深井超深井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

仇亞治(長城鉆探工程公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司，遼寧 盤錦 124010)

隨著全球能源的逐年短缺，社會經(jīng)濟高速發(fā)展對石油等主要能源的需求逐年遞增，油氣田的采掘逐步向深度發(fā)展。深井、超深井的鉆探技術(shù)不斷發(fā)展。我國對深井、超深井的概念的定義是4.5到6公里的井深為深井，6公里以上為超深井。深井、超深井技術(shù)比較發(fā)達的美國。上世紀30年代末，第一口深井就誕生在那邊，深度超過了4.5公里的深井界限。超深井也是在上世紀40年代末誕生在美國。[1]80年代，蘇聯(lián)鉆出了全球超過10公里的深井，達到12.8公里，是至今為止最深的深井。美蘇德在深井、超深井技術(shù)研究領(lǐng)域處于世界先進水平。

1 我國該技術(shù)的發(fā)展歷程

在中國，深井、超深井技術(shù)引進的較晚，起步較遲。我國的第一口深井誕生在產(chǎn)油大市——大慶，深度到達4.7公里，這是我國深井、超深井鉆探技術(shù)發(fā)展的第一個階段，這是上世紀60年代中期到70年代中期。第二個發(fā)展時期是70年代中后期到80年中期的十多年，在這個期間，中國又在川署之地鉆探出6公里以上的超深井，這一口井的鉆探成功將我國從掌握深井技術(shù)推向掌握超深井技術(shù)的國家行列，開始我國超深井鉆探技術(shù)研究。80年代中期到現(xiàn)在，我國東、西部油氣田的發(fā)掘，塔里木等一系列地區(qū)石油儲量的探明，開啟我國深井、超深井大范圍應(yīng)用的先河。

2 主要難題

第一，地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。[2]在我國，地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，像四川等西部地區(qū)屬于盆地結(jié)構(gòu)，山川鄰里，河流密布，地殼運動頻發(fā)。如果在這些地區(qū)開展井眼鉆探難度很大，不僅要克服巖石層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來的壓力多變化，而且要克服裸眼深度大，井周壁的安全性能難以保證等困難。地層深度過大后還有攻克超高溫、高壓的考驗。同時還有來自山形陡峭、巖石層堅硬、地質(zhì)內(nèi)部應(yīng)力不均、巖石層斷裂不良高密度氣體等各種地層復(fù)雜造成的難題。這些問題不僅影響勘探工作的開展，而且導(dǎo)致設(shè)計鉆探方案時，缺少科學(xué)依據(jù)，鉆探過程中的不確定因素增加，使得鉆井方案設(shè)計缺乏有效的針對性，嚴重的會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

第二，我國的深井、超深井技術(shù)的研究有待進一步深入。雖然我國現(xiàn)在掌握了該技術(shù)的一些核心內(nèi)容，但是相比發(fā)達的美德等國家，還是存在一定的技術(shù)差距、裝備落后的問題。例如，勘探過程中有關(guān)地址結(jié)構(gòu)的探明和表示存在明顯的技術(shù)空白點。變壓力、堅硬地層高水平穩(wěn)定鉆探技術(shù)存在不足。變化溫差大、耐磨損等鉆探裝備還比較落后。一些處理復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的工序流程不夠行之有效。

