石油钻头技术的现状研究及发展趋势

石油钻头技术的现状研究及发展趋势

赵勇

  中石化江钻石油机械有限公司

摘要：伴随着近年来我国城市化进程的加快，石油工程迎来了新的发展生机，石油钻井工程项目是为了探明已经证实的石油含油面积和储量，寻找与证明含油结构构造而存在的，属于石油开采工程项目的前期准备环节，为后续石油开采活动提供有效的技术支持和数据参考。

关键词：石油钻头技术；现状；发展趋势

近年来随着我国工业化和城镇化进程的不断加快，现代化的生产和生活方式对石油等能源的需求量不断增加，而且在全球资源危机和环境恶化的大形势下，给我国的石油钻井技术提出了更高的要求。目前我国的石油钻井技术经过多年的发展已经取得了较大的成就，但是某些方面与国外先进水平相比还有一定的差距，比如钻井速度、对石油储藏层的保护以及固井技术等方面，需要我国的相关专家和技术人员加强对石油钻井技术的研究，在其他技术的支持和推动下，提高我国的石油钻井技术水平，确保我国石油开采的安全以及石油勘探的成功。

一、我国石油钻井技术的发展现状分析

近年来随着我国经济的发展，人们对于石油等能源的需求量不断增加，要求也越来越高，我国的石油钻井技术取得了一定的成就，目前我国比较常用的石油钻井技术有三维多目标水平井、胜利油田应用的水平井钻井技术，以及自动化钻井技术等，而且在深海钻井中也取得了较大的成就，此技术适应于环境较为恶劣的海洋环境，并大大促进了我国石油钻井事业的发展。

目前我国的钻井技术中比较常用的技术为水平井和大位移井钻井技术，这两种技术相比，后者更加适用于深海的石油钻井中，并具有较长的斜井段，大大减少了钻柱之间的摩擦力，具有广阔的应用前景；近年来欠平衡压力钻井技术也取得了较大的发展，在此技术刚被提出时，我国相对落后的技术条件限制了此技术发展，近年来随着石油钻井相关技术的发展，此技术取得了较大的发展，并具有可以阻止境内的液体流入地层的优点，大大降低了石油开采过程中对周期环境的污染；此外，连续油管钻井技术是目前新型的石油钻井技术，其基于欠平衡压力钻井技术和多分支井钻井技术，具有成本低、结构简单、操作简便等优点，在我国的石油钻井行业中具有较大的应用潜力。

二、我国石油钻井技术中存在的问题

目前我国的石油企业中应用较多的是PDC型号的钻头，我们对石油钻井技术的不同方面的工作进行了进一步的研究和发展，把握好关键性的内容，根据实际的工作情况，我们可以发现在钻井速度上还存在一定的问题，在具体的工作中我们需要采取合适的方法来进行，应用什么样的技术我们就应该应对什么样的情况来进行处理，这对石油钻井的效果产生了直接的影响。在石油钻井过程当中，由于钻井技术难度很大，我国的钻井主要使用的钻头是PDC型号，但是纵观全世界的石油钻井现状，这样的钻头已经处于一种淘汰的趋势。目前我国的石油钻井工作中，PDC 型号的钻头是普遍使用的，这种长期使用一种型号的钻头进行石油钻井工作的情况，必然会对钻井的速度造成一定的限制。

随着近年来石油开采行业的发展和石油开采量的增加，石油开采的难度也不断增加，使得传统型号的钻头已经无法满足现代化生产的需求，影响了石油开采的进度，所以为了提高钻井速度，需要提高钻头的强度等指标；目前我国进行石油开采的过程中，通常对开采技术的开发和应用较为重视，而忽略对石油储藏层的保护，这在不同程度上影响我国的石油开采效率；在石油钻井过程中，固井的质量对石油的开采进度有着较大的影响，但是在实际的应用过程中，由于现场操作人员缺乏工作经验和必要的专业理论知识，加之在钻井过程中没有严格执行操作规范，都有可能导致固井质量不符合要求，而且目前我国的固井技术与国际先进水平还有着较大的差距，这也是未来我国石油钻井技术中重点研究的内容之一；目前我国的石油钻井技术正在向多元化方向发展，但是对于一些特殊的钻井工艺，我国还缺少这方面的技术专家，因此对特殊工艺的理论研究和实际应用经验都有所欠缺，也是制约我国特殊工艺井技术发展的重要原因。因此需要在今后的发展中，多引进和吸收国外的先进技术，加强对我国相关技术人员的培养。

