基于石油鉆井工程中的相關(guān)技術(shù)因素分析

李鵬超

【摘 要】現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)我國(guó)石油鉆井工程提出了更高的要求，為了更好地滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求，相關(guān)工作人員有必要對(duì)相關(guān)技術(shù)因素進(jìn)行更為有效的分析。文章分析了我國(guó)目前應(yīng)用的幾種石油鉆井技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步探究目前石油鉆井工程建設(shè)中面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略，以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員的下一步工作提供更為豐富的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】石油;鉆井工程;相關(guān)技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TE242 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）03-0094-03

0 引言

在我國(guó)能源建設(shè)過(guò)程中，石油具有不可或缺的現(xiàn)實(shí)意義，在進(jìn)行石油開采過(guò)程中，要科學(xué)改進(jìn)鉆井工程建設(shè)，對(duì)相關(guān)技術(shù)因素進(jìn)行科學(xué)分析，為我國(guó)鉆井工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使其能夠最大限度地滿足我國(guó)目前能源需求。為了更為有效地分析石油鉆井工程建設(shè)過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)因素，展開本次研究。

1 我國(guó)石油鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 井下自動(dòng)化技術(shù)

在各行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)普及化應(yīng)用，石油鉆井工程建設(shè)能夠更為全面地體現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的安全性、高效性和可行性。在石油鉆井工程建設(shè)中，自動(dòng)化技術(shù)能夠使深度探測(cè)精度得到有效提升，確保在提升信息輸送速率的同時(shí)能夠?qū)ζ浒踩赃M(jìn)行更為有效的控制。在鉆井過(guò)程中，必須實(shí)時(shí)反饋深度數(shù)據(jù)，確保鉆頭控制的精確性。而在自動(dòng)化技術(shù)中，Plc能夠?qū)︺@頭轉(zhuǎn)速精度進(jìn)行合理控制，同時(shí)科學(xué)應(yīng)用PID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)鉆頭鉆井精度的有效提升?？傊?，實(shí)施自動(dòng)化鉆井技術(shù)，可確保石油鉆探施工過(guò)程具有更高的安全性，并在一定程度內(nèi)提升鉆井效率，大大縮短鉆井周期，降低成本，保障經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用閉環(huán)自控系統(tǒng)能夠像計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，從而驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)，使其進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而對(duì)其動(dòng)力傳遞進(jìn)行合理優(yōu)化，確保迅速完成鉆井進(jìn)尺。

1.2 小井眼鉆井技術(shù)

目前，我國(guó)石油鉆井工程建設(shè)中，小井眼鉆井技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，并具有較好的效果。微尺寸TSD鉆頭主要針對(duì)小井眼特征進(jìn)行相關(guān)工作，以此為基礎(chǔ)，相關(guān)工作人員能夠進(jìn)一步研制出針對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用的鉆井液，以延長(zhǎng)鉆頭壽命。此外，經(jīng)我國(guó)大慶油田和勝利油田的不斷試驗(yàn)，小井眼水力預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)得到了初步完成，取得較好的結(jié)果。

1.3 深井鉆井技術(shù)

我國(guó)石油開采已經(jīng)逐步從淺層轉(zhuǎn)向深層，在具體工作中，對(duì)深井鉆探技術(shù)具有更高的要求。我國(guó)對(duì)這方面的科研工作投入了較多資源，同時(shí)通過(guò)多年研究實(shí)踐也取得較大的突破。我國(guó)目前石油鉆井均以深井為主，因此深井鉆井技術(shù)也得到更為普遍的應(yīng)用，在一定程度內(nèi)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)發(fā)展的有效提升。

1.4 水平井技術(shù)

