張洪楠(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

石油為地下資源，屬于一種稀缺、寶貴且不可再生的資源，在經(jīng)濟發(fā)展較快的這幾年，我國對于石油的需求量正在逐步增多，也由此加大了石油開采量，也側(cè)面加重了石油鉆井技術(shù)及固井技術(shù)發(fā)展的緊迫性和必要性，這是本次研究的宏觀背景，使本研究更具現(xiàn)實意義和價值。

1 石油鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 深井和超深井鉆井技術(shù)

深井，一般范圍是指深度大于4500m、小于6000m 的石油井，如若超過6000m 這個最大值，就可稱為超深井，這即是深井與超深井的最大區(qū)別。不管是深井還是超深井，都無疑加重了石油開采難度，也就自然對鉆井技術(shù)有了更高要求，需要由先進的鉆井技術(shù)完成井下復(fù)雜的石油開采作業(yè)。目前我國的深井、超深井鉆井技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先其他國家，鉆井技術(shù)不斷升級并邁入成熟階段，塔里木盆地深井項目中的鉆井技術(shù)應(yīng)用就不失為一個成功典范，讓更多國家、更多人看到了我國鉆井技術(shù)的快速發(fā)展，相較于其他國家在石油開采作業(yè)中使用的鉆井技術(shù)，已經(jīng)顯現(xiàn)先進性和優(yōu)越性特質(zhì)，主要表現(xiàn)為周期短、效率高，發(fā)展勢頭良好。

1.2 大位移鉆井技術(shù)

大位移是指石油井水平位移與垂直深度之比，在該領(lǐng)域中，只要比值超過2 就可稱為大位移井，如果數(shù)值大于3，稱為特大位移井。近年來，我國大位移鉆井技術(shù)不斷升級和創(chuàng)新，發(fā)展核心主要是變徑穩(wěn)定器和自動控制導(dǎo)向器，已經(jīng)可以對鉆井廢料進行有效清理并降低鉆柱摩擦，取得的成績與成就是喜人的、是值得肯定的。與此同時，大位移鉆井技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)逐步向海上遷徙，為我國海上石油開采作業(yè)的完成做出了突出貢獻(xiàn)，未來仍舊會發(fā)揮更重要的作用。

1.3 3G視頻監(jiān)控技術(shù)

3G 視頻監(jiān)控技術(shù)不失為科技不斷發(fā)展視域下的新興技術(shù)，主要承擔(dān)石油開采作業(yè)中的監(jiān)控職責(zé)，以動態(tài)監(jiān)控為主，實現(xiàn)了監(jiān)控信號的實時傳輸，節(jié)省了較多成本的同時，也提高了監(jiān)控精準(zhǔn)度和敏感度，就目前而言，已經(jīng)在鉆井技術(shù)使用過程中做出了不小貢獻(xiàn)。3G 視頻監(jiān)控技術(shù)的使用，解決了在石油鉆井中由于地質(zhì)復(fù)雜造成的監(jiān)控難點，突破了動態(tài)實時監(jiān)測、鉆井工作量增多等諸多困境，已經(jīng)成為當(dāng)前石油鉆井作業(yè)中必要使用的一項技術(shù)，除了保障信息及時傳輸?shù)膬?yōu)勢外，還具備存儲量大的優(yōu)勢，在我國石油鉆井領(lǐng)域發(fā)揮顯著作用。

1.4 膨脹管和波紋管材料技術(shù)

膨脹管是一種由特殊材料和高端技術(shù)生產(chǎn)的金屬管，在鉆井作業(yè)中發(fā)揮著不小的助力作用。具體來說，在鉆孔過程中，通過液壓驅(qū)動使膨脹管的直徑膨脹20%，機械性能直接提高到J55 鋼級。補貼段密封壓力不低于150 個大氣壓，能充分承擔(dān)套管的責(zé)任和作用。膨脹管工藝簡單，性能良好，正因如此，才會受到越來越多人的認(rèn)可和青睞，它能充分發(fā)揮“小直徑、大尺寸”的作用，滿足鉆井技術(shù)的實際需要，屬于突破性技術(shù)。

波紋管技術(shù)是處理鉆井滲水、坍塌等事故最常用的技術(shù)。能及時封堵及封閉意外井區(qū)，保證對外正常作業(yè)。待鉆井作業(yè)完成后，就可用波紋管隔離水泥漿或油層。該技術(shù)在使用過程中，關(guān)鍵是波紋管只有在石油井?dāng)U孔完成后才能引入，應(yīng)合理應(yīng)用膨脹技術(shù)，使其靠近井壁，達(dá)到隔離密封的目的。

