石油鉆井工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

鄧波(中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶 400000)

0 引言

研究表明，由國(guó)際石油組織所開(kāi)展油氣勘探作業(yè)的開(kāi)發(fā)模式與以往不同，說(shuō)明全新開(kāi)發(fā)模式大有取代常規(guī)開(kāi)發(fā)模式之勢(shì)，加之隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)石油所提出需求量較過(guò)去有所增多，對(duì)石油鉆井所用技術(shù)進(jìn)行升級(jí)自然成為相關(guān)行業(yè)的工作重點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際情況可知，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有鉆井技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家間仍然存在著較為明顯的差距，要想使石油行業(yè)得到持續(xù)發(fā)展，關(guān)鍵是要明確鉆井技術(shù)應(yīng)用情況，從實(shí)際出發(fā)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，為鉆井作業(yè)的有序推進(jìn)奠基。

1 石油鉆井技術(shù)應(yīng)用情況

1.1 欠平衡技術(shù)

該技術(shù)可被拆分成氮?dú)忏@井和空氣鉆井兩部分，配合應(yīng)用不壓井起下鉆等技術(shù)，使鉆井效率達(dá)到預(yù)期水平。結(jié)合實(shí)踐所積累經(jīng)驗(yàn)不難看出，對(duì)該技術(shù)加以應(yīng)用，可有效解決平衡鉆井作業(yè)所面臨的能量消耗及其他常見(jiàn)問(wèn)題，隨著欠平衡技術(shù)投入應(yīng)用，井筒往往能夠做到長(zhǎng)時(shí)間保持欠平衡狀態(tài)，鉆井液所投入資金自然有所降低[1]。但要注意一點(diǎn)，在應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行鉆井作業(yè)期間，工作人員應(yīng)加大井控管理力度，以此來(lái)降低井噴或其他事故發(fā)生的概率，使鉆井施工得到有序推進(jìn)。

1.2 水平井鉆井

在水平井?dāng)?shù)量持續(xù)增多的大環(huán)境下，開(kāi)始有越來(lái)越多石油企業(yè)選擇以水平井特點(diǎn)為依據(jù)，對(duì)相應(yīng)的鉆井技術(shù)加以應(yīng)用，這樣做可確保井眼軌跡與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符，以確保水平井質(zhì)量得到顯著提升為前提，通過(guò)對(duì)薄差油層所具有油流進(jìn)行科學(xué)鉆井的方式，使剩余油得到充分利用，保證油田所具有最終采收率達(dá)到預(yù)期水平。對(duì)水平井進(jìn)行鉆井時(shí)，只有確保所應(yīng)用鉆具組合科學(xué)，才能使各井段所呈現(xiàn)出鉆井質(zhì)量達(dá)到理想水平，在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，工作人員應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)情況為依據(jù)，對(duì)鉆井液加以選擇，確保穩(wěn)斜井段、水平井段、垂直井段以及造斜井段得到科學(xué)且高效的鉆探。結(jié)合各井段所表現(xiàn)出特點(diǎn)，對(duì)鉆井作業(yè)所使用工具組合進(jìn)行調(diào)整，將鉆井事故發(fā)生率降至最低，使各井段對(duì)應(yīng)井眼軌跡達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 超深井鉆井

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)大部分石油企業(yè)在超深井鉆井方面均已積累了十分豐富的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)大力研發(fā)超深井鉆井所適用機(jī)械設(shè)備的方式，將鉆井事故發(fā)生概率降至最低。其中，最具代表性的技術(shù)為井眼軌跡控制，該技術(shù)能夠確保鉆井經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高度契合，使井筒運(yùn)行更加可靠且安全。

1.4 地質(zhì)導(dǎo)向鉆井

目前，國(guó)內(nèi)油田開(kāi)發(fā)已進(jìn)入后期階段，加密井?dāng)?shù)量較之前有所增多，鉆井速度和效果均受到了不同程度的影響，只有對(duì)配套技術(shù)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，才能使鉆井質(zhì)量得到顯著提高。具體來(lái)說(shuō)，就是以加大鉆井機(jī)械設(shè)備研發(fā)力度為前提，配合應(yīng)用現(xiàn)有自動(dòng)化技術(shù)，使地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。該技術(shù)需要應(yīng)用到地質(zhì)導(dǎo)向儀及導(dǎo)向工具，在開(kāi)展石油鉆井作業(yè)時(shí)，該技術(shù)往往要配合油藏技術(shù)加以運(yùn)用，這樣做既能夠使其優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，又可以降低工作人員判斷地質(zhì)結(jié)構(gòu)的難度，確保所選用鉆井液與實(shí)際需求相符，通過(guò)對(duì)鉆井設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的方式，在保證鉆井效率及安全性的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆井成本進(jìn)行降低，由此來(lái)達(dá)到使企業(yè)效益得到顯著提高的目的[2]。