水平井是指在油氣儲(chǔ)層內(nèi)形成一定程度的有效延伸距離，使油氣井形成85°以上的井斜角。就具體應(yīng)用類型而言，可以將其劃分為常規(guī)水平井、套管側(cè)鉆水平井、分支水平井;就具體用途而言，可以將其分為生產(chǎn)水平井、注入類型水平井及橫向勘探水平井。在具體應(yīng)用過(guò)程中，水平井段施工工具普遍具有較大扭矩，包括水平井測(cè)量?jī)x、可控彎接頭、水力加壓器、高頻率PDC鉆頭及多級(jí)低轉(zhuǎn)速馬達(dá)。選擇應(yīng)用性能較好的MWA測(cè)量?jī)x器能夠在一定限度內(nèi)科學(xué)測(cè)量礦井地質(zhì)參數(shù)，在我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，MWA測(cè)量?jī)x器已經(jīng)在隨鉆測(cè)量和隨鉆地震中得到了較為廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)科學(xué)水平的不斷提高，該技術(shù)也不斷地得到更新。該技術(shù)首先要確保轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性，在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩選擇時(shí)要充分考慮鉆具類型及其不同特點(diǎn)，然后進(jìn)行科學(xué)有效的組合設(shè)計(jì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鉆具平穩(wěn);同時(shí)還要進(jìn)行上下調(diào)整井斜角和鉛錘位置，確保能夠?qū)崿F(xiàn)短程起下鉆，進(jìn)一步保障井壁質(zhì)量?？茖W(xué)應(yīng)用水平井鉆井技術(shù)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，科學(xué)評(píng)價(jià)已鉆井段，有效調(diào)整待鉆井眼。

1.5 欠平衡技術(shù)

該技術(shù)還可以稱為負(fù)壓鉆井，是我國(guó)目前最新的一項(xiàng)鉆井技術(shù)，指在鉆井過(guò)程中，如果地層壓力大于井底壓力，則地層流體會(huì)在一定程度內(nèi)流入井筒同時(shí)循環(huán)至地上。在應(yīng)用過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)鉆井液體系最優(yōu)，確保井筒始終保持欠平衡條件，避免鉆井施工對(duì)儲(chǔ)層造成污染，確保鉆井施工具有更高的綠色環(huán)保效應(yīng)。在進(jìn)行具體作業(yè)時(shí)，要與井控技術(shù)有效結(jié)合，確保鉆井施工作業(yè)時(shí)能夠解決安全問(wèn)題。通過(guò)研究鉆探施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行泡沫鉆井技術(shù)和空氣鉆井技術(shù)的不斷研發(fā)，確保在鉆井作業(yè)時(shí)能降低成本，實(shí)現(xiàn)機(jī)械鉆速的有效提升，保障鉆探施工取得最好的效果。在我國(guó)欠平衡鉆井技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，需要對(duì)鉆井液體系進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)和研究，科學(xué)研制井底導(dǎo)向系統(tǒng)，在一定程度內(nèi)優(yōu)化馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)施工程序的有效集成，確保欠平衡鉆井具有更高的安全性，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械鉆速的有效提升，使其進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效鉆探施工。

1.6 大位移井鉆井技術(shù)

在我國(guó)石油礦井工程建設(shè)中，該技術(shù)屬于高精尖技術(shù)，能夠綜合應(yīng)用定位井技術(shù)和水平井技術(shù)，具有較強(qiáng)的綜合性。但是在具體應(yīng)用過(guò)程中存在一定的技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)不斷優(yōu)化其設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步發(fā)展配套技術(shù)，我國(guó)目前已經(jīng)對(duì)該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的難點(diǎn)逐步攻克，逐步能夠熟練應(yīng)用該技術(shù)，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.7 連續(xù)管和套管鉆井技術(shù)

在我國(guó)石油礦井工程建設(shè)中，連續(xù)管鉆井得到了一定程度的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行有效改進(jìn)，在防噴器上科學(xué)設(shè)置環(huán)形橡膠，使其具有一定的密封性，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)欠平衡壓力鉆井提供了良好的條件，同時(shí)也可以在一定程度內(nèi)避免傷害地層，確保順利實(shí)施欠平衡壓力鉆井作業(yè)，保護(hù)油氣層。應(yīng)用該技術(shù)不需要停泵，能確保鉆井液能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)循環(huán)，避免出現(xiàn)井噴事故。通常情況下，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中不需要過(guò)多設(shè)備，占地面積較小，因此在具有較高局限性的地面作業(yè)和海上平臺(tái)得到了較為普遍的應(yīng)用。而套管鉆井技術(shù)，實(shí)際上是結(jié)合鉆井和下套管，能夠在一定程度內(nèi)避免進(jìn)行起下鉆作業(yè)，對(duì)清洗井筒和水力參數(shù)進(jìn)行有效改善，同時(shí)也可以進(jìn)一步提升其上返速度。

