現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)50年進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)

摘要：隨著社會(huì)的改革與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國人民的生活水平得到了提高。石油作為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活的主要能源之一，其社會(huì)需求量也呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，加快我國石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)在必行。文章對(duì)近五十年石油鉆井技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行了回顧，并分析了石油鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀，明確指出了鉆井技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：石油生產(chǎn)；鉆井技術(shù)；石油資源；石油產(chǎn)業(yè)；石油開采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

1 現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)50年進(jìn)展分析

1.1 井下測(cè)量與評(píng)價(jià)技術(shù)

第一次在鉆定向井中使用MWD是在20世紀(jì)80年代，將MWD與近鉆頭測(cè)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(shí)時(shí)偏差矢量，實(shí)現(xiàn)幾何向?qū)У墓δ?。?0世紀(jì)80年代末期，隨鉆測(cè)井儀（LWD）的問世，又進(jìn)一步促進(jìn)了石油鉆井工藝的發(fā)展。隨鉆測(cè)井儀除了能夠?qū)⒕碌男畔?shí)時(shí)傳輸?shù)降孛娌⑦M(jìn)行詳細(xì)記錄以外，還能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)異常高溫層，及時(shí)調(diào)整鉆井液的性能，形成保護(hù)油氣層和近平衡鉆井，另外，隨鉆測(cè)井儀還具有不占用鉆機(jī)時(shí)間的特點(diǎn)，因此該項(xiàng)技術(shù)能夠有效降低油氣層浸泡的時(shí)間以及完井的時(shí)間，同時(shí)也大大減少了油氣層對(duì)環(huán)境所造成的污染。

隨著MWD與LWD發(fā)展的逐漸成熟，在20世紀(jì)90年代，這兩項(xiàng)技術(shù)便進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，形成了新的隨鉆地層評(píng)價(jià)測(cè)試技術(shù)（FEMWD）。同時(shí)產(chǎn)生的還有集成鉆井信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有實(shí)時(shí)測(cè)試的功能，同時(shí)還能夠?qū)︺@井液密度、應(yīng)力狀況、扭矩波動(dòng)以及流動(dòng)壓力與井斜等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，另外該系統(tǒng)還能對(duì)鉆底層的電阻率以及巖石的密度等進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量，因此該系統(tǒng)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(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 井下鉆井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與應(yīng)用技術(shù)

在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鉆井時(shí)，鉆柱在鉆井時(shí)會(huì)存在扭轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向以及橫向的振動(dòng)，在振動(dòng)式鉆頭便很可能出現(xiàn)短暫離開井底，出現(xiàn)鉆頭空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這便會(huì)加大鉆頭的磨損程度，甚至?xí)斐膳まD(zhuǎn)振動(dòng)、鉆具脫落以及滑扣等事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法都是在地面對(duì)鉆柱的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，沒有根據(jù)鉆柱的特性以及鉆具的具體情況建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)模型，因此傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法不能準(zhǔn)確地將鉆柱的真實(shí)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的反應(yīng)，也不能進(jìn)一步減少鉆柱相應(yīng)事故的發(fā)生。20世紀(jì)90年代以后，隨著我國科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)與傳感技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了動(dòng)態(tài)的傳感元件以及高效的監(jiān)測(cè)與應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鉆井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集與應(yīng)映，并且該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)?yīng)用結(jié)果及時(shí)地反饋到地面，因此地面的工作人員便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下鉆井鉆柱情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dāng)井的水平位移與垂直深度的比值大于2時(shí)，則稱該井為水平井或者是定向井，當(dāng)比值大于3時(shí)，則稱該井為特大位移井。根據(jù)相關(guān)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(jìn)行鉆井應(yīng)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(shù)發(fā)展至今已經(jīng)取得了一定的成就，現(xiàn)代的水平鉆井技術(shù)與傳統(tǒng)的水平鉆井技術(shù)相比較，不僅鉆井成本得到了顯著的降低，同時(shí)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(shù)

在20世紀(jì)90年代后期，西方等一些發(fā)達(dá)國家開始大力發(fā)展多分支的鉆井技術(shù)，并且當(dāng)時(shí)該項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)定為21世紀(jì)石油工業(yè)的重要技術(shù)。多分支井技術(shù)是在一口主井眼的底部鉆出兩口或者是多口進(jìn)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(gè)主井中實(shí)現(xiàn)多個(gè)油氣層的開采，同時(shí)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(chǎng)和設(shè)施，同時(shí)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(shí)也在一定的程度上提高了石油開采的經(jīng)濟(jì)效益。

1.5 欠平衡井鉆井技術(shù)

雖然欠平衡井鉆井技術(shù)在20世紀(jì)初期便提出來了，但是該項(xiàng)技術(shù)一直到20世紀(jì)80年代才得到解決。欠平衡壓力鉆井又稱為有控制的負(fù)壓鉆井，其具有以下的優(yōu)良特征：（1）能夠避免井內(nèi)液體滲入地層，減少油氣層滲漏對(duì)環(huán)境的污染程度；（2）能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)新的油氣層；（3）能夠有效消除鉆井時(shí)井內(nèi)液柱壓力對(duì)巖屑的“壓持效應(yīng)”，大幅度提高機(jī)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(shù)能夠及早發(fā)現(xiàn)油氣層，同時(shí)還能進(jìn)一步提高石油的開采效率與油井的產(chǎn)能，因此在20世紀(jì)90年代該項(xiàng)技術(shù)便得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。

2 現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

通過對(duì)近50年石油鉆井發(fā)展進(jìn)程的分析并結(jié)合國際石油工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，我們可以清楚地知道我國現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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(fā)展

進(jìn)入20世紀(jì)以后，油田的發(fā)展開始步入產(chǎn)業(yè)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(chǎn)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(shù)發(fā)展的必然。信息化技術(shù)的發(fā)展為鉆井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，同時(shí)現(xiàn)有的水平井鉆井技術(shù)、欠平衡壓力鉆井技術(shù)以及多分支與重入鉆井技術(shù)也為其在這方面的發(fā)展提供了相應(yīng)的技術(shù)支持，因此我們可以說現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)向有

利于新油氣藏與高油田的采收率方向的發(fā)展是大勢(shì)所趨。

2.2 向信息化、智能化發(fā)展

隨著科技的迅速發(fā)展，目前很多產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步向信息化、智能化進(jìn)行轉(zhuǎn)變，石油鉆井技術(shù)未來也必將向信息化、智能化靠攏。在進(jìn)行井下作業(yè)時(shí)，可以將鉆井的參數(shù)以及導(dǎo)向工具的狀態(tài)以及液體參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量，然后以全數(shù)字的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋，這種全數(shù)字化的信息化發(fā)展，不僅能夠有效地降低人們經(jīng)驗(yàn)主義對(duì)石油開采所造成的不良影響，同時(shí)全數(shù)字的信息化產(chǎn)業(yè)模式還能有效地提高石油生產(chǎn)的效率。當(dāng)前的很多測(cè)試工具、導(dǎo)向鉆頭都開始向智能化進(jìn)行發(fā)展，特別是近年來隨著鉆地層評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)與自動(dòng)控制的導(dǎo)向鉆井工具的成功研發(fā)與應(yīng)用，更進(jìn)一步地體現(xiàn)了現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)向智能化發(fā)展的必然性。

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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(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）