1.5 井涌控制技術(shù)

該技術(shù)所強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)為壓力控制，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用現(xiàn)有方式實(shí)時(shí)控制底層壓力，為鉆井專業(yè)打造良好的施工條件?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)普遍已掌握井涌控制的方法和技巧，通過(guò)大力研發(fā)控制設(shè)備與井口裝置的方式，朝著國(guó)際化的方向前進(jìn)，其中，油井滅火技術(shù)已達(dá)到領(lǐng)先水平。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究及應(yīng)用仍與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距，要想使該技術(shù)所具有價(jià)值得到充分實(shí)現(xiàn)，未來(lái)工作的重心應(yīng)落在改造工具設(shè)施上，確保工具可變得更加智能，這點(diǎn)需要引起重視。

1.6 大位移井鉆井

該技術(shù)是以定位井、水平井所應(yīng)用鉆井技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)所研發(fā)出的全新技術(shù)，目前，該技術(shù)尚未得到大范圍推廣與應(yīng)用。但在經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的背景下，隨著理論研究的不斷深入，該技術(shù)已趨于完善，多數(shù)石油企業(yè)均已掌握對(duì)該技術(shù)加以應(yīng)用的規(guī)律，以期可借助該技術(shù)對(duì)鉆井專業(yè)所遇到問(wèn)題進(jìn)行快速且有效的解決。例如，在現(xiàn)有鉆井設(shè)備的幫助下，將各類障礙物所帶來(lái)阻礙問(wèn)題加以解決，保證大位移井能夠鉆穿對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層，通過(guò)對(duì)剩余油進(jìn)行充分開(kāi)采的方式，使最終采收率得到顯著提高。

1.7 配套技術(shù)應(yīng)用

以持續(xù)優(yōu)化鉆井液技術(shù)為前提，根據(jù)各井段對(duì)鉆井施工所提出技術(shù)要求，對(duì)鉆井液體系加以確定，確保鉆井施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益均可達(dá)到預(yù)期。目前，得到廣泛應(yīng)用的鉆井液體系及特點(diǎn)如下：其一，水基鉆井液可使黏土礦物出現(xiàn)水化膨脹現(xiàn)象的概率降至最低，有效解決井壁坍塌問(wèn)題，使機(jī)械鉆速得到顯著提高。其二，油基鉆井液往往被用來(lái)對(duì)超深井、深井進(jìn)行鉆井，油基鉆井液所具有優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是熱穩(wěn)定性良好、封堵效果良好，可降低鉆井施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)井噴事故的概率，在保證施工安全且可靠的基礎(chǔ)上，使施工成本得到有效控制。其三，防漏鉆井液可被用來(lái)預(yù)防井筒坍塌或類似情況出現(xiàn)，在降低井漏問(wèn)題發(fā)生概率的前提下，確保鉆井液始終處于正常循環(huán)狀態(tài)，通過(guò)冷卻鉆頭并攜帶巖屑的方式，使機(jī)械鉆速得到顯著提高，鉆井效率自然更加理想。

2 石油鉆井技術(shù)發(fā)展探究

2.1 提高人員素質(zhì)

施工人員往往決定著鉆井效率和最終成果，換言之，要想使鉆井水平及效率得到顯著提高，關(guān)鍵是要加大對(duì)專業(yè)人員的培訓(xùn)力度，通過(guò)對(duì)人員綜合素質(zhì)還有專業(yè)能力進(jìn)行提升的方式，為企業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)的發(fā)展助力。具體來(lái)說(shuō)，就是定期組織施工人員參加培訓(xùn)，在幫助其夯實(shí)理論基礎(chǔ)的前提下，使人員專業(yè)水準(zhǔn)達(dá)到預(yù)期，通過(guò)對(duì)其安全意識(shí)、責(zé)任意識(shí)進(jìn)行培養(yǎng)的方式，將人為失誤導(dǎo)致安全事故發(fā)生的概率降至最低。

2.2 實(shí)現(xiàn)規(guī)?；@井

隨著社會(huì)各界石油需求量的不斷增加，如何提高石油鉆井效率自然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。要想使常規(guī)鉆井技術(shù)所存在不足得到有效彌補(bǔ)，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確掌握鉆井管理未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)工作效率進(jìn)行提高的方式，使石油能源得到更加充分的開(kāi)采。在此過(guò)程中，現(xiàn)有鉆井設(shè)備將朝著規(guī)模化、自動(dòng)化方向前進(jìn)，這就要求有關(guān)人員以自動(dòng)化管理為落腳點(diǎn)，借助現(xiàn)有工具對(duì)工藝形式進(jìn)行優(yōu)化，以確保鉆井作業(yè)具備良好穩(wěn)定性與高效性為前提，使海洋開(kāi)采、深層開(kāi)發(fā)的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。