2 石油鉆井工程所面臨的挑戰(zhàn)及對(duì)策

2.1 面臨的挑戰(zhàn)

石油鉆井技術(shù)雖然在我國(guó)已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，但是在其具體應(yīng)用中仍然存在一定的難點(diǎn)。作為不可再生能源，石油資源隨著不斷開采，已面臨枯竭狀況。國(guó)際上在進(jìn)行勘探和開采油氣時(shí)已經(jīng)逐漸由傳統(tǒng)的陸地作業(yè)轉(zhuǎn)至海洋作業(yè)，傳統(tǒng)的淺層開采已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代能源發(fā)展需求，需要進(jìn)行超深層開采，因此工程技術(shù)也面臨新的挑戰(zhàn)。相對(duì)于部分發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)應(yīng)用的石油開采技術(shù)在高效鉆頭、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)和自動(dòng)化鉆頭等方面普遍存在較大差距。我國(guó)2001～2017年石油鉆井工程發(fā)展具體狀況如圖1所示。

在進(jìn)行井下作業(yè)時(shí)，裝備成本和裝備質(zhì)量對(duì)我國(guó)深井開采技術(shù)帶來(lái)了一定的局限性，因此相關(guān)工作人員在進(jìn)行下一步工作時(shí)，需要提升配套工具質(zhì)量和鉆井裝備質(zhì)量。就工程技術(shù)而言，我國(guó)雖然已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，但是鉆井技術(shù)應(yīng)用的大體方向依舊以模仿發(fā)達(dá)國(guó)家為主，無(wú)法進(jìn)一步觸摸核心技術(shù)，導(dǎo)致在鉆井作業(yè)時(shí)關(guān)鍵的工具材料和核心技術(shù)需要進(jìn)口，對(duì)鉆井工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展造成一定程度的不良影響。在具體操作深井作業(yè)和超深井作業(yè)時(shí)，在深井環(huán)境下相關(guān)工作人員應(yīng)用的通訊系統(tǒng)穩(wěn)定性存在一定程度不足，深層井壁具有較明顯的失穩(wěn)情況;同時(shí)就地層狀態(tài)規(guī)律而言，超深層和淺層具有較為明顯的差異。只有對(duì)以上關(guān)鍵技術(shù)難題進(jìn)行有效解決，才能進(jìn)一步推進(jìn)深井鉆探和超深井作業(yè)的發(fā)展。此外，海洋鉆井技術(shù)也是目前石油鉆井工程發(fā)展中一個(gè)很難解決的問(wèn)題，天然氣、淺層水、氣流和水深會(huì)在一定程度內(nèi)影響鉆井工程施工。目前我國(guó)的鉆井工程建設(shè)缺乏雄厚的資金支持，在進(jìn)行具體作業(yè)過(guò)程中，部分工人缺乏全面有效的技術(shù)保障和安全保障，相關(guān)企業(yè)實(shí)力普遍較弱，難以進(jìn)一步拓展工程規(guī)模。

2.2 應(yīng)對(duì)策略

為了確保我國(guó)鉆井工程建設(shè)具有更高的發(fā)展水平，縮減與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，要求相關(guān)工作人員在進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，具有更高的管理水平和技術(shù)水平，以全面提升石油鉆井工作效率，在一定程度內(nèi)推進(jìn)我國(guó)石油鉆井工作發(fā)展。在開展石油鉆井工程建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)負(fù)責(zé)人要進(jìn)一步明確目前國(guó)際石油開采發(fā)展趨勢(shì)，明確現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，從而對(duì)我國(guó)鉆井開采有更為具體的認(rèn)知，還要科學(xué)引進(jìn)先進(jìn)鉆井設(shè)備和鉆井技術(shù)，確保在惡劣條件下，鉆井設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)正常開采，確保我國(guó)鉆井工程得到更為有效的發(fā)展。在此過(guò)程中，相關(guān)工作人員還要實(shí)現(xiàn)自身技術(shù)能力的全面提升，積極參與企業(yè)培訓(xùn)，確保在工作過(guò)程中能夠進(jìn)一步保障自身生命安全，提升開采作業(yè)的安全性，同時(shí)還可以不斷提升工作效率和專業(yè)能力。在發(fā)展過(guò)程中，還要確保石油鉆井工程滿足施工現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展需求，有效協(xié)調(diào)石油資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，確保最大限度地滿足我國(guó)目前石油資源的需求。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 深層化及經(jīng)濟(jì)化

