“生命禁區”里鉆探大國深度
——記中國石油天然氣集團“深地復雜油氣藏鉆完井關鍵技術創新與工業化”項目團隊

蔡巧玉

油氣資源是人類生存和文明發展的重要物質基礎。長久以來，國際間的競爭愈發激烈，油氣資源日益成為保障一個國家強盛發展的“底氣”。我國是一個油氣資源生產大國，但同時更是油氣資源的消耗大國。近幾年間，我國的油氣需求量以及對外依存度持續攀升，能源安全問題已經成為制約我國高質量發展的一大瓶頸。

油氣藏勘探開發業務的特性決定了這是一項逆水行舟的艱巨事業，不進則退。作為保障國家能源安全的主力軍，中國石油人必須有破冰前行、不斷創新、挑戰極限的信念和斗志。隨著全球石油工業勘探開發的不斷深入，走到今天，淺層油氣藏基本已經開發殆盡，深部地層油氣藏的勘探開發成為重點。據統計表明，世界新增油氣儲量60%來自深部地層，而我國83%深地油氣有待探明和開發。為此，習近平總書記特別提出了關于能源革命、向地球深部進軍的重要戰略思想。堅持走深地復雜油氣藏鉆完井工程的可持續發展之路，推動我國深層和深水復雜油氣勘探開發工程技術進步，是保障我國油氣能源供給安全的必由之路。

塔里木盆地是國家最重要深地油氣戰略接替區，深地油氣資源成為塔里木石油人當前和未來油氣勘探開發的重要領域，隨著深地油氣勘探開發的深入和復雜程度的提高，對工程技術的要求和依賴也進一步提高，使得工程技術也面臨著前所未有的難題和挑戰。

深地復雜油氣藏鉆完井工程是一項復雜的系統工程，需要有科學的理論、先進的技術及裝備、高素質的人才隊伍和科學的管理作為支撐，它是一個國家或企業鉆井完技術綜合實力的體現。

以胥志雄為首的項目團隊，依托“大型油氣田及煤層氣開發”國家科技重大專項、中國石油重大專項，對標國際前沿工程技術，歷經十余年產學研用聯合攻關，突破了深地復雜壓力系統安全封隔、復雜難鉆地層快速鉆井、極端環境下井筒完整性三大關鍵技術瓶頸，大力發展深層、超深層復雜結構井鉆完井技術，實現提速、提質，成為實現油氣效益開發的重要保障。

鉆完井關鍵技術的進步和突破，使得以往久攻不克、沒有經濟效益的油氣資源逐步得到挖掘和有效的開發，深地復雜井鉆完井技術的快速發展，拓展了油氣勘探開發的縱深和空間。近兩年，塔里木油田實現了7000米超深井鉆井常態化，并已具備萬米鉆井能力，每年鉆探6000米以上超深井超過110口，占到我國超深井鉆探的一半以上。“十三五”以來，鉆探的7000米以上超深井占到我國超深井數量的75%以上，成功鉆探輪探1、克深21等6口8000米以上超深井。以胥志雄為第一完成人的“復雜超深層鉆完井關鍵技術及應用”榮獲了2019年中石油科技進步獎一等獎，他們用科技利器強力支撐起油氣持續穩產上產，交出了一份閃亮的“成績單”，在“生命禁區”里鉆出大國深度。

攀登“地下珠峰”

8882米！比世界最高的珠穆朗瑪峰還要多出34米。

這就是2020年1月19日成功出油出氣的輪探1井鉆入地殼的深度，一舉打破了亞洲紀錄，成為亞洲陸上第一深井。在此之后的試油階段又創下封隔器坐封位置、電纜穿孔深度等多項最新紀錄。這一切都標志著塔里木油田深地復雜油氣藏鉆完井工程達到了世界陸上領先水平。

鉆探深度樹起新地標，能夠取得這樣的成績，與胥志雄團隊多年來堅持不懈地鉆研深地鉆完井技術分不開，作為項目帶頭人，他說：“這口井的成功更加激勵我們科研人員持續攻關，進一步追尋大場面。”

