] 杨春旭，韩来聚，步玉环，等.现代垂直钻井技术的新进展及发展方向[J].石油钻探技术，2007，35（1）.

[2] 胡书勇，张烈辉，寥清碧，等.现代钻井技术的发展与油气勘探开发的未来[J].天然气工业，2005，25（2）.

作者简介：王一鸣（1992-），男，黑龙江大庆人，供职于大庆油田采油五厂，研究方向：自动化。

（责任编辑：蒋建华）