现代石油钻井技术成就及发展趋势

目前，石油钻井技术科学化的主要特征是以钻井信息化、智能化为特点向自动化钻井迈进时期。这一时期主要技术成就有：(1)发展了井下信息实时检测技术,如随钻测量、随钻测井、随钻地震、随钻地层评价和钻井动态数据实时测量,使钻井过程中井下地质参数、钻井参数和井眼参数能够实时测量、传输、分析和控制；(2)开发了井下导向和井下闭环钻井系统；(3)发展了有利于发现新油气层和提高油田采收率的新钻井技术和方法，如欠平衡压力钻井、水平井钻井、多分支井钻井及连续油管钻井；(4)随着IT产业和网络技术的应用，为提高石油行业勘探开发、数据应用和经营管理水平而进行的钻井系统信息化网络建设等。 fficeffice" />

1井下闭环钻井技术

闭环钻井技术是信息化、智能化钻井向自动化钻井迈进中发展起来的集成化钻井技术，包括以下6项工作：⑴ 地面测量，主要包括钻井液录井和钻井参数地面测量；⑵ 井下随钻测量，即采用MWD及LWD测量井下几何参数和地层参数；⑶ 数据采集和地面计算；⑷ 数据整体综合解释，主要包括把测量数据解释成有用参数以指导作业,并用“人工智能”把世界范围内专家经验应用于井场；⑸ 地面操作控制自动化；⑹ 井下操作自动控制，主要是利用“智能”型井下工具和可控的井底钻具组合进行控制。整个钻井作业过程分别由井下和地面两大操作系统完成。从环路系统来看，可以将闭环钻井系统分为井下闭环和地面闭环两大系统。

1.1 井下闭环钻井的发展阶段

井下闭环钻井的发展经历了井下开环钻井阶段、井下半闭环钻井阶段、井下闭环钻井阶段和全闭环钻井阶段。其中，全闭环钻井阶段是钻井技术发展的最后阶段。即井身轨迹控制完全离开人的干预，井下采用智能化钻井系统，地面监控和操作采用规范的自动化系统。在地面控制中心,由计算机控制整个钻井作业系统，井下智能钻井系统则带有独立的微电脑。

1.1.1 井下闭环钻井的导向工具和方法

⑴ 滑动式导向工具 滑动式导向工具的特点是作业时钻柱不旋转。钻柱沿井壁轴向滑动,可改变井眼的井斜角和方位角，能连续控制井眼轨迹的方向。这种导向方法目前仍占主导地位。其导向工具主要有弯壳体马达或弯接头与导向动力钻具组合。滑动式导向方法存在的主要缺点有:① 摩阻问题；② 井眼清洁问题。在水平钻井、大位移井和大斜度井中更为突出。

⑵ 旋转式导向工具。由于导向时钻柱连续旋转，钻柱轴向摩阻和井眼清洁问题得到改善。典型的旋转式导向工具为可变径稳定器。通过在地面遥控操作，改变井下稳定器的直径来改变井下动力钻具组合的力学特性。但旋转导向使用可变径稳定器导向，有其使用局限，它只能用于简单的二维井身剖面(垂直井防斜和水平井导向)，对于复杂轨迹和特殊井眼必须研制井下全方位可调导向工具。由于上下行通道信息传输难度和效率问题，只能将微处理器移到近钻头处形成井下闭环回路。目前井眼轨迹全方位可调井下工具主要是可控偏心器。

1.2 水平井和大位移井钻井技术

1.2.1 水平井钻井技术 水平井钻井技术作为常规钻井技术，目前已应用于各类油藏。其钻井成本不断降低，甚至有的水平井钻井成本只是直井的1.2倍，而水平井产量则是直井的4～8倍。2004年，中原油田钻井院在油田内外施工完成了七口水平井.

1.2.2 大位移井钻井技术 大位移井(ERD)包括大位移水平井，是指水平位移(HD) 与垂直深度(TVD)的比大于2以上的定向井和水平井，当比值大于3时,则称为特大位移井。旋转导向技术及其工具——变径稳定器和可控偏心器应用，解决了钻柱摩阻增大和清除井内钻屑问题，使大位移井钻井技术得以向前发展。同样与使用先进MWD、LWD、SWD、FEMWD、GST及井下闭环钻井技术是密不可分的。大位移井钻井技术对海上钻井、海油陆采具有更突出的经济意义，将是21世纪发展的先进钻井技术之一。

1.3 多分支井及重入井钻井技术

多分支井是指在1口主井眼的底部钻出2口或多口进入油气藏的分支井眼(2级井眼)，甚至再从2级井眼中钻出3级井眼。主井眼可以是直井、定向斜井和水平井。分支井眼可以是定向斜井、水平井或波浪式水平井。多分支井可以在1个主井筒内开采多个油气层，实现1井多靶的立体开采。多分支井可以从老井也可从新井再钻几个分支井眼(或者再钻几个分支水平井)。从老井中钻分支井眼称原井再钻(Re-entry)又称重入井钻井。重入井钻井不仅可利用老井为主井筒，又可充分利用油田已有的管网、道路、井场及其它设施，效益极高。

现在已建立了多分支井分级体系，简称TAML (Technology Advancement Multi Laterals)分级体系。按TAML分级，将多分支井完井方法分为1～6S级。TAML是按多分支井的3个特性来评价其技术和完井方法分类的。3个特性是连通性(Connectivity)、隔离性(Isolation) 和可及性(可靠性、可达性和重返井眼能力，Accessibility)。目前世界上用得最多的是4 级完井。虽然多分支井在完井方法上还在进一步攻关和完善中，但预计这项技术在21 世纪初将得到更大的发展，将成为石油工程的主导技术之一。

1.4 欠平衡压力钻井技术