三、我国石油钻井技术的发展趋势

（一）大型化和自动化。目前随着石油开采量的不断增加，石油开采的难度也随之增加，各国的石油钻机的开采能力不断提高，而且相关钻进技术以及计算机等技术的应用也促进了石油开采中自动化技术的发展和应用。尤其对于开采深度较深以及深海地区等石油储量较大的地区，为了满足现代化生产对石油需求量的要求，我国的石油钻井设备以及开采规模也在向大型化方向发展，且随着交流变频调速技术的应用，在大大提高石油开采效率的同时，也促进了石油钻井技术向自动化方向发展。目前石油钻井技术中自动化技术的发展具有以下优点：一是采用了交流变频等自动化技术的石油钻井具有较高的安全系数；二是交流变频技术可以使石油钻机可以保持短时增距倍数达到1.25～2倍以上，不仅可以提高石油钻机的开采能力，而且大大提高了石油钻机处理意外事故的能力；三是应用此技术的石油钻机具有较强的现场适应能力，其自动化的特点也节省了

人工劳动强度，提高作业效率；四是采用此技术的石油钻机不仅具有一定的承载负荷，还能对钻机等设备的启动、速度以及所需要的钻机马力等进行实时调节，并能随时根据实时情况对电网所拥有的能量进行反馈，提高了相关制动装置的使用效率。

（二）现代信息技术的应用范围不断扩大。

近年来现代信息技术发展较为迅速，其在石油钻井技术中的应用也不断扩大。其中的4G视频监控技术可以对石油开采的全过程进行实时监测与控制，并确保数据传输的速度和安全性。此技术主要依赖于4G通信技术，就是通过4G无线上网接入4G网络，并通过与摄像机等外接设备的连接，建立一个小型的远程无线监控系统，有利于保障远程管理和安全防护。此技术在石油钻井技术中的应用具有以下优点：一是具有较广的监控覆盖面，且不容易受到复杂地形的影响，还可以节省远距离网络线路敷设的费用；二是在室外任何地形中都可以进行快速准确的监控点构建和数据传输；三是只要安装了监控客户端就可以随时进行无线视频监控，保障野外作业的安全性。

（三）智能化。目前人工智能技术已经进入了各个行业中，其应用于石油钻井技术中，不仅可以大大降低石油开采的成本，提高石油开采的效率，还能够大大降低人工劳动强度，提高石油开采的安全性和质量。比如目前我国比较常用的新型随钻地震采集装置，提高了石油开采的效率和采样的精度。使得我国钻井技术向智能化方向发展已经成为未来的一种趋势。

近年来随着计算机技术、信息技术、智能化技术在石油钻井技术中的应用，推动了我国石油钻井技术的快速发展，并取得了较大成就，但是目前我国在开采速度、对石油储藏层的保护、固井技术以及一些特殊工艺井技术等方面与国际先进水平还有一定的差距。未来，石油钻井技术会不断向大型化、自动化、信息化和智能化方向发展。

参考文献：

[1]胡滔.石油钻头技术的现状研究及发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2021.DOI:10.3969/j.issn.1673-4076.2021.20.086.

[2]王超,李军,柳贡慧,etal.近钻头井下钻具运动特征及异常状态分析方法[J].石油钻探技术,2018,46(2):8.DOI:10.11911/syztjs.2018026.