论石油钻井技术应用与发展研究

肖鹏

摘要：当前我国钻井技术不断进步，以井下数据采集应用、闭环钻井技术、欠平衡钻井技术等为代表的先进适用技术不断发展，未来以智能化和信息化为基本特点的钻井新技术将有利于开发传统技术难以开发的油气储层和特殊油藏，并提升深井勘探和钻井成功率，推进石油钻井行业发展。

关键词：石油;钻井技术;监测数据

1 引言

油气资源作为经济社会发展的必要条件，对国民经济健康发展意义重大。我国作为油气资源相对比较匮乏的国家，在长期钻井技术发展中一直处于模仿跟随阶段，近年来结合我国自身油气资源实际，已经将石油勘探开发领域的主要目标调整为寻找油气资源、提升油气采收率，与此对应的是井下随钻动态测量技术、井下闭环钻井技术、欠平衡钻井技术经过长期的应用实践和改进，取得了较大进步，特别是当前钻井智能化、信息化、自动化水平提高，井下随钻实时监测数据为石油钻井提供了更加精准及时的地质参数和钻井参数，便于为下步钻井提供指导;井下闭环钻井技术，提升了钻井质效和安全性，使钻井各项措施能够相互呼应、环环相扣;欠平衡钻井技术等有利于勘探开发新油层、提升油气采收率，对原有技术未开发的储层和特殊的油藏资源开发非常有利。因此，有必要结合石油钻井技术应用现状，对其未来发展趋势进行探究。

2 我国石油钻井技术应用现状

我国在油气资源开发领域，长期以来处于对国外先进钻井技术的技术跟踪和模仿阶段，随着近年来我国科技水平的整体进步和石油钻井领域技术水平的提高，在吸收借鉴国外先进钻井技术、实现国产化的基础上，钻井技术也得到了长足发展。但整体上，依然与国外先进的石油勘探国家存在5～10年的基础差距。从国内看，虽然我国钻井工程规模、技术水平整体提高，但在膨胀管钻井技术、深海钻井技术和超深井钻井技术等技术应用上，与世界先进国家技术依然存在一定差距。比如，国际上比较先进的旋转导向钻井技术在我国应用还不充分，限制了分支井钻井技术、大位移油井钻井技术等钻井新技术的应用。从国际上看，欠平衡钻井技术作为国外先进国家的油气勘探常规技术，在我国推广应用还需要进一步加大力度。

2.1 井下钻井动态数据采集应用技术

经过努力，我国已经研制成功了井下钻头地质导向系统，在世界上处于领先地位，为各种先进的钻井井下参数获取提供了技术保障。井下钻井实时动态数据的采集、获取和应用，对石油钻井实现精准化、高效化应用至关重要。在具体的井下钻进中，因为钻柱本身属于一种柔性结构，旋转钻进中存在扭动、转向和横向移动等各类问题，会造成钻具在实际钻井中偏离预定的油井轨迹。比如，钻头的震动会造成与井底地层脱离，产生空转和钻具磨损加重等问题，如果出现扭转和振动的同步发生，还会造成钻头与钻柱之间出现涡动，引发钻具脱扣、滑扣等井下复杂事故。

我国在井下钻井数据的采集和应用上，对钻柱的振动监测应用比较成熟，但钻柱振动与钻头运行特征的对应模型还未建立，无法准确通过钻柱的运行状态把握钻头状态。特别是当前水平井钻井、大位移井钻井等钻井技术应用增多，钻柱与井壁接触概率加大，降低了钻柱监测对井下钻井状况的预测精准性。从上个世纪末开始，依托电子信息和传感器等技术，开发了钻井传感监测元器件和DDS高速数据监测处理系统等，实现了对井下数据的收集和汇总分析，以此了解钻具运行情况。目前，该技术应用比较成熟，主要构成部件为井下传感器系统、数据存储系统、数据处理系统、实时显示系统等，可以在井场钻台和值班监控室实时显示传输的各类钻井信息，实现对钻井数据的全面掌握和钻井轨迹的精准控制。

2.2 井下闭环钻井技术

从20世纪末开始，依托信息化、智能化等技术进步，集成化的钻井技术闭环钻井技术产生，并不断在实践中完善。闭环钻井技术需要开展地面测量，主要是对钻井液录井、地面钻井参数等进行测量;井下随钻测量，主要是依托MWD、LWD技术等，对井下的地层参数、几何参数等进行测量;数据采集和地面计算系统，主要是对采集到的钻井信息进行汇总分析;钻井数据解释，主要是通过与钻井预定轨迹和地质情况进行比对，确定下步最优的钻井方案和钻井调整方案;地面控制自动化，通过智能化、信息化技术的应用，实现对井下钻井的自

动化控制;井下操作自动控制，主要是通过采集到的钻井实时数据分析结果，对井下钻具进行精准控制。闭环钻井技术包括井下和地面两大操作系统，是当前钻井技术的概括性技術统称，有利于实现钻井技术从地面到井下、从开钻到完钻环环相扣的进行。

2.3 欠平衡压力钻井技术

欠平衡压力钻井又称为负压钻井，其概念已经提出了一个世纪，但直到上个世纪80年代研制出配套的井控设备和井控技术才得以实现，该技术因为具有以下优点，在当前我国油气勘探中应用较为普遍：能够杜绝境内液体深入地层，提升对地层的保护性，降低污染性;有利于发现低压低渗等油气储层，减轻钻井中井筒内液柱压力对岩屑的压持效应，提升机械钻速，杜绝粘卡等事故;可以实现钻井与油气开采同步进行，缩短油井钻井的周期，使油井早见效。但是，欠平衡钻井需要依托完善的井控设施，油气储层要求无水层存在，对油井周边地层的井壁稳定性要求较强。我国当前油田井控设备不断完善，应用该技术也相应增多，有利于早发现油气储层和提升采收率。

3 石油钻井技术发展趋势

3.1 提升油藏区块勘探成功率和油气采收率

当前油气勘探以提升勘探开发效益为主要目标，致力于发现新的油藏区块和提升油气采收率，对我国而言更是如此，我国陆地油田很多都进入开发中后期阶段和高含水阶段，产能递减趋势明显。因此，必须加大钻井技术研发投入，更加注重寻找新油藏和对现有油藏挖潜增产。比如，应用欠平衡压力钻井技术、分支水平井钻井技术、大位移井钻井技术等，可以实现对原有油井的重钻和油井井网部署的改善，发现未开发的油气储层或是开发原有技术不能开发到的油气储层，使油井以最直接的方式实现与油气藏的连通，以最原始的状态打开油藏进行开发，提升开发效益。

3.2 提升钻井自动化水平

在当前随钻测量、地层评价、动态数据收集、地质导向钻井、闭环钻井等技术应用下，钻井技术发生了质变，向数字化方向转变，通过自动化的实时监测系统能够对地层参数、液体参数和工具运行状态进行实时监测，通过科学的模型构建和对比，对各类数据进行收集、汇总、反馈和修正，实现以数字化指导钻井工作，逐渐脱离人为操作和井眼控制的模式，提升钻井科学化水平;向钻井工具的智能化和集成化方向发展，比如FEMWD随钻地层评价测试系统、IDS集成钻井系统等现代化智能钻井技术，都体现了钻井工具和作业流程的智能化发展趋势。

参考文献：

[1]杨大鹏.石油勘探技术创新的思考与发展[J].化工管理，2019（13）：94-95.

[2]刘人铜，崔嘉祯.钻井工程技术分析及提高效率的措施[J].云南化工，2019，46（02）：173-174.