目前，石油钻井技术科学化的主要特征是以钻井信息化、智能化为特点向自动化钻井迈进时期。这一时期主要技术成就有：(1)发展了井下信息实时检测技术,如随钻测量、随钻测井、随钻地震、随钻地层评价和钻井动态数据实时测量,使钻井过程中井下地质参数、钻井参数和井眼参数能够实时测量、传输、分析和控制；(2)开发了井下导向和井下闭环钻井系统；(3)发展了有利于发现新油气层和提高油田采收率的新钻井技术和方法，如欠平衡压力钻井、水平井钻井、多分支井钻井及连续油管钻井；(4)随着IT产业和网络技术的应用，为提高石油行业勘探开发、数据应用和经营管理水平而进行的钻井系统信息化网络建设等。  

1.现代钻井技术主要进展

1.1 随钻井下测量与评价技术

定向井中使用的MWD与近钻头测斜器(MNB)配合使用,可以随钻测得井斜角和方位角，求出井眼实时偏差矢量，实现几何导向。随钻测井  (LWD)可进行地层电阻率、体积密度、中子孔隙度和自然伽马测井，已成为标准的LWD，可进行实时地面传输和井下仪器芯片内储2种记录。

随钻地震(SWD)是利用钻井期间旋转钻头的振动作为井下震源，传递的振动信息经加工处理,可以实时获得各种地层参数(如层速度、钻头前方反射界面的深度等)，根据获得的各种地质参数可以估算出钻头前方待钻地层的各项储层岩石参数和地层性质，使发现油气层成为可能，从而提高探井成功率。其次，随钻地震获取的信息是油藏未被污染的原始参数，对制定保护油气层和油藏描述工作有重要价值。另外，由随钻地震剖面得到井身轨迹的空间曲线及井身参数值，为井眼轨迹控制提供地质导向依据，使井眼轨迹准确“入窗中靶”，实现实时地质导向。  

地质导向技术(GST)是在MWD、LWD和SWD技术基础上发展起来的一种前沿技术，是使用随钻定向测量数据和随钻地质评价测井数据以人机对话方式来控制井眼轨迹的钻井技术。它是以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹的钻井。使用随钻定向测量和随钻地层评价测井数据进行地质导向钻井,可以随时知道钻头周围几米范围内的地质特征、钻头与地质界面以及地层流体界面的相对位置，因此可以控制钻头始终在油气层中行进。  

1.2 井下动态数据实时采集、处理与应用技术

传感检测技术和微电子技术的进步，开发出了钻井动态传感检测元件和高速数据监测及处理应用系统(DDS)，实现了钻井动态数据在井下采集和诊断，然后将诊断结果传输到地面，以有效地对井下钻具的运动状态进行控制。  

1.3 井下闭环钻井技术

闭环钻井技术是信息化、智能化钻井向自动化钻井迈进中发展起来的集成化钻井技术，包括以下6项工作：⑴  地面测量，主要包括钻井液录井和钻井参数地面测量；⑵ 井下随钻测量，即采用MWD及LWD测量井下几何参数和地层参数；⑶ 数据采集和地面计算；⑷  数据整体综合解释，主要包括把测量数据解释成有用参数以指导作业,并用“人工智能”把世界范围内专家经验应用于井场；⑸ 地面操作控制自动化；⑹  井下操作自动控制，主要是利用“智能”型井下工具和可控的井底钻具组合进行控制。整个钻井作业过程分别由井下和地面两大操作系统完成。从环路系统来看，可以将闭环钻井系统分为井下闭环和地面闭环两大系统。  

1.3.1 井下闭环钻井的发展阶段

井下闭环钻井的发展经历了井下开环钻井阶段、井下半闭环钻井阶段、井下闭环钻井阶段和全闭环钻井阶段。其中，全闭环钻井阶段是钻井技术发展的最后阶段。即井身轨迹控制完全离开人的干预，井下采用智能化钻井系统，地面监控和操作采用规范的自动化系统。在地面控制中心,由计算机控制整个钻井作业系统，井下智能钻井系统则带有独立的微电脑。  

1.3.2 井下闭环钻井的导向工具和方法

⑴ 滑动式导向工具  滑动式导向工具的特点是作业时钻柱不旋转。钻柱沿井壁轴向滑动,可改变井眼的井斜角和方位角，能连续控制井眼轨迹的方向。这种导向方法目前仍占主导地位。其导向工具主要有弯壳体马达或弯接头与导向动力钻具组合。滑动式导向方法存在的主要缺点有:①  摩阻问题；② 井眼清洁问题。在水平钻井、大位移井和大斜度井中更为突出。

