石油鉆井工程技術的應用研究

錢海洋

(中國石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南南陽 473132)

隨著我國石油鉆井工程技術研究的不斷深入，加之不斷對先進技術經(jīng)驗進行汲取，我國石油鉆井工程技術的應用與研究有了大幅度的提升，石油開采規(guī)模不斷增加，為我國社會經(jīng)濟發(fā)展提供了充足的能源保障。目前，由于我國能源需求不斷增加，需要從科學合理開采方案為切入點，有針對性地應用各類石油鉆井技術，使石油資源的開采效率更上一個臺階。通常來說，開采成本與石油鉆井工程技術有著直接關系，在石油開采過程中，鉆井設備十分昂貴，為了降低鉆井成本，需要從鉆井設備國產(chǎn)化入手，增加鉆井設備的國產(chǎn)化率，使鉆井設備更具實用性與可維護性，降低鉆井設備的維護成本。另外，由于石油資源的過度開采，石油開采條件變得十分苛刻，為了順利完成石油開采，還應不斷針對開采條件對現(xiàn)有石油鉆井工程技術進行研究，使鉆井技術可以面對各種開采工況。安全問題永遠是石油鉆井過程中需要面對的重要事項，近年來鉆井安全事故頻發(fā)出現(xiàn)，為了提升鉆井過程的安全性，在鉆井前應對開采區(qū)域的地質(zhì)、水文等參數(shù)進行勘測，以勘測結果為依據(jù)，合理制定石油鉆井工程技術的運用方案，確保石油鉆井工程技術可以高質(zhì)量、安全的應用在鉆井工作之中。

1.石油鉆井技術應用現(xiàn)狀

近幾年，我國石油鉆井技術在實際應用過程中取得了一定的進展，但是和一些石油開采時間較長的國家相比還存在一定的不足之處，因此這就要對石油鉆探技術進行不斷的完善與優(yōu)化，從而更好地滿足我國對石油開采的需求。其一，我國在使用石油鉆井技術的時候利用地下監(jiān)控技術能夠提升測量信息的傳輸質(zhì)量以及傳輸速度，還能夠為自動化鉆井的發(fā)展作出貢獻。其二，井控技術可以用來對井內(nèi)壓力進行檢測，現(xiàn)階段我國井控技術在發(fā)展的過程中標準較高，因此要通過相關人員的不斷完善與創(chuàng)新提升該技術的上限。其三，我國具有大量深水石油資源，但是由于長期以來我國沒有深海石油開采技術，影響了我國深海石油資源的開采，還降低了石油利用效率。因此這時深水鉆井技術的出現(xiàn)能夠使我國石油鉆井深度達到2500m，還能夠使鉆井過程中信號傳輸更加穩(wěn)定，提升其無線信號傳輸能力，為我國深水石油資源勘測與開采提供了便捷。其四，海上鉆井技術屬于我海洋國石油重點開采技術，我國在海洋中有大量的石油資源，但是海洋石油開采屬于較為困難的開采任務，對鉆井技術的要求也較高。我國海洋鉆井技術出現(xiàn)了多種形式，其中包括動態(tài)壓井鉆井，深水鉆井，噴射下導管以及分支水平鉆井技術等。這些技術可以進一步拓展我國的石油開采領域，完善我國在石油開采領域中存在的弊端。

2.鉆井工程技術存在的問題

2.1 鉆井管理體制機制不完善

俗話說“沒有規(guī)矩不成方圓”，鉆井工程石油勘探也是如此，鉆井工程的相關管理體制機制不健全，使得鉆井工程在具體施工過程中缺乏嚴格的規(guī)章制度的約束，對鉆井工程技術升級和創(chuàng)新會產(chǎn)生一定的負面影響。首先是鉆井工程缺少監(jiān)督管理機制，技術的應用需要有相關監(jiān)督管理，監(jiān)督管理能夠在最大程度上約束限制其技術人員的工作行為，使其必須嚴格按照技術標準進行勘探工作，而一些石油企業(yè)在這方面存在漏洞。職責體系不健全，鉆井工程雖然較以往而言安全性大大提升，但還是具有一定的危險，必須高度重視，技術存在誤差會導致安全事故發(fā)生，但是由于一直以來責任制落實不到位，一旦出現(xiàn)事故，相關工作人員互相推脫責任，難以真正將責任落實到個人，給鉆井管理工作帶來一定的困難。