據胥志雄介紹，輪探1井位于新疆輪臺縣境內，目的層為寒武系肖爾布拉克組，對塔里木油田建設3000萬噸大油氣田、尋找戰略接替層系具有重要意義。但是，輪探1井地質資料極度匱乏，尤其在井深6800米后可參照的鄰井資料幾乎為零，面對著超深、超高壓、超高溫、高含硫等鉆探難題，存在溢流、垮塌、鉆具易疲勞損壞等風險，現有鉆完井技術面臨著極大的考驗。

“埋藏更深，壓力更大，工藝技術更為復雜，我們鉆探的理論和技術也必須更新換代，能否攻克這些難題，關系到整個氣田能否順利投產。”擺在胥志雄和他團隊面前的是一系列嶄新課題，更是一次超越自我的挑戰！

早在20世紀80年代，石油地質屆就已公認塔里木盆地地質結構是世界罕有的復雜與獨特，油藏深度為國內之最，也為中國陸上鉆完井工程的難度之最，要想在如此深的油藏進行鉆井施工，其難度等同于在地下七八千米精確制導實現百步穿楊。

滿深1井獲高產油氣流

團隊成員們并沒有被困難嚇倒，他們迎難而上，無數次在圖紙前凝神苦思，收集一切可能收集到的資料，開展相關實驗，加班加點研究計算，探討方案。自2018年6月28日開鉆以來，胥志雄和他的同事們常駐鉆井現場，加強井控管理，細化各開次施工方案。加強液面監測，預防溢流事故發生。加強鉆具探傷，及時更換保養，全力保障生產組織安全平穩運行，一點點地勾勒出了可通往8800米以下的“尋寶路徑”，開啟了地下深層油氣寶庫的大門。

項目團隊堅持工程地質一體化，精細地質分層研究，從井身結構、鉆具抗拉、水力學等方面開展優化論證。優化設計井身結構為四開四完，備用五開五完。優選定制小接箍高強度鉆桿及配套膠皮護箍，增加鉆具抗拉強度，減少對套管的磨損，確保井筒完整性。根據現場實際情況試驗和摸索出目的層鉆進的最佳鉆井液配方與體系。開展水泥漿體系高溫性能評價實驗，確保超高溫固井安全施工，為目的層固井做好充足的技術儲備。針對輪探1井地層巖性特征，在輪南地區首次采用防斜控斜的垂直鉆井技術，優選X516定制鉆頭，較常規PDC鉆頭提速約17.6%。最終，這口井實現安全高效鉆進，也刷新了取芯、測井亞洲最深紀錄。

技術的突破加快了我國石油天然氣工業從深層走向超深層的步伐，推動了塔里木油田天然氣勘探開發有質量、有效益、可持續發展，也使我國向世界提供了一份完整的深地復雜油氣藏鉆完井關鍵技術的“中國方案”與“中國智慧”。

在油氣工程技術領域，鉆井深度一直是一項重要指標，也是科技研發力量的一塊試金石，已然成為一個國家科技力量的綜合體現。然而在20多年前，我國深井超深井鉆井技術與國外先進水平還存在著很大差距。尤其是與美國、俄羅斯等國相比，我國井下復雜和事故時效多、鉆井周期長、費用高，主要表現在地層工程特性參數預測精度低，復雜層段井眼失穩嚴重，高陡構造井斜嚴重，鉆具事故較多，難鉆地層的機械鉆速低，防斜打直未配備先進的垂直鉆井系統，鉆井液體系與處理劑配套應用效果差，井口機械化與自動化整體水平低，尤其是先進的鉆井、測井工具還依賴于進口。業內有專家甚至坦承，我國深井超深井鉆井技術與國外先進水平的差距約為5～10年，而井下工具及測量儀器方面與國外先進水平差距在10～15年。

尤其是在歷經“整體擠壓、分層變形、垂向疊置、聯動遞進”多期構造變形，油氣藏埋深普遍在6000～10000米的塔里木盆地，它甚至被地質學家形象地比喻為“一個被摔碎的盤子，然后又被踹了幾腳”，可見地理構造極其復雜，鉆完井工程技術面臨的都是“全球少有、國內獨有”的難題。

