石油天然气钻探(卷名：地质学)
oil and gas drilling
经过地质调查、地球物理勘查后，选择油气聚集最有利的钻孔位置，用钻探技术钻穿油气层，以达到检验物探资料、了解井下油气地质勘查资料，求算油气储量，提供开发远景情况为目的的钻探工程，简称油气钻探。油气钻探与地质岩心钻探的原理基本相同。只是油气井比较深（一般1000～7000多米）,口径大（一般开孔915毫米）,终孔216毫米，采用大型钻机，一般根据岩屑记录地层、取心比较少。
钻探工艺 油气井的钻探工艺主要包括：①钻进。破岩成屑，由钻井液携至地面。②取岩心。仅在油气层位及换层部位，为了解含油气情况及岩石物理性质与化学成分，要取少量岩心。在钻探过程中，要观察、研究岩屑与岩心，作出钻井的地质剖面图，称录井。③测井。用电、声、放射性探测等手段，识别岩性与油气水层。④注水泥固井。下入一层或多层套管，在管外与井壁之间灌注水泥，使其固结，以强化井筒的承压能力，并为在套管顶部装防喷器、控制井喷、进行压井等作业创造条件。⑤中测。钻遇油气层时，立即用钻杆测试器在油气层未遭到污染、损害之前，测出油气的原始生产能力及地层参数。如在完钻后测试，还可根据生产能力的大小，决定是否下入油层套管。⑥射孔完井。下入油层的生产套管用射孔弹射穿，然后下入油管、装地面采油树，替清水诱喷。⑦试井与生产，也叫完井测试。自下而上分层测试其地层压力、地层温度、不同回压下的油气产量。计算油气的最大产量，确定安全可采产量。为了计算储量及相互对比，还要取油气流体样品在常温常压或高温高压下进行实验分析。试井作业完了，即可投产。
海洋油气钻探 在海洋勘查和开发油气，是近代海洋地质勘查工作的发展。它需要用大型钻探船或平台装载钻探设备在滨海或近海进行钻探。钻探船有单体、双体之分（适应水深为 30～200米）。平台有坐底式（适应水深小于30米）及插桩式（适应水深约90米）固定式平台，以及半潜式浮动平台（适应水深大于200米）,可根据实际需要选用。固定平台航行到位并抛锚固定后，其钻探工艺与陆地钻探基本相同。但钻探船与半潜式平台，因允许在水深5％的范围内随风浪漂移颠簸,随潮汐上下起伏，所以通常采用伸缩钻杆或大钩补偿器以补偿钻柱的升沉（因长钻杆柱的柔性较好，故不必补偿其摇摆）。用伸缩隔水管和挠性接头以补偿隔水管的升沉与摇摆。但仍须根据船位仪的显示，调节锚链的松紧，以校正船位。以半潜式平台（见彩图）为例，钻一口油气探井的具体工艺为：①用岸上电台无线电系统或卫星定位系统,精确测定井位及锚位,并抛下指示锚标。抛锚就位，调准船位。②用钻杆送井口盘至海底，作为海底井口。③用导向臂沿导向绳下入 915毫米的钻头开始钻进,钻至下导管深度。④用钻杆将导向架及762毫米的导管一同下入。导管入井，导向架坐于井口盘上。注水泥固井后；取出送入的工具。⑤下入660毫米钻头,钻至表层套管的深度后，将井内海水换为泥浆以保护井壁。⑥下入508毫米的套管、坐于762毫米的导管头上注入水泥固井，使水泥返至海底井口。⑦下入连接器防喷器组及隔水管系统等全套水下器具。至此，便可与陆地一样正常钻探和完井。
发展趋势 近年来，油气钻探技术发展迅速。开发了涡轮钻、电钻及螺杆钻钻探新技术；实现了空气和泡沫冲洗、电动钻探（交流-可控硅整流-直流）；发展了定向钻井、超深井钻探（深于6000米）。由常规钻探发展到以下3种钻探；①喷射钻探,利用钻头喷嘴每秒大于100米的高速射流破岩、排除岩屑。②平衡钻探,使钻井液的液柱压力与地层压力接近相等，以防止污染、损害油气层。③优化钻探，用计算机采集、处理、反馈钻探参数，使钻探工程的整体经济效果达到优化。
为了进一步提高钻速、保证钻井质量，必须采用计算机辅助钻探，研制高耐磨性钻头、高强度钻杆、各种防斜器具、随钻测量仪等。为了取得原始承压地层岩心，需开发新型压力密闭取心工具，同时又需继续研制新型的钻井液处理剂与净化设备，发展钻井液流变性能的调控技术，完善中途测试技术，地层压力检测技术以及新型完井液等。
正在研究的新技术、新方法：①把喷射、平衡、优化钻探三者结合起来，用计算机优选水力参数与其他钻探参数。②提高钻机和钻井泵的工作能力，强化水力参数，发挥水力破岩作用。③进一步完善聚合物钻井液及净化技术。
参考书目
郭学增编：《最优化钻井理论基础与计算》，石油工业出版社，北京，1987。