关于石油钻井工程技术的探讨

杨玉红

摘 要：随着我国经济不断快速发展，中国已经全面进入能源时代。石油能源产品作为能源时代中的主要资源，在生产和生活中占有不可或缺的地位，并且需求量不断攀升，因此对石油产量的要求也愈来愈高。文章论述了我国石油钻井技术的发展历史，分析了我国石油钻井技术现状及技术优劣，探讨了石油钻井技术发展的重难点，并探讨了石油钻井技术未来的发展趋势。

关键词：石油工程；石油钻井；钻井技术

中图分类号：TE242 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）04-0063-02

Abstract： With the rapid development of China's economy， China has entered into the energy era. Petroleum energy products， as the main resources in the energy era， play an indispensable role in production and life， and the demand is rising， so the demand for oil production is becoming higher and higher. This paper discusses the development history of petroleum drilling technology in China， analyzes the present situation and advantages and disadvantages of petroleum drilling technology in China， and probes into the important and difficult points in the development of petroleum drilling technology. The development trend of petroleum drilling technology in the future is also discussed.

Keywords： petroleum engineering； petroleum drilling； drilling technology

引言

从二十世纪五十年代起，我国石油钻井技术开始在实践中不断发展和成熟，迄今为止，已经获得很高的技术成就。但与世界最尖端钻井技术相比，仍存在一定的差距，并拥有很大的提升空间。石油资源仍是现阶段我国甚至世界发展过程中主要的依赖能源之一，因此石油产量关系到一个国家发展的命脉。本文对我国石油钻井技术的发展、技术现状、技术优势和劣势、发展重难点以及技术发展趋势进行了分析和探讨。

1 国内石油钻井技术发展历史沿革

随着我国工业生产需求不断扩大，石油的需求量也随之飙升。我国具有地大物博的特点，陆地石油储量较高。我国在初期探索石油钻井技术至今，在不断摸索与创新中，逐渐形成了水平井、定向井、深井和超深井、小孔眼钻井等钻井完井技术，各项技术在理論分析和综合实践中不断完善和进步。然而我国钻井技术仍然与国外先进技术相差较多，在十九世纪六十年代后，随着前苏联钻井工程技术的引进，在此基础上，我国进行了不断地改革创新，探讨和研发出更适合我国钻井实际情况的工程技术，到了七十年代，随着国外技术的不断技术引进，我国开创了三大核心钻井技术，即“喷射钻井、优质轻钻井液、高效钻头”，由此引发了喷射井技术的大范围普及应用。随后，在第七个五年计划中，攻关丛式井以及定向井成为关键任务；第八个五年计划中逐渐转成水平钻井；在此技术上，第九个五年计划中，短半径侧钻水平井技术成为核心研发技术。经过了近半个世纪的发展，我国石油钻井技术得到了飞跃般的提升，这为进入二十一世纪后石油钻井技术的不断突破提供了良好的铺垫，如大位移井钻井技术、深井钻井、欠平衡压力钻井等技术层出不穷。

2 我国石油钻井技术现状

2.1 井下自动化技术

自动化技术已经广泛应用于各行业生产中，在石油钻井工程中，自动化技术的可靠性、高效性和安全性等优点得到了淋漓尽致地体现。石油钻井技术主要依赖于自动化技术中可提升深度探测精度、提高信息传输效率和能够进行有效的安全控制。钻井过程中的深度数据必须实时反馈，才能有效控制钻头精度，而在自动化技术中，PLC（可编程控制器）可以作为控制钻头转速的精度，同时应用PID（比例、积分、微分调节）技术可以大大提高钻头钻井的精度。在此基础上，我国石油钻井工程实践中解决了不胜枚举的难题，同时研制出了电磁波式EM-MWD、有线和无线随钻测量仪，该技术也为我国获取了多项技术专利。值得一提的是，CGDS-1近钻头地质钻井中，我国成为继美国、俄罗斯后第三个可以熟练掌握并应用该技术的国家。

2.2 小井眼钻井技术

小井眼钻井技术在我国大部分石油公司中应用较广并且应用效果较好，同时研制出的微尺寸TSD钻头就是针对这种小井眼的特性，在此基础上，研制出了可以针对我国常见不同钻井地质结构环境下不同的钻井液，使钻头寿命得到了有效延长。此外，经我国胜利和大庆两座油田的不断试验和实践，完成了小井眼水利等监测预警的研究，取得了丰硕的成果。

