關(guān)于石油鉆井工程技術(shù)的探討

楊玉紅

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)全面進(jìn)入能源時(shí)代。石油能源產(chǎn)品作為能源時(shí)代中的主要資源，在生產(chǎn)和生活中占有不可或缺的地位，并且需求量不斷攀升，因此對(duì)石油產(chǎn)量的要求也愈來(lái)愈高。文章論述了我國(guó)石油鉆井技術(shù)的發(fā)展歷史，分析了我國(guó)石油鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及技術(shù)優(yōu)劣，探討了石油鉆井技術(shù)發(fā)展的重難點(diǎn)，并探討了石油鉆井技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：石油工程；石油鉆井；鉆井技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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

從二十世紀(jì)五十年代起，我國(guó)石油鉆井技術(shù)開(kāi)始在實(shí)踐中不斷發(fā)展和成熟，迄今為止，已經(jīng)獲得很高的技術(shù)成就。但與世界最尖端鉆井技術(shù)相比，仍存在一定的差距，并擁有很大的提升空間。石油資源仍是現(xiàn)階段我國(guó)甚至世界發(fā)展過(guò)程中主要的依賴(lài)能源之一，因此石油產(chǎn)量關(guān)系到一個(gè)國(guó)家發(fā)展的命脈。本文對(duì)我國(guó)石油鉆井技術(shù)的發(fā)展、技術(shù)現(xiàn)狀、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)、發(fā)展重難點(diǎn)以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和探討。

1 國(guó)內(nèi)石油鉆井技術(shù)發(fā)展歷史沿革

隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)需求不斷擴(kuò)大，石油的需求量也隨之飆升。我國(guó)具有地大物博的特點(diǎn)，陸地石油儲(chǔ)量較高。我國(guó)在初期探索石油鉆井技術(shù)至今，在不斷摸索與創(chuàng)新中，逐漸形成了水平井、定向井、深井和超深井、小孔眼鉆井等鉆井完井技術(shù)，各項(xiàng)技術(shù)在理論分析和綜合實(shí)踐中不斷完善和進(jìn)步。然而我國(guó)鉆井技術(shù)仍然與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相差較多，在十九世紀(jì)六十年代后，隨著前蘇聯(lián)鉆井工程技術(shù)的引進(jìn)，在此基礎(chǔ)上，我國(guó)進(jìn)行了不斷地改革創(chuàng)新，探討和研發(fā)出更適合我國(guó)鉆井實(shí)際情況的工程技術(shù)，到了七十年代，隨著國(guó)外技術(shù)的不斷技術(shù)引進(jìn)，我國(guó)開(kāi)創(chuàng)了三大核心鉆井技術(shù)，即“噴射鉆井、優(yōu)質(zhì)輕鉆井液、高效鉆頭”，由此引發(fā)了噴射井技術(shù)的大范圍普及應(yīng)用。隨后，在第七個(gè)五年計(jì)劃中，攻關(guān)叢式井以及定向井成為關(guān)鍵任務(wù)；第八個(gè)五年計(jì)劃中逐漸轉(zhuǎn)成水平鉆井；在此技術(shù)上，第九個(gè)五年計(jì)劃中，短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)成為核心研發(fā)技術(shù)。經(jīng)過(guò)了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)石油鉆井技術(shù)得到了飛躍般的提升，這為進(jìn)入二十一世紀(jì)后石油鉆井技術(shù)的不斷突破提供了良好的鋪墊，如大位移井鉆井技術(shù)、深井鉆井、欠平衡壓力鉆井等技術(shù)層出不窮。

2 我國(guó)石油鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 井下自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)生產(chǎn)中，在石油鉆井工程中，自動(dòng)化技術(shù)的可靠性、高效性和安全性等優(yōu)點(diǎn)得到了淋漓盡致地體現(xiàn)。石油鉆井技術(shù)主要依賴(lài)于自動(dòng)化技術(shù)中可提升深度探測(cè)精度、提高信息傳輸效率和能夠進(jìn)行有效的安全控制。鉆井過(guò)程中的深度數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)反饋，才能有效控制鉆頭精度，而在自動(dòng)化技術(shù)中，PLC（可編程控制器）可以作為控制鉆頭轉(zhuǎn)速的精度，同時(shí)應(yīng)用PID（比例、積分、微分調(diào)節(jié)）技術(shù)可以大大提高鉆頭鉆井的精度。在此基礎(chǔ)上，我國(guó)石油鉆井工程實(shí)踐中解決了不勝枚舉的難題，同時(shí)研制出了電磁波式EM-MWD、有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)隨鉆測(cè)量?jī)x，該技術(shù)也為我國(guó)獲取了多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。值得一提的是，CGDS-1近鉆頭地質(zhì)鉆井中，我國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯后第三個(gè)可以熟練掌握并應(yīng)用該技術(shù)的國(guó)家。

