[关键字] 钻井 地质导向 进展
[中图分类号] TD163 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-74-1
为现代油气勘探开发而快速发展的复杂结构井是21 世纪国际石油工业的前沿与关键性技术。现代导向钻井技术正是适应复杂结构井的需要而在近10 年有了很大进展， 被誉为"钻井导弹与制导技术"的旋转导向钻井工具与技术， 是一项涉及多学科的高新科技尖端技术。现代导向钻井技术从20 世纪90 年代初开始形成， 至今已得到不断完善和发展。在这方面，我国与国际有10 多年的差距， 建议我国加大这个项目的研究力度， 形成有自主知识产权的创新工程。
1 地质导向钻井技术的进展
1.1 转盘钻井经验预测定向钻井法
20 世纪20 年代末， 钻井工作人员开始用转盘钻井的经验预测定向钻井法钻出救灾灭火定向井。钻井者利用地层自然造斜选择地面井位， 而主要依靠钻井者的经验和下部钻具组合（ BHA） 结构及变化钻压转速参数来预测钻头造斜效果， 即每钻进一段之后， 再改变BHA 结构和变更钻压、转速； 再钻进一段， 再起钻测斜， 乃至多次凭经验来预测造斜定向效果。
1.2 井底动力钻井经验预测定向钻井法
1873 年就有了第一个涡轮钻具专利。到20世纪40至50年代，应用涡轮钻具钻出定向斜井， 随着磁性单（多）点测斜仪和有线陀螺测斜仪的发展及定向下钻技术的进步， 钻定向井水平有了很大提高。但是，由于井身轨迹的信息仍然是钻后的信息， 所以称为井底动力钻井经验预测定向钻井法。
1.3 滑动导向钻井法
伴随着井底动力钻具的继续发展， 特别是1979 年无线随钻泥浆脉冲测量技术（MWD）的成功应用， 是钻井技术的一项重大革命。几乎与此同时， 前苏联在应用电动钻具的基础上也初步成功地实现了有线随钻测量技术。随钻测量系统能够随钻将描述井身几何轨迹的重要参数：井斜角、方位角等信息实时地传送到地面， 因而能供钻井人员调控钻头方向。至此， 产生并形成了导向钻井这一新概念，并随着导向马达调控导向能力的不断提高， 发展并形成了滑动导向钻井法。它从1980 年至今， 一直是导向钻井的主力技术。
1.4 旋转导向钻井法
旋转导向钻井法是在用转盘旋转钻柱钻进时， 随钻实时完成导向功能， 钻进时的摩阻与扭阻小、钻速高、钻头进尺多、钻井时效高、建井周期短、井身轨迹平滑易调控。极限井深可达15km、钻进成本低， 是现代导向钻井的发展方向。随着水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井和"海油陆采"的迅速发展， 从20 世纪90 年代初国际上就开始研究这项技术， 到20 世纪90年代中期， 已有美、英、德、意、日5 个国家8 家大公司掌握并垄断了其工程应用和商业化技术服务市场。但这项技术总体上仍处于快速发展之中， 国际竞争十分激烈。它的先进性、优越性、方向性足以表明它是当今世界钻井技术的重大革命。我国在本领域起步较晚，近年已开始立项投资研究， 但与国际大公司相比差距很大， 这一关键技术在近期若干年内仍将由国外大公司垄断。我国必须迎接挑战， 加大投入力度， 加速发展。
2 现代地质导向钻井技术的发展方向
2.1 继续深化旋转导向钻井控制理论
发展现代导向钻井技术应从以下几方面入手：用旋转导向矢量控制理论调控已钻井身与待钻井身之间的偏差矢量； 用旋转导向智能控制理论来解决不确定性因素、大滞后特征和超调等复杂性问题；用地面向井下发送下行控制指令的原理来设计控制指令， 使旋转导向工具按指令动作； 用自主制导理论来设计自主式旋转导向钻井系统； 研究旋转导向钻井时的钻柱力学理论、模型及其求解方法； 特别是在复杂条件下， 钻柱动力学模型的研究是一个国际性的新课题。
2.2 旋转导向钻井技术
地质导向钻井技术在高效开发复杂油藏方面具有极大的优势， 但是它也有自身的不足， 那就是在必要的时候该钻井技术仍然需要采用弯壳体马达滑动钻进， 这样会造成轨迹过度扭曲。同时， 滑动钻进不利于井眼清洁和有效克服摩阻， 轨迹控制难度增加，井眼轨迹在达到一定的程度后难以继续向前延伸，使地质导向钻井技术在现代钻井工业中的应用受到极大限制。
旋转导向钻井技术就是为了克服上述缺陷而产生的， 其目的就是为了取消滑动钻进工作方式、使钻具在旋转钻进的同时， 实现轨迹的控制， 在有效克服地质导向钻井技术的一些缺陷、提高油藏开发的整体效益、有效避免钻井风险方面有重要意义。
2.3 旋转地质导向钻井技术
目前， 由于投入应用的旋转导向工具都不具有地质评价功能， 旋转地质导向钻井技术因此并未完全成熟， 旋转地质导向钻井技术只能和地质评价仪器配合使用， 利用地质评价仪器测量的地质参数进行地质导向。现在， 世界上有多家钻井服务公司或仪器/ 工具开发的公司， 正致力于带地质导向功能的旋转导向工具的研究， 并且取得了很大的进展。相信在不久的将来， 旋转地质导向钻井技术一定会成为现代钻井工业的主流技术， 并将进一步推动自动闭环钻井技术的更进一步的成熟。
关键词：综合录井 研究 川东北地区
引言