由于技術水平有限，在沒有立項攻關之前，為了開發深地復雜油氣藏，塔里木油田曾先后報廢了4口井，損失超十億元，從而令眾多國內外技術服務公司望而卻步。這么大的鉆完井難度，也嚴重制約了塔里木盆地石油勘探開發的步伐，如果沒有相應的技術出現，就意味著我國有一大部分的油氣資源將難以利用，我們只得望油興嘆，所以，對中國石油人而言，深地復雜油氣藏鉆完井技術的研發和應用迫在眉睫。

面對挑戰，塔里木石油人“坐不住”，也“等不起”。從20世紀90年代初期，研究人員就開始圍繞鉆完井技術難題展開科技攻關。他們長期深入塔里木盆地等地的石油鉆井平臺，了解工程施工情況，分析解決施工難題，為鉆完井技術進步奠定堅實基礎。當時年輕的胥志雄也在風霜雨雪的錘煉中得到了成長，成為了今天的中堅人物。

為加快我國超深井研究步伐，中石油塔里木油田分公司承擔起超深井鉆井技術研究這一國家重點科技攻關課題，他們與國內石油院校、企業共同攻關，組成課題組。中石油集團高度重視超深井鉆井技術研究，投入大量資金用于設備更新改造、工藝技術研究和隊伍人員培訓。

胥志雄在行業會議上發言

作為項目帶頭人的胥志雄帶領團隊經歷了調研和學習、引進與消化吸收再到同塔里木實際情況相結合的獨立創新，通過反復攻關實踐，使得超深井鉆井技術從理論到工藝均取得了長足的發展和進步。隨著鉆井裝備和配套工藝技術的不斷進步，新技術新工藝的成功研發和應用，獲得了巨大的技術成果，鉆達了以前不能鉆達的深度和層位，發現了以前發現不了的油氣藏，鉆探能力顯著提升，鉆井速度大幅提高，經濟和社會效益顯著改善。

回顧10多年前，塔里木盆地打第一口7000米超深井的時候，用了將近兩年的時間。而10多年后的今天，再鉆一口同類型同深度的井平均鉆完井周期已經下降到200天左右。“如果把以前的速度比喻為普快列車的話，現在就是高鐵速度。”胥志雄自豪地說。

破解“世界級難題”

6000米、7000米、8000米……曾經傳統的觀點一次次被顛覆，入地深度的紀錄一次次被打破。超深層油氣田的勘探開發，這個過去的“冷門”近些年來已然越來越成為“熱點”，更被視為各大油田油氣開發新的增長點。以胥志雄為代表的塔里木石油人就是在這樣的壓力和鞭策下，十年如一日地持續攻堅，不斷創新，向極限發起挑戰。

他們明白，提速提質的前提，就是加大科技創新力度，只有提升科技實力，才能讓之前的禁區不斷“解禁”。現代鉆井技術已不單單是構建油氣通道，而是成為提高勘探發現率、開發采收率的技術，其整體朝著更深、更快、更便宜、更清潔、更安全、更聰明的方向發展，向信息化、集成化、智能化方向發展，目標是降低“噸油成本”，實現效益最大化，全方位支持油氣勘探開發。

塔里木盆地受斷裂運動影響，埋深普遍大于8000米，地層極其復雜，很多鉆井工程師都感嘆：“在這樣的復雜地質條件下，深井、超深井鉆井就是天天在跟一些世界級難題打遭遇戰！”這里主要目的層超深、超高壓、超高溫、強腐蝕地層具有壓力系統多、壓力窗口窄、穩定性差、可鉆性差等特點，鉆井工程面臨“斜、噴、漏、卡、塌、毒、硬”等諸多技術難題。

鉆到一定深度，每向下再延伸一米，都要克服極大的困難。胥志雄回憶起當初面對的各種挑戰：從地下100米到地下8000米，溫度由100℃升至230℃以上，地層壓力由70兆帕增加到130兆帕以上，普通的井下工具由于經受地熱與摩擦熱的雙重炙烤，會變軟，甚至“軟得像面條”，傳統的井身結構設計方法難以保證順利完鉆，常規的鉆探技術“打不成井”；鉆探要穿越高陡巨厚礫石層、強蠕變復合鹽層和強研磨裂縫性儲層三大世界公認的鉆井“禁區”，常規鉆探技術“鉆得慢”，極大限制了產能建設的時效性與新井產量的到位率；同時在超高溫、超高壓、強腐蝕極端環境下，鉆井存在工具造斜能力差、摩阻扭矩大、井眼軌跡控制難度大等特點，井筒屏障“建不好”，鉆完井及測試過程中面臨井漏、井噴、卡鉆、硫化氫以及套管磨損與擠毀、腐蝕失效、連接漏失、封隔失效的風險。鉆完井事故復雜頻發，但處理手段有限，一旦發生事故經濟損失巨大。

