隨著油氣勘探開發進入更惡劣的環境，石油天然氣工業將更多的精力投入到鉆井和完井上，以創新技術提高北極、深水和高壓高溫(HP/HT)的井下作業為目標。

　　殼牌石油公司在美國阿拉斯加州楚科奇海和巴倫支海上，開始了鉆井作業;埃克森美孚與俄羅斯石油公司合作研究北極，由此，石油天然氣工業正在進入更惡劣氣候條件中，尋求石油和天然氣儲量。創新者也正努力預測行業對北極氣候環境中油氣開發的需求。同時，深水鉆井與西非、東非、巴西和美國墨西哥灣的海上生產將呈現逐步上升趨勢，在這些最有利勘探目標區，安全也越來越受重視。

　　在許多這樣的惡劣條件地區中，更深的儲層增加了對高溫高壓的挑戰。石油天然氣工業利用提高惡劣環境中開采效率的新井下工具與工藝，解決這些更具挑戰性的問題。

　　與此同時，在全球范圍內，更加受人關注的頁巖層，也正推進油氣工業研發新型工具與技術，幫助頁巖開采實現生產最大化。

　　北極作業鉆井船

　　由韓國三星重工巨濟造船廠(Geoje shipyard)為瑞典Stena鉆井公司建造的第一艘冰區航行鉆井船。對于新建“Stena IceMAX”號鉆井船，Stena公司已經獲得了殼牌全球鉆井的五年合同，該船是世界上首艘采用動力定位、雙井架帶有冰區十1A1級船級符號的超深水鉆井船。

　　該船是為北極環境條件實施安全而又高效作業設計的。它的排水量為98000公噸，總長度為228米(752英尺)，寬為42米(138.6英尺)。該船能夠鉆探到10,700m(35,310 ft)總深度，且在3,030m(10,000 ft)水深中，以現代化設備可容納180人，主要特點包括船體冰級為PC-5，安裝有6個5500kW的ICE-10冰級符號的方位推進器，甲板起重機可以在-30℃的環境下操作，符合耐寒基本要求。

　　據悉，殼牌將使用該鉆井船鉆探它的第一口深水項目即法屬圭亞那(French Guiana)海上作業。

　　鉆井液

　　鉆井液是為替代瓜爾膠而研發的。瓜兒膠替代物可以應對兩個問題——來自瓜爾豆的殘留物和瓜爾供應的不確定性——由哈里伯頓公司研發的。該公司在市場上發現了一種聚合物，就是瓜膠特征有效的替代物，且沒有任何殘留物，被認為是PermStim產品的基礎。

　　哈里伯頓增產措施銷售經理Ward Dempsey說：“我們還需要良好的支撐劑輸運，因為我們需要將大量的砂置于裂縫網絡中。”

　　哈里伯頓公司應用具有導控性的PermStim，首先在落基山脈地區DJ盆地中29口直井，其次，在威利斯頓盆地(Williston)40口水平井和綠河盆地(Green River basin)20口井。

　　該鉆井液被哈里伯頓用于鷹福特(Eagle Ford)鉆井中，導致了更強的返排能力，從而提高生產。據相關項目負責人表示，正是由于增加了一個PermStim系統，能夠算出用了多少清潔液，并且具有更少的殘余流體。因此，四口作業井的出產量增加了約20%。

　　另一種是高溫鉆井液，它由斯倫貝謝子公司M-I SWACO公司推出的適用于超高溫條件下的新型鉆井液即Rhadiant抗高溫非水基鉆井液體系，它消除了鉆井液產品的老化，并防止了井壁垮塌問題，這為改善測井條件提供了薄濾餅。

　　M-I SWACO公司總裁Joe Bacho表示，隨著井筒接近260℃(500℉)臨界值，需要鉆井液確保在井組成和裸眼井測井的整個過程中持續穩定一致的性能。

　　Rhadiant鉆井液體系的特別制定，維持一個穩定的流變剖面。即使在靜力學條件延長時，這種鉆井液體系仍保持極端溫度下的穩定性。穩定的流變性和極薄濾餅為測井、套管和固井作業清除障礙。這些特征能夠保證精準的射孔位置、優化完井和改善儲層描述。

