淺析石油鉆井固井技術(shù)應用

李鵬

摘 要：各國經(jīng)濟的快速發(fā)展離不開能源的支持，尤其我國對石油和煤炭資源的依賴程度相當之高。當前是我國綜合國力高速發(fā)展的時期，對石油能源的需求也處于較高水平。石油在開采過程中，鉆井技術(shù)和固井技術(shù)是最為關(guān)鍵的2項技術(shù)，其技術(shù)高低決定石油產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。該文對目前我國石油開采中的鉆井和固井技術(shù)應用和效率進行分析。

關(guān)鍵詞：石油；石油鉆井；固井技術(shù)

中圖分類號：TE24 文獻標志碼：A

石油資源是我國常用的傳統(tǒng)資源，雖然新能源技術(shù)正在發(fā)展，但我國國民經(jīng)濟的發(fā)生依然離不開象石油、煤炭等傳統(tǒng)不可再生能源。我國地大物博，已經(jīng)勘探完成的油田資源較為豐富，但是由于地質(zhì)條件的復雜程度不同，其開采難度也不同。我國石油開采起步較晚，技術(shù)雖然在世界范圍內(nèi)處于領先，但是與歐美國家相比還是相差較多。因此，我國為了達到持續(xù)快速發(fā)展的目的，必須提高我國石油技術(shù)以及石油產(chǎn)量，而保證這些的關(guān)鍵就是石油鉆井技術(shù)和手游固井技術(shù)的進步。

1 我國石油鉆井技術(shù)應用

1.1 深井與超深井的鉆井技術(shù)

一般情況下，深井指的是地面深度為4500 m～6 000 m的石油井；超深井指的是地面深度超過6 000 m的石油井。由于超過4 500 m井深的石油井鉆井難度便很大，對鉆井技術(shù)要求也就越高，井下工作的危險系數(shù)隨之增高。雖然深井與超深井開采難度大，但是深井與超深井內(nèi)所含有的資源比淺井更為豐富。在我國實施西部大開發(fā)背景下，我國在很多西部地區(qū)內(nèi)的復雜地形中實現(xiàn)了深井與超深井的鉆井工作，其中最具代表性的要數(shù)“塔里木盆地深1井”。這也是我國深井技術(shù)和超深井技術(shù)不斷成熟的標志，數(shù)據(jù)表明，在塔里木盆地深井中，深井鉆探技術(shù)所應用的工藝，是邊鉆井邊清理鉆井廢料的方式，隨著深度的不斷增加，該種工藝的缺點在于清理周期較長，深度越大，清理周期越長。我國在這項技術(shù)上還需要不斷進步。

1.2 旋轉(zhuǎn)引導技術(shù)

該技術(shù)能夠及時有效清理在大位移井1.2大位移和特大位移鉆井技術(shù)。根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)可知，大位移井是水平位移與垂直位移之比大于2的井；而特大位移井則是水平位移與垂直深度的比值大于3的井。大位移井和特大位移井施工技術(shù)難度十分巨大，目前，其技術(shù)的進步主要取決于我國自動控制偏心儀以及變徑穩(wěn)定器為主的旋轉(zhuǎn)引導技術(shù)，該技術(shù)能夠及時有效地清理施工所產(chǎn)生的鉆井廢料，同時能夠明顯減少低鉆柱摩擦。目前，我國石油鉆井平臺由陸地轉(zhuǎn)向海洋，大位移和特大位移鉆井技術(shù)在海上鉆井中發(fā)揮了巨大的作用。大位移鉆井技術(shù)在我國南海經(jīng)濟帶中的鉆井平臺中應用時，其采用船舶運輸?shù)男问剑苊馕廴竞Ｑ蟓h(huán)境。

1.3 實時視頻監(jiān)控技術(shù)

在信息技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)高速發(fā)展和廣泛應用的今天，視頻監(jiān)控通信技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一項技術(shù)，在石油鉆井過程中實時視頻監(jiān)控技術(shù)的應用為鉆井過程提供了有效的輔助。由于鉆井都是在地下或海平面下進行的，尤其在地質(zhì)條件過度復雜的情況下，石油鉆井通道距離較長，視頻監(jiān)控點的布置十分困難，因此導致了以往石油鉆井通道內(nèi)部動態(tài)監(jiān)控難以開展。即便在井內(nèi)布置若干信號延伸點，在技術(shù)難度上和成本上也都是不小的挑戰(zhàn)。面對上述困難，我國利用了先進的3G無線動態(tài)網(wǎng)絡技術(shù)，完美地解決了這些問題。3G網(wǎng)絡技術(shù)基于無線網(wǎng)絡運營商，只要繳納一定的費用，就能實現(xiàn)井下的實時動態(tài)監(jiān)控，并且具有較大的存儲能力和極快的傳輸速度，方便數(shù)據(jù)實時存儲，方便日后進行數(shù)據(jù)分析。實時監(jiān)控技術(shù)的硬件組建難度稍大，費用較高，在應用該項技術(shù)時，是以提高成本為前提，利用科學技術(shù)手段使鉆井過程實現(xiàn)可視化，雖然成本升高但是效率也得到了顯著提高，對比以往的“盲鉆”，降低了超過75 %的事故率，并有效減少資源浪費。