對標全世界70多個超深超高壓超高溫的油氣井情況，塔里木油田的許多地質條件世界少有，國內獨有。只有技高一籌，方能打破禁錮。面對塔里木盆地的實際困難，胥志雄和他的項目團隊不斷破解地質構造復雜和鉆井施工難、慢、險等難題，推進管理創新、技術創新，突出工程技術現場試驗和新技術推廣應用，吸收實用技術，從而突破了深地復雜壓力系統安全封隔、復雜難鉆地層快速鉆井、極端環境下井筒完整性三大關鍵技術瓶頸。

首先，創新了超深復雜壓力系統安全封隔技術，攻克了復雜壓力系統預測難題，設計了3套非常規井身結構，構建了滿足不同鹽層埋深、層數、蠕變強度的非標井身結構系列，解決了多套超深復合鹽層安全封隔重大難題。工欲善其事，必先利其器。團隊研發配套了專用超高強度鉆具和高強度套管，創新了超深復雜壓力系統安全封隔技術，從而實現了深地復雜井“打得成”；其次，發明了三套復雜難鉆地層快速鉆井技術。發明了垂直鉆井工具和非平面齒高抗沖擊PDC鉆頭等提速“利器”，實現高陡礫石層防斜打快，建立了鉆井液密度設計方法，同時發明了抗鹽抗溫油基鉆井液和精細控壓鉆井技術，事故復雜時間大幅縮短。創新了強研磨裂縫性儲層鉆頭設計和儲層保護技術，實現斜-溢-漏-塌-卡同存地層安全快速穿越，實現深地鉆完井“鉆得快”；最后，創建了極端環境下井筒完整性技術。構建的多級防護屏障解決了超高溫、超高壓、強腐蝕致使井筒泄漏重大難題，促成極端服役環境下“建得好”，并建立國內首部井完整性規范體系，引領國內井完整性技術發展。目前，塔里木油田已建成300億方世界最大超深層天然氣生產基地，項目成果保障了國家能源安全和西氣東輸長期平穩供氣。

正是在以胥志雄及其項目團隊為代表的塔里木石油人的不懈努力下，近年來，我國在深地鉆完井技術與裝備上有了很大發展。從氮氣鉆井、連續循環空氣鉆井，再到渦輪+孕鑲鉆頭、提速特種鉆頭、全過程儲層保護和全生命周期井筒完整性攻關等，一項項新技術新裝備騰空出世，為提升科技實力奠定了基礎，使我國復雜地質條件下深地鉆完井技術迅速發展，已形成一條自主研發為主、選擇性吸收國外先進技術的道路，逐步形成有中國特色的鉆完井技術，推動了我國的鉆完井技術向優質高速、經濟有效和安全環保方向發展，在國內外市場競爭力逐步提高，就連國際頂尖石油服務公司哈里伯頓也由衷贊嘆“塔里木鉆完井技術已走在世界前沿”。 每一口深井或超深井的鉆探成功，都意味著諸多世界級的難題被攻克。而取得突破后，塔里木石油人沒有停下前進的腳步，他們總結經驗，深化研究，繼續將打好深地復雜油氣藏鉆完井關鍵技術創新與工業化的攻堅戰作為新的工作著力點，向信息化、集成化、自動化閉環鉆井技術的方向發展。胥志雄表示，深地復雜油氣藏鉆完井技術在今后較長時期內仍將是我國實施油氣資源戰略，提高勘探開發效益的重要技術支持手段。“我們要繼續加強科技攻關，突破更多技術上的瓶頸，逐步形成適合塔里木盆地的深地鉆完井解決方案，實現安全快速鉆井，鉆井周期和成本明顯下降，提高勘探開發效益，提高自身競爭力，保證國家能源安全。”

