盡管世界對新能源的呼聲越來越高，對環保的要求越來越苛刻，但世界對油氣資源的強大需求仍然勢不可遏，這就要求石油上游技術在以下方面進行創新：
地質勘探
物探采集新系統
法國地球物理賽賽爾公司４２８ＸＬ采集系統可應對更多地震道數、更高精度數字檢波器以及觀測系統更大靈活性的需求。系統數字檢波器芯片采用微機電傳感器系統，傾斜角度可達±１８０度；電源功耗降低３０％；３個水平分量可置入地下與大地更好地耦合；實時帶道能力達１０萬道；以太網無線傳輸速度達１００兆字節／秒。
菲爾佛爾德公司深水獨立節點地震數據采集系統Ｚ－３０００系統只需常規拖纜方法１／３的時間就能完成測量任務，以同樣的成本可同時滿足長偏移距和寬方位角采集，在各個方向能解決傾斜一致性問題，是解決復雜構造成像的理想工具。數據記錄的環境噪聲極低，可以實現多分量采集。
輸入／輸出公司無纜陸上地震采集系統ＦｉｒｅＦｌｙ系統采用微型采集站方式、無纜連接、單站單道、三分量（全波）數字檢波器采集；內置ＧＰＳ可自由擺放以避免復雜地表的影響；重量輕、易搬運；可以相對自由地開展野外采集，大幅度提高采集道數。
巖石物理與油藏地質分析
美國TerraSciences公司開發的油藏地質與巖石物理分析系列軟件TerraStation，在微機和Unix工作站上皆可運行，是一個巖石物理與油藏地質分析一體化軟件，適用于油田勘探開發研究的整個過程。Ter鄄raStation可利用任意測井曲線進行交互對比，剖面對比既可單獨處理直井、斜井，又可對兩者同時進行處理；具有先進、完整的對單井和多井測井資料進行處理并進行巖石物理解釋的功能，能對眾多測井公司采集或處理的數據進行井眼校正，具有確定性和隨機性解釋模型；提供成像測井處理與解釋兩個功能模塊；可提供快速合成地震記錄；可根據標準測井系列計算一系列烴源巖地球化學參數；提供了確定斷層是否具有封堵性的分析工具。
三維可視化
三維可視化技術對于提高地震勘探、鉆探的精確度和成功率有重要意義。美國AVS公司的核心產品——AVS/EXPRESS開發版，包括圖形顯示、數據可視化、圖象處理、數據庫管理和用戶接口等5個軟件包，形成了一個具有交互式開發功能的先進的可視化軟件系統。地震勘探三維可視化技術是對各種復雜的地質模型和三維地震數據進行描述，并在三維立體空間顯示，可提高地震勘探和鉆探的準確度和成功率，也是地震成像處理的重要技術基礎。
遠探測聲波反射波測井儀
遠探測聲波反射波測井儀器可探測井眼周圍１０米的地質結構，了解井外儲層橫向變化或裂縫向外延伸發育情況，以適應復雜非均質儲層勘探要求。該儀器源距加長；發射探頭工作頻率低、功率大，并采用相控陣方式發射；接收探頭采用寬頻、高靈敏度接收探頭，徑向分辨率和縱向分辨率都大為提高。
海底測井
海底測井技術仍處在發展的初期階段。英國電磁地質服務公司(EMGS)正在研究優化稀疏海底測井幾何學，該方法的成功將使后續地震采集投資鎖定于油氣發現概率更高的地區。
根據已進行的三維數據測量結果可以更好地優選和確定井位，并可能在鉆井之前提供儲量估算值。對于更深的探測目標，已經開發了室內軟件包，可以模擬任何水深的三維測量網格，以評價特定目標是否可以探測。對于淺水目標，目前已在60米淺水區進行了成功測試。
由于海底測井能直接測量流體飽和度值，隨著分辨率的提高，海底測井數據在油藏監測中將發揮重大作用，該技術對氣體監測尤其有用，因為海底測井數據對高氣體飽和度敏感。將海底測井數據與其他地球物理數據進一步綜合，可改善碳酸鹽巖、火成巖和鹽巖體周圍復雜地質環境的解釋。高分辨率三維測量需要使數據密度在現有水平上提高100～1000倍，利用測量船或自動水下船只拖拽的接收器拖船取代大量的海底接收器節點，是今后10年的努力方向。
