世界钻井技术现状与趋势

摘 要：本文分析了我国与国际钻井技术存在的差距，指出目前钻井技术水平面临的问题，提出了钻井技术的技术发展措施和对策，即发展旋转导向钻井技术、超深井钻井技术、大位移钻井技术，自主技术创新。

关键词：钻井 差距 新技术 应用

一、世界钻井技术的现状

目前国外油公司和技术服务，兼并很多，总的趋势是越兼并规模越大。发展的趋势是向自动化、智能化钻井发展。这个时期特点：一是将钻井、电测、信息采集、传输，控制技术紧密结合；二是从地面人工控制发展为地下全自动闭环控制，从地面为主的间断信息采集发展为地下直接连续的信息采集，能随钻及时发现油气藏，减少油气层损害。

1.钻井装备向大型化、自动化和模块化方向发展

近年来，国外石油钻机能力不断增加，自动化配套进一步完善。为适应深部、深海油气藏和更大位移井的需要，石油钻机设备趋向大型化和自动化。高性能的机、电、液一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。

2.不断研发钻井高新技术及时发现和保护油气层

国内外钻井行业围绕降低钻井成本、发现和保护油气层、提高单井产量为目标，迅速发展钻井技术。防斜打快技术向准确控制井斜、大幅度提高机械钻速方向发展，地质导向技术向提高特殊工艺井轨迹控制精度方向发展，大位移井向1万米及以上的水平位移方向发展，分支井向六级以上分支井的施工方向发展，小井眼钻井正向着微井眼方向发展。

3.在发现和保护油气层方面，针对中、低压油气藏难以经济有效开发，探索利用气体等作为循环介质钻井，获得了成功。即通过往钻井液中注入降密度剂，从而达到降低钻井液密度，实现欠平衡钻井，达到发现和保护油气层的目的。

4.井下测量和控制仪器与工具朝智能化、自动化进一步发展

近年来随钻测量、随钻测井技术处于强势发展之中。随钻测井系列不断完善，已研制了适用于各种井眼尺寸的MWD/EMWD、LWD工具。其测量参数已逐步增加到近20种钻井和地层参数，仪器距离钻头越来越近。

5.连续管钻井技术配套完善，技术和应用快速发展

连续管钻井可通过最大限度地降低钻井液浸入和随之而来的地层损害，以提高储层的产能。另一个优势是在钻机空间或噪音受到限制时，使用连续油管钻机比使用常规钻机更为有利。由于连续管操作简便，施工安全，污染小和占地少，操作人员仅需3～4人，作业效率很高，施工效果好，从而备受欢迎。

二、我国钻井技术应用和对策

1.发展旋转导向钻井技术

导向钻井系统就是用一种最优的下部钻具组合，用它能增斜、降斜，后又发展能稳斜。导向钻井系统最初只用在定向井、丛式井。随着油田类型的增多以及开发的要求，需要钻大斜度井、水平井、三维多目标井、大位移井等。因此导向钻井有了相应的发展，导向钻井发展可分为三个阶段：初级导向钻井、地面人工控制的导向钻井以及全自动的井下闭环旋转导向钻井。

1.1初级导向钻井

就是用弯外壳螺杆钻具，用这套钻具造斜、降斜，旋转钻具时也可稳斜。也就是用这套钻具在造斜段、降斜段实行滑动钻进，在稳斜段实行旋转钻进。

1.2地面人工控制的导向钻井

这种导向钻井系统就是使用变径稳定器加螺杆钻具，用于造斜、降斜。变径稳定器加在上部，当处于最小直径时，靠近钻头稳定器起支撑作用，使井眼增斜；当变径稳定器处于最大直径时，井底钻具组合两端受支撑，井眼可稳斜或降斜。一般稳斜或增斜，取决于地层性质。变径稳定器直径大小靠钻压调节，靠排量锁定。变径稳定器是由3个螺旋状翼片组成，翼片上装有6个活塞，钻具加压，活塞伸出翼片表面，稳定器直径增加。第二阶段的地面控制的导向钻井比第一阶段的初级导向钻井的优点是变径稳定器直径可以调节，造斜率高。但这两个阶段的导向钻井共同的缺点是造斜段、降斜段均需滑动钻进。滑动钻进时机械钻速低，携岩能力差，井眼不够清洁，易发生粘吸卡钻。