中秋區塊鉆井現場——破解世界級難題

工作人員圍在一起討論問題

大家在一起查看圖紙、討論方案。

目前，這一套創新理論和技術不僅已在國內油氣田開發中得到推廣，還支撐了中石油集團海外項目的高端技術合作，奠定了我國在世界深地油氣藏鉆完井領域的領先地位，也為帶動“一帶一路”沿線油氣田的開發利用貢獻了中國智慧。

鑄造英雄團隊

回顧歷史，石油天然氣工業的發展史，就是一部石油工程技術的振興史，而塔里木石油人完成每一次石油工程技術的跨越，都帶來了油氣儲量及產量的快速增長。時序交替中，永恒不變的是產業報國、奉獻能源的初心；歷史坐標上，始終清晰的是勇挑重擔、家國天下的情懷。

“沒想到油田發展如此之快，30年來，塔里木油田從一個年產量不足3萬噸的小油田，發展成為2500萬噸級的我國陸上第三大油氣田。”曾經參加過塔里木石油會戰的老員工們談及企業的發展充滿了使命感和自豪感。1989年4月開始的塔里木石油會戰，是我國改革開放的大背景下展開的一場新型石油會戰。這30年，是信心越發堅定的30年，是科技跨越發展的30年，是成果豐碩的30年，也是一代又一代塔里木石油人精神傳承的30年。胥志雄等一批今天的科技領軍人才和一線中流砥柱就是在這樣的薪火相傳中成長起來的。

塔里木油田位于世界第二大流動性沙漠塔克拉瑪干大沙漠的腹地，“塔克拉瑪干”在維吾爾語里是“進的去出不來”的意思。冬季最低氣溫將近零下40℃，天寒地凍，夏季最高氣溫則會達到50℃以上，進入“燒烤模式”。春秋季晝夜溫差大，沙塵暴頻發，氣候極端干燥，自然條件十分惡劣，就連國際上和諾貝爾齊名的瑞典地理學家斯文·赫定都曾發出過“這是生命無法涉足的地方”的感嘆，所以又有“死亡之海”和“生命禁區”之稱。這一切也注定了在這里，必將是一場必須直面各種難以想像困難的石油大會戰。

毫無疑問，這里是整個中國自然環境最為惡劣的地區之一，然而也正是在這一片荒漠戈壁之下，埋藏著中國最深最豐富的油氣寶藏。在胥志雄看來，塔里木盆地雖然“高溫、酷寒、貧瘠、荒涼”，但同時也是每一位石油人無限向往的“圣地”，是尋找大場面、建設大油氣田的熱土和錘煉人生的熔爐。

為了讓塔里木盆地埋在地下的“石油寶貝”更早得見天日，向地層深部進軍，向深層要儲量，塔里木石油人下定決心，不等不靠，立誓要在深地復雜油氣藏高效開發上闖出一條新路，不能讓寶藏就這樣沉睡地下。“由于塔里木油田面臨的都是世界級難題，所以使得每一次科技進步和創新，都有可能代表國家甚至世界的先進水平，這就更鼓舞了一批又一批的石油科技工作者們頑強攻堅、奮力拼搏。”胥志雄坦言，正是每一位團隊成員的忘我奮斗和精益求精，造就了成果的誕生。

就“深地復雜油氣藏鉆完井關鍵技術創新與工業化”這個項目而言，塔里木油田以油田分公司為牽頭單位，組織了包括集團工程技術研究院、中國石油大學（北京）、渤海鉆探工程有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司和渤海石油裝備制造有限公司等多家科研機構和院所、上百名科技工作者組成多學科研發團隊協作完成。

塔里木盆地獲重大勘探突破，滿深1井獲高產油氣流。

成果的背后，是項目團隊成員多年的努力付出和對自我近乎嚴苛的要求，“石油鐵人”那種忠誠堅守、奉獻擔當、超越自我的精神，在他們身上全面體現。“這支團隊里，各種才能、各種性格的人都具備了，但是大家有一個共同點，就是一心為了攻克深地復雜井的問題共同努力，在日益攻堅的過程中凝練出了一種對目標執著追求的情感。”胥志雄說，“我們說要干成一件事，必須先要凝聚共識，統一思想，剩下的就是堅持、堅持、再堅持！正是這種堅持和奮斗，使我們能夠突破鉆完井提速、提質的技術瓶頸，建立了鉆井地質環境因素描述和優化設計方法，形成深地復雜地層優快鉆完井配套技術，具備萬米深地復雜地層鉆完井設計與技術支持能力，保障了公司在塔里木盆地及海外超深復雜油氣藏的勘探開發需要。”

