钻井工程技术：油气勘探开发的龙头

□ 朱益飞

钻井工程技术作为油气勘探开发的龙头技术，是油气开发过程中的重要一环，合适的钻井工艺技术和完井方法是推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。实践证明，重视钻井工程的龙头地位，掌握先进的钻井工程技术，将在海洋石油开采、老区增产、新区勘探开发中发挥重要作用。

气体（气雾）钻井技术

气体（气雾）钻井技术是一种由气体设备在地面注入气体到井内，作为钻井循环介质的钻井技术，主要应用于地质构造复杂的深井钻井。气体钻井是气体代替泥浆等钻井液作为循环介质实施钻进的钻井技术，属于欠平衡钻井技术范畴。

作为欠平衡钻井技术方式之一，气体钻井擅长在低压、破碎、水敏性地层解决长井段漏、压差卡钻以及坚硬地层钻速低等问题，能大幅度提高钻井综合效率。该技术通常在储层采用氮气钻井，主要目的是发现和保护油气层；在非储层采用空气钻井，主要目的是加快钻井速度、缩短钻井周期。

该技术较之常规钻井技术，在相同地层条件下，钻头寿命和机械钻速有大幅度提高。在某一地区，原先使用常规钻井液钻井见不到油气层，使用气体钻井则发现了工业油流和天然气。应用气体（气雾）钻井技术，可有效提高低压储层产能。

欠平衡压力钻井技术

在许多发达国家，欠平衡钻井已经成为常规钻井技术。美国、加拿大两国的欠平衡钻井已经占到本国钻井总量的1/5左右。欠平衡钻井技术有很多优点，它能有效解决传统钻井污染油气层的难题，大大减轻钻井对地层的伤害。欠平衡钻井技术从根本上解决了井漏难题，还能有效发现各种隐蔽性的油气层，从而开采那些用传统方法、设备、工艺发现不了的油气田。欠平衡钻井技术还能大大提高油气开采效率，例如，第一，产量方面，根据某些国外企业的统计数据，与常规方法钻水平井相比，欠平衡钻井技术能够使水平井产量提高约10倍；第二，速度方面，欠平衡钻井的速度比常规钻井提高了10多倍，有的甚至提高20倍。目前全球的欠平衡钻井数量已经超过2万口。

国外欠平衡钻井技术主要集中在井控、钻井液、程序设计、特殊工具等方面，已形成了气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井、淡水或卤水钻井液钻井、常规钻井液钻井和泥浆帽钻井等较为完备、系统、稳定、有效的装备和工艺技术体系。目前欠平衡钻井技术配套钻井设备主要包括实时计算井底与地层压差变化趋势、实时计算与判断环空含气量变化趋势、实时评价井底与地层间负压差值合理性的欠平衡钻井优化监控系统；地面多相流体分离系统；水包油乳化泥浆、充气泥浆等欠平衡钻井液，密度在0.88～0.99克/立方厘米范围内调整等。

电驱动深井钻井技术

随着陆上复杂油气井、超深油气田及海洋深水油气田的开发、科学钻探以及科学钻井工艺技术的发展，迫切需要性能先进、自动化水平高的新型深井钻井装备。交流变频电驱动钻机是理想的深井钻井装备，以其先进的技术、简化的结构、优异的输出特性以及良好的适应性和可靠性、安全性，深受用户欢迎，已成为深井钻机的发展方向，其应用越来越广泛。

目前，ZJ120/9000DB钻机是陆地用12000米交流变频电驱动钻机，也是全球最先进的特深井陆地石油钻机，钻机的总体技术方案和集成技术，目前在国际上属领先水平。钻机采用国际最先进的全数字化交流变频控制技术，作业全部实现了智能化控制，具有优越的技术性能，解决了特深井钻机的集成配套问题。先进的气、电、液、钻井仪表一体化等控制技术、双冗余控制和完善的保护功能，提高了钻机的先进性、可靠性和智能化水平。

自动垂直钻井技术

自动垂直钻井技术是上世纪末发展起来的一项自动化钻井新技术，是降低油气开发成本、提高油气采收率的有效技术，代表了目前垂直钻井技术最高水平。

自动垂直钻井技术解决高陡构造、大倾角地层等易斜地层的防斜问题，提高钻井速度、降低钻井成本、有利于顺利实现勘探开发目标。该技术采用动态推靠方式实现钻进过程中的主动防斜、实时纠斜，开发研制了捷联式稳定平台测试系统、标定转台系统和纠斜推靠机构测试系统，以“地层造斜力一定的条件下维持某个最小降斜率所要求的导向力最小”为目标的垂钻系统底部钻具组合优选方法，利用计算机应用程序自动计算自动垂直钻井系统底部钻具组合力学特性分析及配套钻井参数。

国际上从上世纪90年代初开始进行自动垂直钻井技术的研究开发，先后有20多家公司涉足该技术的研究开发，至今只有3家世界上最大的技术服务公司形成了现场应用能力。

大位移水平井钻井技术

大位移水平井钻井技术在边际油田的开发，特别是在我国海洋石油开发中，具有广阔的应用前景。在我国海上已发现油田构造和油气田112个，其中1000万吨以下的边际小油气田67个。利用已有海上生产装置，运用大位移钻井技术，可以有效地对周边油田实施开发，从而节省昂贵的海上油田开发费用，为有效益地开发一些小的断块油田、边际油田开辟了一条崭新的途径，并具有极为广阔的应用前景。