目前，在我國(guó)石油鉆井工程建設(shè)中，工程技術(shù)發(fā)展方向呈現(xiàn)更高程度的清潔化、經(jīng)濟(jì)化、安全化、迅速化和深入化。部分在國(guó)際上具有較大影響力的石油企業(yè)堅(jiān)持開發(fā)高效服務(wù)，在主營(yíng)業(yè)務(wù)方面逐步突破常規(guī)開發(fā)技術(shù)存在的瓶頸，確保進(jìn)一步保障工程技術(shù)，保證企業(yè)具有更強(qiáng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)油氣勘探就全國(guó)范圍而言，儲(chǔ)藏多、易開發(fā)、油層淺的油藏資源正在逐步減少，國(guó)內(nèi)在勘探開發(fā)油氣資源時(shí)逐步傾向于海洋深水、復(fù)雜地層、超深層、低滲透等方向。隨著全球鉆井工程技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)石油鉆井工程建設(shè)也具有更高創(chuàng)新能力和科研實(shí)力，就整體而言，我國(guó)石油鉆井技術(shù)得到了較為穩(wěn)定的發(fā)展。在現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用鉆井工程技術(shù)，不僅能夠使我國(guó)石油資源狀況得到有效緩解，同時(shí)也可以在一定程度內(nèi)實(shí)現(xiàn)石油勘探效果的提升，從而取得更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 自動(dòng)化及人工智能

礦井鉆井技術(shù)是石油行業(yè)中不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如果礦井鉆井技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)有效創(chuàng)新，將很容易被時(shí)代所淘汰?；诖耍l(fā)展礦井技術(shù)，必須進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及人工智能。自動(dòng)化和智能化是發(fā)展的必然趨勢(shì)，石油行業(yè)必須緊跟時(shí)代步伐。首先，石油行業(yè)要針對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行更大力度的研發(fā)。在應(yīng)用石油礦井技術(shù)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備具有不可或缺的應(yīng)用價(jià)值，如果要想最大程度發(fā)揮設(shè)備作用，必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的有效提升，確保石油礦井工程技術(shù)得到更為有效的應(yīng)用。其次，我國(guó)要進(jìn)一步自主研發(fā)鉆井設(shè)備。目前我國(guó)鉆井設(shè)備仍以國(guó)外引進(jìn)為主，導(dǎo)致我國(guó)沒(méi)有掌握設(shè)備核心技術(shù)，使相關(guān)人員在應(yīng)用礦井機(jī)械設(shè)備時(shí)具有較高的局限性，因此，相關(guān)科研人員必須進(jìn)一步自主研發(fā)機(jī)械設(shè)備。

3.3 信息化及智能化

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，各行業(yè)發(fā)展方向趨向于信息化、智能化，石油化工工程建設(shè)也不例外?；诖?，信息化和智能化是未來(lái)油氣開采技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，要逐漸降低對(duì)人力資源的依賴，確保在一定程度內(nèi)應(yīng)用信息化數(shù)據(jù)，在降低人力成本的同時(shí)，進(jìn)一步提升采礦技術(shù)水平，與此同時(shí)，也可以在一定程度內(nèi)避免采礦作業(yè)發(fā)生安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

目前在我國(guó)石油鉆井工程建設(shè)中，井下自動(dòng)化技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)、深井鉆井技術(shù)、水平井技術(shù)、欠平衡技術(shù)、大位移井鉆井技術(shù)、連續(xù)管和套管鉆井技術(shù)都得到了一定程度的應(yīng)用，推進(jìn)了我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代科技，促進(jìn)我國(guó)石油鉆井技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)深層化、經(jīng)濟(jì)化、自動(dòng)化、人工智能、信息化和智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井技術(shù)的有效提升，使其在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中逐步占據(jù)有利地位。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]