創(chuàng)新鉆井技術(shù)是提高鉆井效率的關(guān)鍵，對(duì)改變鉆井行業(yè)前景具有重要作用。
控壓鉆井技術(shù)：未來鉆井首選方法
隨著鉆井行業(yè)應(yīng)對(duì)井場(chǎng)遇到的各種挑戰(zhàn)，用來處理井場(chǎng)難題的一種新方法便產(chǎn)生了，即控壓鉆井技術(shù)（MPD）。該技術(shù)利用自適應(yīng)鉆井工藝，在鉆探管和內(nèi)齒環(huán)處形成一個(gè)閉合環(huán)路，已成為當(dāng)前具有鉆探復(fù)雜挑戰(zhàn)井的一個(gè)大轉(zhuǎn)折�？貕恒@井技術(shù)利用智能控制監(jiān)測(cè)儀器在早期階段可以檢測(cè)注入量或失水量，且集成節(jié)流管匯所具有的自動(dòng)化性能能夠準(zhǔn)確地測(cè)量和控制井流體流入量或流出量。
該技術(shù)首次在亞太地區(qū)海上應(yīng)用，它有助于攻克與碳酸鹽斷裂相關(guān)的鉆井難題。近五年來，由于它適用于當(dāng)今的鉆井挑戰(zhàn)，其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到了認(rèn)可，并且被迅速采用�？貕恒@井技術(shù)能自動(dòng)檢測(cè)和控制流入或流出量的功能使得該技術(shù)已成為一個(gè)游戲規(guī)則的改變者，從而降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，這正是由于該技術(shù)為處理鉆井問題提供了一種主動(dòng)方法。
控壓鉆井技術(shù)對(duì)許多地層面臨鉆井挑戰(zhàn)的地區(qū)如西非和巴西，都是一種支持技術(shù)。目前威德福公司和運(yùn)營(yíng)商合作在這些地區(qū)采用控壓鉆井技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，以提高作業(yè)安全且降低風(fēng)險(xiǎn)及相關(guān)的鉆井成本。該技術(shù)給特立尼達(dá)拉島海上油井帶來了極大的好處。在這里，作業(yè)者遇到了井漏和井眼穩(wěn)定性的問題。
控壓鉆井技術(shù)（MPD）已經(jīng)從一個(gè)僅限于極端環(huán)境的應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展成為用于多種鉆井環(huán)境的首選方法。該技術(shù)可以將風(fēng)險(xiǎn)降到最小，減少起下鉆次數(shù)，降低非生產(chǎn)性時(shí)間(NPT)，優(yōu)化當(dāng)量泥漿密度。
控壓鉆井技術(shù)（MPD）及其優(yōu)勢(shì)在今天的鉆井設(shè)計(jì)中相當(dāng)普遍，以至于作業(yè)者開始要求其持久地安裝于深水鉆井船上。例如，鑒于控壓鉆井技術(shù)在西非海上深水鹽下地層方面的經(jīng)驗(yàn)，去年某運(yùn)營(yíng)商指定在建的鉆探船應(yīng)配備有全自動(dòng)化控壓鉆井技術(shù)（MPD）設(shè)備。隨后許多運(yùn)營(yíng)商也開始效法。隨著3,050米(10,000英尺)水深已經(jīng)變成常規(guī)；復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境如含鹽油區(qū)地層、碎石區(qū)、裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層以及窄密度鉆井窗口變得更加普遍；超高溫高壓、孔隙壓力和壓裂梯度問題也已變成慣例，因此，控壓鉆井技術(shù)（MPD）將成為未來鉆井作業(yè)的首選方法。
旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)助力快速鉆井
1997年，有效旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)（RSS）引入定向井，為鉆井帶來了質(zhì)的巨變�，F(xiàn)在定向鉆井能夠更平穩(wěn)、更快速地鉆探，源于AutoTrak旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)（RCLS）的技術(shù)進(jìn)步。該技術(shù)的初步應(yīng)用是針對(duì)于高成本的海上鉆井。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用在提高性能，改善成孔質(zhì)量，改變鉆井設(shè)計(jì)等方面具有巨大價(jià)值。
非常規(guī)油氣藏水平井鉆井技術(shù)的關(guān)注為改進(jìn)鉆井技術(shù)創(chuàng)建了新的道路。非常規(guī)油氣藏的開發(fā)需要泄露出盡可能多的油氣藏，以斷裂地層并釋放油氣。這些水平井可能有租賃邊界限制，因此為了最大程度地得到水平暴露，鉆井必須使用一個(gè)小半徑曲線。許多非常規(guī)油氣藏造斜率(BUR)應(yīng)用范圍是每30米（100英尺）10度到15度。以前的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)（RSS）具備的BUR性能，通常為每30米6度。貝克休斯認(rèn)識(shí)到需要一種具有更高造斜率的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，甚至要超過作業(yè)者在常規(guī)定向應(yīng)用的系統(tǒng)。
