超深井鉆井技術發展現狀及展望

李勇 張永耀

摘要：隨著石油開采程度的不斷加深，鉆井對象變得更加復雜，淺部鉆井已經無法滿足勘探開發需求，鉆井朝著深井、超深井方向發展。文章以此為背景，重點對深井、超深井鉆井技術應用情況、現狀、發展趨勢及前景展望進行了分析與探討，對深部鉆井技術的發展具有一定的價值和意義。

關鍵詞：深井;超深井;現狀;展望

從世界范圍看，全球能源都呈現出資源不足的態勢，社會對油氣資源的需求則呈上升趨勢，要求油氣開發朝著深部鉆探開發方向發展，深井、超深井鉆井技術得到了不斷發展。從我國油氣開發領域的技術發展情況看，深井指的是4.5-6km之間的井，超過6km的井為超深井。自上世紀以來，深井、超深井鉆井得到了廣泛應用，目前世界上最深的井深度達到12.8km。

1.深井、超深井鉆井技術發展現狀淺析

第一、結合地質環境評估深井、超深井鉆井可行性

在進行鉆井可行性評估時，以地震資料為基礎，對地層的孔滲條件進行評價，收集完善鉆井區域巖石力學特征及巖石特性，在區域特定地質條件下，綜合判斷是否適合鉆深井和超深井。在深井與超深井鉆井過程中，MWD技術、LWD技術、SWD技術、RSS技術應用較為普遍，在高溫高壓環境中能夠較為真實的模擬井下鉆井實際情況。在對各類因素分析的基礎上，能夠為鉆井工作的開展提供詳實的技術參數。

第二、防斜快打技術

在深井、超深井鉆井過程中，地下地質條件較為復雜，井斜控制難度較大，容易出現井斜質量不達標的情況。同時，還會對鉆井速度產生影響。因此，防斜快打技術引起了鉆井工作人員的重視和研究。其中，鉆柱渦動理論在預防井斜方法具有較好的適用性，特別是在高、陡構造區域中預防井斜具有較好的指導效果。

第三、鉆井提速技術

深井、超深井鉆井速度對打好井、打成井具有重要意義，從現場實際應用情況看，常使用兩種技術路線，其一，更換耐高溫高壓性能良好的鉆具及鉆頭，例如，可以更換螺桿鉆具及PDC鉆頭，也可以更換渦輪鉆具及金剛石鉆頭。其二、采取新型的先進鉆井工藝技術，常見的如導向鉆井技術、氣體鉆井技術等。通過改善鉆具、鉆頭性能，采取先進鉆井工藝技術，可以起到提高鉆速的作用。

第四、配套鉆井液技術體系

從鉆井液類型看，水基鉆井液成本最小，但是穩定性較差;油基鉆井液穩定性較好，耐高溫高壓性能也高，但是成本偏大;氣體鉆井技術正處于不斷攻關和完善應用階段。選擇何種類型的鉆井液體系，需要根據鉆遇油層的環境、性質確定。

第五、深井、超深井固井技術

在深井、超深井固井技術方面，主要創新之處在于使用高性能固井材料。在固井施工時，需要選擇性能先進的水泥漿外加劑。在固井技術研究方面，石油界取得了一系列的成熟技術，并在現場應用中取得良好效果。

第六、鉆井信息技術

在國外，從上世紀80年代開始，便開始使用鉆井信息技術指導深井和超深井鉆井。經過短短幾年時間，便出現了人工智能技術。發展至今，鉆井信息系統已經得到了廣泛應用和普及。在我國，經過30余年的發展，鉆井計算機軟件技術已經非常成熟，并且有效指導了鉆井質量、鉆井速度。

2我國深井超深井鉆井技術難題分析

第一、鉆井區域地層環境特別復雜。我國深井超深井所在的區域中，普遍具有地層環境復雜的特點，特別是在一些盆地地區，地殼運動頻繁，地質條件較差。在這些高原及盆地地區鉆井時，鉆井難度較高，既需要克服掉地層巖石結構復雜帶來的多壓力系統影響，也要努力解決裸眼井井段長、深度大、井壁穩定性差帶來的影響。隨著鉆井深度的增加，還存在深度增加帶來的高溫、高壓影響。加上這種地質條件下地形復雜、巖石發育程度差、地質內部應力分布錯綜復雜、巖石斷層發育、高壓流體復雜等不利因素。這些因素都會對鉆井產生影響，從鉆井設計、鉆井實施都具有不利影響[1]。

第二、深井、超深井技術還需要持續攻關。從鉆井情況看，我國雖然已經取得了較大進步，也形成了一系列核心技術，但是在某些領域和方面和國外先進國家相比，從技術、配套設備方面都存在一些差距。比較典型的差距如在勘探過程中對有些地質結構的勘探及表征方面還存在一些技術空白。變壓力、堅硬地層穩定鉆井技術還需要攻關。耐高溫、抗磨損等鉆探設備還有一定差距。在處理復雜地質結構工序方面還需要完善工作流程和應急流程。

第三、深井超深井配套鉆井技術有待深化研究。例如，在鉆井工程地質環境信息表征及信息描述方面，在復雜地質條件深井和超深井鉆井工藝設計方面，對多層系壓力系統、高陡構造、難鉆地層安全高效鉆井技術方面，使用高密度、耐鹽、耐高溫鉆井液方面，在復雜地質條件下鉆井復雜問題處理方面，在提高深井和超深井固井質量方面以及采取先進鉆井設備進行高速鉆井方面都需要持續深入研究攻關。

3深井、超深井鉆井技術發展前景展望

第一、向智能化、信息化的方向發展

在復雜地質條件下，深井和超深井鉆井技術應該堅持技術創新和管理模式創新，不斷提高鉆深井的能力和水平。通過提高自動化程度，積極使用新型鉆井設備、先進測量工具、優化井下鉆具組合，推動深井及高深井鉆井技術向著集成化、自動化方向發展[2]。

第二、向有利于完井后提高采收率方向發展

在深井超深井鉆井技術方面要求持續技術優化，讓這些鉆井技術可以較好的應用于復雜地質條件下的鉆井工作。同時，需要優化鉆井工藝，確保完井后能夠較好的提升油氣開采效率。例如可以采取水平井鉆井技術、定向井鉆井技術、欠平衡井鉆井技術等。這些鉆井技術能夠滿足不同地質條件下的鉆井需求，同時還能減少鉆井工程中對地層的傷害程度，有利于提高原油采收率。

第三、向高效破巖技術方向發展

從目前鉆井工程實踐來看，鉆井工程中使用廣泛的鉆井技術以旋轉鉆井技術為主。與此同時，還研發出一些新的鉆井技術，例如，高壓水射流技術、氣體鉆井技術等，這些技術都能在一定程度上提高設備的破巖效率。加上新出現的激光鉆井技術等，可以較好的提升鉆頭破碎巖石的效率。

4 結束語

我國深井超深井鉆井技術經過幾十年的發展，取得了巨大進步和成績，在推動復雜地質環境鉆井方面發揮了重要作用。但是還存在一些瓶頸問題進行攻關，以更好的適應不同區域環境下的鉆井需求，更好的提高鉆井質量和鉆井效率，更好的推動我國石油鉆井工程的發展和進步。

參考文獻

[1]王關清等.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，2018（1）.

[2]閆光慶等.中國石化超深井鉆井技術現狀與發展建議[J].石油鉆探技術，2019（3）.