隨著全球經濟發展對油氣資源的需求量日益增加、油氣勘探開發的不斷深入，能源行業對鉆井裝備與技術的要求越來越高。作為石油天然氣工業的核心施工環節,鉆井是一項投資巨大的風險性工程，鉆井裝備的優劣直接影響著鉆井速度、鉆井安全和鉆井經濟效益，而勘探施工環境的復雜化對鉆井裝備適應不同操作情況的能力也提出了更高要求。
　　
　　目前，鉆井的投資占整個石油勘探開發投資的50%以上，是影響油氣勘探開發整體效益的關鍵因素。鉆井技術的進步對石油天然氣工業的發展有著舉足輕重的作用。

　　針對鉆井行業對裝備可靠性、功能性與技術智能化越來越高的需求，世界各大石油公司紛紛以引進或研發先進技術和高端鉆井裝備的方式，提高鉆井完井的工作效率，促進技術集成以實現項目一體化解決方案，提高鉆井完井技術的自動化、智能化及人性化水平，從而實現油田開發的經濟利益最優化。

　　精悍化鉆機催生效率質變

　　更小更緊湊的鉆機結構，一直是各大石油公司致力于實現的發展構想，也是當今鉆機技術發展的探索方向。作為鉆井作業最重要的“重武器”，精悍化的鉆機能夠在適應傳統鉆機同等的工作環境的情況下，達到減少能耗、加快施工速度的目的，同時能夠滿足復雜作業環境，如海上油井、灘涂等對技術與精度的要求，使鉆機的適應能力進一步提高，同時也降低了作業成本，實現經濟效益優化。

　　在促進鉆井系統精簡效率化的方案中，殼牌公司提出了一系列完整的構想。殼牌開發了地表防噴器系統，該系統是能夠在深水域及更加不穩定的海況中工作的海底高科技裝置，使2至3代的鉆機能夠在需要4至5代鉆機的條件下進行鉆井作業，從而顯著降低了隔水管的作業時間及巨大而復雜的常規海底防噴器組的安裝，可以用小規模作業的鉆井耗費實現深水鉆井作業。

　　殼牌公司將無立管泥漿回收系統與地表防噴器結合構成海底隔離裝置，使之在深水作業中實現比常規防噴器更加優化的效率與能力。目前該系統工作的最大水深是5000英尺（約1500米）、配合套管尺寸達到45英寸。殼牌公司已經在5個鉆井平臺的22口井使用了地表防噴器系統，累計水深已達到9400英尺。

　　同時，殼牌公司正在進行一種高端慣性頭性鉆機、鉆井船的研發。該鉆機結構相比傳統鉆機將更加緊湊，工作更有成效。而新型鉆井船在建造和作業耗費遠低于第五代鉆井船的情況下，依然能夠實現與第五代作業鉆井船相當甚至更好的作業績效。另一方面，該鉆井船具有適應從熱帶到極地作業環境的能力，能大幅降低燃料消耗，節省作業時間。該鉆井船使用罐頭式鉆井平臺，節約井架的大量空間，可以用做準備工作、鉆機配套設施的安放。這種鉆井船集中體現了殼牌在鉆井作業上輕捷精悍并高效的發展構想。

　　效率與成本一直是鉆井技術研究人員致力于加以控制的因素。哈里伯頓公司推廣的多分支井技術，適用于輕質原油水下裝置、利潤微薄的稠油開采、腐蝕性高溫或超壓油氣藏等不同作業條件的多種項目開采，并且具有低風險及節省作業成本的特點。而套管鉆井，被威德福公司定義為“挑戰未來的先進技術”，通過將套管當作鉆柱的方式，采用一個可鉆碎的鉆頭鉆進，達到目的深度之后把鉆頭留在井眼內，從而省略了起鉆工序即可進行固井作業。使昂貴的鉆機費用得以節省，建井成本全面降低，停鉆時間也大大縮短。威德福公司也對鉆井工作的靈活性進行了全方位的探索，該公司將惡劣環境定向設備與緊湊型測井系統相結合，使系統能夠適應不同溫度、不同作業環境、不同軌道面及不同壓力狀況下的鉆井條件，進一步提高測井質量，構成靈活的傳輸方式流程。各大公司正通過不同方式推進技術革新，使鉆機作業向輕質高效的方向不斷發展。

　　自動化鉆機促進智能生產

　　隨著計算機、通訊及網絡技術的廣泛應用，鉆井作業的自動化逐漸成為可能并持續發展。自動化鉆機更高的智能水平，能夠減少人工作業，提高鉆井生產的精確性，還能保證生產的安全系數，提供成熟的一體化鉆完井的解決方案，使鉆井技術更加有價值地得到使用。