2.全自动的井下闭环旋转导向钻井。

这个系统是从地面人工控制的导向钻井系统发展成全自动控制的导向钻井系统，这个系统可实施井下自动测量、辨别、处理、控制、传输。这个系统的优点是造斜、降斜、稳斜段均能实行旋转钻进，有利于提高机械钻速、携岩能力好，减少压差卡钻。这个系统的主要结构是在下部钻具有一个非旋转的筒形外套，中间有一个旋转轴，旋转轴上边接钻具，下边接钻头。中间轴可用螺杆钻具旋转，也可用转盘旋转。非旋转的筒形外套上装有井斜、方位测量传感器，可测量出井斜、方位、工具面角，并将数据传到微处理器中，微处理器接到信息，经过辨别、比较，然后给执行机构发出指令，执行机构按指令控制驱动装置，操纵液压阀、驱动活塞，控制三个棱块伸出高度，达到设计要求。

3.发展超深井钻井技术

要加快新区深探井速度应从以下几个方面解决：（1）控制探井的目的层数，一口探井目的层最好不超过两层，目的层多了，带来井身结构设计不合理。（2）设计一个合理的井身结构，对钻成一口井是非常重要的，应满足勘探开发地质及工程要求，设计套管层次应留有余地，避免同一裸眼段内出现两个以上不同压力系数地层，套管设计要充分考虑油气层特点和地层特点。（3）彻底破除钻井液密度高了，就枪毙油层的陈旧观念。应认清造成油气层损害的主要原因是井内液柱压力大于地层压力差，而不是不考虑地层压力大小，只注意钻井液密度的高低。（4）实行平衡压力钻井，选择合理的钻井液密度。

4.采用大位移钻井技术

这些年，国外大位移钻井技术发展很快，水平位移已达到10km，大位移井主要用于海上和滩海地区，钻大位移井可减少人工岛或平台数量，滩海地区可从陆上向近海钻大位移井，可节省大量投资。建议辽河、大港、冀东滩海地区尽快发展大位移井，大位移井的关键技术是：（1）为减少阻力和扭矩，使用准悬链线井身剖面及油基钻井液，用带护箍的钻杆。（2）使用高扭矩接头，高扭矩油，高强度钻杆。（3）保持井眼稳定。（4）保持井眼清洁。（5）避免套管磨损，固井时部分套管悬浮，转动尾管提高固井质量。

5.老油田应选择重钻井技术

在老油田如砂岩注水油田、稠油油藏、低渗透油藏、断块油藏等都不同程度存在一些死油区块、枯竭井等。在这些不同类型的老油田中，应有选择的钻重钻井（Reentry）如老井加深井，套管内侧钻井以及钻多底井（分枝井），侧钻水平井、定向井、大斜度井、大位移井（包括三维多目标大位移井即蛇形井）、径向水平井、水平井等，加上使用导向钻井技术，使这些类型井真正成为老油田提高单井产量，降低成本，提高采收率的有利手段。

三、结论

进入21世纪来，我国钻井技术得到快速发展，常规钻井技术得到进一步强化，特色钻井技术优势明显，钻井装备与工具发展迅速；深井钻井、欠平衡和气体钻井、水平井等方面取得了技术突破，整体技术水平得到很大的提升，与国外差距不断缩小。大大提升了我国钻井的整体实力，使我国由钻井大国逐步向钻井强国发展。

参考文献

[1]《钻井工艺原理》（上、中、下），石油工业出版社，刘希圣教授主编.

[2]《钻井工程理论与技术》，石油大学出版社，陈庭根与管志川教授编著.

[3]《喷射钻井理论与计算》，石油工业出版社，张绍槐编著.

[4]《钻井施工工艺技术》，石油工业出版社，王新纯，主编.