鉆井工程
水平井技術
水平井鉆井技術發展的趨勢是向自動化、智能化、輕便化和經濟化方向發展。在多學科交叉的影響下，大位移鉆井技術、側鉆水平井鉆井技術、分支井技術、徑向水平井技術、欠平衡鉆井技術、連續油管技術應運而生。當前的導向鉆具、測試工具和作業控制都日趨智能化，系統中單一工具的智能化正促進全系統的智能化，并向著微型化發展。鉆井信息日益數字化，鉆進過程逐步變成一個可用數字描述的確定性過程。
全旋轉指向鉆頭的導向系統
全旋轉指向鉆頭的導向系統能夠更好地控制井斜和方位，壽命更長，與鉆頭選擇無關，可降低卡鉆和失效等風險。系統由導向部分、電子和傳感器部分和動力模塊組成。這是第一套利用井底鉆具組合全部都可以旋轉的指向鉆頭的旋轉導向系統，具有防止巖屑在井底鉆具組合周圍積聚、減少壓差卡鉆和倒劃眼等優點。
固井技術
殼牌公司新型“鉆井”固井液技術提高了
鉆井液和固井液的相溶性，實現了第一、二界面的良好分隔和膠結強度。
新型泡沫固井技術美國哈里伯頓公司研制的泡沫水泥漿由凈漿、氮氣、穩泡劑及水泥漿處理劑組成，密度最低可達到0.72克/立方厘米，有利于提高泥漿頂替效率，在高溫高壓條件下具有更好的韌性，滲透率較低，作業成本低廉。
“短候凝”固井水泥漿體系是一種短候凝、短過渡、高早強、低失水、微膨脹的水泥漿體系。由BJ公司開發的“短候凝”固井水泥漿體系已成功運用于泰國灣油田。
防竄固井技術美國塔拉巴尼等人通過室內實驗證明，通過磁鐵礦可消除發生在套管和水泥之間的氣竄；通過添加一種特殊的材料能在一定程度上消除井壁上濾餅對水泥膠結的不利影響，防止井眼與水泥之間的氣竄；添加合適的彈性材料，可消除水泥凝固期間的壓力變化。
高強度鉆桿
復合材料鉆桿通過在卷筒上纏繞碳纖維然后應用一種環氧基復合材料覆蓋并密封而成，重量輕，具有高強度重量比、超高的抗腐蝕能力以及增強的抗疲勞能力。
鋁合金鉆桿鋁合金鉆桿與復合鉆桿的優點基本相同，可以用于某些大位移井和水平井中，不足之處是屈服強度相對較低。
鈦合金鉆桿在大位移井和深水鉆井應用中優勢明顯勢，具有高度抗腐蝕、沖蝕和良好的耐疲勞特性，但對疲勞缺口相當敏感，成本高昂。
超高強度鋼是較好的解決方案。165級鋼使其產品的強度重量比相對S-135鉆桿提高了22%，僅比鈦鉆桿低15%。但其應用障礙是鋼的延展性和剛性之比降低。
陸上鉆機技術
由Veristic技術公司設計的具有快速安裝和拆卸特點的火箭鉆機，井架部分可以壓縮，無需拆卸即可運輸；通過井架底座上面的專有起升裝置，井架和整個鉆臺可以一次升到工作高度，在運輸過程中保持不動；在鉆機運輸過程中，游動滑車和頂部驅動裝置在井架上部不動。
Nabors公司的254型鉆機是現代化的可控硅整流器電動鉆機，擁有高容量的泥漿和氣體處理能力，可選泥漿處理，具有在墊塊鉆井井位短距離滑動的能力，配備遠程遙控井控和井下鉆柱組合。
套管鉆井和尾管鉆井
套管鉆井和尾管鉆井可以應用于衰竭砂巖、孔隙壓力變化快的問題區域的鉆井中，已逐漸進入主流鉆井市場。套管鉆井技術是指用套管代替鉆桿向鉆頭傳遞水力和機械能量，對鉆頭施加扭矩和鉆壓，在鉆井同時下套管的鉆井技術。尾管鉆井是指用常規鉆井工藝鉆到一定井深后，用鉆桿柱與尾管鉆井系統連接，并通過該系統實施鉆井，鉆進和下尾管在同一個作業過程中完成的鉆井技術。套管/尾管鉆井的井底鉆具組合(BHA)有多種選擇，包括帶有傳統測量和測井儀器的可回收式BHA，和鉆達設計深度后固入井中的不可回收式BHA。
油氣開采
采油設備進展
有桿采油設備低矮型、前置式、緊湊型無游梁長沖程等抽油機能夠適應各種自然地理條件的需要；液壓缸式、增大沖程游梁式等抽油機能夠適應高含水、含砂、含石膏、含石蠟等石油抽汲和稠油低滲透油層的開采；斜井抽油機、叢式井抽油機、雙驢頭抽油機、雙井平衡抽油機、緊湊型抽油機等能夠適應垂下井、斜井、
