對(duì)石油鉆井技術(shù)問題的探討

李星宇

[摘 要]目前，我國對(duì)石油的依賴程度排世界第二，由于我國是一個(gè)石油資源極其貧乏的國家，所以在工業(yè)生產(chǎn)中受到了很多限制。面對(duì)險(xiǎn)峻的國情，如何轉(zhuǎn)變這種形勢(shì)則變的尤為重要，而最主要的應(yīng)該是提高石油鉆井技術(shù)，使開發(fā)利用達(dá)到最優(yōu)。要想了解地下地質(zhì)情況，證實(shí)一探明的構(gòu)造是否有油、含油面積和油氣儲(chǔ)量，并把石油、天然氣從地下開采出來，就需要鉆井。因此鉆井是尋找和開發(fā)石油的主要手段，本文針對(duì)我國目前的石油鉆井技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究和探討。

[關(guān)鍵詞]鉆井 石油鉆井 鉆井技術(shù)

中圖分類號(hào)：F426.22；F406.72；F224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）01-0079-01

一、引言

鉆井是利用一定的機(jī)械設(shè)備將地層鉆開一個(gè)井眼的過程。我國是世界上最早進(jìn)行鉆井采油國家之一。遠(yuǎn)在兩千多年前（1521年），在四川嘉州一帶鉆成的井中采出了油。這口井比美國所謂的“世界第一口井”（1859年）要早三百多年；比俄羅斯自稱的“世界第一口采油井”（1848年）也要早很多年。由此可見我國的古代石油開始并不晚，可是現(xiàn)代石油現(xiàn)狀并不樂觀。

就鉆井工程而言，地層的勘探面臨著地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壓力層系多、井下高溫等難題；在西部和南方海相地區(qū)，面臨著超深井鉆探、地質(zhì)構(gòu)造斜度大、地層壓力復(fù)雜多變等難題；在海外，面臨著地質(zhì)資料不全、超長段鹽層下的勘探難題，這些都是目前鉆井工程技術(shù)面臨的緊迫的攻關(guān)任務(wù)。在開發(fā)方面，東部老區(qū)由于進(jìn)入開發(fā)中后期，邊際油藏、薄油層及特殊巖性油藏和低滲透油藏開發(fā)成為主攻方向，鉆井工程技術(shù)舉足輕重。西部新區(qū)降低噸油成本、提高開發(fā)效益的要求，對(duì)鉆井工程技術(shù)和保護(hù)油氣層提出了許多新的課題?？梢哉f，鉆井工程技術(shù)已經(jīng)成為勘探開發(fā)的先頭“攻城”部隊(duì)。

二、鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：

1、向快速、優(yōu)質(zhì)高效、低成本方向發(fā)展。

積極采用高性能螺桿鉆具和新型鉆頭、高壓噴射鉆井、小井眼鉆井、連續(xù)管鉆井、套管鉆井、隨鉆測(cè)量、隨鉆測(cè)井、隨鉆測(cè)試技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向與地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、垂直鉆井技術(shù)、按壓鉆井技術(shù)、可膨脹管應(yīng)用技術(shù)、氣體鉆井技術(shù)與裝備、全過程欠平衡鉆井技術(shù)、超深井技術(shù)及萬米深井鉆探裝備、隨鉆地震技術(shù)等新技術(shù)、新方法，努力提高鉆井水平與效率。

2、采用水平井、大位移井、多分支井等MRC技術(shù)提高油田開發(fā)的綜合效益。

自水平井技術(shù)獲得進(jìn)展以來，出現(xiàn)了明顯的專業(yè)分工和作業(yè)中的合作，現(xiàn)在這種趨勢(shì)更加明顯。測(cè)試工具開發(fā)和應(yīng)用，多分支井完井管柱系統(tǒng)開發(fā)，都體現(xiàn)了專業(yè)服務(wù)公司和作業(yè)者之間的專業(yè)分工和作業(yè)合作趨勢(shì)。這種趨勢(shì)有利于新技術(shù)、新工藝的研究和應(yīng)用。

3、向更加注重QHSE方向發(fā)展，鉆井安全和環(huán)保問題得到更加廣泛的重視。

4、向更有利于保護(hù)油氣層的方向發(fā)展。積極采用優(yōu)質(zhì)鉆井液和完井液，更好地保護(hù)油氣層。

20世紀(jì)90年代以來，為了減輕鉆井廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，國外和國內(nèi)一些公司特別注重各種新型低污染鉆井液的開發(fā)，包括研制各種新型低毒無害的化學(xué)添加劑，以替代傳統(tǒng)的化學(xué)添加劑，如甲酸鹽基鉆井液完井液體系、甘油聚合物鉆井液、酯基鉆井液體系和仿油性水基鉆井液。另外，還利用氣體或泡沫作為鉆井流體來實(shí)施鉆井，這些鉆井液已在國內(nèi)油田應(yīng)用，既保護(hù)了油氣層，又減少了對(duì)環(huán)境的污染。