　　連續油管鉆井

　　根據AnTech公司，在堪薩斯科羅拉多邊境堪薩斯Niobrara地層的淺儲層中，五口連續油管鉆井(CTD)中最后兩口井，在垂直孔中使用鉆井泥漿獲得成功。

　　最后兩個水平井的增斜井段用泥漿鉆探時使用8½鉆頭。其中。第一水平井鉆得垂直深度(真垂深)為332米(1090英尺)，側向位移大于442米(1450英尺)。另一個水平井所鉆得垂直深度(真垂深)為334米(1096英尺)，側向位移為336米(1103英尺)。

　　這是固態陀螺儀首次用于定向隨鉆測量，可為所有傾斜度提供可靠的數據(垂直井、水平井和增斜井段)，甚至它可以在套管中精準定位。

　　井下工具

　　結合定向精度，為優化目標層的布井方式，斯倫貝謝子公司PathFinder公司為最初的分層界限推出了具有鉆頭井斜、伽馬射線成像功能的iPZIG工具。

　　該井下工具是專為非常規石油和天然氣市場與高效鉆井研發的，其服務可以更好地定向控制，直接定位后面的鉆頭，有助于精準鉆井。儲集層巖性變化和井底鉆具定位被確定，從而使導向決策在生產帶的時間更長。

　　“iPZIG服務是惟一的工具，提供整個自然伽馬射線成像數據與近鉆頭動力傾斜,”該公司總裁 Derek Normore說，“地質導向迅速調整井眼軌跡，這降低了定向鉆井風險，并允許最佳井位在關鍵井段中。”

　　該服務已成功在北美和澳大利亞的煤層氣、重油、頁巖的現場測試。據相關人士表示，根據實時成像確定的地質特征有助于地質導向的解釋。

　　控制壓裂起始點，貝克休斯研發了控制水力壓裂起始點的DirectConnect，這增加了油藏接觸面，它主要是通過使用裸眼封隔器，隔離多級壓裂和球驅動滑套，使壓裂處理轉向地層。

　　隨鉆測井

　　巖石物性測量。斯倫貝謝公司推出了無源脈沖中子隨鉆測井(LWD)服務，該服務以脈沖中子發生器技術為基礎，NeoScope提供了靠近鉆頭的實時測量，在整個鉆井環境中指導解釋。

　　“基于緊湊設計和脈沖中子技術，該服務系統節約了鉆井時間，降低了風險，并提供了一套全面的巖石物性測量。”斯倫貝謝鉆探測量相關負責人表示。

　　該技術已經在30多個國家的200多個作業現場進行了測試，結果表明，NeoScope服務系統不僅提供了高質量鉆井數據，而且還降低了作業及技術相關的風險。例如，該服務用于采集非洲定性鉆井中一組完整的巖石物性測量數據。由NeoScope測量所采集的數據為用戶節省了七天時間，同時提供了成功評估該井所需要的數據。

　　隨鉆聲波測井儀。因為頁巖的超低滲透性，實現經濟上可行的生產速度需要水平鉆井和水力壓裂。復雜頁巖儲層的水平井要求為成功的布井方式和最大油氣開采獲得實時井下數據。

　　作業者依靠隨鉆測井工具(LWD)獲得的數據確定甜點，優化布井方式，并制定壓裂和增產方案。

　　鉆井隔水管

　　由海洋工程公司研發的兩個復合泡沫塑料用于鉆井隔水管，作業深度達4,545m(15,000ft)。“更深水域中的鉆井作業，例如墨西哥灣和巴西海上作業，要求安裝超重隔水管，”國際業務開發負責人Jim Hamilton表示，“要求達到這些水深作業的機械性能在增加，同時可用浮力不能減少，因此，泡沫濃度的降低就是為了改進機械性能”。