2.3 石油深井以及超深井钻井技术

随着石油的不断开采，石油已经从浅层开采转向深层开采，这就对石油深井和超深井钻探技术提出了有要求，因此我国在这方面的科研技术支持及投入较大，并经过多年的研发实践，同样取得了重大突破。仅截止到2008年我国就完成了近三百口井，其绝大部分都是以深井和超深井为主，随后，我国更是加大了深井和超深井钻探技术发展的支持力度，对其技术的应用频次也愈加提高，在技术层面同样取得了有效的提升。endprint

3 中国钻井技术优势

3.1 政府支持力度大

我国政府对石油钻井工程技术的扶持力度自始至终很大，为石油钻井工程提供了大量的资金支持，不仅对工程施工进行资金投入，也对人员选拔、人员培养等方面投入很多财力，始终以综合提高我国石油钻井技术为目标，鼓励石油钻井技术的研发、更新和人才的引用，培养出一代又一代的石油钻井技术骨干，为我国石油钻井工程技术的“硬件”与“软件”实力提升打下坚实的基础。

3.2 高水平的技术基础

我国经济不断发展，我国各类科学技术水涨船高，石油钻井工程技术也不例外，在全面发展的新形势下和社会整体科学实力的进步，石油钻井技术得到了良好的发展环境。例如，随着自动化技术、电气技术、电子技术、物理材料技术、化学技术等不断取得新的高水平成绩，其优秀成果往往能够为石油钻井工程技术保驾护航，不断突破石油钻井技术的瓶颈。

3.3 我国对石油能源依赖性较强

虽然新能源的引入开始逐渐替代石化能源，但是就目前而言，石油仍是我国生产生活中主要需求的能源形式，我国对石油能源的依赖程度依然较高，这也形成了石油能源的市场，为我国石油勘探及鉆井开采行业发展注入了“强心剂”，只有石油钻井技术不断发展、开采效率持续提高，才能够满足我国对石油资源日益加重的需求。

4 石油钻井技术发展重难点

虽然我国石油钻井技术经过长达几十年的发展和革新，但依旧面临着诸多挑战。众所周知，石油是短期内不可再生的能源，随着这些年来的不断开采，油田不断减少甚至枯竭，全世界的油气勘探和开采逐渐由陆地发展至海洋、从浅层开采向深层甚至超深层开采，石油钻井工程技术遇到了新的挑战与难题。

对比国外技术，我国石油开采技术在自动化钻头、旋转导向系统、高效钻头等方面存在巨大的差距，并拥有较大的提升空间。在井下作业方面，我国井下作业装备质量较差、装备成本过高，都限制了我国深或超深井开采技术，提高钻井装备、配套工具质量是接下来必须面对的问题。在工程技术方面，我国虽有自主创新，但钻井技术大方向还是以模仿国外先进技术为主，始终“抓不到”国外核心技术点，而钻井关键核心技术和工具材料仍以国外进口为主，制约了我国石油钻井工程技术的发展。

对于深井和超深井的操作中，除了装备和工具质量不足外，在深井环境下的通讯系统不够稳定；深层井壁的失稳情况比较突出；超深层地层状态规律不同于浅层等等。只有解决这些关键技术难题，才能够在深井和超深井钻探中取得重大突破。

对于海洋钻井技术中，如何克服海面多变的环境因素（如大风、大浪等）、如何克服气流和浅水层的影响、如何克服海底压强带来的挑战、如何解决水下操作工具、操作机器人、操作平台等关键技术难题、如何克服海底低温和超低温、如何应对南北极开采环境附近的浮冰等等，都是需要突破的重难点。

5 我国石油钻井技术发展趋势

海洋中的石油藏量相当巨大，因此随着钻井平台从陆地逐渐转向海面，一些陆地钻井技术不能够直接应用，必须经过一定的技术革新后才能进行有效应用，这段时间内，需要克服诸多的重点和难点问题。随着我国工业机器人、自动化和智能化技术的快速发展，以及材料学近些年不断取得的突破和成就，为我国海上石油钻井技术提供了良好的技术支持，为海下钻井工具、钻井材料、海下操作机器人等关键问题提出了可靠的解决方案。

6 结束语

综上所述，石油资源仍然是我国现阶段发展中不可缺少的资源之一，石油产业的发展也关系着我国发展的命脉，只有不断提升石油钻井技术，不断解决新环境下的石油钻井产生的问题，不断攻克施工钻井技术的重难点问题，才会为我国的全面发展贡献出一份不可或缺的力量。

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