石油钻探设备技术创新及其在钻井中的应用研究
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摘 要：石油钻探设备在石油开采中占据着十分重要的位置，钻探设备使用技术的创新对石油开采工程具有十分重要的意义。总结多年钻探工作经验，深刻认识到，充分利用当今最新的钻探设备及技术，对石油开采和石油相关钻探工程具有很大的帮助，希望通过对钻探技术设备的使用和创新研究能更好地为我国能源资源的开发作出更大的贡献。
关键词：石油钻探设备 技术创新 钻探技术员
中图分类号：TE24
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）006-001-02
1 引言
21世纪石油资源的紧缺状况有目共睹，在石油开采中将会更多地要求进行深层探测，这就要求我们对石油钻探技术和钻探设备的科技含量进一步提升，使其进一步满足新时代能源和石油工业发展的需求。这就更进一步地要求石油钻探技术人员和工人们加强钻探设备的技术创新研究和提高钻探人员的新钻探设备操作技术能力，从不同层面创新石油钻探设备和石油钻探技术。
2 我国石油钻探技术和钻探设备的发展现状
怎样才能实现加强石油勘探目的，保证我国石油资源供给，这对我国经济，社会、国防等方面具有十分重要的战略意义。在我国，经过地质工作者们几十年的不懈努力，表层石油勘探与开发已经没有多少的发展空间，当今面临的将是更深层的石油勘探与开采，而这种深层勘探对取样、钻探速度、工程成本、安全防护等诸多方面将会具有更高的要求。面对深层石油资源的勘探，除了资源需求的理论支持以外，钻探验证这一环节十分重要，它直接关系到对地下石油资源的储备量的探明、了解石油品质的优劣等。在配合地下井探工程在深部大致了解石油的延伸情况及石油储量层地质情况时，钻探是不可替代的勘测技术。
但我们应该充分了解到，我国当前普遍存在石油钻探设备陈旧并趋向老化、石油钻探技术方法落后、钻探效率偏低等诸多问题。由此，进一步加强石油资源的勘探与开发，大力推进钻探技术与装备的现代化发展，研究和努力创新先进的钻探技术、装备，实现我国石油资源勘探和开发进一步发展，实现高技术、高科学、高速度、高效率，低成本的石油资源勘探开发。
3 石油钻探设备及钻探技术创新研究
3.1 研发和自主创新石油钻探设备和技术
加强石油勘探技术创新工作，实现石油勘探的又好又快发展，钻探技术创新和钻探设备创新是必然的选择。我国石油钻探人员应加大对深孔全压动力头岩心钻机及相应的配套设备的研发和创新力度，使我国深层石油资源勘探中的钻探设备等方面面临的相关问题得到解决，从而自动形成一种自主研发的知识产权，并能够形成先进的深孔全液压动力头岩心钻探装备系列，实现缩小我国岩心钻机与国际先进水平的差距的目标，使我国岩心钻探技术实现的跨越式向前发展。
当前，西方不少国家已经普遍将第三代岩心钻机应用在深层石油资源勘探之中，深孔能达到约3000m的钻探深度，而且钻进效率也特别高。我国目前广泛运用的的地质岩心钻机还普遍为第二代，也就是液压立轴式岩心钻机，并且很少得到进一步的改良，这明显落后于第三代岩心钻机，从而使我国石油资源的勘探明显落后于国际。例如我国中原某一石油勘探工程在勘探时先运用国产立轴式钻机，每小时钻探进度仅1m左右，明显看出这类钻机钻进速率很低，后来该工程引进外国进口的全液压动力头钻机，在同样的环境条件下每小时钻探进度可达3m多，钻进速率比原来的提高了3倍。这就大大地提高了钻探速度，降低了整个工程成本。
鉴于西方一些发达国家在钻探设备和使用技术上明显领先于我们的基础上，我国今后相当一段时间的地质勘探工作压力相当之大，这就要求地质工作者们进一步加快研究、开发自动化岩心钻机的步伐，创新石油钻探设备和钻探技术，加强自主研发创新，尽量赶超西方发达国家。
3.2 研发并大力推广和应用新的石油钻探设备及钻探技术