⑵  旋转式导向工具。由于导向时钻柱连续旋转，钻柱轴向摩阻和井眼清洁问题得到改善。典型的旋转式导向工具为可变径稳定器。通过在地面遥控操作，改变井下稳定器的直径来改变井下动力钻具组合的力学特性。但旋转导向使用可变径稳定器导向，有其使用局限，它只能用于简单的二维井身剖面(垂直井防斜和水平井导向)，对于复杂轨迹和特殊井眼必须研制井下全方位可调导向工具。由于上下行通道信息传输难度和效率问题，只能将微处理器移到近钻头处形成井下闭环回路。目前井眼轨迹全方位可调井下工具主要是可控偏心器。  

1.4 水平井和大位移井钻井技术

1.4.1 水平井钻井技术

水平井钻井技术作为常规钻井技术，目前已应用于各类油藏。其钻井成本不断降低，甚至有的水平井钻井成本只是直井的1.2倍，而水平井产量则是直井的4～8倍。2004年，中原油田钻井院在油田内外施工完成了七口水平井.  

1.4.2 大位移井钻井技术 大位移井(ERD)

包括大位移水平井，是指水平位移(HD)  与垂直深度(TVD)的比大于2以上的定向井和水平井，当比值大于3时,则称为特大位移井。旋转导向技术及其工具——变径稳定器和可控偏心器应用，解决了钻柱摩阻增大和清除井内钻屑问题，使大位移井钻井技术得以向前发展。同样与使用先进MWD、LWD、SWD、FEMWD、GST及井下闭环钻井技术是密不可分的。大位移井钻井技术对海上钻井、海油陆采具有更突出的经济意义，将是21世纪发展的先进钻井技术之一。  

1.5 多分支井及重入井钻井技术

多分支井是指在1口主井眼的底部钻出2口或多口进入油气藏的分支井眼(2级井眼)，甚至再从2级井眼中钻出3级井眼。主井眼可以是直井、定向斜井和水平井。分支井眼可以是定向斜井、水平井或波浪式水平井。多分支井可以在1个主井筒内开采多个油气层，实现1井多靶的立体开采。多分支井可以从老井也可从新井再钻几个分支井眼(或者再钻几个分支水平井)。从老井中钻分支井眼称原井再钻(Re-entry)又称重入井钻井。重入井钻井不仅可利用老井为主井筒，又可充分利用油田已有的管网、道路、井场及其它设施，效益极高。  

现在已建立了多分支井分级体系，简称TAML (Technology  Advancement Multi  Laterals)分级体系。按TAML分级，将多分支井完井方法分为1～6S级。TAML是按多分支井的3个特性来评价其技术和完井方法分类的。3个特性是连通性(Connectivity)、隔离性(Isolation)  和可及性(可靠性、可达性和重返井眼能力，Accessibility)。目前世界上用得最多的是4  级完井。虽然多分支井在完井方法上还在进一步攻关和完善中，但预计这项技术在21 世纪初将得到更大的发展，将成为石油工程的主导技术之一。

1.6 欠平衡压力钻井技术

欠平衡压力钻井又称有控制的负压钻井。欠平衡压力钻井具有以下优点：⑴避免井内液体进入地层，减少对油气层的污染和损害；⑵及时发现新的油气层，特别是低压低渗油气层；⑶消除了钻井时井内液柱压力对岩屑的“压持效应”，可大幅度提高机械钻速，并避免钻井液漏入地层和粘附卡钻事故；⑷可边钻井，边开采油气，提早使油气井投产。但采用欠平衡钻井是有条件的,主要条件是:⑴应有完善的井控设施；⑵无水层；⑶井壁稳定性良好。欠平衡压力钻井技术,适应了勘探过程中及早发现油气层和开采过程中提高油井产能和油气采收率的要求，越来越广泛地得以应用。中原油田从1994年开始推广欠平衡钻井技术，在本油田濮深5井、白21井、毛8井、文古2井运用了欠平衡钻井技术，另外，还为克拉玛依油田、青海油田、江苏油田等国内其它油田企业提供了欠平衡钻井技术服务。  

