石油钻井工程技术的应用研究

2022-11-15钱海洋

中国科技纵横 2022年3期

钱海洋

(中国石化华北石油工程有限公司河南钻井分公司，河南南阳 473132)

随着我国石油钻井工程技术研究的不断深入，加之不断对先进技术经验进行汲取，我国石油钻井工程技术的应用与研究有了大幅度的提升，石油开采规模不断增加，为我国社会经济发展提供了充足的能源保障。目前，由于我国能源需求不断增加，需要从科学合理开采方案为切入点，有针对性地应用各类石油钻井技术，使石油资源的开采效率更上一个台阶。通常来说，开采成本与石油钻井工程技术有着直接关系，在石油开采过程中，钻井设备十分昂贵，为了降低钻井成本，需要从钻井设备国产化入手，增加钻井设备的国产化率，使钻井设备更具实用性与可维护性，降低钻井设备的维护成本。另外，由于石油资源的过度开采，石油开采条件变得十分苛刻，为了顺利完成石油开采，还应不断针对开采条件对现有石油钻井工程技术进行研究，使钻井技术可以面对各种开采工况。安全问题永远是石油钻井过程中需要面对的重要事项，近年来钻井安全事故频发出现，为了提升钻井过程的安全性，在钻井前应对开采区域的地质、水文等参数进行勘测，以勘测结果为依据，合理制定石油钻井工程技术的运用方案，确保石油钻井工程技术可以高质量、安全的应用在钻井工作之中。

1.石油钻井技术应用现状

近几年，我国石油钻井技术在实际应用过程中取得了一定的进展，但是和一些石油开采时间较长的国家相比还存在一定的不足之处，因此这就要对石油钻探技术进行不断的完善与优化，从而更好地满足我国对石油开采的需求。其一，我国在使用石油钻井技术的时候利用地下监控技术能够提升测量信息的传输质量以及传输速度，还能够为自动化钻井的发展作出贡献。其二，井控技术可以用来对井内压力进行检测，现阶段我国井控技术在发展的过程中标准较高，因此要通过相关人员的不断完善与创新提升该技术的上限。其三，我国具有大量深水石油资源，但是由于长期以来我国没有深海石油开采技术，影响了我国深海石油资源的开采，还降低了石油利用效率。因此这时深水钻井技术的出现能够使我国石油钻井深度达到2500m，还能够使钻井过程中信号传输更加稳定，提升其无线信号传输能力，为我国深水石油资源勘测与开采提供了便捷。其四，海上钻井技术属于我海洋国石油重点开采技术，我国在海洋中有大量的石油资源，但是海洋石油开采属于较为困难的开采任务，对钻井技术的要求也较高。我国海洋钻井技术出现了多种形式，其中包括动态压井钻井，深水钻井，喷射下导管以及分支水平钻井技术等。这些技术可以进一步拓展我国的石油开采领域，完善我国在石油开采领域中存在的弊端。

2.钻井工程技术存在的问题

2.1 钻井管理体制机制不完善

俗话说“没有规矩不成方圆”，钻井工程石油勘探也是如此，钻井工程的相关管理体制机制不健全，使得钻井工程在具体施工过程中缺乏严格的规章制度的约束，对钻井工程技术升级和创新会产生一定的负面影响。首先是钻井工程缺少监督管理机制，技术的应用需要有相关监督管理，监督管理能够在最大程度上约束限制其技术人员的工作行为，使其必须严格按照技术标准进行勘探工作，而一些石油企业在这方面存在漏洞。职责体系不健全，钻井工程虽然较以往而言安全性大大提升，但还是具有一定的危险，必须高度重视，技术存在误差会导致安全事故发生，但是由于一直以来责任制落实不到位，一旦出现事故，相关工作人员互相推脱责任，难以真正将责任落实到个人，给钻井管理工作带来一定的困难。