定向井、叢式井、水平井抽汲的需要；適應深井抽汲的大型抽油機最大載荷達到2130千牛，最大下泵深度達到4420米；美國研制出沖程長度為30.48米的超長沖程抽油機以適應長沖程抽油的需要；為節約動力消耗，還研制出異相型、前置式、大圈式、輪式、玻璃鋼桿、六連桿等新型節能抽油機。
電動潛油泵ESP公司研制的大排量高效電潛泵可提高機組在磨蝕條件下的工作特性和延長運行壽命；俄羅斯制造的隔膜泵克服了一般電動潛油離心泵在低排量時效率低的缺點；Unico公司的變頻控制器功率達到22.4千瓦，可完全進行電機保護和診斷；Gentrilift公司研制的旋流分離器，通過使含氣液流“旋流”轉動進行氣液分離。
螺桿泵采油美國泵系統服務有限公司設計出排量高達1272立方米／日的多葉片螺桿泵；BWM泵公司生產的液潛和電潛馬達驅動螺桿泵，依靠動力液和井下電機以及齒輪減速裝置在井下實現對螺桿泵的傳動；高地公司生產的螺桿泵專用變頻驅動裝置易于調整泵速，無需水力驅動和變換傳動帶及滑輪槽輪就可使其與實際生產吻合；巴赫自動泵控制器能根據給定程序和油井狀態使螺桿泵以最佳速度工作。
氣舉采油技術美國圖爾薩大學研制的氣舉優化設計軟件，綜合應用多相流理論研究、井筒內溫度分布研究、套管壓力不穩定性研究等多項新成果，使得模型更精確、界面更友好。在氣舉方式上，國外出現了一種噴射氣舉，借助射流泵注入高壓高速氣體，實現對油管內液體的舉升。
智能油田技術
殼牌公司開發的新一代無線遠程終端設備，可以發射高強度輸出信號，還可對井間信號智能處理和多次反射。安裝在每口井上的這種設備都可作為一個自轉發器，信號經幾次跳轉可最終到達主接收站。
新型微生物采油
美國泰坦采油公司利用油田現有的微生物，注入一種無葡萄糖的配方營養素，通過改變微生物的表皮特性，促使它們在油藏中變得活躍，主動尋找并包圍砂巖和碳酸鹽巖地層中的油滴，驅替并分裂油滴，顯著增加原油
采收率。該技術只使用當地原有的微生物，并可以使用喜氧和厭氧細菌。該技術培養微生物的頻率為3～6個月，簡單、高效、廉價、對環境完全無害。
碳捕集和封存技術
碳捕集和封存每年可減少1.91億噸溫室氣體排放量。據此可以假設，到2030年碳捕集和封存能夠將油氣工業的排放量減少30%，2050年減少60%。
常規鉆井只能采收大約40%的原油，通過將二氧化碳泵入地層，不僅可減少排放，而且可以提高采收率，同時大大節約用水。該技術對于開采煤層甲烷氣、致密地層天然氣和其他非常規資源也很重要。
重油開采
重油降黏比較突出的有兩個新裝置：精確燃燒公司（PCI）的催化燃燒蒸汽發生器和EDSG系統公司的電熱井下蒸汽發生器，兩種新裝置都將有源元件放置在井底接近稠油油層的位置。PCI公司的催化燃燒蒸汽發生器系統需要的進料是空氣、甲烷和水，蒸汽和燃燒產物在原油中溶解，降低原油黏度，同時加壓的氣流驅使降黏的重油進入生產井。EDSG公司的電熱井下蒸汽發生器需要的進料只有水和電流，使用碳電極生產等離子控制電弧，使水蒸發成為蒸汽，水膨脹產生的壓力迫使高溫蒸汽進入地層，降黏增產。
水平井火燒油層英國巴斯大學研發的水平段注空氣技術(THAI)系統使用一種將空氣通過一口垂直深井噴射到油層的系統，然后再點燃。礦床內升高的熱度能夠減少重油黏性，使其排入一口水平井，然后再升到地面，采收率高達70%～80%。
重油穩定性快速分析儀由法國與英國合作研制，能在15分鐘內完成重油中所含瀝青質的穩定性測定，測量結果準確、重復性高。
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