综合录井技术是一种集地质录井、钻井液录井、气测录井、地化录井、钻井工程检测录井和碎钻测量为一体的综合性较强的录井技术。综合录井技术经历了从信号采集到处理、存储、传输到解释自动化的一系列过程，能够全面监控油水的钻探。这种技术配备上测量仪器能够准确、快速的反映出井下的地质构造情况和钻井工程中的数据。综合钻井技术是任何钻探技术都不可替代的，是现代高科技的产物。因此，将综合录井技术应用到水平井钻井施工中是必不可少的。
一、川东北地区的地质特点
川东北地区地处南方海，拥有全国最大的石油公司之一（中国石化集团公司）。川东北地区的地层连绵起伏，层位相差较大，岩层结构复杂、岩石坚硬、破碎难、尺寸较大的井眼开挖深度较大，穿透岩层困难，并且钻探地层的可能性较低，提高钻井速度比较困难。相应的加大了钻探成本。川东北地区钻井最大的特点就是井深、尺寸较大、井眼和井段长。
二、综合录井技术的研究现状
1.国外综合录井技术发展现状
国外综合录井技术都是通过计算机来实现，其中最具有代表性的就是法国Geoservice 公司研制的ALS-2 型高级录井仪和美国Halliburton 公司SDL―9000地面数据录井系统。这两种系统在录井技术中全面实现了自动化，并且采集的数据精度高，同时可以对钻井液中的气体作定量分析。随着计算机技术的不断进步，综合录井计算机系统发展成为集井场，将多种数据的采集、显示、处理及解释发展成为一体化的综合系统。给综合录井技术带来广阔前景的是随钻测量技术，应用到监控钻头和钻柱上，并且研制出了机械效率录井和卡钻指示器的解释方法，这种方法的出现为录井技术提供了良好的基础。
2.国内综合录井技术发展现状
国内录井技术的发展最初在80年代引进了国外录井技术经验，并研制出综合录井数据处理系统，首先是由石油大学、上海仪器厂揭开了我国录井技术发展新的篇章。从此由我国三大石油公司组织成立了录井技术集团，实现了综合录井技术的飞跃发展。随着计算机的不断发展，综合录井系统中应用了信息传感技术，利用传感器来传递数据，再经过计算机进行处理，通过限制参数来实现钻井作业的监控工程，既安全，又快捷。录井技术由原来的岩屑和气测逐渐发展成为综合型较强的技术，不仅使数据更可靠，并且具有实时性。综合录井技术的基础理论发展奠定了发展的基础，如各种参数的传感理论、异常识别理论、信息源的解释评价理论及其它相关理论。
三、综合录井技术应用于川东北地区遇到的难题
1.综合录井参数容易出现误差
川东北地区的岩石坚硬，在录井过程中，传感器在进行信号采集时，由于受到岩石的碰击的影响，采集的数据准确性往往跟实际值有一定的误差。一旦产生误差，这就不会全面、客观反映出钻井的工况，最后导致综合录井技术不能达到预期的效果。
2.非钻井状态下容易发生事故
综合钻井技术有两种状态：一种是钻井状态，一种是非钻井状态。钻井工程师往往更加重视钻井过程中的监控，但往往被忽视的非钻井状态下更容易造成事故。这主要原因归结于录井参数的较大差别，监控重点不同。
3.综合录井工程服务体制不够完善
钻井工作和录井工作虽然是两种工作状态，录井人员往往只重视录井工作，钻井人员只重视钻井工作，工作人员之间没有任何的沟通与交流，在录井工程中没有形成制度化、常态化的体系，相应的缺乏对钻井安全工作的认识。
针对应用于川东北地区中的录井技术提出的建议
由于川东北地区的地质特点，在水平井钻井过程中所遇到的难题，本文深入分析传统综合录井方法和特点，结合这类井的特殊情况，对录井工作流程进行改进，提出以下几点对策：
第一，在水平井勘探过程中，应该熟悉工区的构造、地层以及岩性的特征：首先要收集相关的地质资料数据以及实钻资料，；其次，应该了解油层以及标志层的变化特征，其中包括横向和纵向的分布及变化。
第二，及时修正综合录井仪的迟到时间：综合录井仪的迟到时间是由于井眼规则不同、泥浆工作效率降低以及钻井液排量增加所造成的，是实测迟到时间与理论计算值之间的差异。一旦综合录井仪出现迟到时间就可能造成安全事故，因此，及时修正综合录井仪迟到时间是必不可少的一项工作。
第三，描述岩屑应包括两个方面：一要结合工区的岩性，工区由于二次破碎造成的比邻井细小的岩屑，要注意这些岩屑表面的磨光和破碎面，以提高岩性剖面符合率。二要结合工程实际情况，水平井井况复杂，井眼不规则的前提下，仅描述常规井的岩屑规则就不再适用，应该参考工程参数和岩屑的含量分析工程情况。
第四，应进行油气的综合解释，包括气测录井和岩屑录井。评价油气的直接手段是气测录井，气测录井更容易发现岩屑细小、浸泡时间长的油气。如果一旦应用钻井的欠平衡技术，那么就会造成检测值的失真，不能准确反映气体的含量。同样，水平井中使用的油基钻井液也会对气测录井产生影响，可以使气测全烃基值升高，这就需要检测人员进行细致、准确的刻度检验、维护保养、巡回检查等，以减小误差。气测录井和岩屑录井相辅相成，气测异常的证实需要岩屑荧光试验，同样岩屑荧光实验对气测异常来说更具有针对性。综合分析两者，可以落实油气的显示。
第五，准确定位监控钻头位置，以确保水平井钻进目的层。监控钻探位置是利用综合录井仪实时井斜的监控软件，根据水平井邻井的地质资料预测的地层数据和输入的轨道数据，能够绘出设计井眼轨迹和预测地层剖面。预测钻头实际位置可以通过及时输入或提取LWD测量的井斜数据，并绘出井眼轨迹。
参考文献：
[1]邢立，姬月凤.录井技术现状分析与发展方向[J].录井工程.2004，14（4）：8-10.
