李鵬

摘 要：各國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開能源的支持，尤其我國(guó)對(duì)石油和煤炭資源的依賴程度相當(dāng)之高。當(dāng)前是我國(guó)綜合國(guó)力高速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)石油能源的需求也處于較高水平。石油在開采過程中，鉆井技術(shù)和固井技術(shù)是最為關(guān)鍵的2項(xiàng)技術(shù)，其技術(shù)高低決定石油產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。該文對(duì)目前我國(guó)石油開采中的鉆井和固井技術(shù)應(yīng)用和效率進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：石油；石油鉆井；固井技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

石油資源是我國(guó)常用的傳統(tǒng)資源，雖然新能源技術(shù)正在發(fā)展，但我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)生依然離不開象石油、煤炭等傳統(tǒng)不可再生能源。我國(guó)地大物博，已經(jīng)勘探完成的油田資源較為豐富，但是由于地質(zhì)條件的復(fù)雜程度不同，其開采難度也不同。我國(guó)石油開采起步較晚，技術(shù)雖然在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先，但是與歐美國(guó)家相比還是相差較多。因此，我國(guó)為了達(dá)到持續(xù)快速發(fā)展的目的，必須提高我國(guó)石油技術(shù)以及石油產(chǎn)量，而保證這些的關(guān)鍵就是石油鉆井技術(shù)和手游固井技術(shù)的進(jìn)步。

1 我國(guó)石油鉆井技術(shù)應(yīng)用

1.1 深井與超深井的鉆井技術(shù)

一般情況下，深井指的是地面深度為4500 m～6 000 m的石油井；超深井指的是地面深度超過6 000 m的石油井。由于超過4 500 m井深的石油井鉆井難度便很大，對(duì)鉆井技術(shù)要求也就越高，井下工作的危險(xiǎn)系數(shù)隨之增高。雖然深井與超深井開采難度大，但是深井與超深井內(nèi)所含有的資源比淺井更為豐富。在我國(guó)實(shí)施西部大開發(fā)背景下，我國(guó)在很多西部地區(qū)內(nèi)的復(fù)雜地形中實(shí)現(xiàn)了深井與超深井的鉆井工作，其中最具代表性的要數(shù)“塔里木盆地深1井”。這也是我國(guó)深井技術(shù)和超深井技術(shù)不斷成熟的標(biāo)志，數(shù)據(jù)表明，在塔里木盆地深井中，深井鉆探技術(shù)所應(yīng)用的工藝，是邊鉆井邊清理鉆井廢料的方式，隨著深度的不斷增加，該種工藝的缺點(diǎn)在于清理周期較長(zhǎng)，深度越大，清理周期越長(zhǎng)。我國(guó)在這項(xiàng)技術(shù)上還需要不斷進(jìn)步。

1.2 旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)技術(shù)

該技術(shù)能夠及時(shí)有效清理在大位移井1.2大位移和特大位移鉆井技術(shù)。根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)可知，大位移井是水平位移與垂直位移之比大于2的井；而特大位移井則是水平位移與垂直深度的比值大于3的井。大位移井和特大位移井施工技術(shù)難度十分巨大，目前，其技術(shù)的進(jìn)步主要取決于我國(guó)自動(dòng)控制偏心儀以及變徑穩(wěn)定器為主的旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)技術(shù)，該技術(shù)能夠及時(shí)有效地清理施工所產(chǎn)生的鉆井廢料，同時(shí)能夠明顯減少低鉆柱摩擦。目前，我國(guó)石油鉆井平臺(tái)由陸地轉(zhuǎn)向海洋，大位移和特大位移鉆井技術(shù)在海上鉆井中發(fā)揮了巨大的作用。大位移鉆井技術(shù)在我國(guó)南海經(jīng)濟(jì)帶中的鉆井平臺(tái)中應(yīng)用時(shí)，其采用船舶運(yùn)輸?shù)男问?，避免污染海洋環(huán)境。

1.3 實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控技術(shù)

在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的今天，視頻監(jiān)控通信技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)，在石油鉆井過程中實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用為鉆井過程提供了有效的輔助。由于鉆井都是在地下或海平面下進(jìn)行的，尤其在地質(zhì)條件過度復(fù)雜的情況下，石油鉆井通道距離較長(zhǎng)，視頻監(jiān)控點(diǎn)的布置十分困難，因此導(dǎo)致了以往石油鉆井通道內(nèi)部動(dòng)態(tài)監(jiān)控難以開展。即便在井內(nèi)布置若干信號(hào)延伸點(diǎn)，在技術(shù)難度上和成本上也都是不小的挑戰(zhàn)。面對(duì)上述困難，我國(guó)利用了先進(jìn)的3G無線動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完美地解決了這些問題。3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，只要繳納一定的費(fèi)用，就能實(shí)現(xiàn)井下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并且具有較大的存儲(chǔ)能力和極快的傳輸速度，方便數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，方便日后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)的硬件組建難度稍大，費(fèi)用較高，在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，是以提高成本為前提，利用科學(xué)技術(shù)手段使鉆井過程實(shí)現(xiàn)可視化，雖然成本升高但是效率也得到了顯著提高，對(duì)比以往的“盲鉆”，降低了超過75 %的事故率，并有效減少資源浪費(fèi)。