2 我國石油固井技術(shù)現(xiàn)階段的應用

2.1 水平井和特殊井的固井技術(shù)

目前，全球范圍內(nèi)對石油能源的需求不斷增加，尤其在國際形勢十分復雜的背景下，美國對伊朗等國實施強力制裁，禁止世界各國從伊朗這個產(chǎn)油大國進口石油，因此導致目前我國石油市場形勢十分嚴峻，這也使得全球?qū)τ谑彤a(chǎn)業(yè)市場競爭進一步提升。在我國，雖然油田開發(fā)成本相對較高，但是由于我國特殊井的固井技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使得我國很多油田突破了固井材料限制，在此基礎上實現(xiàn)了優(yōu)化設計，減少了我國固井成本，提高了固井效率。

2.2 固井水泥漿材料的技術(shù)突破

石油固井過程中，水泥是十分重要的材料，也是固井的主體材料之一，在水泥中按比例添加一定的添加劑材料能夠使水泥更堅固。固井是一項十分重要的工作，一旦固井質(zhì)量下降，極易在后期采油時出現(xiàn)嚴重事故，后果不堪設想。因此我國投入巨資重點研制了多種新型水泥材料，提高了在高壓環(huán)境、高溫環(huán)境等極端條件下水泥材料的工作能力。除此之外，我國在高強度、低密度水泥的研制中也取得了突破，研發(fā)出了適用于高溫深井和特深井的纖維防漏水泥、抗鹽水泥漿等水泥材料。對比1985年和2015年的數(shù)據(jù)，有研究表明，水泥漿材料技術(shù)的進步降低了25 %以上的事故率，并且提高了石油井的強度，增加超過30 %的壽命。

2.3 固井技術(shù)的理論研究

固井技術(shù)的理論研究是固井技術(shù)實踐的前提，也是必要步驟。我國固井技術(shù)起步晚于西方，缺少核心技術(shù)，多數(shù)技術(shù)依靠向國外進口，即便如此，國外專利技術(shù)也無法轉(zhuǎn)換為我國技術(shù)。我國國內(nèi)對于固井技術(shù)的研究多數(shù)以分析國外技術(shù)和效仿國外技術(shù)為主，在此技術(shù)上不斷轉(zhuǎn)化為適合我國生產(chǎn)環(huán)境的技術(shù)。經(jīng)過多年的理論研究，并結(jié)合實踐經(jīng)驗不斷總結(jié)技術(shù)、積累經(jīng)驗，通過不斷的技術(shù)修正，逐步轉(zhuǎn)化為適合我國的石油固井技術(shù)。最具代表性的就是我國研制出的關(guān)于壁面剪切應力的固井方程理論。在對該理論進行實驗的過程中發(fā)現(xiàn)，流體是影響環(huán)空流動壁面剪切應力的一個重要因素，也進一步影響了井壁的清理工作進程。

3 石油鉆井和石油固井技術(shù)的未來應用

石油資源屬于不可再生能源，隨著近些年全球?qū)κ唾Y源的開采，目前石油資源正逐漸枯竭，包括我國在內(nèi)的很多國家已經(jīng)將石油開采轉(zhuǎn)移到海上，我們已經(jīng)開始面臨石油能源危機。各國紛紛在增強石油勘探技術(shù)和石油開采技術(shù)的發(fā)展中不斷投資并希望取得突破。未來，隨著陸地石油開采逐漸向海上轉(zhuǎn)移，石油鉆井技術(shù)和固井技術(shù)也將不斷發(fā)展和進步。我國擁有十分長的海岸線和廣闊的領海面積，其中蘊含的石油、天然氣等資源較為豐富，但是由于海上石油鉆井和固井的技術(shù)難度較大，其投資成本也極高，因此我國必須不斷革新海上石油鉆井技術(shù)和固井技術(shù)，使我國在海上石油開采中占據(jù)優(yōu)勢，緩解我國內(nèi)部的能源危機，也打破石油依賴進口的壁壘。

4 結(jié)語

石油鉆井技術(shù)和石油固井技術(shù)的發(fā)展，在提升石油開采效率、安全性方面起著重要的支撐作用。隨著科技水平的不斷提高，很多自動化、智能化設備和網(wǎng)絡技術(shù)將在石油鉆井和固井中得以應用，為我國能源市場的壯大提供有力的技術(shù)支持。

參考文獻

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