从人类开采石油打下的第一口井,到现在各种钻井类型,经历了从垂直井到丛式井再到水平井的发展过程。
在远古时代,人类为生存和取得地下资源就已经开始了掘井工作。古代钻井技术的发展一般可分为三个阶段:人工掘井,人力冲击钻,机械顿钻(冲击钻)。我国在利用钻井开发地下资源方面有着悠久的历史。据记载,早在两千多年前在四川就已经钻凿了盐井,并创造了冲击钻,其基本原理至今仍为人们所利用。在北宋时代,人力绳索式顿钻方法得到了发展。在1521年就钻凿了油井和火井(天然气井),1835年在四川钻成深达1200m的火井,这是当时世界上最深的井。
1901年,开始了以转盘带动钻柱、钻头破碎井底岩石并循环钻井液以清洁井底的旋转钻井方法。目前,在石油钻井中,尽管钻井目的不同,井的深浅各异,不论在陆地还是在海上,都是用旋转方法钻井,包括转盘旋转钻、井下动力旋转钻及顶部驱动旋转钻。随着现代科学技术的发展,旋转钻井工艺技术也得到迅速发展,其特点是:从经验钻井发展到科学化钻井;从浅井、中深井发展到深井、超深井;从钻直井(垂直井)、定向井发展到大斜度定向井、水平井,分支井;从陆地钻井发展到近海和深海钻井。国际现代旋转钻井技术的发展分为四个时期:
(1)概念时期(1901-1920年),这个时期内开始将钻井和洗井结合在一起,并使用了牙轮钻头和注水泥封固套管工艺技术。
(2)发展时期(1920-1948年),在这个时期内,牙轮钻头、固井工艺、钻井液等得到进一步发展,同时出现了大功率钻井设备。
(3)科学化钻井时期(1948-1969年),这个时期开展了大量的研究工作,研究钻井工艺中的内在规律,使钻井技术有了迅速发展。其主要技术成就有:水功率的充分利用(喷射钻井),镶齿、滑动密封轴承钻头;低同相、无固相不分散体系钻井液与固相控制;钻进参效优选;平衡压力钻井技术与井控技术等。
(4)自动化钻井时期(1969年至现在),在这个时期发展了钻进参数自动测量、综合录井、随钻测量技术;计算机在钻井中得到广泛应用;优化钻井、自动化钻机、井口机械化自动化工具、井眼轨迹遥控及自动闭环控制等新技术、新工艺、新设备也应运而生。