肖鵬

摘要：當前我國鉆井技術不斷進步，以井下數(shù)據(jù)采集應用、閉環(huán)鉆井技術、欠平衡鉆井技術等為代表的先進適用技術不斷發(fā)展，未來以智能化和信息化為基本特點的鉆井新技術將有利于開發(fā)傳統(tǒng)技術難以開發(fā)的油氣儲層和特殊油藏，并提升深井勘探和鉆井成功率，推進石油鉆井行業(yè)發(fā)展。

關鍵詞：石油;鉆井技術;監(jiān)測數(shù)據(jù)

1 引言

油氣資源作為經(jīng)濟社會發(fā)展的必要條件，對國民經(jīng)濟健康發(fā)展意義重大。我國作為油氣資源相對比較匱乏的國家，在長期鉆井技術發(fā)展中一直處于模仿跟隨階段，近年來結合我國自身油氣資源實際，已經(jīng)將石油勘探開發(fā)領域的主要目標調整為尋找油氣資源、提升油氣采收率，與此對應的是井下隨鉆動態(tài)測量技術、井下閉環(huán)鉆井技術、欠平衡鉆井技術經(jīng)過長期的應用實踐和改進，取得了較大進步，特別是當前鉆井智能化、信息化、自動化水平提高，井下隨鉆實時監(jiān)測數(shù)據(jù)為石油鉆井提供了更加精準及時的地質參數(shù)和鉆井參數(shù)，便于為下步鉆井提供指導;井下閉環(huán)鉆井技術，提升了鉆井質效和安全性，使鉆井各項措施能夠相互呼應、環(huán)環(huán)相扣;欠平衡鉆井技術等有利于勘探開發(fā)新油層、提升油氣采收率，對原有技術未開發(fā)的儲層和特殊的油藏資源開發(fā)非常有利。因此，有必要結合石油鉆井技術應用現(xiàn)狀，對其未來發(fā)展趨勢進行探究。

2 我國石油鉆井技術應用現(xiàn)狀

我國在油氣資源開發(fā)領域，長期以來處于對國外先進鉆井技術的技術跟蹤和模仿階段，隨著近年來我國科技水平的整體進步和石油鉆井領域技術水平的提高，在吸收借鑒國外先進鉆井技術、實現(xiàn)國產(chǎn)化的基礎上，鉆井技術也得到了長足發(fā)展。但整體上，依然與國外先進的石油勘探國家存在5～10年的基礎差距。從國內看，雖然我國鉆井工程規(guī)模、技術水平整體提高，但在膨脹管鉆井技術、深海鉆井技術和超深井鉆井技術等技術應用上，與世界先進國家技術依然存在一定差距。比如，國際上比較先進的旋轉導向鉆井技術在我國應用還不充分，限制了分支井鉆井技術、大位移油井鉆井技術等鉆井新技術的應用。從國際上看，欠平衡鉆井技術作為國外先進國家的油氣勘探常規(guī)技術，在我國推廣應用還需要進一步加大力度。

2.1 井下鉆井動態(tài)數(shù)據(jù)采集應用技術

經(jīng)過努力，我國已經(jīng)研制成功了井下鉆頭地質導向系統(tǒng)，在世界上處于領先地位，為各種先進的鉆井井下參數(shù)獲取提供了技術保障。井下鉆井實時動態(tài)數(shù)據(jù)的采集、獲取和應用，對石油鉆井實現(xiàn)精準化、高效化應用至關重要。在具體的井下鉆進中，因為鉆柱本身屬于一種柔性結構，旋轉鉆進中存在扭動、轉向和橫向移動等各類問題，會造成鉆具在實際鉆井中偏離預定的油井軌跡。比如，鉆頭的震動會造成與井底地層脫離，產(chǎn)生空轉和鉆具磨損加重等問題，如果出現(xiàn)扭轉和振動的同步發(fā)生，還會造成鉆頭與鉆柱之間出現(xiàn)渦動，引發(fā)鉆具脫扣、滑扣等井下復雜事故。

我國在井下鉆井數(shù)據(jù)的采集和應用上，對鉆柱的振動監(jiān)測應用比較成熟，但鉆柱振動與鉆頭運行特征的對應模型還未建立，無法準確通過鉆柱的運行狀態(tài)把握鉆頭狀態(tài)。特別是當前水平井鉆井、大位移井鉆井等鉆井技術應用增多，鉆柱與井壁接觸概率加大，降低了鉆柱監(jiān)測對井下鉆井狀況的預測精準性。從上個世紀末開始，依托電子信息和傳感器等技術，開發(fā)了鉆井傳感監(jiān)測元器件和DDS高速數(shù)據(jù)監(jiān)測處理系統(tǒng)等，實現(xiàn)了對井下數(shù)據(jù)的收集和匯總分析，以此了解鉆具運行情況。目前，該技術應用比較成熟，主要構成部件為井下傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、實時顯示系統(tǒng)等，可以在井場鉆臺和值班監(jiān)控室實時顯示傳輸?shù)母黝愩@井信息，實現(xiàn)對鉆井數(shù)據(jù)的全面掌握和鉆井軌跡的精準控制。