3 發(fā)展現(xiàn)狀

首先，鉆井的地層條件評測技術(shù)已經(jīng)進入到合理發(fā)展的時期。預(yù)計地質(zhì)結(jié)構(gòu)縫隙內(nèi)壓力和一些鉆探參數(shù)。[3]有些地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該項技術(shù)的斜井鉆探技術(shù)發(fā)展比較成熟，我國在該領(lǐng)域內(nèi)，沖出了通常理論的束縛，渦動概念的提出有效突破這一項瓶頸。國外在打直領(lǐng)域注重自動化和液壓技術(shù)的引進。例如，自動定向、導(dǎo)向、直鉆井技術(shù)，有效防止打斜打歪的情況。其次，該項技術(shù)在鉆速提升方面有了長足的進步。該領(lǐng)域研究的重點在于鉆頭、鉆桿等鉆具的裝備技術(shù)研究，除此之外，還有導(dǎo)向、非平衡、氣體鉆探技術(shù)研究可以有效提高鉆探速度，現(xiàn)在還有就是利用氣體鉆探結(jié)合先進的鉆具，鉆探速度是以前的3到4倍。大大縮短的井田的出油出氣速度。再次，對于耐高溫的研究也是有一定發(fā)展。最先是耐140度左右的材料的研制成功，后來是200度高溫，再后來是270度。現(xiàn)在的耐高溫主要依靠油、水、氣三種。油基質(zhì)相對比較可靠、不易被電解、耐高溫限度高，但是費用比較大，水基質(zhì)主要是費用較低，更容易循環(huán)進入環(huán)境中。最后，鉆井裝備方面現(xiàn)在也有了進步。在美國和歐洲一些國家已經(jīng)有8到9種自動鉆探設(shè)備，基本滿足了現(xiàn)代設(shè)備的需求。一些配套裝備（交車、送鉆等）的技術(shù)水平有了長足的發(fā)展。但是中國還有很多裝備需要進口美國和歐洲一些國家的。

4 發(fā)展趨勢

經(jīng)過近80年的發(fā)展，深井、超深井鉆探技術(shù)有了長足的發(fā)展。很多配套技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域有了突破性的變化，有關(guān)裝備也是可以滿足該技術(shù)的基本需要。以后該項技術(shù)可能還向以下幾個方向發(fā)展。第一，更加集成、自動化程度更高，信息提取更加便利，實現(xiàn)鉆探、監(jiān)測等多環(huán)節(jié)自動閉環(huán)發(fā)展。第二，更加注重鉆探率的提升，實現(xiàn)有效利用能源。第三，更加關(guān)注巖石層鉆進效率的提升。

5 結(jié)語

我國深井、超深井鉆探技術(shù)研究起步比較晚，但是發(fā)展速度迅猛。經(jīng)過不到50年的發(fā)展，我國基本掌握的該項技術(shù)，并呈現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展的趨勢，但是也要看到我國在該領(lǐng)域還有很多需要研究的空間。目前，我國該技術(shù)研究可能分成3個步驟。首先是近期技術(shù)研究方面。對預(yù)知地殼壓力、利用氣體介質(zhì)鉆井、高效液介質(zhì)、套管等鉆井技術(shù)進一步鉆研技術(shù)，改善裝備。其次，較遠期技術(shù)研究方面，進一步拓展該項技術(shù)現(xiàn)在涉及領(lǐng)域研發(fā)，對有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，進一步研究可拓展空間，對于沒有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，加大研發(fā)力度，有效推動該技術(shù)涉及裝備國產(chǎn)化進程。最后，前沿性研究方面。利用較長一段時間尋找深井、超深井鉆探技術(shù)中存在的全球性難度，主動投入資金和人力，加大研發(fā)力度，努力突破該項技術(shù)的發(fā)展瓶頸，使得我國掌握該項技術(shù)的所有核心內(nèi)容和自主的知識產(chǎn)權(quán)，例如“水槍”破除巖石層技術(shù)、智能化自動鉆探技術(shù)、光束鉆探技術(shù)等。總而言之，作為該行業(yè)的技術(shù)工程人員，更加要找準該技術(shù)中存在的一些實際操作問題并提出改進方案，促進該技術(shù)的不斷發(fā)展。

[1]何金南，劉建立，李娟.國內(nèi)外深井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[R].山東德州：中國石化石油勘探開發(fā)研究院德州石油鉆井研究所，2003.

[2].張東海，席繼強，賈建明.國外鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].斷塊油氣田，2000，（5）：64-68.

[3].王關(guān)清，陳元頓，周煜輝.深探井和超深探井鉆井的難點分析和對策探討[J].石油鉆采工藝，1998，（1）：1—7，17.