5、以信息化、智能化為基礎(chǔ)和特點(diǎn)向自動(dòng)化主向發(fā)展：

采用地面自動(dòng)化鉆機(jī)配合井下旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，不斷強(qiáng)化對(duì)鉆井和地層的實(shí)時(shí)監(jiān)控；通過衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，建立鉆井信息數(shù)據(jù)綜合管理與適時(shí)應(yīng)用的鉆井遠(yuǎn)程快速?zèng)Q策系統(tǒng)。

智能化鉆井系統(tǒng)是自動(dòng)化鉆井的核心，是多種高新技術(shù)和產(chǎn)品的進(jìn)一步研究和開發(fā)，其微型化的發(fā)展趨勢(shì)，可望在21世紀(jì)前半葉實(shí)現(xiàn)，隨著鉆井過程中工具位置、狀態(tài)、流體水力參數(shù)、地層特征參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)試、傳輸、分析和控制指令的反饋、執(zhí)行再修正、鉆井信息日益數(shù)字化，越來越脫離了人的經(jīng)驗(yàn)性影響和控制，鉆進(jìn)過程逐步變成一個(gè)可用數(shù)字描述的確定性過程。當(dāng)前出現(xiàn)和正在發(fā)展的三維成像技術(shù)就是鉆井信息數(shù)字化的一個(gè)典型例證。

三、國內(nèi)鉆井技術(shù)、裝備方面與國外存在差距

在鉆井裝備方面，國外正實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，初步具備智能化，達(dá)到有效、安全、快速、經(jīng)濟(jì)的要求，鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)模塊化、高運(yùn)移性，滿足各種地貌條件下作業(yè)需要，各種特殊工藝井的井下工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。但國內(nèi)特殊工藝井井下工具的高端產(chǎn)品仍主要依賴進(jìn)口，高運(yùn)移性的中淺井鉆機(jī)和機(jī)械化、自動(dòng)化工具與裝備還正處在試驗(yàn)階段。

在鉆井核心技術(shù)與前沿技術(shù)研發(fā)方面，目前國內(nèi)還基本處于跟蹤模仿國外先進(jìn)鉆井技術(shù)階段。國外已成熟的技術(shù)，國內(nèi)往往才開始模仿研究或引進(jìn)技術(shù)，時(shí)間落后5—10年。如國外研發(fā)的多種隨鉆測(cè)井系統(tǒng)、近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、垂直鉆井系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)等在上個(gè)世紀(jì)90年代就已商業(yè)應(yīng)用，而國內(nèi)在這些技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)工作仍處于追趕階段。而且缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)工具與儀器，使得我國鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展受制于國外。

在解決復(fù)雜地層深井鉆井井下復(fù)雜問題方面差距并不大。

四、鉆井技術(shù)重點(diǎn)研究方向

面對(duì)這些新要求，石油工程技術(shù)必須在科技創(chuàng)新重點(diǎn)、科研攻關(guān)方向上進(jìn)行新的調(diào)整，在關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)勢(shì)技術(shù)上尋求突破。在為提高鉆井速度、降低鉆井成本提供技術(shù)支撐的傳統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)域，要瞄準(zhǔn)世界前沿的鉆井新技術(shù)，全面分析影響鉆井速度和效率的各項(xiàng)因素，重點(diǎn)在鉆井工藝、井下測(cè)量儀器、井下實(shí)用工具、新型鉆井液、先進(jìn)的鉆井完井技術(shù)等方面開展有針對(duì)性的立項(xiàng)攻關(guān)，力爭(zhēng)迅速形成成果并盡快轉(zhuǎn)化，要提升石油鉆井技術(shù)，必須在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化自主創(chuàng)新，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，這既是參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、壯大發(fā)展實(shí)力的需要，也是促進(jìn)石油工程技術(shù)邁入全新發(fā)展階段的需要。

五、總結(jié)

經(jīng)過歷代鉆井人員的努力，國內(nèi)各油田鉆井隊(duì)伍不斷壯大，鉆井裝備水平逐漸提高，生產(chǎn)管理水平實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，眾多先進(jìn)鉆井技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。但是，隨著油田開發(fā)的不斷深入，油田開采難度逐漸加大，勘探開發(fā)有了更高的要求，這給鉆井技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)，鉆井難度不斷加大。相信在鉆井人員在苦難面前一定能夠正確面對(duì)，一定能夠不斷的進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，一定能夠不斷解決世界性難題，為油田勘探開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《鉆井技術(shù)論文集》魯小輝 主編

[2] 中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013年

[3] 《石油工業(yè)概論》