2 石油固井技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

2.1 水平井和特殊井固井技術(shù)不斷改進

近幾年，不少國家都對石油開采及相關(guān)技術(shù)發(fā)展加強了關(guān)注和重視，并為此投入了人力、物力、財力等方面的支持和協(xié)助，這間接加劇了石油行業(yè)市場競爭的復(fù)雜性。在這一宏觀背景下，中國對石油開發(fā)的需求也在與日俱增，加快了水平井、特殊井的固定技術(shù)發(fā)展步伐，使我國的固井技術(shù)得到了完善和升級，比以前有了質(zhì)的飛躍。例如，我國許多油田都在使用ANSYS 有限元分析技術(shù)，材料質(zhì)量不斷升級，已經(jīng)帶動水平井、特殊井的固井技術(shù)不斷提升。

2.2 固井水泥漿材料技術(shù)的突破

水泥是固井作業(yè)的主要原材料，它關(guān)系到固井效果和質(zhì)量。在水泥中加入適當(dāng)比例的外加劑不會改變水泥的性能基礎(chǔ)上滿足更多需求的?；诖?，不少專家從水泥入手，研制出了不少種類、不少優(yōu)勢的水泥材料能有效提高水泥材料在穩(wěn)定油氣水層、高溫高壓條件下的工作能力。值得一提的是，我國在高強度水泥、低密度水泥研制中也取得了不錯的成績和成果，如熟知的抗鹽水泥漿、高溫井專用水泥漿等，保障了水泥的多種用途，也進一步促進了固井技術(shù)的發(fā)展。

2.3 固井技術(shù)理論研究不斷與時俱進

在固井技術(shù)廣受矚目和重視的背景下，不少學(xué)者已經(jīng)投身固井技術(shù)研究中，雖說我國固井技術(shù)應(yīng)用較晚且相關(guān)研究興起較晚，但是這并不意味著我國有關(guān)古井技術(shù)的理論研究就會一直滯后，這幾年固井技術(shù)理論研究正在以迅猛形勢在發(fā)展、在健全，在研究領(lǐng)域已經(jīng)占有一席之地，為我國固井技術(shù)的升級和發(fā)展提供了有力支持。除此之外，我國固井技術(shù)理論研究正在不斷與時俱進，闡述以往固井技術(shù)的同時，也在借鑒西方固井技術(shù)和研究貼合我國石油開采國情的創(chuàng)新固井技術(shù)，使得我國固井技術(shù)理論研究更具現(xiàn)實意義和價值。就我國避免剪切盈利的固井方程理論而言，該理論出的提及和出現(xiàn)，加快了井壁的清理工作進程，同時也為水泥質(zhì)量的明確提供了借鑒，一定程度上助推了固井技術(shù)的發(fā)展。

2.4 調(diào)整固井技術(shù)質(zhì)量提升

中國東部油田的含水量普遍較大，有的油田含水量已經(jīng)突破70%甚至是90%，這給油田開采造成了諸多困境。早期技術(shù)受制約嚴(yán)重，導(dǎo)致這些油田長期處于注水開采狀況，這種開采方式直接造成油田注水量遠(yuǎn)超采油量，井內(nèi)的壓力也時大時小，時長處于混亂、無序狀態(tài)，后果甚是嚴(yán)重。除了這些后果，有些油田的底層原有系統(tǒng)壓力也有遭受破壞跡象，這些都對之后的固井工作造成影響和干擾。當(dāng)前，我國固井技術(shù)質(zhì)量已經(jīng)大幅度提升，大慶油田在這方面是獨具代表性的，大力采用界面膠結(jié)和三次加密鉆井技術(shù)，配合高含水量的配套鉆井技術(shù)手段，使得油田開采質(zhì)量和數(shù)量都有所好轉(zhuǎn)。大慶油田也借此機會，工作效率不斷提高。