关键词：钻井 国外 发展
一、中国石油钻井技术概况
五十年代的时候，我国就发展了喷射式钻井技术、丛式井钻井技术及高效钻头技术、井控技术、保护油气层技术等先进技术。然而这些只是些单一的技术。二十世纪八十年代到至今一直采用的都是科学的钻井技术。随着科学技术的发展，及网路化、智能化的发展，为这一时期的钻井技术带来了新的动力不仅发展了井下信息实施检测技术，实现了钻井过程中的地址参数、钻井参数和井参数的实时测量、分析和控制，也开发了惊吓导向和闭环钻井系统，
业发展了有利于新发现新油气层和提高油田采收率新钻井技术和方法，如欠平衡压力钻井、水平井钻井等。
虽然我国在钻井技术上取得了一些成就，但是随着我国钻井地域及井深的不断变化，现有的钻井技术出现了一些难度，特别是在深口井钻井技术上。这一钻井技术是在五十年代才逐渐成型的，与发达国家相比还是有一定的差距的。这种钻井技术是代表着一个国家钻井技术水平，是钻井技术的标志。这种钻井技术是极为复杂的，其适用性及配套方面的问题，影响着可持续发展，同时其也是制约着我国钻井技术发展的限制性条件。
国外比较成熟的钻井技术
二、国外石油钻井技术
1、大位移井钻井技术
大位移井（Extended Reach Drilling，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。
2、欠平衡钻井技术
欠平衡钻井这个概念，早在1866年就被提出来，在本世纪80年代后期和90年代初期才大规模地得到应用，并在美国奥斯汀白垩系地层钻井时取得成功并迅速发展。据最新资料统计，美国全年约有四分之一的油气井和地热井不同程度地采用了欠平衡钻井技术；有的油气田应用率竟高达98%。当前，世界上各大石油公司之所以争先恐后地研究应用该项技术，目的是提高钻井综合效益，减少对储层的损害，最大限度地发现低压、低孔、低渗产层。
3、小井眼钻井技术
目前，小井眼钻井技术是一项综合性、技术密集型的钻井配套技术，它包含许多先进的生产工艺，如侧钻水平井、分支水平井、径向水平井、欠平衡钻井及连续管钻井等，这些钻井方法大都采用小井眼钻成，是先进工艺技术、新型工具的集大成者。
三、钻井技术发展趋势
1、套管钻井工艺
套管钻井工艺是用套管代替钻柱，通过套管向钻头传递水力和机械能的。它采用一种可回收式再进入钢丝绳井下钻具组合钻进，并且起下钻具组合不需要起下套管。这种井下钻具组合是由能穿过套管的领眼钻头和扩孔器组成的。钻进时由领眼钻头先钻出领眼，再打开其后面的张合式扩孔器进行扩孔，把领眼扩成与套管留有一定间隙的井眼。在钻定向井时，井下钻具组合还包括螺杆钻具和随钻测量仪等必备的定向钻井设备，并可同时下入随钻测井仪或取心工具。
套管钻井与常规的转盘钻井的主要区别在于：套管钻井需要的是一种特制钻机，也可对常规钻机进行改造，使其适用于套管钻井。套管钻机必须使用顶驱来旋转套管，它还要有一个大型钢丝绳装置来起下钻具组合。用套管钻井系统钻进时，要求钻头能穿过套管，同时又能钻出尺寸比套管直径大的井眼。套管钻井所钻出的井眼无法用常规的测井仪进行测井，而是用套管内测井仪进行随钻测井。用这种钻井工艺其造斜率要比常规钻井的造斜率高。
2、水基钻井液新技术
水基钻井液的成膜理论与控制技术是近年来国内外研究较多和发展较快的一类新型钻井液技术和理论。该理论与技术的提出基于解决两方面问题：一是非酸化屏蔽暂堵保护储层；二是成膜护壁维持井壁稳定。
众所周知，国内外保护储层技术最普遍使用的是屏蔽暂堵技术，该技术在国内的应用己见到很好的效果。非酸化隔离膜保护储层技术的核心内容是尽量减少钻井液中的有害固相含量，通过改变钻井液处理剂的抑制性使钻井液本身固相颗粒的粒度大小与储层的孔隙大小相匹配，有效封堵孔隙，与此同时，利用成膜技术定的聚合物在井壁岩石表面形成一层防止钻井液和钻井液中有害固相进入储层的屏障，即隔离膜。无需进行酸化作业，求得最大自然产能，与屏蔽暂堵技术相比可节省大量的屏蔽暂堵材料费用和酸化作业费用。
3、连续油管钻井工艺
连续油管钻井工艺的主要优势钻井技术是小井眼钻井、大位移钻井、欠平衡钻井、多侧向钻井、短半径钻井和重进入钻井等技术。稠油油藏所具有的特殊性，不采用大幅度的增产措施，达不到经济开采产量，稠油开发将成为难题，水平井是大幅度提高单井产量的唯一手段。同时，由于稠油油藏边底发育，采用CTD技术钻短半径多层多侧向水平井开采，不仅有利于防止边水水窜和底水推进，更有利于提高单井产量和采收率。
四、结语
随着科技不断的进步与发展，石油钻井技术也在不断的发展中。钻井地域发生了改变，又远离的陆地渐渐的过度到沙漠和海洋，钻井的深度也逐渐由浅向深过度，钻井的井型也发生了变化。这一系列的变化无一不在说明钻井技术的进步。然而，随着钻井地域、深度的变化，现有的钻井技术已经不能更好的满足石油开采的需要。要想更好的满足石油开采的需要，还需要钻井技术的领域的继续研究。
参考文献：
关键词：天然气；钻井；井控；技术
随着经济的快速发展，国家对于新能源的需求不断增大，天然气勘探领域获得了巨大进步，勘探规模不断扩大，对天然气藏钻井技术提出了更高要求。近年来，高压、高产气田陆续被发现，传统的井控技术已经不能满足钻井新工艺的要求，逐渐向信息化、自动化、智能化的方向发展。现代井控技术的目标不仅仅是防止井喷，还包括减少资源浪费、防止环境污染、快速高效的完成钻井开采，需要相关单位在原有技术的基础上加强完善和创新。
