浅谈钻井技术现状及发展趋势
刘畅
大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院钻井工艺研究所 黑龙江大庆１ ６３０００
【摘要ｌ随着油田的深入开发，钻井技术有了质的发展，钻井工艺技
术研究、破岩机理研究、固控技术研究、钻井仪表技术研究、保护油气层
钻井完井液技术研究以及三次采油钻井技术等都取得了科研成果，施工技
术逐渐多样化，目前已在水平井、径向水平井、小井眼钻井、套管开窗侧钻
井、欠平衡压力钻井等方面获得了突破。一些先进的钻井技术走出国门，走
向世界，如：计算机控制下套管技术、套管试压技术、随钻测斜技术、密闭
取心技术、固控装备、钻井仪表、钻井液监测技术、ＭＴＣ固井技术及化学堵
漏技术等，本文就国内钻井技术的现状及发展趋势进行分析。
【关键词ｌ钻井技术；发展趋势；油田开发
引言
通过钻井技术及管理人员的不懈努力，钻井硬件设施已经比较完
善，很多钻井公司配备了先进的钻井工艺实验室、固控设备实验室、钻
井仪表实验室、油田化学实验室、高分子材料试验车间、全尺寸科学实
验井等，这些硬件设施满足了各种钻井工程技术开发与应用的需要。钻
井技术也有了长足发展，具备了世界先进水平，钻井技术的进步为油田
科技事业的发展做出了积极的贡献，并取得了良好的经济效益和社会效
益，￣ｏＴＺＣ系列钻井参数仪作为技术产品曾多次参与国内重点探井及涉
外钻井工程技术服务，并受到外方的认可。多年来，由于不断进行技术
攻关研究与新技术的推广应用，水平井钻井技术迅速提高。水平钻进技
术是在定向井技术基础上发展起来的一项钻进新技术，其特点是能扩
大油气层裸露面积、显著提高油气采收率及单井油气产量。对于薄油层
高压低渗油藏以及井间剩余油等特殊油气藏，水平井技术更具有明显
的优势。
１，钻井技术发展现状
从世界能源消耗趋势看，还是以油气为主，在未来能源消耗趋势
中，天然气的消耗增加较快，但是在我国仍然以石油、煤炭作为主要能
源。尽管如此，我国的油气缺口仍然很大，供需矛盾很突出，６Ｏ％石油需
浅谈我国水平井钻井技术的发展及应用
摘 要：随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成一股研究、应用水平井技术的高潮。如今，水平井钻井技术已日趋完善，由单个水平井向整体井组开发转变，并以此为基础发展了水平井各项配套技术，与欠平衡等钻井技术、多分支等完井技术相结合，形成了多样化的水平井技术。
关键词：钻井 水平井 发展
一、引言
近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为4.5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在多个油田得以迅速发展，其油藏有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂岩油藏等多种类型，石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊经济边际油藏开发的低本高效，是水平井技术发展的直接动力。
智能化钻井系统是自动化钻井的核心，是多种高新技术和产品的进一步研究和开发，其微型化的发展趋势，可望在21世纪前半叶实现，随着钻井过程中工具位置、状态、流体水力参数、地层特征参数的实时测试、传输、分析和控制指令的反馈、执行再修正、钻井信息日益数字化，越来越脱离了人的经验性影响和控制，钻进过程逐步变成一个可用数字描述的确定性过程。当前出现和正在发展的三维成像技术就是钻井信息数字化的一个典型例证。
自水平井技术获得进展以来，出现了明显的专业分工和作业中的合作，现在这种趋势更加明显。测试工具开发和应用，多分支井完井管柱系统开发，都体现了专业服务公司和作业者之间的专业分工和作业合作趋势。这种趋势有利于新技术、新工艺的研究和应用。
总的来说，21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化、智能化、轻便化和经济化方向发展。
定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低开发成本，有利于环境保护，具有显著的综合经济效益。近年来，定向井已成为常规技术而得到普遍应用。