2.3 大力應(yīng)用深層技術(shù)

現(xiàn)階段，常規(guī)鉆井技術(shù)所能發(fā)揮作用十分有限，由此帶來(lái)的問(wèn)題主要是國(guó)內(nèi)石油資源儲(chǔ)量不斷減少，少數(shù)油田陷入能源枯竭的困境，無(wú)法使自身價(jià)值得到實(shí)現(xiàn)。另外，作為無(wú)法再生的能源，石油儲(chǔ)量逐年減少的情況難以避免，對(duì)條件嚴(yán)格、環(huán)境惡劣的油田進(jìn)行開(kāi)采成為大勢(shì)所趨，在開(kāi)采此類油田時(shí)，石油企業(yè)應(yīng)對(duì)相關(guān)設(shè)備與技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，視情況對(duì)鉆井方案和策略加以調(diào)整。結(jié)合實(shí)踐所積累經(jīng)驗(yàn)可知，要想使石油能源持有量達(dá)到預(yù)期，關(guān)鍵是要對(duì)深層工程進(jìn)行落實(shí)，以升級(jí)鉆井技術(shù)與設(shè)備為前提，借助智能化以及自動(dòng)化技術(shù)，為鉆井作業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力支持[3]。

2.4 提高鉆井信息化、智能化水平

2.4.1 信息化鉆井

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)所掌握鉆井技術(shù)已達(dá)到較高水平，具體表現(xiàn)在能夠結(jié)合地質(zhì)條件對(duì)鉆井方案進(jìn)行制定，通過(guò)減少浪費(fèi)和提升效率的方式，獲取更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。由發(fā)展規(guī)律可知，石油鉆井成本與效益間存在密切聯(lián)系，因此，即使鉆井技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了飛速發(fā)展，但考慮到各石油企業(yè)所投入成本普遍較高，最終盈利水平仍然無(wú)法達(dá)到預(yù)期。要想通過(guò)降低鉆井成本的方式，使企業(yè)所獲得經(jīng)濟(jì)效益得到提高，關(guān)鍵是要對(duì)鉆井設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，真正做到既減少成本投入，又可使設(shè)備實(shí)用性得到保證。

在信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，其中便包括石油行業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)的加入，石油行業(yè)展現(xiàn)出了較過(guò)去更為迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，石油企業(yè)可選擇利用信息技術(shù)對(duì)鉆井設(shè)備所具有自動(dòng)化、信息化水平進(jìn)行提高，借助計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)鉆井效率進(jìn)行提升，在遠(yuǎn)程控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)監(jiān)管工程推進(jìn)情況，使工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有更加全面且準(zhǔn)確的了解，基于此所制定的鉆井方案通常與現(xiàn)場(chǎng)情況高度契合，對(duì)該方案加以應(yīng)用，不僅能夠提高野外作業(yè)所具有安全性，資源浪費(fèi)問(wèn)題也可以得到有效解決。

2.4.2 智能化鉆井

要想使石油行業(yè)具備持續(xù)發(fā)展的條件，關(guān)鍵是要對(duì)鉆井設(shè)備所具有智能化以及自動(dòng)化水平進(jìn)行提升。石油鉆井是一項(xiàng)收益和風(fēng)險(xiǎn)并存的工作，對(duì)鉆井技術(shù)進(jìn)行智能改造，可將安全風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的概率降至最低，以保證鉆井效率為前提，使作業(yè)強(qiáng)度及成本費(fèi)用得到顯著降低。智能化技術(shù)和常規(guī)鉆井技術(shù)的區(qū)別，主要是前者可使鉆井作業(yè)的經(jīng)濟(jì)與時(shí)間成本得到大幅降低，為鉆井質(zhì)量提供有力保障?？紤]到石油鉆井所應(yīng)用技術(shù)往往覆蓋較多領(lǐng)域，要想使智能化技術(shù)所具有優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，關(guān)鍵是要確保各領(lǐng)域形成合力，因此，雖然國(guó)內(nèi)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究已取得一定成果，未來(lái)仍然需要加大研究力度，確保石油鉆井所應(yīng)用技術(shù)朝著更加智能化的方向前進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

石油產(chǎn)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，要想使石油產(chǎn)業(yè)發(fā)揮出應(yīng)有作用，關(guān)鍵是要有科學(xué)且可靠的鉆井技術(shù)作為基礎(chǔ)，在避免安全風(fēng)險(xiǎn)的前提下，為鉆井效率以及質(zhì)量提供保障。由此可見(jiàn)，對(duì)鉆井技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新很有必要，這樣做既能夠推動(dòng)石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還會(huì)給經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)積極影響。