一、天然气井钻井特点
（一）天然气的密度低，与钻井液有强烈的置换性。与地层水、钻井液、原油相比，天然气密度很低，大约是是清水密度的千分之一。在天然气钻井过程中，当发生溢流关井，整个井筒形成密闭空间，由于天然气密度较低，与钻井液发生强烈置换，混在钻井液中的天然气气泡不断向井口运移，导致井口压力过高，与井内溢流压力共同作用，容易造成地下井喷以及井口刺漏、管线、井口套管憋爆等问题。因此，需要对井涌、井喷后关井压力进行监测和控制，最大关井压力不得超过井控装备规定工作压力、套管抗内压强度的80%和地层破裂压力所允许压力三者中的最小值。一旦井口压力超过了以上压力值，在关井时就要适当泄压，但要补充所放出的钻井液量，在压井时要降低排量，控制井口施工压力。
（二）天然气的易燃易爆性。天然气最为直观、最易理解的特点就是易燃易爆性，容易造成天然气井钻井过程中井喷失控时的失火问题。但是天然气与空气的混合物在一定的浓度范围内遇到火源才能发生爆炸，这个火源才引发爆炸的浓度范围（体积比）称为爆炸浓度极限。天然气在空气中的混合浓度、爆炸范围在5%-15%之间，低于5%既不爆炸也不燃烧，高于15%，不会爆炸，但会燃烧。根据已有资料分析，天然气井井喷失控时失火现象发生几率较高，不是人为或地面设施所能控制的。而当井喷失控瞬间未着火，其后着火可能性较小。因此，钻井队伍应严密作好井场及周围消防工作，防止着火。
（三）天然气的压缩与膨胀性。地层天然气在地层孔隙中，其体积受地层孔隙压力控制，呈密集压缩状态。在钻进过程中，一旦地层天然气进入井筒，将随钻井液到达井口，在到达井口过程中，其体积会随上部液柱压力减少而增大，如果未对进入井筒的天然气进行控制，地层天然气将连续进入井筒，表现出井口溢流现象，发生井涌，随即井喷。在起钻过程中，由于抽吸作用会使钻井液柱作用于地层天然气的压力减少，再加上未按要求及时将井筒灌满，地层天然气也会进入井筒，其体积也会随上部液柱压力减少而迅速膨胀，造成起钻过程中井口的溢流。而下钻过程中出现的井口溢流的原因则是起钻或起下钻时间太长。从实际发生井喷过程的观察，溢流到井涌之间时间较长，而井涌到井喷时间较短，一旦发现溢流，需要迅速按“四、七”动作控制井口。
二、天然气井钻井井控技术的优化措施
（一）完善井控理论，开发配套软件。随着井下传感器的开发和计算机技术的发展，人们对井筒内动态环境有了更深刻的认识和理解，给井控理论基础的更新创造了条件，以便准确计算井筒压力，提高钻井压力控制水平。新的井控理论应该考虑不同井底压力下油气层的流人和流出，结合井筒瞬态的压力和温度场，采用气液多相流理论计算井筒剖面压力，并利用井筒压力实测值修正计算压力。利用新的井控理论编制井筒压力计算软件，便于计算不同压井方法在井筒各关键点的井筒压力，并优选出合理的压井方法和压井施工参数，以指导压井施工作业。当然，这种软件不仅应用负压钻井的设计，而且为压力控制钻井提供压力计算的依据。此外还应研究水平井、多底井等特殊情况下天然气的侵入和气液两相流动规律，确定合理的钻井液附加密度和安全作业时间。
（二）增强井控装备配套水平。为适应高压、高产气田开发的需要，井控装备需要开展以下技术攻关研究工作：对105MPa压力等级井控设备进行配套，并研制适合于酸性气田的井控装备；对分离器进行优化和完善，提高脱气能力，例如选用“U”形管分离器；研制和开发智能井控系统，通过自动实时调节液动节流阀的开度来控制井口回压，使井内压力按照预定压力变化，完成井控施工作业。除此之外，还要提高节流阀和压井管汇的节流和抗冲蚀能力，其方法包括：一是改善节流阀的结构和材质，提高精确控制能力、抗冲蚀能力；二是研制多级节流系统，合理分配节流压降，改善节流阀件的工作条件，防止单一路径失效影响压井施工；三是完善压井管汇结构，降低高速流体对管汇的冲蚀作用，提高其完整性；四是实行智能控制，提高控制精度，防止误操作。钻井单位还需要研制和引进先进的探伤检测仪，对井控的防喷器等厚壁设备进行无损伤探测和评价，以保证井控设备的完整性。
（三）加强井控技术队伍建设。各天然气钻井公司应建立一支全面掌握现场钻井技术和井控操作技术，实践经验丰富、责任心强、组织能力高的人才队伍。首先，聘请具有井控工程师或井控高级工程师职称的专家，主要负责处理现场井控技术问题，并实时对井控作业进行监督，做好排除溢流压井的现场指挥工作；其次，提高钻井井控操作人员的基本素质，特别是加强钻井队骨干对因天然气特性所带来的井控技术特点的认识、理解，并通过认真反复实践，使其确实掌握天然气井钻井井控操作技术。此外，钻井队、钻井公司还应加强对操作人员现场技能培训，按井控技术规定、标准、操作规程进行日常职业化训练，从根本上解决低水平重复作业和反复犯低级错误的问题。
三、结束语
总而言之，天然气是一种重要的环保能源，但是其密度较低、易燃易爆、压缩性和膨胀性等特点，使得天然藏钻井工作面临多种困难。随着科技的发展，井控技术逐步向自动化方向迈进，通过完善井控理论、增强配套设备等措施，对井控技术进行研究与创新，同时钻井单位还要加强技术队伍的建设，从而提高开采的安全性、可靠性，为石油天然气勘探做出新的贡献。
参考文献：
[1]马宗金.总结经验教训提高天然气井钻井井控能力[J].钻采工艺，2004，04：7-11+1.