2.2 小井眼鉆井技術(shù)

小井眼鉆井技術(shù)在我國(guó)大部分石油公司中應(yīng)用較廣并且應(yīng)用效果較好，同時(shí)研制出的微尺寸TSD鉆頭就是針對(duì)這種小井眼的特性，在此基礎(chǔ)上，研制出了可以針對(duì)我國(guó)常見(jiàn)不同鉆井地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境下不同的鉆井液，使鉆頭壽命得到了有效延長(zhǎng)。此外，經(jīng)我國(guó)勝利和大慶兩座油田的不斷試驗(yàn)和實(shí)踐，完成了小井眼水利等監(jiān)測(cè)預(yù)警的研究，取得了豐碩的成果。

2.3 石油深井以及超深井鉆井技術(shù)

隨著石油的不斷開(kāi)采，石油已經(jīng)從淺層開(kāi)采轉(zhuǎn)向深層開(kāi)采，這就對(duì)石油深井和超深井鉆探技術(shù)提出了有要求，因此我國(guó)在這方面的科研技術(shù)支持及投入較大，并經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)實(shí)踐，同樣取得了重大突破。僅截止到2008年我國(guó)就完成了近三百口井，其絕大部分都是以深井和超深井為主，隨后，我國(guó)更是加大了深井和超深井鉆探技術(shù)發(fā)展的支持力度，對(duì)其技術(shù)的應(yīng)用頻次也愈加提高，在技術(shù)層面同樣取得了有效的提升。endprint

3 中國(guó)鉆井技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 政府支持力度大

我國(guó)政府對(duì)石油鉆井工程技術(shù)的扶持力度自始至終很大，為石油鉆井工程提供了大量的資金支持，不僅對(duì)工程施工進(jìn)行資金投入，也對(duì)人員選拔、人員培養(yǎng)等方面投入很多財(cái)力，始終以綜合提高我國(guó)石油鉆井技術(shù)為目標(biāo)，鼓勵(lì)石油鉆井技術(shù)的研發(fā)、更新和人才的引用，培養(yǎng)出一代又一代的石油鉆井技術(shù)骨干，為我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的“硬件”與“軟件”實(shí)力提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 高水平的技術(shù)基礎(chǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)各類(lèi)科學(xué)技術(shù)水漲船高，石油鉆井工程技術(shù)也不例外，在全面發(fā)展的新形勢(shì)下和社會(huì)整體科學(xué)實(shí)力的進(jìn)步，石油鉆井技術(shù)得到了良好的發(fā)展環(huán)境。例如，隨著自動(dòng)化技術(shù)、電氣技術(shù)、電子技術(shù)、物理材料技術(shù)、化學(xué)技術(shù)等不斷取得新的高水平成績(jī)，其優(yōu)秀成果往往能夠?yàn)槭豌@井工程技術(shù)保駕護(hù)航，不斷突破石油鉆井技術(shù)的瓶頸。

3.3 我國(guó)對(duì)石油能源依賴(lài)性較強(qiáng)

雖然新能源的引入開(kāi)始逐漸替代石化能源，但是就目前而言，石油仍是我國(guó)生產(chǎn)生活中主要需求的能源形式，我國(guó)對(duì)石油能源的依賴(lài)程度依然較高，這也形成了石油能源的市場(chǎng)，為我國(guó)石油勘探及鉆井開(kāi)采行業(yè)發(fā)展注入了“強(qiáng)心劑”，只有石油鉆井技術(shù)不斷發(fā)展、開(kāi)采效率持續(xù)提高，才能夠滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)石油資源日益加重的需求。