大力研发和推广应用当前最新的石油钻探设备及技术。钻探技术中第一次革命的是金刚石绳索取心技术，第二次革命是反循环连续取心(样)钻探技术，这两次革命大大推进了钻探技术向前发展。我国从“八五”期间到最近几年，钻探技术由空气泡沫技术的推广应用到受控定向钻探技术及岩心定向技术的推广应用，在这发展的过程中可以明晰地看到我国钻探技术不断向前发展。但是，我们也不难看出，对各阶段的钻探新技术研发及推广运用在全国各地得不到均衡发展，原因是多方面的。笔者认为，不管是国家政策还是企业的内外部发展，都离不开产、学、研三个方面的相互促进和相互发展，只有这三个方面的因素不断相互合作，才能使已有的钻探技术在生产实践中得到创新运用和不断向前发展。
3.3 大力培养一批高素质钻探技术人员并推广应用先进钻探设备
不断培养和强大高素质钻探技术队伍，进一步推广和应用先进的钻探设备。现阶段，我国还存在相当数量的地质钻探技术人员和工人在实际施工操作上经验缺乏，甚至出现对过去常规的钻探技术都掌握不好的情况，对深孔钻探技术和先进的新钻探技术，其工作难度对这些人员来说是不言而喻的。例如我国东北某石油勘探在石油勘测钻探中实施了两个
750m的钻孔，当钻探超过400m复杂的地质构造时，操作技术难度也相应加大，年轻的钻工因技术经验不过关，无奈之下只能去请退休的老机班长来进行操作。这就看出，一个连常规的钻探技术和钻探设备都无法顺应操作的技术人员，是无法对新的钻探技术和钻探设备进行操作及创新的。新的先进的钻探设备使用技术含量高，而且其价格昂贵，这就要求培养具有相应操作技术能力和高文化素质的技术人员和工人来使用和研究创新。
4 水平井钻探技术在油田中钻探施工的应用实例
作为我国近些年来一直采用的先进的水平井钻探技术，在各个油田中的应用不尽相同，下面具体举出一些应用实例。
4.1 大庆油田首口水平井钻探实例
在2007年9月2日，大庆钻探集团钻井三公司30646钻井队对其承钻的南扶273—平253井的开始钻探，这次开钻是大庆油田第一次应用全过程欠平衡水平技术钻井钻探技术。这口井对30646钻井队来说是一次高技术含量的施工。该井井深设计为2548m，水平段长为607.84m,在水平段三时将会采用全过程欠平衡技术来进行施工。
为了确保这次施工的顺利完成，大庆钻井三公司选派了钻探经验丰富，钻探技术老练的的技术专家组成驻井钻探施工领导小组，使施工质量得到保证，并制定了相应的应急预案措施，对施工技术人员和工人进行强化井控知识培训和现场应急演练，确保安全施工；加大技术设施的投入力度，并加工了随钻多功能钻铤，引进了可调角度式弯螺杆等钻井工具，应用水基钻井液，加快了施工速度，从而能使该井最后能顺利完工，达到预期需要的目标。
4.2 高密度盐水井钻探新技术实例
2007年8月31日，钻井二公司对兴古7—H1井进行开钻，该井是辽河断陷西部凹陷兴隆台潜山的一口开发水平井。要求在钻探中必须钻穿中生界，以达到探明太古界潜山含油气的具体情况。据上述要求，该井的地理环境相当复杂，而且该井四周都有居民点和商业网点，所以该井环保要求相当严格。
在钻井的具体实施工作中，采用了高密度无固相盐水体系钻井液施工技术，并获得成功。全井没有因钻井液的原因而发生任何事故和复杂情况，该井完钻井深4280m，垂深3779m。潜山裸眼水平段长1373m，从2700m开始定向。最大井斜73.17度，位移1228m；使用几种合理配比的增粘剂提粘，几种合理配比的剂，用氛化钙加重，钻速快，钻井周期短。该体系本身没有固相，施工中使用了四级固控，既保护了油层，又确保了该井的安全施工。
5 结语
总之，为实现石油资源勘探的要求，必须研发及应用当代最先进的钻探技术与设备，尽早使设备更新换代。采用最新的钻探技术及使用方法，创新石油勘探中钻探技术，为我国能源资源的发展作更多贡献。
参考文献：
[1] 沈忠厚,王瑞.现代石油钻井技术50年进展和发展趋势[J].石油钻采工艺,2003(5).
[2] 高德利.石油钻井的学科特点与技术展望[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2003(1).
[3] 今后我国石油钻采设备将重点拓展国际市场[J].地质装备,2008(01).