作為一種高造斜率系統(tǒng)，AutoTrakCurve旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在2012年被投放市場(chǎng)。其中鉆頭是一個(gè)重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)定性目標(biāo)，提供好的成孔質(zhì)量以及優(yōu)化ROP。鉆頭的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)與AutoTrak運(yùn)行參數(shù)匹配可以實(shí)現(xiàn)最佳定向響應(yīng)和性能。貝克休斯的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭在提高鉆具系統(tǒng)的造斜率性能的同時(shí)能保持極好的鉆孔質(zhì)量。此外，AutoTrak Curve旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)采用貝克休斯頂級(jí)或超頂級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)也能夠提高鉆井性能。
井臺(tái)批量鉆井提高鉆井效率
井臺(tái)批量鉆井不是一個(gè)新概念，近年來它一直應(yīng)用于北極環(huán)境中，將鉆井作業(yè)對(duì)凍原地區(qū)敏感的影響降低到最小程度。
但是它在非常規(guī)鉆井的意義是革命性的。這些非常規(guī)資源地區(qū)需要大量井，使儲(chǔ)層接觸和生產(chǎn)達(dá)到最大化。行走式鉆機(jī)和井臺(tái)批量鉆井能夠使頁巖作業(yè)者通過鉆探單一井臺(tái)的多口井來提高鉆井效率。
在井臺(tái)批量鉆井出現(xiàn)之前，把鉆機(jī)從一個(gè)井場(chǎng)移動(dòng)到下一個(gè)井場(chǎng)需要將其拆卸、運(yùn)輸以及在新井場(chǎng)進(jìn)行重新裝配�！澳壳耙粋�(gè)鉆井臺(tái)可以有5~10口井，它們?cè)诓煌较虼蛩骄�，”美�?guó)能源信息局表示，“一但一口井被鉆探，整個(gè)建造平臺(tái)使用液壓行走式或滑移系統(tǒng)就能被舉升和移動(dòng)到下一個(gè)井位。”行走式鉆機(jī)和滑移鉆機(jī)是鉆井最大的創(chuàng)新之一。除了提高鉆井效率，它們能夠迅速在受限空間內(nèi)進(jìn)行鉆井。最新的鉆機(jī)設(shè)計(jì)使得它們能夠在多個(gè)方向下移動(dòng)。在使用Patterson UTI APEX行走式鉆機(jī)時(shí)，該鉆機(jī)可以隨井架中排立的鉆桿進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，這為打破布井位置約束提供了很好的靈活性。
鉆井液更新升級(jí)
隨著新的化學(xué)制劑被測(cè)試，鉆井液也在進(jìn)行著更新升級(jí)。用于非常規(guī)油氣藏的水基泥漿（WBMs）的快速發(fā)展就是一個(gè)主要的變化。水基泥漿并不是這些油氣藏的最佳選擇，因?yàn)閮?chǔ)層內(nèi)往往有粘土含量，當(dāng)這些粘土與水接觸時(shí)會(huì)發(fā)生膨脹，這時(shí)在油藏描述方面提供幫助的隨鉆測(cè)井LWD成像工具采用油基泥漿是無用的。
Newpark最近推出了水基泥漿（WBMs）研究系統(tǒng)，其不僅解決了粘土形成問題，而且也解決了高溫高壓環(huán)境及深水井問題。該系統(tǒng)通過減少巖屑和處理要求將對(duì)環(huán)境的影響減至最小，同時(shí)它還提高了鉆速和降低鉆井時(shí)間及成本。
自動(dòng)化最適于鉆井領(lǐng)域
當(dāng)今“自動(dòng)化”一詞在石油天然氣行業(yè)涵蓋的各個(gè)方面仍是一個(gè)熱門話題。它可能最適合于鉆井領(lǐng)域，在該領(lǐng)域中，諸如鉆桿排放這類服務(wù)可以輕松地分配給一個(gè)智能系統(tǒng)，安全性改進(jìn)也可以快速有效地實(shí)現(xiàn)。但是，一但“鐵鉆工”和其它方面的改進(jìn)到位的話，下一步又會(huì)是什么呢？
這個(gè)問題是行業(yè)旨在開發(fā)鉆井系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展藍(lán)圖，這與鉆井承包商國(guó)際協(xié)會(huì)和石油工程協(xié)會(huì)（SPE）有很大的關(guān)系。第一個(gè)目的在于為未來出現(xiàn)的自動(dòng)化鉆井系統(tǒng)涵蓋的鉆井和完井的各個(gè)方面提供指導(dǎo)。第二個(gè)目的是告知非油氣行業(yè)專業(yè)人士，這是支持這類技術(shù)發(fā)展所帶來的機(jī)遇。
其技術(shù)缺口包括：系統(tǒng)架構(gòu)，它可以提供復(fù)雜系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的架構(gòu)，并且還考慮到了井狀態(tài)、鉆井及完井狀態(tài)、自動(dòng)化狀態(tài)以及其它的情況如天氣等的態(tài)勢(shì)感知能力；通訊系統(tǒng)，它包括協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和連接性，其未來將由物聯(lián)網(wǎng)決定；儀表和測(cè)量系統(tǒng)，其為全自動(dòng)化系統(tǒng)提供了必要的輸入；鉆機(jī)及設(shè)備，其將能實(shí)現(xiàn)真正的“工廠鉆井”；控制系統(tǒng)，其將對(duì)自動(dòng)鉆井過程調(diào)整參數(shù)有更多的了解，且能提供人機(jī)交互的合適能力；模擬系統(tǒng)和建模，其準(zhǔn)確的模擬可對(duì)機(jī)器發(fā)號(hào)指令；人機(jī)綜合，指的是井場(chǎng)工作人員的角色轉(zhuǎn)變；認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)，確定哪些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)最適用于自動(dòng)化過程。
該技術(shù)的愿景是使得鉆井設(shè)計(jì)更新成為一種互操作性體系，其可在適當(dāng)?shù)奈恢勉@探準(zhǔn)確的井，根據(jù)鉆井設(shè)計(jì)安裝套管、封隔系統(tǒng)和對(duì)井中發(fā)生的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程操作。