苏义脑

（中国石油集团工程技术研究院，北京 102206）

0 引言

石油是当代人类社会的主要能源和战略物资，影响国计民生和国防安全。要把深埋在地下数百米乃至数千米的原油和天然气开采出来，就要进行钻井和建井作业，以形成沟通地下储集层和地面的油气通道。因此，油气井工程是石油工业上游业务的重要组成部分，是一个集钻井、完井（含固井）、测井、测试、采油、井下作业及增产改造等多个工艺环节、多学科和多专业交叉的技术领域，而井下控制工程学则是研究井下控制问题和技术的分支学科。本文阐述井下控制工程学产生的技术与学术背景，论述井下控制工程学的学科框架、基本问题和主要研究内容，总结井下控制工程学30年来在中国的研究进展，并对井下控制工程学的未来发展做出展望。

1 井下控制工程学的性质、目的和任务

1.1 井下控制问题的普遍性

在石油开采中，很多工程问题，如勘探、钻井、完井、测井、采油、修井等均与油井有关。各种井下生产与作业过程都普遍存在控制问题。仅以钻井作业的井下控制为例，就涉及到安全控制、质量控制和成本控制等3方面的多种控制问题（见图1）。针对每一个控制问题，都可以研发一种或多种控制方式的控制工具或系统。这些均属于井下控制工程学的研究范畴。

图1 钻井作业的井下控制分类示意图

1.2 井下控制问题的特征和难点

井下控制问题有其固有的特征和难点，这是由油气井结构、井下作业环境和载荷性质所决定的。……