现代钻井技术发展趋势

2015-08-15李雄

中国新技术新产品 2015年21期

李雄

（中石化中原石油工程有限公司钻井三公司，河南濮阳 457000）

由于市场经济的稳定发展，石油能源的需求量也与日俱增。在科学技术的发展的同时，现代钻井技术也处在发展的快车道，我国钻井技术也在不断完善。由于现代信息技术的普及应用，智能化成为钻井技术发展的新方向。本文的主要内容是对现代钻井技术的运用与发展的有关方面进行简单的探讨。

一、石油钻井技术的科学化

石油钻井技术的科学化主要体现在智能化与信息化两方面，钻井技术向着自动化钻井的方向发展，目前取得的成果主要有以前几个方面：

1 检测技术方面的新技术有井下信息及时检测技术，这一检测技术的检测内容包括随钻测量、随钻地震、随钻测井以及随钻地层评价等，能够对钻井过程中的钻井参数、地质参数等相关信息进行监控传递和分析。

2 井下向导出现，井下闭环钻井系统在实际中得到应用。

3 钻井技术和方法进一步创新，开发的效率得到提高，比较典型的技术有欠平衡压力钻井技术和多分支井钻井技术、连续油管钻井技术。

4 网络技术和信息技术在石油勘探中起着重要的作用，促进了石油的勘探与开釆，提高了管理水平，钻井系统的信息化逐步实现。

二、测量与评价技术不断进步

MWD与近钻头测斜器（MNB）在定向井中进行了结合运用，这样更方便了钻度量方位角和井斜角，更容易计算出井眼实时偏差矢量，几何导向也因此得以实现。随钻测井（LWD）可用来测量体积密度、地层电阻率以及中子孔隙度，进行自然伽马测井等相关数据计算，目前已成为标准的LWD，拥有实时地面传输功能和井下仪器芯片内储记录功能。

在MWD、LWD和SWD技术基础上发展起来的一种新型技术是地质导向技术，通过随钻地质评价测井数据和随钻定向测量数据，采用人机对话的方式，实现对井眼轨迹的控制。这一钻井技术对井眼移动轨迹的控制是根据井下地质的性质来进行的，随钻定向测量和随钻地层评价测井数据在钻井中的使用，对钻头周围几米内的地质性质以及钻头与地质界面以及地层流体界面的相对位置能够及时进行了解。有利于钻头的控制，方便在油气层中作业。

随钻地震（SWD）的井下震源来自钻井过程中钻头旋转产生的震动，震动的传播信息经过一定的处理，地层中各种相关的数据能够更及时的获取，依据获得的各种低层的数据，钻头前方未钻底层的储层岩石数据就能被估算出来，这样一来就能够更容易发现油气层，使探井的成功率大大提高，随钻地震获取的信息就是油藏的原始参数，由随钻地震剖面可以获得井身轨迹的空间曲线，进一步为井眼轨迹的控制提供方向。

三、井下技术的发展

（一）井下的闭环钻井技术

钻井技术在逐步走向信息化和智能化的过程中，闭环钻井技术逐渐发展起来，目前已经具有六项工作：

1 由钻井参数地面测量和钻井液录井组成了地面测量工作。

2 井下的随钻测量工作。

3 数据收集工作。

4 地面计算工作。

5 数据的综合解释工作，这项工作通过整理测量的数据，为实际工作提供指导。

6 自动化的地面操作控制工作。

7 通过智能化井下工具的使用实现自动控制井下操作，整个操作系统由井下和地面两大系统组成。

（二）井下动态数据采集、处理与应用技术的发展

随着科学技术的不断进步，传感检测技术、微电子技术也不断发展，钻井动态传感检测元件和高速数据监测及处理应用系统得到了广泛的应用，目前已经能够进行井下数据采集，钻井动态诊断，并能够将诊断结果发送到地面，对井下钻井的运行进行控制。

（三）井下闭环钻井的发展

1 井下闭环钻井的现状

如今的井下闭环钻井技术经历了四个阶段，分别是井下开环钻井、井下半闭环钻井、井下闭环钻井和全闭环钻井，发展到全闭环钻井阶段基本上已经成熟，达到了井身轨迹能够与人工脱离的目的，实现了井下钻井的智能化，地面监控和操作系统实现了自动化。

2 井下闭环钻井的导向工具和方法

井下闭环钻井导向工具主要有滑动式导向工具和旋转式导向工具，滑动式导向工具的特点是在作业过程中，钻柱不发生旋转，钻柱沿井壁发生轴向滑动，能够对井眼的方位以及井斜角度进行调整，对井眼移动的方向的控制可以不间断，这种导向方法已经成为主流。弯壳体马达、弯接头和导向动力钻具是主要的导向工具。这种导向方法的局限性是会带来摩擦问题和井眼清洁问题。因为导向时钻柱不断旋转，所以被称为旋转式导向工具，这一工具对摩阻和井眼清洁问题起到了缓解的作用，典型的旋转导向工具为可变径稳定器，可以在地面进行远程控制，对井下的稳定器进行控制。通过井下稳定器的直径的控制来改变井下动力的力学特征。其弊端是只能在简单的二维井身剖面中进行使用。