2.2 井下閉環(huán)鉆井技術

從20世紀末開始，依托信息化、智能化等技術進步，集成化的鉆井技術閉環(huán)鉆井技術產(chǎn)生，并不斷在實踐中完善。閉環(huán)鉆井技術需要開展地面測量，主要是對鉆井液錄井、地面鉆井參數(shù)等進行測量;井下隨鉆測量，主要是依托MWD、LWD技術等，對井下的地層參數(shù)、幾何參數(shù)等進行測量;數(shù)據(jù)采集和地面計算系統(tǒng)，主要是對采集到的鉆井信息進行匯總分析;鉆井數(shù)據(jù)解釋，主要是通過與鉆井預定軌跡和地質情況進行比對，確定下步最優(yōu)的鉆井方案和鉆井調整方案;地面控制自動化，通過智能化、信息化技術的應用，實現(xiàn)對井下鉆井的自

動化控制;井下操作自動控制，主要是通過采集到的鉆井實時數(shù)據(jù)分析結果，對井下鉆具進行精準控制。閉環(huán)鉆井技術包括井下和地面兩大操作系統(tǒng)，是當前鉆井技術的概括性技術統(tǒng)稱，有利于實現(xiàn)鉆井技術從地面到井下、從開鉆到完鉆環(huán)環(huán)相扣的進行。

2.3 欠平衡壓力鉆井技術

欠平衡壓力鉆井又稱為負壓鉆井，其概念已經(jīng)提出了一個世紀，但直到上個世紀80年代研制出配套的井控設備和井控技術才得以實現(xiàn)，該技術因為具有以下優(yōu)點，在當前我國油氣勘探中應用較為普遍：能夠杜絕境內液體深入地層，提升對地層的保護性，降低污染性;有利于發(fā)現(xiàn)低壓低滲等油氣儲層，減輕鉆井中井筒內液柱壓力對巖屑的壓持效應，提升機械鉆速，杜絕粘卡等事故;可以實現(xiàn)鉆井與油氣開采同步進行，縮短油井鉆井的周期，使油井早見效。但是，欠平衡鉆井需要依托完善的井控設施，油氣儲層要求無水層存在，對油井周邊地層的井壁穩(wěn)定性要求較強。我國當前油田井控設備不斷完善，應用該技術也相應增多，有利于早發(fā)現(xiàn)油氣儲層和提升采收率。

3 石油鉆井技術發(fā)展趨勢

3.1 提升油藏區(qū)塊勘探成功率和油氣采收率

當前油氣勘探以提升勘探開發(fā)效益為主要目標，致力于發(fā)現(xiàn)新的油藏區(qū)塊和提升油氣采收率，對我國而言更是如此，我國陸地油田很多都進入開發(fā)中后期階段和高含水階段，產(chǎn)能遞減趨勢明顯。因此，必須加大鉆井技術研發(fā)投入，更加注重尋找新油藏和對現(xiàn)有油藏挖潛增產(chǎn)。比如，應用欠平衡壓力鉆井技術、分支水平井鉆井技術、大位移井鉆井技術等，可以實現(xiàn)對原有油井的重鉆和油井井網(wǎng)部署的改善，發(fā)現(xiàn)未開發(fā)的油氣儲層或是開發(fā)原有技術不能開發(fā)到的油氣儲層，使油井以最直接的方式實現(xiàn)與油氣藏的連通，以最原始的狀態(tài)打開油藏進行開發(fā)，提升開發(fā)效益。

3.2 提升鉆井自動化水平

在當前隨鉆測量、地層評價、動態(tài)數(shù)據(jù)收集、地質導向鉆井、閉環(huán)鉆井等技術應用下，鉆井技術發(fā)生了質變，向數(shù)字化方向轉變，通過自動化的實時監(jiān)測系統(tǒng)能夠對地層參數(shù)、液體參數(shù)和工具運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，通過科學的模型構建和對比，對各類數(shù)據(jù)進行收集、匯總、反饋和修正，實現(xiàn)以數(shù)字化指導鉆井工作，逐漸脫離人為操作和井眼控制的模式，提升鉆井科學化水平;向鉆井工具的智能化和集成化方向發(fā)展，比如FEMWD隨鉆地層評價測試系統(tǒng)、IDS集成鉆井系統(tǒng)等現(xiàn)代化智能鉆井技術，都體現(xiàn)了鉆井工具和作業(yè)流程的智能化發(fā)展趨勢。

參考文獻：

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