4 石油鉆井技術(shù)發(fā)展重難點(diǎn)

雖然我國(guó)石油鉆井技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾十年的發(fā)展和革新，但依舊面臨著諸多挑戰(zhàn)。眾所周知，石油是短期內(nèi)不可再生的能源，隨著這些年來(lái)的不斷開(kāi)采，油田不斷減少甚至枯竭，全世界的油氣勘探和開(kāi)采逐漸由陸地發(fā)展至海洋、從淺層開(kāi)采向深層甚至超深層開(kāi)采，石油鉆井工程技術(shù)遇到了新的挑戰(zhàn)與難題。

對(duì)比國(guó)外技術(shù)，我國(guó)石油開(kāi)采技術(shù)在自動(dòng)化鉆頭、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)、高效鉆頭等方面存在巨大的差距，并擁有較大的提升空間。在井下作業(yè)方面，我國(guó)井下作業(yè)裝備質(zhì)量較差、裝備成本過(guò)高，都限制了我國(guó)深或超深井開(kāi)采技術(shù)，提高鉆井裝備、配套工具質(zhì)量是接下來(lái)必須面對(duì)的問(wèn)題。在工程技術(shù)方面，我國(guó)雖有自主創(chuàng)新，但鉆井技術(shù)大方向還是以模仿國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為主，始終“抓不到”國(guó)外核心技術(shù)點(diǎn)，而鉆井關(guān)鍵核心技術(shù)和工具材料仍以國(guó)外進(jìn)口為主，制約了我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的發(fā)展。

對(duì)于深井和超深井的操作中，除了裝備和工具質(zhì)量不足外，在深井環(huán)境下的通訊系統(tǒng)不夠穩(wěn)定；深層井壁的失穩(wěn)情況比較突出；超深層地層狀態(tài)規(guī)律不同于淺層等等。只有解決這些關(guān)鍵技術(shù)難題，才能夠在深井和超深井鉆探中取得重大突破。

對(duì)于海洋鉆井技術(shù)中，如何克服海面多變的環(huán)境因素（如大風(fēng)、大浪等）、如何克服氣流和淺水層的影響、如何克服海底壓強(qiáng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)、如何解決水下操作工具、操作機(jī)器人、操作平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)難題、如何克服海底低溫和超低溫、如何應(yīng)對(duì)南北極開(kāi)采環(huán)境附近的浮冰等等，都是需要突破的重難點(diǎn)。

5 我國(guó)石油鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

海洋中的石油藏量相當(dāng)巨大，因此隨著鉆井平臺(tái)從陸地逐漸轉(zhuǎn)向海面，一些陸地鉆井技術(shù)不能夠直接應(yīng)用，必須經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)革新后才能進(jìn)行有效應(yīng)用，這段時(shí)間內(nèi)，需要克服諸多的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化和智能化技術(shù)的快速發(fā)展，以及材料學(xué)近些年不斷取得的突破和成就，為我國(guó)海上石油鉆井技術(shù)提供了良好的技術(shù)支持，為海下鉆井工具、鉆井材料、海下操作機(jī)器人等關(guān)鍵問(wèn)題提出了可靠的解決方案。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，石油資源仍然是我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展中不可缺少的資源之一，石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也關(guān)系著我國(guó)發(fā)展的命脈，只有不斷提升石油鉆井技術(shù)，不斷解決新環(huán)境下的石油鉆井產(chǎn)生的問(wèn)題，不斷攻克施工鉆井技術(shù)的重難點(diǎn)問(wèn)題，才會(huì)為我國(guó)的全面發(fā)展貢獻(xiàn)出一份不可或缺的力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軍.關(guān)于石油鉆井工程技術(shù)的探討[J].化工管理，2015（26）：202.

[2]尚小平.對(duì)石油鉆井工程技術(shù)的探討[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2012（7）：208-208.

[3]楊進(jìn)，曹式敬.深水石油鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].石油鉆采工藝，2008，30（2）.

[4]段宏濤.淺析石油鉆井工程技術(shù)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（22）：118.

[5]姚玲.試論現(xiàn)代信息技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用與研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（35）：140.

[6]馬國(guó)振.我國(guó)海洋石油鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（18）：101.endprint