2.2 鉆井工程技術還有待提高

鉆井工程技術是石油天然氣開發(fā)的主要手段，因此技術水平的高低對于石油天然氣開發(fā)的產(chǎn)量以及應用具有十分關鍵的作用。但是鉆井工程不是簡單的生產(chǎn)投入，具備高風險、高投入、高技術等特點，需要有充足的資金支持存在的風險，為了不斷推進我國勘探開發(fā)利用，鉆井工程技術芮然有了一定的發(fā)展。但是還存在一些問題，我國一些石油儲量豐富的地區(qū)的地形地勢較復雜，如何將相應的機械設備安全穩(wěn)固的安裝從而進行鉆井勘探對技術提出了更高的要求。技術的發(fā)展程度影響工作效率，如何向更深位置開發(fā)油氣，深井超深井鉆井技術還是不夠先進有待提升。

2.3 鉆井設備落后

俗話說“鉆頭不到，石油不冒”。鉆頭是石油開發(fā)的重要工具，在技術發(fā)展過程中，鉆頭質(zhì)量較差會影響與之配套的其他基礎設施，從而影響鉆井技術的發(fā)揮，其他鉆井設備發(fā)展水平與國外的鉆井設備存在一定的差距，例如，海上石油天然氣儲備量十分豐富，但是我國固井機械設備和海上鉆井平臺設備已經(jīng)陳舊，無法滿足當下更深位置的石油勘探，在適應深水開發(fā)的平臺建設還處于嚴重缺失的狀態(tài)，同時了解石油勘探的情況必須依靠相關的測量儀器，但是我國在這方面設備的研發(fā)利用方面還處于嚴重缺失的狀況，無法精準定位，對于鉆井技術的應用會造成嚴重的影響。

3.石油鉆井工藝技術的施工流程

石油鉆探既困難又復雜，只有將科學的鉆井技術與先進的鉆井平臺相結合，才能提高鉆井效率。在進行石油鉆探之前，必須做好適當?shù)臏蕚?，確定鉆孔后，有必要進行施工現(xiàn)場和鉆孔設備的選擇和建造。必須調(diào)整鉆孔深度，并且必須按照鉆機進行施工，制定適當?shù)淖罱K計劃，以供油流入井中并達到使用油的目的。在制定鉆探計劃時，必須避免因建筑工人的技術錯誤而引起的問題，以免在采油過程中造成較大的損失。在石油鉆井作業(yè)中，應按照工作時間表進行施工，并及時調(diào)整有關鉆井數(shù)據(jù)，以確保鉆機的施工條件舒適，并減少鉆井設備的損失。在日常設備的保養(yǎng)中，應注意鉆井設備的保養(yǎng)，以延長設備的使用壽命，提高鉆機的效率，減少施工時間，以達到預期的效果。同時，必須優(yōu)化鉆井液，必須選擇適合該施工計劃的鉆井液，并且必須根據(jù)各種內(nèi)部鉆井技術選擇密度最高的鉆井液，以便可以有效冷卻，讓鉆井擁有可重復使用的鉆機。在施工過程中，鉆井液必須能夠有效清除施工過程中形成的巖石碎屑，以避免在施工過程中形成鉆井平臺，在施工前必須準備足量的鉆井液以滿足鉆井要求。

4.石油鉆井工程技術的應用

4.1 井下鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理技術的應用

在石油鉆井過程中，大多會選擇旋轉鉆井的方式完成鉆井任務。在鉆孔中，由于受到地質(zhì)、巖質(zhì)等因素的影響，導致鉆頭的磨損程度不斷加劇，嚴重影響最終的鉆井質(zhì)量。因此，在井下鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理技術的幫助下，其可對鉆頭的工作情況進行實時監(jiān)測，利用動態(tài)檢測元件與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可對鉆井工作參數(shù)進行采集，并自動化地完成故障診斷工作，為鉆井作業(yè)順利進行提供充分的保障作用。

4.2 水平井和大位移井鉆井技術的應用

相比于直井技術，水平井鉆井技術的優(yōu)點是降低鉆井工作的成本，提升鉆井效率。水平井鉆井技術具有更長的斜井段，隨著可控偏心器以及變徑穩(wěn)定器的引入，其可解決井內(nèi)鉆屑過多問題，提升井內(nèi)的整潔程度，為后續(xù)石油開采作業(yè)順利進行奠定基礎。

4.3 多分支井及重入井鉆井技術的應用

所謂多分支井，指的是在主井眼的底部，使用鉆頭鉆出分支井眼，如有必要，可以在分支井眼中再次鉆出分支井眼，提升石油開采的效率。一般來說，多分支鉆井技術的應用，可以使石油開采變得更加立體。而重入鉆井技術指的是在現(xiàn)有井孔中重新進行多分支井的鉆進作業(yè)，對現(xiàn)用鉆井進行最大限度開發(fā)，降低鉆井成本。