国外钻井技术发展现状张东海Ξ(中原石油勘探局钻井二公司) 席继强 贾建明(中原石油勘探局采油五厂)摘 要 美国及西欧一些发达国家一直处于钻井技术的前列,了解国外钻井技术现状,利于我们在战略上决策钻井科技发展的方向。本文首先概述了国外比较成熟的大位移井钻井、欠平衡钻井、小井眼钻井、超深井钻井、老井重钻等技术,对国外正在研究和开发的钻井技术,如分枝井钻井技术、连续管技术、旋转导向钻井系统、套管钻井工艺、三维可视化技术等也作了一定介绍,对促进我国钻井技术的发展具有一定的借鉴意义。主题词 国外 钻井 大位移 小井眼 侧钻 现状 钻井技术从上世纪末至今已经历了经验钻井、科学化钻井、自动化智能钻井3个发展阶段。美国、西欧等西方发达国家一直处于钻井技术的前沿,完成了大批超深井、高难度定向井、水平井、径向井、分枝井。与之相配套的各种工艺技术,如化学处理剂应用开发、冶金铸造技术、工具设计制造、精密仪器的研制加工等都有了长足的进步,从而有力推动了地球科学、石油工业及其他有关行业的发展。一、 国外比较成熟的钻井技术(一) 大位移井钻井技术[1]大位移井(Extended2ReachDrilling,简称ERD)是指水平位移深度(HD)与垂直深度(TVD)之比大于2.0以上的定向井或水平井;当比值大于3时,则称为特大位移井。80年代末,随着水平井钻井高潮的到来,促进了大位移井技术的发展;在1994年SPE第69届钻井会议上,大位移井成为讨论的主题之一。钻大位移井的主要原因是基于经济上的考虑,在海洋及滩海油气勘探和开发中,节省近三分之一以上的费用,并大幅度提高了油气采收率。挪威国家石油公司(Statoil)是钻大位移井的代表,在挪威北海钻成了一批大位移井,从1990至1994年连续4年保持大位移井世界纪录。1994年所钻的30/6C226A井,水平位移7850m,垂深2760m,HD/TVD为2.84;英国石油(BP)公司于1998年12月在英国南部WF油田完成的M11井,水平位移达10114m,完钻井深10656m,HD/TVD达6.13,目前一直保持着大位移井世界纪录。我国大位移井钻井起步较晚,目前,陆上油田还没有严格意义上的大位移井;中国海洋石油总公司通过对外合作,曾钻了2口大位移井,即西江24232A14井和LH1121223井,水平位移分别为8063m和2706m,HD/TVD分别为2.7和2.2,积累了部分大位移井的钻井经验。大位移井钻井的技术关键包括:井身剖面和钻柱优化设计、降低摩阻和扭矩及下套管技术、井眼轨迹测量与控制技术、井壁稳定技术、洗井与固控技术、套管磨损预测与防治技术及钻柱振动控制技术等。大位移井不同于水平井的一个显著特征是斜井段长,特别是大斜度井段,往往在3000m以上。因而,大位移井的钻井难度及影响井下安全的各种因素主要处于大斜度长裸眼稳斜段。1,井下摩阻大位移井的大斜度、长裸眼,增加了钻具下行阻力,甚至靠自重也无法下到井底。如何在保证井身质量的前提下增大钻具的滑动能力是问题的核心。国外解决的方法是:①优化设计井眼剖面,采用准悬链线剖面,同时综合考虑造斜点、造斜率、井斜角及斜井段长度;准悬链线的造斜率一般为1°～2.5°/30m。②优化钻井液体系,提高钻井液的润滑性。③采用特种工具降摩阻,如钻杆轴承短节、旋转钻杆保护器、钻柱降扭矩短节等。④在上部直井段多加钻铤或加重钻杆。⑤使用水力加压器。⑥开发预测摩擦系数软件,建立理论预测模型。2,井眼轨迹控制大位移井的井眼轨迹控制方法与水平井相似,
口 丁
明
王 巧 然 ｜ ｌ
｜ 。ｌ ： Ｉ
｜｜｜ ｌ ｜毫＿ ｌ ０ ≯
ｌ 撼 譬 ｜ ｜ ｜＿ ｌ ＿０００
誊
４
０～
●■ｕ － ｔ 豳 ■ 鳓 镧
ｒ一 磷翻 ｝嘲— —。闲 一 一 鞫 地黼幽幽蛹鞫瞄圈 ＿ ｋ ——…一…—涮蚴蕊 蛐 础曲 啊＿蕊璧霜 疆骊 函 缓
随着全球经济发展对油气 资源的需求量Ｅｔ益增加，能源
行业对钻井装备与技术的要求 越来越高。作为石油天然气工
业的核心施工环节，钻井是一 项投资巨大的风险性工程，钻
井装备的优劣直接影响着钻井
速度、钻井安全和钻井经济效
益，而勘探施工环境的复杂化
对钻井装备适应不同操作情况 的能力也提出了更高要求。
目前，钻井的投资占整 个石油勘探开发投资的５０％以
上，是影响油气勘探开发整体 效益的关键因素。钻井技术的
进步对石油天然气工业的发展
有着举足轻重的作用。 针对钻井行业对装备可靠
性、功能性与技术智能化越来 越高的需求，世界各大石油公司纷纷以引进或研发先进技
术和高端钻井装备的方式，提高钻井完井的工作效率，促
进技术集成以实现项目一体化解决方案，提高钻井完井技
术的自动化、智能化及人性化水平，从而实现油田开发的 经济利益最优化。
精悍化钻机催生效率质变
更小更紧凑的钻机结构，一直是各大石油公司着力
资源导刊２０１ ０／１ 实现的发展构想，也是当今钻机技术发展的探索方向。作
为钻井作业最重要的“重武器”，精悍化的钻机能够在适 应传统钻机同等工作环境的情况下，达到减少能耗、加快
施工速度的目的，同时能够满足复杂作业环境，如海上油 井、滩涂等对技术与精度的要求，使钻机的适应能力进一
步提高，同时也降低了作业成本，实现经济效益优化。 在促进钻井系统精简效率化的方案中，壳牌公司提出
了一系列完整的构想。壳牌开发了地表防喷器系统，该系
统是能够在深水域及更加不稳定的海况中工作的海底高科
技装置，使二至三代的钻机能够代替四至五代钻机进行作 业，从而显著降低了隔水管的作业时间及巨大而复杂的常