毋庸置疑，塔里木的深地油氣藏開發今天呈現出加快發展的大好局面，要得益于技術進步和科技創新。但在胥志雄心里，這個過程中，既要靠技術，還要靠人！他強調，“再好的定位系統，再精準的控制，在實際運用中都會產生一定的偏差，何況是在8000米以深的地下。除了依靠先進的理論和工程技術，更要依靠人的意志和責任心！”因為工作性質的緣故，團隊成員的每個人心中都有一串“36524”的“數字密碼”，即1年365天，每天24小時，全天候都是待命狀態。有時候為了第一時間得知井下的具體情況，現場的一線工人和辦公室里的科研人員同時加班加點到凌晨兩三點鐘是家常便飯。從事鉆完井現場工作需要更長時間待在前線，甚至兩三個月都回不了家。團隊的每一個成員，每一個合作伙伴都是如此，不管碰到家里有什么事或者是什么樣的節假日，只要井上有情況，大家就都得放下一切，第一時間解決問題。

艱苦卓絕的攻關歷程不僅不斷促進著深地復雜油氣藏鉆完井的技術發展，對于團隊成員們的能力和心理也是一種淬煉。隨著油氣勘探開發對象的不斷復雜化和井深不斷增加，對以深層、超深層為代表的復雜井鉆完井技術提出了更新的挑戰。但團隊成員始終保持著昂揚的斗志和清醒的頭腦，始終走在油氣工程技術前沿，不斷從實踐中總結，勇于突破自我、打破“卡脖子枷鎖”，積累了豐富的經驗和研究成果。

2020年，是“十三五”規劃的收官之年，也是落實中石油集團2019—2025年加快勘探開發發展規劃的第二年，更是全面決勝3000萬噸、推動油氣業務加快發展的關鍵之年。然而，一場突如其來的“新冠肺炎”疫情，給塔里木石油人決勝3000萬噸大油氣田帶來了嚴峻考驗。

越是險難，越是攀登，征戰“死亡之海”，笑傲天山昆侖，挑戰世界級難題，這是新時代賦予塔里木石油人的新使命。以胥志雄為代表的塔里木石油人用力氣和志氣繼續矢志不渝地開展技術攻關創新，堅持把科技作為油氣開發的利器，以科技換資源、以科技換產量、以科技換效益，勠力同心建設3000萬噸現代化大油氣田。

就在不久前的4月8日，從塔里木盆地又傳來了令人振奮的消息：位于新疆沙雅縣境內、埋深接近8000米的滿深1井用10毫米油嘴測試求產，日產原油624立方米，日產天然氣37.1萬立方米，這是中石油在克服疫情影響，復工復產后在塔里木盆地超深層油氣勘探開發取得的重大突破。塔里木工程技術團隊再一次創新地質理論認識，攻克了超深、斷控、縫洞型碳酸鹽儲層預測方法的技術瓶頸，構建了系統完備的超深層碳酸鹽巖鉆完井技術序列，為該井成功鉆遇良好油氣層提供了重要理論和技術支撐，從而開辟出一個新的油氣戰略接替區。

以未來的視角謀創新，以發展的眼光抓創新。英勇無畏的塔里木石油人在改革開放的大潮中始終與時代同行，以保障國家能源安全為己任，踐行著“只有荒涼的沙漠，沒有荒涼的人生”的豪邁誓言。胥志雄表示，將和團隊一起繼續在科研道路上快馬揚鞭，解決更多的深地復雜油氣的鉆完井難題，創造出更多的國際領先技術與理念，為中國油氣勘探開發技術的發展提供支撐，為能源強國夢添磚加瓦。

“莫道功成該歇馬，又揚飛鞭上征途”，一艘承載著保障國家能源安全重任的“能源巨輪”正在開啟新的航程。