4.4 欠平衡壓力鉆井技術的應用

盡管在早些時候便提出了欠平衡壓力鉆井技術，但受制于當時技術方面的限制，導致欠平衡壓力鉆井技術僅僅停留在理論階段，沒有得到大規(guī)模地開發(fā)與利用。隨著井控技術與設備研究的不斷進步，欠平衡壓力鉆井技術具備了實際應用的條件。欠平衡壓力鉆井技術相比于其他技術，具有十分顯著的應用優(yōu)勢。例如，欠平衡壓力鉆井技術可以降低油氣層對地層的污染程度，并且在感應與探測傳感器的幫助下，鉆井設備可以對地層壓力進行有效的感應，使邊鉆邊采工作目標的實現(xiàn)成為了可能。

4.5 連續(xù)油管和小井眼鉆井技術的應用

隨著石油鉆井工程技術的發(fā)展，連續(xù)油管技術得以應運而生。同其他鉆井技術相比，連續(xù)油管技術不僅下鉆容易，而且所用的鉆井設備比較簡單，有助于降低鉆井成本，具有廣闊的開發(fā)潛力。對于小井眼鉆井技術而言，其在鉆井任務中的應用，可以降低鉆頭尺寸，并且同樣可以縮減鉆井成本，提升鉆井工作的經(jīng)濟性。

5.石油鉆井技術的未來發(fā)展趨勢

隨著我國計算機信息技術的不斷發(fā)展和進步，信息技術的使用覆蓋面積越來越廣泛，一些先進的信息技術也在石油鉆井工程中得到了應用，信息技術與石油鉆井技術的融合能夠為石油開采的運行提供一定的技術支持。在使用過程中視頻監(jiān)控技術融合了多媒體視頻技術和語音技術，能夠在石油勘探現(xiàn)場設置監(jiān)控攝像頭，并實時監(jiān)測石油鉆井現(xiàn)狀，更好地保護施工現(xiàn)場人員的注意安全。同時石油鉆井中信息技術的使用還能夠為工程的開展提供一定的便捷，提升石油開采的進度?；诠芾斫嵌冗M行分析，鉆井工程的使用較為復雜，因此在未來發(fā)展過程中需要建立專門機構，并利用專門機構對鉆井工程進行人員管理及設備管理。石油鉆井機構不但要加大研發(fā)力度同時還要重視石油生產(chǎn)，在研發(fā)過程中要積極吸收國外發(fā)達國家的技術經(jīng)驗，并結合本國實際情況創(chuàng)造出適合我國石油鉆井的技術，從而使石油鉆井利益達到最大化?；诩夹g角度進行分析，我國石油鉆井發(fā)展需要重點完善鉆井技術，使鉆井技術可以滿足不同情況下的石油生產(chǎn)需求，特別是對于一些原有井進行新型鉆井技術的研發(fā)，這樣不但能夠提升石油的開發(fā)效益，同時也能夠提升石油的生產(chǎn)自動化，提升生產(chǎn)效率。我國鉆井技術主要以自動化信息化為未來發(fā)展趨勢，可以使用多重數(shù)據(jù)的機器人來替代人工實現(xiàn)有效的新型鉆井，解決一些難以開采的油氣區(qū)域，在這種情況下能夠進一步提升探測井的探測深度，提升開采成功率。另外，在未來發(fā)展過程中還要對井下閉環(huán)鉆井技術進行深層次研究，完善閉環(huán)鉆井技術，推動石油穩(wěn)步開采。傳統(tǒng)石油鉆井施工技術會在石油未來開采過程中受到一定限制，因此在未來開采過程中，要對傳統(tǒng)石油鉆井施工技術不斷豐富和優(yōu)化，使技術能夠融入未來石油鉆井施工中，讓我國石油鉆井實力得到一定程度上的提升。石油開采與信息化智能手段密不可分，在石油開采過程中存在一定的安全風險，在這時可以使用智能化開采技術并有效避免人為因素導致安全隱患的出現(xiàn)，大大提升石油開采效率，降低人工支出和施工人員的工作壓力。在石油鉆井工程技術使用過程中具有一定的優(yōu)勢，該技術與傳統(tǒng)鉆井技術相比智能化更強，可以大大縮短鉆井支出和鉆井時間，但是在石油開采過程中鉆井技術會涉及到很多內(nèi)容，這也提升了其操作標準。即使目前我國在石油鉆井技術上取得了一定的突破，但是想要在國際石油市場中占有一席之地，還需要我國相關研究人員對石油開采技術進行創(chuàng)新，研究出適合我國的石油開采技術，從而推動我國使用行業(yè)的進步。

6.結語

鉆井工程技術在勘探開發(fā)油氣資源中占據(jù)重要位置，必須高度重視技術的研發(fā)利用，但是在實際發(fā)展過程中還存在一些實際問題，管理體制機制不完善，相關配套設備不先進，技術人員的水平較低。要完善管理機制，重視技術人員的作用，同時投入更多的資金進行技術研發(fā)，不斷提高鉆井工程技術水平，推動鉆井工程發(fā)展。