2.2 钻井工程技术还有待提高

钻井工程技术是石油天然气开发的主要手段，因此技术水平的高低对于石油天然气开发的产量以及应用具有十分关键的作用。但是钻井工程不是简单的生产投入，具备高风险、高投入、高技术等特点，需要有充足的资金支持存在的风险，为了不断推进我国勘探开发利用，钻井工程技术芮然有了一定的发展。但是还存在一些问题，我国一些石油储量丰富的地区的地形地势较复杂，如何将相应的机械设备安全稳固的安装从而进行钻井勘探对技术提出了更高的要求。技术的发展程度影响工作效率，如何向更深位置开发油气，深井超深井钻井技术还是不够先进有待提升。

2.3 钻井设备落后

俗话说“钻头不到，石油不冒”。钻头是石油开发的重要工具，在技术发展过程中，钻头质量较差会影响与之配套的其他基础设施，从而影响钻井技术的发挥，其他钻井设备发展水平与国外的钻井设备存在一定的差距，例如，海上石油天然气储备量十分丰富，但是我国固井机械设备和海上钻井平台设备已经陈旧，无法满足当下更深位置的石油勘探，在适应深水开发的平台建设还处于严重缺失的状态，同时了解石油勘探的情况必须依靠相关的测量仪器，但是我国在这方面设备的研发利用方面还处于严重缺失的状况，无法精准定位，对于钻井技术的应用会造成严重的影响。

3.石油钻井工艺技术的施工流程

石油钻探既困难又复杂，只有将科学的钻井技术与先进的钻井平台相结合，才能提高钻井效率。在进行石油钻探之前，必须做好适当的准备，确定钻孔后，有必要进行施工现场和钻孔设备的选择和建造。必须调整钻孔深度，并且必须按照钻机进行施工，制定适当的最终计划，以供油流入井中并达到使用油的目的。在制定钻探计划时，必须避免因建筑工人的技术错误而引起的问题，以免在采油过程中造成较大的损失。在石油钻井作业中，应按照工作时间表进行施工，并及时调整有关钻井数据，以确保钻机的施工条件舒适，并减少钻井设备的损失。在日常设备的保养中，应注意钻井设备的保养，以延长设备的使用寿命，提高钻机的效率，减少施工时间，以达到预期的效果。同时，必须优化钻井液，必须选择适合该施工计划的钻井液，并且必须根据各种内部钻井技术选择密度最高的钻井液，以便可以有效冷却，让钻井拥有可重复使用的钻机。在施工过程中，钻井液必须能够有效清除施工过程中形成的岩石碎屑，以避免在施工过程中形成钻井平台，在施工前必须准备足量的钻井液以满足钻井要求。

4.石油钻井工程技术的应用

4.1 井下钻井动态数据采集与处理技术的应用

在石油钻井过程中，大多会选择旋转钻井的方式完成钻井任务。在钻孔中，由于受到地质、岩质等因素的影响，导致钻头的磨损程度不断加剧，严重影响最终的钻井质量。因此，在井下钻井动态数据采集与处理技术的帮助下，其可对钻头的工作情况进行实时监测，利用动态检测元件与数据处理系统，可对钻井工作参数进行采集，并自动化地完成故障诊断工作，为钻井作业顺利进行提供充分的保障作用。

4.2 水平井和大位移井钻井技术的应用

相比于直井技术，水平井钻井技术的优点是降低钻井工作的成本，提升钻井效率。水平井钻井技术具有更长的斜井段，随着可控偏心器以及变径稳定器的引入，其可解决井内钻屑过多问题，提升井内的整洁程度，为后续石油开采作业顺利进行奠定基础。

4.3 多分支井及重入井钻井技术的应用

所谓多分支井，指的是在主井眼的底部，使用钻头钻出分支井眼，如有必要，可以在分支井眼中再次钻出分支井眼，提升石油开采的效率。一般来说，多分支钻井技术的应用，可以使石油开采变得更加立体。而重入钻井技术指的是在现有井孔中重新进行多分支井的钻进作业，对现用钻井进行最大限度开发，降低钻井成本。