[关键词]石油工程 钻井技术 破岩技术
[中图分类号] P744.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-121-1
随着全球经济的不断发展，资源可利用问题成为当前关注的重点，钻井技术基于其发展的特殊性，在实践中有重要的作用，同时对钻井技术有了更高的要求，钻进科技工作者需要在现有的技术应用基础上对其进行合理有效的分析，并结合现有技术的发展方向，确定新的钻井方式。例如随钻测量（Measurement While Drilling，简称MWD）仪器、可控井下马达以及水平井钻井技术，随钻地震（Seismic While Drilling，简称SWD）等先进的测量技术。
1油气钻井的关键技术及理论基础
在钻井过程中，针对该技术的特殊性，为了达到理想的预设效果，必须在现有技术的发展基础上对其进行合理有效的分析。其中需要注意的是如何合理选择钻头和钻井参数，达到提升钻速的目的。
1.1关键技术分析
1.1.1井眼轨迹控制技术
基于井眼轨迹控制的重要性，在应用过程中需要以该技术为出发点，采用合理的控制措施，强制钻头是沿着预置轨道设定的一种钻进技术，需要从实际出发，按照固定的钻进程序和应用方向渐进性钻进，在实际工作中需要从实际发展形势入手，积极研究可控性工具和测量系统，进而逐渐发展关键性控制技术。
1.1.2稳定技术分析
不同种类的技术都是在现有发展技术上形成的，基于地理因素的影响和力学不稳定性评价机制的限制，需要通过钻井液体系的匹配和密度测量技术确定井口基本结构。基于施工工艺的特殊性，在实践过程中必须尽量保证其基本稳定性，其次基于在优化设计方式的重要性，为了保证其应用的合理性，必须避免或减少漏、涌、塌、卡等井下复杂情况和事故。
1.1.3洗井技术
基于不同应用形式的多样性，为了提升机械钻井技术应用的合理性，必须对地层抗钻性技术进行合理有效的评价，其次联合应用水力和机械联合破岩技术，包括射流技术、机械技术等。
1.2理论技术分析
根据动力学相关知识的基本发展情况可知，为了提升油气资源的利用效果，必须根据现有的勘察技术和开发效益确定技术的应用类型和发展方向。针对诊断技术应用的特殊性，在发展过程中要按照固体力学、钻柱力学及岩石力学等相关知识对应用体系进行合理有效的分析。其次基于复杂用地环境的差异性，要根据钻井的特性，对整体应用方向进行合理有效的评估。
2钻井破岩技术的应用方式分析
针对当前油气资源发展的特殊性，在实践中必须以现有的钻井方式为研究点，提升机械钻速的能力，基于钻井破颜技术的特殊性，在应用过程中要以现有发展技术为研究点，对破岩技术进行详细的分析。
2.1粒子冲击破岩技术
粒子冲击技术主要是通过高速球形的刚粒子形成的一种技术，在应用过程中需要采用联合技术，在钻井过程中为了减少其他因素的影响，必须在现有的应用体系基础上不断注入新的应用技术，其次通过钻具对设计形式进行合理的额分析，其中主要以PID钻头为主，粒子以比较高的频率和速度冲出地层，为了达到击碎岩石的目的，必须对钻井液携带的物质进行合理有效的分析，等到粒子被再次利用，可以在现有的应用基础上对技术进行分析，其基本钻速为1.2m/h，实验结束后，可以对井段进行优化设计。该技术和传统的应用技术存在比较大的差距，在应用过程中采用的是无量纲分析形式，为了达到冲击破岩的效果，必须对各种参数粒子的直径和粒子间距进行有效的分析。
2.2激光钻进技术
基于激光钻进技术的特殊性，在具体性的应用中，需要根据切割阶段其应用形式和激光器的钻进破岩形式对其进行合理有效的分析，激光技术的应用原理是利用高能光束直接作用于岩石，为了使其加热到一定程度，需要根据辅助气流的应用形式，采用非机械式的物理破岩形式。岩石受到激光作用后，表面岩石会出现裂纹的情况，基于在孔隙度及渗透率的变化，必须对孔隙度进行有效的分析。激光钻进技术本身具有温度比较明显的特点，为了减少宏观因素的影响，要在现有技术的应用基础上，对传感器进行分析，进而对整个钻进过程有全面的把握。
2.3等离子破岩技术
等离子切割技术在近些年来被应用到岩石击碎中，如果阴极之间变化不明显，可以通过高频电火花的或碳粒短路激发，而产生电弧。等离子岩体是在等离子弧的作用下产生的，基于其受力状态的差异性，产生的热应力必须超过岩体本身的强度。等离子弧度和火钻弧度差异比较明显，对周围环境的影响不大，利用电容器放电进而使钻孔内部的电解液气化产生比较高的温度，进而达到破岩的效果。
3结束语
针对油气钻井组合式破岩技术的特殊性，在具体性的应用实践中必须按照固有的变化趋势和应用特点对技术类型进行合理有效的分析，如果内部变化形式比较明显，则必须在理论基础的支持下进行操作。当前部分应用技术处于实验阶段，包括冲击破岩技术、激光钻进技术等，随着科学技术水平的不断提升，其发展趋势逐渐平稳，逐渐成为自动化发展的核心，为了达到稳定性发展的目标，要求工作人员了解更多的应用技术，并将其付诸于实践。
参考文献
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[3]易先中，祁海鹰，余万军，等.高能激光破岩的传热学特性研究[J].光学与光电子技术，2010，02（04）：11-13.
