钻井技术在地质勘探中的研究与应用

梁轩 魏凯

我国油气资源总储量相对丰富，但至今已探明油气储量在总储量中占据的比例依旧偏低，对我国油气资源的总体利用率还远远不够。相比于发达国家，国内的钻探技术起步较晚，与其始终存在一定的技术差距。《石油钻井》一书概述了国内外钻井技术的重要发展历程及其主要应用领域，分析比较了国内外钻井技术的研究现状，总结了我国技术层面上存在的不足及面临的关键问题，结合实际工程实例，展示了其在地质勘探领域的应用。

国内地质钻探技术经过数十年的发展已取得了阶段性成果，被广泛应用于各个领域的勘探工作，主要涉及矿产资源、地下水资源、地质灾害及实际工程施工等领域。矿产及地下水资源方面的应用目的主要是为了摸清其在地下的赋存位置、形式及数量，进而为我国后续资源的有效开发利用提供一定的资料依据;地质灾害方面是由于地面人类的生产建设等活动加剧了自然灾害，如泥石流、地面坍塌及地震等灾难的频繁发生，而地质钻探技术的成熟应用可适时地发觉地质缺陷区域，尽可能地完成地质灾害的有效避除及防治工作，为人类生产建设施工提供有效参考;其在实际工程方面（桥梁、水库、加油站等）的应用可指导人类施工建设过程中对软土地基等缺陷区域进行及时改造加固或有效避开;此外，地质钻探技术也与人类文明建设中的其他多个领域（考古、住房及农业等）密切联系并得到了充分应用。

随着石油科技的不断进步，钻探技术主要有8种形式。最常见的为反循环钻探技术，其在钻探过程中有空气和水力两种循环介质，前者是通过对空氣的压缩、传输、膨胀来实现对岩层的冲击，后者是利用水到达孔底为钻头提供驱动力。两种方式适用地区不同，各有利弊，但相比来说空气驱钻进成本较低，而水力钻进则更准确。随后基于常规回转钻探技术，改进开发了液动潜孔锤钻探新技术，其通过冲洗液驱动潜孔锤，再传递至前端钻头，以实现对岩石的冲击。该项技术相比于回转钻探提高了钻探效率并降低了成本，但在实际应用中应注意液动锤的磨损并进行适时维护。不同于前两者的是，绳索取芯技术的应用打破了传统钻进需要钻杆的特点，其充分结合了打捞工具及岩芯管二者的使用，其钻进灵活，避免了更换钻头，减少了钻机的动力消耗及工作强度，但其只能实现较浅深度的钻进。同时还有结合实际地质条件对以上3种技术的组合应用，充分发挥各自的优势，达到优势互补扬长避短的目的。定向接井技术是定向地质钻探及水平井的结合，实现地下井间的连通，此种技术工艺较复杂，需要多种工具的配套使用，其主要应用于固体矿产资源的地质勘探工作中，在油气领域应用较为受限。新型节水钻探工艺则主要是针对地质干旱或附近表层缺水的区域提出，通过对钻具的优化实现吸排水灵活，进而有效完成该地域的钻进工作。欧美国家研发的全液压动力头水文水井钻机，具备机动性强、配套工艺多及适用性广泛等优势，还能确保施工安全及钻进效率，而我国在该方面的技术工艺始终不够成熟。此外，还有新型冲洗液技术的应用，是目前应用最广泛的钻探技术，但其不仅需要润滑性、抗高温性及抗污染性等性能质量较高的冲洗液，还在钻进过程中容易出现杆壁结垢磨损等严重问题。

综上内容均在《石油钻井》一书中进行了详尽分析及讨论，对先进钻井技术的研究有助于全面准确地获取地质资源信息资料，为后续油气资源开发提供有利支撑。尽管钻井技术在地质资源勘探领域开发了多种多样的新型钻探技术及钻进工艺，进行了大量的应用研究，也取得了较突出的成果。在未来的实际工作中，一方面应结合实际地质条件选取合适的钻探技术，另一方面由于我国钻探技术相比于国外发达国家始终处于落后地位，与其存在显著性差距，因此，应加强在该方面的深入研究，推动我国钻探技术水平的进一步提高。