4.4 欠平衡压力钻井技术的应用

尽管在早些时候便提出了欠平衡压力钻井技术，但受制于当时技术方面的限制，导致欠平衡压力钻井技术仅仅停留在理论阶段，没有得到大规模地开发与利用。随着井控技术与设备研究的不断进步，欠平衡压力钻井技术具备了实际应用的条件。欠平衡压力钻井技术相比于其他技术，具有十分显著的应用优势。例如，欠平衡压力钻井技术可以降低油气层对地层的污染程度，并且在感应与探测传感器的帮助下，钻井设备可以对地层压力进行有效的感应，使边钻边采工作目标的实现成为了可能。

4.5 连续油管和小井眼钻井技术的应用

随着石油钻井工程技术的发展，连续油管技术得以应运而生。同其他钻井技术相比，连续油管技术不仅下钻容易，而且所用的钻井设备比较简单，有助于降低钻井成本，具有广阔的开发潜力。对于小井眼钻井技术而言，其在钻井任务中的应用，可以降低钻头尺寸，并且同样可以缩减钻井成本，提升钻井工作的经济性。

5.石油钻井技术的未来发展趋势

随着我国计算机信息技术的不断发展和进步，信息技术的使用覆盖面积越来越广泛，一些先进的信息技术也在石油钻井工程中得到了应用，信息技术与石油钻井技术的融合能够为石油开采的运行提供一定的技术支持。在使用过程中视频监控技术融合了多媒体视频技术和语音技术，能够在石油勘探现场设置监控摄像头，并实时监测石油钻井现状，更好地保护施工现场人员的注意安全。同时石油钻井中信息技术的使用还能够为工程的开展提供一定的便捷，提升石油开采的进度。基于管理角度进行分析，钻井工程的使用较为复杂，因此在未来发展过程中需要建立专门机构，并利用专门机构对钻井工程进行人员管理及设备管理。石油钻井机构不但要加大研发力度同时还要重视石油生产，在研发过程中要积极吸收国外发达国家的技术经验，并结合本国实际情况创造出适合我国石油钻井的技术，从而使石油钻井利益达到最大化。基于技术角度进行分析，我国石油钻井发展需要重点完善钻井技术，使钻井技术可以满足不同情况下的石油生产需求，特别是对于一些原有井进行新型钻井技术的研发，这样不但能够提升石油的开发效益，同时也能够提升石油的生产自动化，提升生产效率。我国钻井技术主要以自动化信息化为未来发展趋势，可以使用多重数据的机器人来替代人工实现有效的新型钻井，解决一些难以开采的油气区域，在这种情况下能够进一步提升探测井的探测深度，提升开采成功率。另外，在未来发展过程中还要对井下闭环钻井技术进行深层次研究，完善闭环钻井技术，推动石油稳步开采。传统石油钻井施工技术会在石油未来开采过程中受到一定限制，因此在未来开采过程中，要对传统石油钻井施工技术不断丰富和优化，使技术能够融入未来石油钻井施工中，让我国石油钻井实力得到一定程度上的提升。石油开采与信息化智能手段密不可分，在石油开采过程中存在一定的安全风险，在这时可以使用智能化开采技术并有效避免人为因素导致安全隐患的出现，大大提升石油开采效率，降低人工支出和施工人员的工作压力。在石油钻井工程技术使用过程中具有一定的优势，该技术与传统钻井技术相比智能化更强，可以大大缩短钻井支出和钻井时间，但是在石油开采过程中钻井技术会涉及到很多内容，这也提升了其操作标准。即使目前我国在石油钻井技术上取得了一定的突破，但是想要在国际石油市场中占有一席之地，还需要我国相关研究人员对石油开采技术进行创新，研究出适合我国的石油开采技术，从而推动我国使用行业的进步。