現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

李 雄

（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，石油能源的需求量也與日俱增。在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的同時(shí)，現(xiàn)代鉆井技術(shù)也處在發(fā)展的快車道，我國(guó)鉆井技術(shù)也在不斷完善。由于現(xiàn)代信息技術(shù)的普及應(yīng)用，智能化成為鉆井技術(shù)發(fā)展的新方向。本文的主要內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)代鉆井技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展的有關(guān)方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。

一、石油鉆井技術(shù)的科學(xué)化

石油鉆井技術(shù)的科學(xué)化主要體現(xiàn)在智能化與信息化兩方面，鉆井技術(shù)向著自動(dòng)化鉆井的方向發(fā)展，目前取得的成果主要有以前幾個(gè)方面：

1 檢測(cè)技術(shù)方面的新技術(shù)有井下信息及時(shí)檢測(cè)技術(shù)，這一檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)內(nèi)容包括隨鉆測(cè)量、隨鉆地震、隨鉆測(cè)井以及隨鉆地層評(píng)價(jià)等，能夠?qū)︺@井過程中的鉆井參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)等相關(guān)信息進(jìn)行監(jiān)控傳遞和分析。

2 井下向?qū)С霈F(xiàn)，井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)在實(shí)際中得到應(yīng)用。

3 鉆井技術(shù)和方法進(jìn)一步創(chuàng)新，開發(fā)的效率得到提高，比較典型的技術(shù)有欠平衡壓力鉆井技術(shù)和多分支井鉆井技術(shù)、連續(xù)油管鉆井技術(shù)。

4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)在石油勘探中起著重要的作用，促進(jìn)了石油的勘探與開釆，提高了管理水平，鉆井系統(tǒng)的信息化逐步實(shí)現(xiàn)。

二、測(cè)量與評(píng)價(jià)技術(shù)不斷進(jìn)步

MWD與近鉆頭測(cè)斜器（MNB）在定向井中進(jìn)行了結(jié)合運(yùn)用，這樣更方便了鉆度量方位角和井斜角，更容易計(jì)算出井眼實(shí)時(shí)偏差矢量，幾何導(dǎo)向也因此得以實(shí)現(xiàn)。隨鉆測(cè)井 （LWD）可用來測(cè)量體積密度、地層電阻率以及中子孔隙度，進(jìn)行自然伽馬測(cè)井等相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，目前已成為標(biāo)準(zhǔn)的LWD，擁有實(shí)時(shí)地面?zhèn)鬏敼δ芎途聝x器芯片內(nèi)儲(chǔ)記錄功能。

在MWD、LWD和SWD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型技術(shù)是地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，通過隨鉆地質(zhì)評(píng)價(jià)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和隨鉆定向測(cè)量數(shù)據(jù)，采用人機(jī)對(duì)話的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的控制。這一鉆井技術(shù)對(duì)井眼移動(dòng)軌跡的控制是根據(jù)井下地質(zhì)的性質(zhì)來進(jìn)行的，隨鉆定向測(cè)量和隨鉆地層評(píng)價(jià)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在鉆井中的使用，對(duì)鉆頭周圍幾米內(nèi)的地質(zhì)性質(zhì)以及鉆頭與地質(zhì)界面以及地層流體界面的相對(duì)位置能夠及時(shí)進(jìn)行了解。有利于鉆頭的控制，方便在油氣層中作業(yè)。

隨鉆地震（SWD）的井下震源來自鉆井過程中鉆頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)，震動(dòng)的傳播信息經(jīng)過一定的處理，地層中各種相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠更及時(shí)的獲取，依據(jù)獲得的各種低層的數(shù)據(jù)，鉆頭前方未鉆底層的儲(chǔ)層巖石數(shù)據(jù)就能被估算出來，這樣一來就能夠更容易發(fā)現(xiàn)油氣層，使探井的成功率大大提高，隨鉆地震獲取的信息就是油藏的原始參數(shù)，由隨鉆地震剖面可以獲得井身軌跡的空間曲線，進(jìn)一步為井眼軌跡的控制提供方向。