2.5 新型機械充氣法

機械充氣法的使用是有前提條件的，需要與充氣泡沫低密度水泥進行密切配合，方可發(fā)揮真正作用和價值。其中的泡沫低密度水泥的特性非常明顯和獨特。他們用高壓空氣代替普通水，倒入水泥中稀釋，這樣就可以調(diào)節(jié)水泥內(nèi)部水和石灰比例的目的，間接增加水泥強度?？梢哉f是一舉兩全。該項技術(shù)的最早應(yīng)用記錄最早可追溯到20 世紀(jì)70 年代，由其他發(fā)達(dá)國家率先研究和使用，解決了油田低壓狀態(tài)導(dǎo)致的油氣泄露問題，后來才逐漸引進我國。就目前而言，這項技術(shù)已經(jīng)得到了頻繁應(yīng)用和廣泛應(yīng)用，除了應(yīng)用在油田勘探領(lǐng)域，它也用于建筑領(lǐng)域。比如美國新澤西州建筑業(yè)用泡沫水泥漿隔離低溫層，防止結(jié)蠟。然而，這種材料的合成復(fù)雜且成本低，對復(fù)雜設(shè)備的需求也很明顯，因此，該項技術(shù)仍舊有改良空間，未來也將繼續(xù)升級和創(chuàng)新。

2.6 新型水泥車

新型水泥車的應(yīng)用開辟了油田固井的新渠道、新路徑，以中石油集團為代表，自將新型水泥車研究成功后，就把新型水泥車積極推向施工一線，確保高效水泥漿材料的備用供應(yīng)。此外，這輛新的水泥車，還可有效在固井作業(yè)中給予援助，從而有效提高固井作業(yè)效率，固井工作質(zhì)量可得到充分保障，由此讓新型水泥車一度成為石油產(chǎn)業(yè)界關(guān)注和討論的焦點，發(fā)展前景很好。

3 石油鉆井技術(shù)及固井技術(shù)的發(fā)展展望

在石油資源愈加緊張和備受矚目的視域下，石油鉆進技術(shù)及固井技術(shù)必將迎來較大的發(fā)展，這是大的發(fā)展趨勢，也是經(jīng)濟不斷發(fā)展下的必然結(jié)果。

3.1 石油鉆井技術(shù)的發(fā)展展望

就目前石油鉆井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，未來發(fā)展方向大致分為三種：

第一，石油鉆井技術(shù)相關(guān)設(shè)備，將逐步向大型化、自動化方向發(fā)展；

第二，現(xiàn)代信息技術(shù)在石油鉆井技術(shù)中的比重將逐步增加，這將有助于石油鉆井技術(shù)的快速發(fā)展；

第三，石油鉆井技術(shù)將繼續(xù)朝著智能化方向發(fā)展，終將實現(xiàn)智能石油鉆井。

至于石油鉆井技術(shù)相關(guān)設(shè)備的升級，會體現(xiàn)在很多方面。比如鉆井工作中使用的交流變頻石油鉆機，就是設(shè)備升級的體現(xiàn)。操作簡單，結(jié)構(gòu)簡單，能更好的提高采油過程中的安全性，可保障相關(guān)工作人員的生命安全，這點就是設(shè)備升級優(yōu)勢的最好證明。不管怎么說，石油鉆井技術(shù)未來仍舊是發(fā)展的重點，相信會傾注更多的人力、物力、財力，旨在讓石油鉆井技術(shù)升級并解決石油開采過程中的難題，相信在未來會達(dá)成所愿。

3.2 固井技術(shù)的發(fā)展展望

固井技術(shù)相較于石油鉆井技術(shù)，技術(shù)相對完善和健全，未來發(fā)展?jié)摿?、發(fā)展空間不及石油鉆井技術(shù)，但這并不意味著固井技術(shù)將停滯不前。未來一段時間內(nèi)，固井技術(shù)將朝向多元化方向發(fā)展，除了節(jié)約成本、實現(xiàn)效益最大化外，還要攻克工具、材料上的不足，需要組建一支專業(yè)團隊完成該項任務(wù)，也需要匹配一個高端實驗室進行研究，相信會取得不錯的成果。除此之外，固井技術(shù)不管怎么發(fā)展，都將以開采石油質(zhì)量為核心，這是發(fā)展中不變的宗旨和本質(zhì)，未來將在石油開采作業(yè)中的比重持續(xù)加大。

4 結(jié)語

綜上所述，我國是資源大國，更是資源消耗大國，對于石油的需求正在逐步顯現(xiàn)，想要提高石油開采量及質(zhì)量，就需要不斷升級相關(guān)工藝技術(shù)，未來技術(shù)將成為發(fā)展重點。

石油開采作業(yè)中，鉆井技術(shù)和固井技術(shù)是比較常見的技術(shù)，也是必不可少的技術(shù)，只有加深對兩種技術(shù)的了解，方可助力石油開采并展望未來發(fā)展形勢。也正因如此，才引申出了本次的研究主題，希望透過這次研究，以期給相關(guān)工作者及學(xué)者提供借鑒與靈感。