創(chuàng)新鉆井技術(shù)是提高鉆井效率的關(guān)鍵，對改變鉆井行業(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)對井場遇到的各種挑戰(zhàn)，用來處理井場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)處形成一個閉合環(huán)路，已成為當前具有鉆探復(fù)雜挑戰(zhàn)井的一個大轉(zhuǎn)折。控壓鉆井技術(shù)利用智能控制監(jiān)測儀器在早期階段可以檢測注入量或失水量，且集成節(jié)流管匯所具有的自動化性能能夠準確地測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，由于它適用于當今的鉆井挑戰(zhàn)，其優(yōu)點已經(jīng)得到了認可，并且被迅速采用。控壓鉆井技術(shù)能自動檢測和控制流入或流出量的功能使得該技術(shù)已成為一個游戲規(guī)則的改變者，從而降低風險發(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方法。
控壓鉆井技術(shù)對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營商合作在這些地區(qū)采用控壓鉆井技術(shù)進行作業(yè)，以提高作業(yè)安全且降低風險及相關(guān)的鉆井成本。該技術(shù)給特立尼達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)可以將風險降到最小，減少起下鉆次數(shù)，降低非生產(chǎn)性時間(NPT)，優(yōu)化當量泥漿密度。
控壓鉆井技術(shù)（MPD）及其優(yōu)勢在今天的鉆井設(shè)計中相當普遍，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，去年某運營商指定在建的鉆探船應(yīng)配備有全自動化控壓鉆井技術(shù)（MPD）設(shè)備。隨后許多運營商也開始效法。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)導向系統(tǒng)助力快速鉆井
1997年，有效旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)（RSS）引入定向井，為鉆井帶來了質(zhì)的巨變。現(xiàn)在定向鉆井能夠更平穩(wěn)、更快速地鉆探，源于AutoTrak旋轉(zhuǎn)導向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)（RCLS）的技術(shù)進步。該技術(shù)的初步應(yīng)用是針對于高成本的海上鉆井。旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)的應(yīng)用在提高性能，改善成孔質(zhì)量，改變鉆井設(shè)計等方面具有巨大價值。
非常規(guī)油氣藏水平井鉆井技術(shù)的關(guān)注為改進鉆井技術(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)導向系統(tǒng)（RSS）具備的BUR性能，通常為每30米6度。貝克休斯認識到需要一種具有更高造斜率的旋轉(zhuǎn)導向系統(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)導向系統(tǒng)在2012年被投放市場。其中鉆頭是一個重要組成部分，可實現(xiàn)定性目標，提供好的成孔質(zhì)量以及優(yōu)化ROP。鉆頭的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)與AutoTrak運行參數(shù)匹配可以實現(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能保持極好的鉆孔質(zhì)量。此外，AutoTrak Curve旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)采用貝克休斯頂級或超頂級發(fā)動機也能夠提高鉆井性能。
井臺批量鉆井提高鉆井效率
井臺批量鉆井不是一個新概念，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，使儲層接觸和生產(chǎn)達到最大化。行走式鉆機和井臺批量鉆井能夠使頁巖作業(yè)者通過鉆探單一井臺的多口井來提高鉆井效率。
在井臺批量鉆井出現(xiàn)之前，把鉆機從一個井場移動到下一個井場需要將其拆卸、運輸以及在新井場進行重新裝配。“目前一個鉆井臺可以有5~10口井，它們在不同方向打水平井，”美國能源信息局表示，“一但一口井被鉆探，整個建造平臺使用液壓行走式或滑移系統(tǒng)就能被舉升和移動到下一個井位。”行走式鉆機和滑移鉆機是鉆井最大的創(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)進行鉆井。最新的鉆機設(shè)計使得它們能夠在多個方向下移動。在使用Patterson UTI APEX行走式鉆機時，該鉆機可以隨井架中排立的鉆桿進行圓周運動，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
隨著新的化學制劑被測試，鉆井液也在進行著更新升級。用于非常規(guī)油氣藏的水基泥漿（WBMs）的快速發(fā)展就是一個主要的變化。水基泥漿并不是這些油氣藏的最佳選擇，因為儲層內(nèi)往往有粘土含量，當這些粘土與水接觸時會發(fā)生膨脹，這時在油藏描述方面提供幫助的隨鉆測井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環(huán)境的影響減至最小，同時它還提高了鉆速和降低鉆井時間及成本。
自動化最適于鉆井領(lǐng)域
當今“自動化”一詞在石油天然氣行業(yè)涵蓋的各個方面仍是一個熱門話題。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智能系統(tǒng)，安全性改進也可以快速有效地實現(xiàn)。但是，一但“鐵鉆工”和其它方面的改進到位的話，下一步又會是什么呢？
這個問題是行業(yè)旨在開發(fā)鉆井系統(tǒng)自動化發(fā)展藍圖，這與鉆井承包商國際協(xié)會和石油工程協(xié)會（SPE）有很大的關(guān)系。第一個目的在于為未來出現(xiàn)的自動化鉆井系統(tǒng)涵蓋的鉆井和完井的各個方面提供指導。第二個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)中實現(xiàn)自動化的架構(gòu)，并且還考慮到了井狀態(tài)、鉆井及完井狀態(tài)、自動化狀態(tài)以及其它的情況如天氣等的態(tài)勢感知能力；通訊系統(tǒng)，它包括協(xié)議標準和連接性，其未來將由物聯(lián)網(wǎng)決定；儀表和測量系統(tǒng)，其為全自動化系統(tǒng)提供了必要的輸入；鉆機及設(shè)備，其將能實現(xiàn)真正的“工廠鉆井”；控制系統(tǒng)，其將對自動鉆井過程調(diào)整參數(shù)有更多的了解，且能提供人機交互的合適能力；模擬系統(tǒng)和建模，其準確的模擬可對機器發(fā)號指令；人機綜合，指的是井場工作人員的角色轉(zhuǎn)變；認證和標準，確定哪些行業(yè)標準最適用于自動化過程。
該技術(shù)的愿景是使得鉆井設(shè)計更新成為一種互操作性體系，其可在適當?shù)奈恢勉@探準確的井，根據(jù)鉆井設(shè)計安裝套管、封隔系統(tǒng)和對井中發(fā)生的變化進行實時遠程操作。