1.7 连续油管和小井眼钻井技术

1.7.1 连续油管钻井技术

连续油管(简称CT)  钻井技术是为了适应多分支井、原井重钻(包括老井加深、侧钻)、过油管钻井、小井眼钻井和欠平衡压力钻井需要发展起来的新技术。其优点主要是：设备简单，起下钻容易，不接单根，井控安全，投资少和钻井成本低。目前已研制出高强度大直径(89mm  和127mm)连续油管、小直径井下马达、高扭矩导向工具、井下钻具组合和多路传输接头等工具，为连续油管钻井创造了条件，与普通侧钻方法相比，费用可节省40%。  

1.7.2 小井眼钻井技术

初小井眼钻井的目的主要是减小钻头尺寸，相应减小套管尺寸和钻柱尺寸，有利于减小钻机负荷，从而节约钻井成本并提高钻井速度。但随着钻井技术的发展一大批先进的钻井工艺技术问世，如侧钻水平井、分支水平井、多分支井、重入井、连续油管钻井和欠平衡钻井都要采用小井眼钻井来完成，给小井眼钻井技术赋予了新的技术内涵，使小井眼钻井进入了新的高潮时期。  

2.现代石油钻井技术发展趋势

综合当今国际石油工业的发展趋势和钻井技术的发展，不难看出石油钻井技术的发展趋势主要有：  

(1)以提高勘探开发的综合效益为目标，向有利于发现新油气藏和提高油田采收率方向发展；

(2)以信息化、智能化为特点，向自动化钻井方向发展。

2.1 发展方向—发现新油气藏和提高油田采收率

20  世纪末，国际石油产业可持续发展面临严峻挑战，即寻找新的石油资源越来越困难，加之主要产油国家，油田开发多进入中后期，产量迅速递减，而石油需求量却越来越大，且油价攀升，突破60美元/桶。在此背景下，各大石油公司加大科研投入，对寻找新油气藏和提高采收率给予了格外关注。石油钻井界和相关服务公司在发展信息化、智能化钻井技术基础上又开发了有利于发现新油气藏和提高采收率的新钻井技术。如欠平衡压力钻井、水平井及分支水平井钻井、大位移井钻井和多分支井钻井技术，对原有的老井重钻技术、小井眼钻井技术和连续油管钻井技术也给予了新的技术内涵，这些技术最显著的技术目标是以最直接的钻井方式沟通油气藏，以最原始的状态打开和保持油气藏，从而达到最大限度地开采油气藏，获得最好的经济和社会效益。  

2.2 以信息化、智能化为特点,向自动化钻井方向发展

20世纪80年代中期以后，国际石油钻井中使用随钻测量、随钻测井、随钻地震、随钻地层评价、钻井动态信息实时采集处理、地质导向和井下旋转导向闭环钻井等先进技术以来，钻井技术发生了质的变化，其变化特征为：  

(1)  钻井信息数字化。在钻井过程中，井下地质参数、钻井参数、流体参数和导向工具位置及状态的实时测试、传输、分析、执行、反馈及修正,钻井信息向完全数字化方向发展。越来越脱离人们的经验影响和控制，钻井过程逐步成为可用数字描述的确定性过程。  

(2)  工具和作业智能化、集成化。当前的导向钻具、测试工具和作业控制都日趋智能化。一项由国际数家公司组成，1990年开始，历时5年，耗资950万美元开发的集成钻井系统(IDS)和集成钻井作业系统(IDO)获得成功，是钻井系统及操作智能化的体现。而近年地面自动控制的导向钻井工具和随钻地层评价测试系统(FEMWD)开发成功,更体现了工具和作业智能化趋势。  

3.21世纪钻井技术展望

(1)  21世纪前20年，以信息化、智能化为特点的导向和井下闭环钻井技术将得到进一步发展，使钻井技术步入自动化钻井阶段。

(2)  21世纪前20年，国际石油界将进一步扩大井下闭环钻井技术在水平井、大位移井、多分支井、连续油管钻井和欠平衡压力钻井中应用，并完善配套这些技术，以大幅度提高油气采收率。  

(3)  原井再钻技术，将在已开采油气井中以重新加深、侧钻或钻多分支井等方式，开采地下剩余油气，提高油气采收率。

(4)  采用以信息化、智能化为特点的上述新钻井技术可望从根本上解决目前存在的部分难以开采的特殊油气藏，如高含水油藏、低渗透油气藏、#blogoil#藏和薄油层的开采问题。也会显著提高深探井、超深探井的勘探成功率。  

利用钻井手段和方法提高油气采收率，将会在21世纪成为世界各石油公司的共识，会越来越得到普遍的关注和重视。