关键词：钻井过程 故障诊断 风险
随着我国对石油资源的日渐重视和不断开采，钻井已经成为石油、天然气勘探开发的重要手段。但是鉴于我国深井钻井技术的成就，我国在深井及超深井钻井技术方面与国外先进水平相比还有相当大的差距。所以石油钻井过程中不可避免会出现一些故障和风险，只有找到解决问题的方法才能进一步提高我国石油钻井水平，缩小与国外先进水平的差距。
一、石油钻井过程中出现的故障和问题
1.钻柱的弯曲变形与套管壁产生磨损及振动
在石油钻井过程中，钻柱承载着大量的工作，因而井下钻柱部分常常出现许多故障和问题，且这些问题大多都是由于钻柱的弯曲变形与套管壁产生磨损及振动造成的。为了防止这些问题并且延长钻柱的寿命，人们从事了各种各样的研究，许多诊断控制方法也随其提出。而对钻柱故障和问题的根本研究还是要落在钻柱的受力和变形上，所以对钻柱的故障仿真必须以力学为主体得到受力的薄弱点从而进一步分析。
2.石油勘探钻井过程中井壁坍塌
井壁坍塌问题是石油钻井工程中经常遇到的复杂情况。保持井壁稳定具有十分重要的意义。井眼破裂后稍不注意，井眼压力降低发生溢流，或又导致井塌，甚至有井喷的危险，严重影响了钻井工作速度和效益，阻碍了该油田勘探开发工作的进展。我国各油田也都存在一些易勘探的层位或区段，每年造成巨大耗费。
3.石油钻井工程中，井斜、钻井液漏失是经常遇到且难以处理的难题
随着丛式井、定向井及水平井钻井技术的发展和钻井施工的日益增多，井斜控制、井眼稳定及堵漏解堵技术就显得更为重要。
二、针对石油钻井出现问题的解决措施和控制技术
1.ANSYS模态分析
利用实体建模建立起钻柱的数字化模型，运用有限元分析软件ANSYS对井下钻柱在自重、钻压、扭矩三种力的作用状态下的典型工况进行了有限元静力分析，得出钻柱的应力、应变特性，检验出钻柱的受力薄弱点和易生故障部位，利用ANSYS软件对钻柱进行模态分析，得到钻柱的前10阶固有频率和振型，并且分析这种结构在正常环境工作时与外界发生共振的频率和转速；通过瞬态动力学分析得到钻柱在瞬态冲击下的应力、位移变化规律，为故障的发生点提供理论仿真依据。基于小波包神经网络的故障，利用小波去噪和神经网络进行诊断，这样就可以有效和准确的对井下的故障作出判断。
2.RS-SVM（粗糙集-支持向量机）的人工智能诊断方法
RS-SVM（粗糙集-支持向量机）的人工智能诊断方法模拟现场专家的判断，大大提高故障诊断的准确性、实时性。首先研究钻井过程故障类型及其发生机理，对故障进行特征分析，并研究特征数据的数学描述方法及钻井过程状态识别方法。其次，分析故障检测与诊断的各类人工智能诊断方法，引出适合钻井实际情况的粗糙集和支持向量机的方法。分别研究粗糙集及支持向量机的基本理论及在故障诊断中的应用，推出RS-SVM融合的算法。最后，将RS-SVM融合方法应用到钻井过程故障的实际诊断中，先利用粗糙集方法对故障样本进行属性约简，在不改变故障分类的基础上最大程度的去除冗余特征，降低了样本的维数，再将经粗糙集方法预处理后的数据输入支持向量机进行训练，进而设计出钻井过程故障检测与诊断系统。系统经测试表明，基于RS-SVM的故障诊断方法能充分利用综合录井的参数，快速识别钻井过程状态类别，并在异常情况出现时快速准确的诊断故障类型，具有较高的预报精度，有效辅助钻井工程技术人员进行故障检测与识别，避免钻井故障的发生。
3.石油钻井平台倒挂式脚手架施工技术
倒挂式脚手架的工艺原理主要是使用钢丝绳、钢管及相关构件，利用钻井平台自身的紧固件，按照事先设计好的平台高度、宽度和荷载要求，采用垂直或斜拉吊卸荷的方式组装成施工作业平台。 本成果成功解决了在缺少地面支撑点的情况下大面积、大跨度、高空作业平台搭设的难题，与传统的立杆式或悬挑式脚手架相比，倒挂式脚手架还明显的节约了大量的材料和空间，无论是在提高技术水平还是在缩短工期等方面都取得了明显的效果，也为安全生产、文明施工创造了条件。比同类脚手架施工降低成本27.5%。
4.石油钻井井斜控制井眼稳定及堵漏解堵技术
石油钻井工程中，井斜、井壁坍塌及钻井液漏失是经常遇到且难以处理的难题。随着丛式井、定向井及水平井钻井技术的发展和钻井施工的日益增多，井斜控制、井眼稳定及堵漏解堵技术就显得更为重要。井斜控制技术：井斜控制的影响因素的分析和确定；底部钻具组合的受力与变形分析；应用计算机软件进行稳定器类型在各种地质条件下使用性能分析及优化钻具组合；常见地质条件下钻具组合推荐标准。井眼稳定技术：泥页岩物化性及水化条件和测试与分析；影响泥页岩井眼稳定的地质条件分析；利用常规测井资料求取地应力及坍塌压力的技术方法；制定抑制性泥浆体系并进行优选和评介；井眼稳定状况的现场实施检测方法与处理技术；泥页岩地层钻井的泥浆设计与现场施工技术。堵漏解堵技术：漏失层的地质条件分析及漏失特征分析；合理堵漏材料的选择合理堵漏浆液配方的制定；可酸溶性高失水暂堵剂DL-93的推广应用，其特点：堵漏浆液失水量大，酸溶率高（>85%），适用于微裂缝及较大裂缝（5mm左右）的堵漏。堵漏作业方案的制定及现场实施指导。采用上述井斜控制、井眼稳定及堵漏解堵技术，可预防和减少井下阻卡、酸溶等复杂事故的发生，保证钻井施工安全、快速地进行，提高井眼质量和钻井效率，从而创造更显著的社会经济效益。