　　自動化是殼牌鉆井發展的核心方向，而實時作業中心則是殼牌智能化發展的集成。殼牌鉆井自動化智能化系統示意圖清晰表明了殼牌如何將先進技術與遠程監控相結合，從而實現鉆井流程的自動化、智能化。

　　殼牌在其全球鉆井業務中廣泛推廣了可控壓鉆井和機械比能優化的理念。其中比能優化技術能夠計算出鉆井時破巖的能量消耗，通過優化措施，使破巖能量消耗降到最低，實現最大鉆井效率。這一技術可以降低人為偏好的影響，從而選擇鉆井最優方案，使鉆井工序最大程度減少人為的干擾，也使時間得到最大程度的節約。

　　貝克休斯也廣泛推行套管鉆井和隨鉆擴眼技術，簡化擴眼工具部件，減少鉆井過程中的振動，從而提高鉆井系統的可靠性。挪威NOV公司最新研發的海洋鉆井升沉補償技術中所包含的主動浪涌補償絞車和主動浪涌補償吊機，也大幅度提高了鉆井工序的效率，減少鉆井施工耗時，并提出了在海洋鉆井中諸多困難的合理解決方案。

　　威德福公司對控制壓力鉆井技術進行了深度開發，并推廣了特殊精確控制鉆井。相比標準精確控壓鉆井，特殊精確控壓鉆井能更好地控制井筒內的當量循環密度，使其在更惡劣情況下仍小于破裂壓力梯度，使泥漿比重低于孔隙壓力梯度的情況下仍控制井筒內壓力待于地層孔隙壓力，從而消除泥漿比重過高對鉆井精確性的影響。同時威德福還使用一整套控制壓力鉆井設備，最大限度的提高鉆井的自動化水平，通過井涌自動檢測和控制、精確測定地層孔隙壓力、精確測定地層破裂壓力梯度，使鉆井工序對困難的檢測與解決能力進一步提高，減少誤差所帶來的對能量與裝備的損耗。

　　自動化生產所推進的智能化生產方式，是鉆井施工的必然發展趨勢，也是石油天然氣工業發展的更高層次要求。對工作流程和結果誤差率的控制，能使鉆井生產變得更加可控，生產效率和HSE水平也得到顯著增強。

　　人性化促進HSE水平提升

　　人工作業及高難度、高風險作業內容的比重，是衡量現代油氣工業安全水平高低的重要標準。鉆井作業的人性化是鉆井生產自動化、智能化水平發展的必然結果，自動化技術水平能夠縮減人工作業量，并最大程度規避高風險作業可能帶來的對施工人員的人身傷害。

　　殼牌目前正極力推行的集成鉆井優化方案，是通過自動化推動整體鉆井工序人性化的典型之一。鉆井自動化技術的引入和自身作業運作能力的提高，是集成優化方向的技術支持，而廣泛且高素質的作業人員，是推動鉆井集成的基礎。加強人員素質培訓，提高員工能力，能夠加速實現鉆井的效率優化和裝備的自動化，而提供完善的培訓教材和對職工角色與職責的重新定義，同時完善作業工具及醫療配備等措施，為系統的自動化發展提供支持之余，也帶動了HSE整體水平的提高，使工作環境的衛生及安全條件更加完善，實現了人性化-自動智能化-效率化的激發式一體化發展，“把難活重活交給技術，把智力活簡易活交給員工”的目標得以實現。

　　殼牌的實時作業中心，則實現了人與技術在鉆井工序中的角色置換。實時作業中心在充分利用自動化技術、利用人工智能的力量在施工前線的同時，也讓人類的決策與操控能力在后方得以充分發揮，同時也提高了施工安全系數，以遠程操控的方式實現人與裝備的互動，使人在鉆井施工中處于更高的統領作用，達到與技術的一體化和諧運作。

　　其他國際石油公司，在推行人性化鉆井生產方式方面，也進行了有益且具有突破性的探索。貝克休斯開發了實時隨鉆數據測量和處理系統，在下鉆之前對井下鉆井環境進行全面勘測，在提高鉆井效率、減少無謂的鉆頭磨損之余，也將前期工作做充分，減少了可能的安全事故，并讓作業人員盡可能遠離可能出現危險的現場。

　　以效率為根，以人性為本。隨著油氣勘探環境的進一步復雜化，鉆井裝備與技術的更新換代也會由此不斷加速，鉆井工具的分工將會向著輕簡化和自動化的方向進一步細化。而高度自動化的鉆機，能夠最大程度地減少人工作業的工作量與工作風險，從而實現以自動化促進效率化，以效率化提高人性化的發展構想。