2 我國(guó)石油固井技術(shù)現(xiàn)階段的應(yīng)用

2.1 水平井和特殊井的固井技術(shù)

目前，全球范圍內(nèi)對(duì)石油能源的需求不斷增加，尤其在國(guó)際形勢(shì)十分復(fù)雜的背景下，美國(guó)對(duì)伊朗等國(guó)實(shí)施強(qiáng)力制裁，禁止世界各國(guó)從伊朗這個(gè)產(chǎn)油大國(guó)進(jìn)口石油，因此導(dǎo)致目前我國(guó)石油市場(chǎng)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，這也使得全球?qū)τ谑彤a(chǎn)業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步提升。在我國(guó)，雖然油田開發(fā)成本相對(duì)較高，但是由于我國(guó)特殊井的固井技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使得我國(guó)很多油田突破了固井材料限制，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了我國(guó)固井成本，提高了固井效率。

2.2 固井水泥漿材料的技術(shù)突破

石油固井過程中，水泥是十分重要的材料，也是固井的主體材料之一，在水泥中按比例添加一定的添加劑材料能夠使水泥更堅(jiān)固。固井是一項(xiàng)十分重要的工作，一旦固井質(zhì)量下降，極易在后期采油時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重事故，后果不堪設(shè)想。因此我國(guó)投入巨資重點(diǎn)研制了多種新型水泥材料，提高了在高壓環(huán)境、高溫環(huán)境等極端條件下水泥材料的工作能力。除此之外，我國(guó)在高強(qiáng)度、低密度水泥的研制中也取得了突破，研發(fā)出了適用于高溫深井和特深井的纖維防漏水泥、抗鹽水泥漿等水泥材料。對(duì)比1985年和2015年的數(shù)據(jù)，有研究表明，水泥漿材料技術(shù)的進(jìn)步降低了25 %以上的事故率，并且提高了石油井的強(qiáng)度，增加超過30 %的壽命。

2.3 固井技術(shù)的理論研究

固井技術(shù)的理論研究是固井技術(shù)實(shí)踐的前提，也是必要步驟。我國(guó)固井技術(shù)起步晚于西方，缺少核心技術(shù)，多數(shù)技術(shù)依靠向國(guó)外進(jìn)口，即便如此，國(guó)外專利技術(shù)也無法轉(zhuǎn)換為我國(guó)技術(shù)。我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于固井技術(shù)的研究多數(shù)以分析國(guó)外技術(shù)和效仿國(guó)外技術(shù)為主，在此技術(shù)上不斷轉(zhuǎn)化為適合我國(guó)生產(chǎn)環(huán)境的技術(shù)。經(jīng)過多年的理論研究，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)技術(shù)、積累經(jīng)驗(yàn)，通過不斷的技術(shù)修正，逐步轉(zhuǎn)化為適合我國(guó)的石油固井技術(shù)。最具代表性的就是我國(guó)研制出的關(guān)于壁面剪切應(yīng)力的固井方程理論。在對(duì)該理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)，流體是影響環(huán)空流動(dòng)壁面剪切應(yīng)力的一個(gè)重要因素，也進(jìn)一步影響了井壁的清理工作進(jìn)程。

3 石油鉆井和石油固井技術(shù)的未來應(yīng)用

石油資源屬于不可再生能源，隨著近些年全球?qū)κ唾Y源的開采，目前石油資源正逐漸枯竭，包括我國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家已經(jīng)將石油開采轉(zhuǎn)移到海上，我們已經(jīng)開始面臨石油能源危機(jī)。各國(guó)紛紛在增強(qiáng)石油勘探技術(shù)和石油開采技術(shù)的發(fā)展中不斷投資并希望取得突破。未來，隨著陸地石油開采逐漸向海上轉(zhuǎn)移，石油鉆井技術(shù)和固井技術(shù)也將不斷發(fā)展和進(jìn)步。我國(guó)擁有十分長(zhǎng)的海岸線和廣闊的領(lǐng)海面積，其中蘊(yùn)含的石油、天然氣等資源較為豐富，但是由于海上石油鉆井和固井的技術(shù)難度較大，其投資成本也極高，因此我國(guó)必須不斷革新海上石油鉆井技術(shù)和固井技術(shù)，使我國(guó)在海上石油開采中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，緩解我國(guó)內(nèi)部的能源危機(jī)，也打破石油依賴進(jìn)口的壁壘。

4 結(jié)語

石油鉆井技術(shù)和石油固井技術(shù)的發(fā)展，在提升石油開采效率、安全性方面起著重要的支撐作用。隨著科技水平的不斷提高，很多自動(dòng)化、智能化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在石油鉆井和固井中得以應(yīng)用，為我國(guó)能源市場(chǎng)的壯大提供有力的技術(shù)支持。

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