5.计算机控制石油钻井自动化系统
该项目属于工业生产过程控制系统应用技术领域，是面向石油钻机行业，符合钻井工艺要求的优化控制及应用软件的自动化控制系统。该系统综合了计算机技术、电传技术、自动控制技术和通信技术，集成应用交流变频、矢量控制、现场总线、远程110，数据通信、人机界面、PC和PLC等国内外先进成熟技术，采用机电数字一体化设计，实现了石油钻井主要功能的全数字控制以及自动送钻、能耗制动，建立了完善的数字化、信息化和智能化平台，为优化钻井工艺创造了条件。该系统采用了一系列可靠性设计方法进行设计和采用高可靠性的硬件选型和设计，用软件程序来确保整个系统高效、可靠、安全运行。该系统具有功能完善、可靠性高、易操作性好、灵活性强等特点，其总体性能与国际先进水平同步发展。
参考文献
一、国内煤层气钻机发展现状
我国的煤层气开发较晚，开发初期主要借用石油钻井的相关装备和工具，与煤层气钻井的特殊工况不配套，搬迁不便，导致钻井成本偏高。由于我国煤层气藏埋深较浅，钻井深度大多在1000m以浅因此也采用水文钻机、煤田钻机。但是，水文钻机和煤田钻机的主体结构因没有钻井平台，无法安装防喷器、除砂除泥器等设备，其技术性能和可配套性都无法满足煤层气钻井的需要，而且因其钻进效率太低，直接影响了煤层气开发新工艺、新技术的推广应用。
二、国内煤层气钻机存在的问题
笔者分析国内煤层气钻机存在的问题主要有：①理论与技术研究不足。我国煤层气的开发较晚，主要的钻井装备几乎都是借用常规油气钻井装备，体积大、成本高成为普遍存在的问题；而且对煤层气钻井装备的开发研制不够重视，高效率的钻井装备多依赖进口，理论和技术方面都存在许多关键性难题有待研究，是我国煤层气产业发展的一大障碍。②制造能力不能满足设计要求。国内部分装备能够进行设计并且证明可行，但是制造技术达不到设计要求。③设备配套缺乏统一规范。目前煤层气勘探开发虽取得了一定突破，但在煤层气开发专用设备配套方面国内还没有形成一套全面的配套方案。④煤层气法规制度不健全。我国煤层气钻井周期长，除了钻井装备本身效率和技术性问题外，煤层气气权问题也不可忽视，据现场钻井人员反映钻井队在与当地政府、居民的协调时间较长，在一定程度上增加了煤层气开发成本。而且，我国煤层气气权和矿权分别从属于不同部门，采煤和采气权管理不统一，同样影响了我国煤层气产业的快速发展。⑤煤层气钻井专业队伍建设滞后，我国煤层气钻井队伍都是由石油钻井队伍衍化而来，没有形成专业的煤层气钻井队伍，煤层气钻井缺乏系统性。⑥钻井装备落后，效率低，成本高。现阶段我国煤层气钻机主要是小型煤田钻机，石油钻机和进口全液压钻机。
三、对国内煤层气钻机研发的建议
结合我国煤层气资源状况，加强煤层气钻井装备的理论与技术研究，建立统一的设备准入行业标准。我国现在煤层气钻井主要依托油气田的相关标准，主要设备都应满足我国的石油标准，通过检验才能进行现场使用。而我国煤层气的储层特点有别于石油，压力普遍偏低，这在一定程度上造成了设备成本高，同时不利于设备的迅速搬迁，可对钻机、井控系统等装备进行研究，开发出适应于煤层气钻井特点的低成本、轻便型、易运输的专用装备，并建立煤层气钻井装备的准入行业标准，这个标准的建立将规范我国煤层气钻井施工，提高钻井作业的安全性、高效、高质量地完成煤层气井，这个标准的建立是煤层气钻井产业的一个重点，需要经过大量的研究，建立在对我国煤层气井压力充分了解的基础上。因此，一系列煤层气专用装备准入行业标准的建立是势在必行和攻坚的重点。
四、结语
目前，各国发展对能源的依赖日益提高，而随着常规油气资源的不断被开采和消耗，其已很难能满足社会的需求，因此，非常规天然气资源的开发逐渐成为当今能源工业的重点，煤层气作为一种环保热值高的清洁能源更是成为各国改善能源结构的重要新能源。根据澳大利亚Newcastle大学学者开发的非常规天然气生产模型计算，世界煤层气生产将在2085年达到峰值。因此，我国应该把握时机通过研究煤层气基础理论，发低成本、高效率的钻井装备，提高煤层气井的质量，使我国煤层气产业尽快实现良性发展。
参考文献：
[1]魏晓东,赵军.煤层气钻机与井控装备现状及发展方向.石油钻探技术.2011（5）
[2]杨汉立.国内外石油钻机现状及我国钻机发展探讨.石油机械.2003（31）.