三、井下技術(shù)的發(fā)展

（一）井下的閉環(huán)鉆井技術(shù)

鉆井技術(shù)在逐步走向信息化和智能化的過程中，閉環(huán)鉆井技術(shù)逐漸發(fā)展起來，目前已經(jīng)具有六項(xiàng)工作：

1 由鉆井參數(shù)地面測(cè)量和鉆井液錄井組成了地面測(cè)量工作。

2 井下的隨鉆測(cè)量工作。

3 數(shù)據(jù)收集工作。

4 地面計(jì)算工作。

5 數(shù)據(jù)的綜合解釋工作，這項(xiàng)工作通過整理測(cè)量的數(shù)據(jù)，為實(shí)際工作提供指導(dǎo)。

6 自動(dòng)化的地面操作控制工作。

7 通過智能化井下工具的使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制井下操作，整個(gè)操作系統(tǒng)由井下和地面兩大系統(tǒng)組成。

（二）井下動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集、處理與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳感檢測(cè)技術(shù)、微電子技術(shù)也不斷發(fā)展，鉆井動(dòng)態(tài)傳感檢測(cè)元件和高速數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及處理應(yīng)用系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，目前已經(jīng)能夠進(jìn)行井下數(shù)據(jù)采集，鉆井動(dòng)態(tài)診斷，并能夠?qū)⒃\斷結(jié)果發(fā)送到地面，對(duì)井下鉆井的運(yùn)行進(jìn)行控制。

（三）井下閉環(huán)鉆井的發(fā)展

1 井下閉環(huán)鉆井的現(xiàn)狀

如今的井下閉環(huán)鉆井技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)階段，分別是井下開環(huán)鉆井、井下半閉環(huán)鉆井、井下閉環(huán)鉆井和全閉環(huán)鉆井，發(fā)展到全閉環(huán)鉆井階段基本上已經(jīng)成熟，達(dá)到了井身軌跡能夠與人工脫離的目的，實(shí)現(xiàn)了井下鉆井的智能化，地面監(jiān)控和操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

2 井下閉環(huán)鉆井的導(dǎo)向工具和方法

井下閉環(huán)鉆井導(dǎo)向工具主要有滑動(dòng)式導(dǎo)向工具和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向工具，滑動(dòng)式導(dǎo)向工具的特點(diǎn)是在作業(yè)過程中，鉆柱不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，鉆柱沿井壁發(fā)生軸向滑動(dòng)，能夠?qū)鄣姆轿灰约熬苯嵌冗M(jìn)行調(diào)整，對(duì)井眼移動(dòng)的方向的控制可以不間斷，這種導(dǎo)向方法已經(jīng)成為主流。彎殼體馬達(dá)、彎接頭和導(dǎo)向動(dòng)力鉆具是主要的導(dǎo)向工具。這種導(dǎo)向方法的局限性是會(huì)帶來摩擦問題和井眼清潔問題。因?yàn)閷?dǎo)向時(shí)鉆柱不斷旋轉(zhuǎn)，所以被稱為旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向工具，這一工具對(duì)摩阻和井眼清潔問題起到了緩解的作用，典型的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具為可變徑穩(wěn)定器，可以在地面進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)井下的穩(wěn)定器進(jìn)行控制。通過井下穩(wěn)定器的直徑的控制來改變井下動(dòng)力的力學(xué)特征。其弊端是只能在簡(jiǎn)單的二維井身剖面中進(jìn)行使用。

結(jié)語(yǔ)

近年來，我國(guó)石油工業(yè)取得了不小的成就，石油產(chǎn)量逐年上升。與此同時(shí)，全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)不斷增強(qiáng)，我國(guó)石油鉆井業(yè)已經(jīng)逐步面向國(guó)際市場(chǎng)，參與其中競(jìng)爭(zhēng)。時(shí)下，信息化和智能化為國(guó)際鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)，我國(guó)鉆井技術(shù)也應(yīng)當(dāng)與國(guó)際接軌，不斷提高我國(guó)鉆井技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，保持我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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