关键词：石油工程；钻井液技术；发展趋势；
中图分类号：S731.8 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-07-00-01
钻井工程的技术需求对钻井液技术的发展具有直接的推动作用。随着石油需求量在全世界范围内的不断加大，钻井液工艺和材料也在不断的创新。然而由于受到理论以及技术层面的限制，在其发展的过程中往往会出现一定的障碍。要想有效的推动钻井液技术的不断发展，就必须要对其发展趋势有所了解，正式基于这一目的，笔者对钻井液技术的发展趋势进行了分析和探讨。
一、钻井液体系的发展趋势
（一）钾基聚合物体系的应用：为了使高价金属离子的化学抑制功能能够得到充分的发挥，于是经常将石灰以及KCI等加入到钻井液当中，从而能够对Ca2+稳定矿物晶格的能力加以有效的利用，在其他国家往往称这种方法为钾钙基聚合物体系。
在2000年前后，我国开始在工程现场对高钙盐体系进行应用，这种体系的一个优势就是具有较大的稳定性，同时其能够使Ca2+促进体系化学抑制能力的效率得到有效的发挥，从而使化学防塌能力在钾钙基钻井液体系中得到极大的提升，因此通常将其看做是在防塌技术方面钻井液取得的一个极大的进步[1]。
（二）正电钻井液体系的应用：正电钻井液在2000年前后开始在正式试用于现场的作业当中，作为一种完全阳离子化的体系，正电钻井液的标志是大于零的ξ电位，由于需要对正、负两种电荷的中和效率的考虑，其应该保证不小于20mV正电钻井液的ξ电位，只有这样才能够保证负电性物质的消耗能够得到足够多的正电荷的有效补充，在满足这项条件的情况下，其才能够在现场试用。通过对其应用情况的分析，我们可以发现，正电体系作为一种阳离子体系，具有较高的阳离子化程度，而且其一般具有不超过 -20mV的ξ电位。
（三）KCl ―聚胺强抑制体系的应用：作为一种强抑制剂，KCl ―聚胺强抑制体系抑制剂以聚季胺为主，立足于其分析类型来看，其属于阳离子钻井液的范畴。因为KCl ―聚胺强抑制体系抑制剂具有非常强的抑制能力，同时还不会有油基钻井液造成的对环境的不利影响产生，所以其有十分快速的研究与现场应用，在2007年先后我国开始对其进行项目研究，并且很快的开始规模化的推广和应用。通过分析其现场应用的情况，我们可以发现在与无机盐进行配伍的时候，KCl ―聚胺强抑制剂能够产生非常强的协同配伍效应[2]。
二、钻井液工艺技术与材料方面的研究发展情况
（一）极端工艺技术的应用：因为极端化情况很容易在钻井液施工现场出现，因此推动了相应的特殊作业技术的不断发展。比如超高密度钻井液在钻进超高压地层时的充分应用，超高温钻井液技术在异常高温地区的应用等。立足于工业应用的角度而言，这一类的技术往往具有较大的局限性，首先，只有较少的地区才能够使这种极端技术的要求得到满足，这样就使其应用的范围受到了极大的限制。其次，高性能材料在这些极端技术指标的严格要求下往往具有较长的开发周期以及较高的开发难度，因此该技术仍然处于不断的开发与研究当中[3]。
（二）固控设备的发展：固控设备的进步对钻井液工艺产生了比较显著的影响，随着固控设备的进步，不仅固控系统配置方案得到了极大的优化，同时振动筛筛分能力也得到了非常大的提升。除此之外，随着不断改进的离心机以及旋流装置技术，离心机配置也实现了非常迅速的普及。通过这些技术的不断改进，出现了十分明显的效果。首先钻屑清除效率提高的十分明显，大大减少了井下情况在井眼清洁中的复杂性；其次由于振动筛筛分能力的极大提升，开始迅速的普及了细筛布的使用，从而促进劣质固相的一次清除效率的有效提升，并且实现了维护成本的降低。
在配备组合方面，振动筛下游固控装置也变得比较简单，通常情况下，先进的固控系统能够在一体化装置中全面纳入振动筛部分，采用这种方式能够使所有的固控装置的协同效能充分的发挥出来，最终实现细微粒子清除效率的不断提升。
（三）化学抑制剂的开发：研发以及使用胺基聚醚类抑制剂在化学抑制剂当中具有代表性，相对于常规的化学抑制剂而言，聚胺类抑制剂在去水化能力方面显得更强，所以在针对易破碎页岩地层作业的工程当中应用的十分广泛。未来随着相关技术研究的不断发展，在防膨去水化能力方面，化学抑制剂必然会具有更为广阔的发展前景。
（四）在钻井液技术领域纳米技术的开发与研制：在钻井液技术领域纳米技术的开发与研制应该具备以下几个方面的内容：①以作业的具体地层作为根据将所需的功能自动的衍生出来；②具备一定程度的自我修复能力；③具备一定程度的自我净化能力；④可以通过对电脑辅助功能的借助，从而能够保证钻井液日常管理的程序化的实现。作为“智能化”的工作流体，纳米钻井液目前在钻井工程中上没有得到完全的应用，这是由于其还没有将“纳米体系”的技术基础构建好，然而其却具备较为广阔的发展前景[4]。
三、结语
通过对钻井液技术的发展趋势进行分析和探讨，我们认为必须要将钻井液技术的发展突破点找到，只有这样，才能够推动钻井液技术的不断发展和完善。现在诸如油基钻井液等一些钻井液技术由于具有稳定的效果以及十分方便的操作，因此在石油工程当中应用的十分广泛，不过从目前的实际研况来看，聚合物及其衍生体系可能会具备较好的发展前景。
参考文献：
[1]庞长英，张社民，王春合.大位移井岩屑流量测量与分析[J].录井技术，2012，11（3）：33-41
[2]张民立，田增艳，刘梅全，等.大位移井钻井液体系的研发与现场应用[J].石油科技论坛，2011，30（4）：9-13
