本文對(duì)中國(guó)陸上深井超深井鉆完井的總體現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了闡述，從對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平、支撐油氣勘探開發(fā)等視角，展望了深井超深井鉆完井技術(shù)發(fā)展方向，提出了技術(shù)攻關(guān)，以期對(duì)中國(guó)深井超深井鉆完井技術(shù)的發(fā)展起到加速推動(dòng)作用。

一、總體現(xiàn)狀

中國(guó)深井和超深井鉆井開始于20世紀(jì)60年代和70年代，到90年代末實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；鰞?chǔ)上產(chǎn)。中國(guó)陸上深井尤其是超深井主要分布在塔里木盆地和四川盆地，由中國(guó)石油和中國(guó)石化主導(dǎo)油氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù)。

1966年，在大慶油田鉆成第1口深井——松基6井，井深4719m。

1976年，在西南油氣田鉆成第1口超深井——女基井，井深6011m。

1978年，在川西北中壩構(gòu)造鉆成第1口超過7000m的超深井——關(guān)基井，井深7175m。

2000年以來，深井超深井鉆完井技術(shù)快速發(fā)展，不斷刷新井深紀(jì)錄。

2006年，鉆成塔深1井，井深8408m。

2016年，鉆成馬深1井，井深8418m。

2017年，鉆成順北評(píng)2H井，井深8433m。

2019年，鉆成順北鷹1井，井深8588m。

2019年，鉆成亞洲最深井——輪探1井，井深達(dá)8882m。

從深井超深井?dāng)?shù)量上看，進(jìn)入“十二五”呈明顯上升趨勢(shì)，但受低油價(jià)影響2015年以后明顯減少。

從深井超深井鉆井指標(biāo)上看，中國(guó)石油深井的平均井深為5540m左右，超深井的平均井深為6748m；平均鉆井周期逐年縮短，深井已不足105d，超深井為125d左右；平均機(jī)械鉆速逐年提高，2019年深井達(dá)到5.66m/h，超深井達(dá)到4.64m/h。

截至2019年底，中國(guó)石化已完鉆7000m以上272口井、8000m以上33口井。深井超深井的鉆井周期顯著縮短，平均機(jī)械鉆速較2018年提高1倍左右。

二、面臨的挑戰(zhàn)

中國(guó)陸上深井超深井地質(zhì)條件復(fù)雜，鉆井安全風(fēng)險(xiǎn)大、周期長(zhǎng)。尤其是， 塔里木盆地和四川盆地超高溫超高壓、多壓力體系、地層堅(jiān)硬及可鉆性差、富含酸性流體等問題共存 ，面臨一系列世界級(jí)的深井超深井鉆完井技術(shù)難題，安全優(yōu)質(zhì)高效鉆井最具挑戰(zhàn)性。

（1）地質(zhì)條件復(fù)雜，鉆井時(shí)效低，安全風(fēng)險(xiǎn)大。 塔里木盆地地層古老，存在山前高陡構(gòu)造(地層傾角高達(dá)87°)、斷裂破碎帶，發(fā)育復(fù)合鹽膏層(厚達(dá)4500m)、巨厚泥頁巖、煤層、異常高壓鹽水層、縫洞型高壓油氣層等。

四川盆地陸相地層膠結(jié)致密，須家河地層高壓、自流井地層易漏，海相地層發(fā)育高壓鹽水層，地層壓力高(壓力系數(shù)高達(dá)2.4以上)。單井復(fù)雜故障及處理時(shí)間高達(dá)470d，甚至有些井未能鉆達(dá)地質(zhì)目標(biāo)。

（2）深井超深井普遍存在超高溫、超高壓，鉆井儀器及工具、鉆井液及材料等面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 大慶徐家圍子地區(qū)古龍1井井底溫度高達(dá)253℃、地溫梯度高達(dá)4.1℃/（100m）；順托1井鉆遇地層壓力達(dá)170.0MPa。

超高溫超高壓帶來的主要問題有：套管及水泥環(huán)封隔地層失效，致使環(huán)空帶壓；鉆完井工具及井下儀器等對(duì)耐溫耐壓能力要求高，故障率顯著上升，有些地區(qū)井下儀器的故障率曾高達(dá)60%；鉆井液處理劑及材料易失效，流變性及沉降穩(wěn)定性差，性能調(diào)控、井壁穩(wěn)定、防漏堵漏等難度大；水泥漿控制失水、調(diào)控漿稠化時(shí)間等困難，增大了固井施工難度及風(fēng)險(xiǎn)。

（3）地層壓力體系多，鉆井液密度窗口窄，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全鉆井難度大。 存在多套壓力系統(tǒng)，易漏失層、破碎帶、易垮塌、異常高壓等地質(zhì)條件復(fù)雜，必封點(diǎn)多，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大；縫洞型儲(chǔ)層溢漏共存，溢漏規(guī)律尚待認(rèn)識(shí)，油氣侵及溢流發(fā)生快、早期特征不明顯，安全鉆井風(fēng)險(xiǎn)高。

（4）地層堅(jiān)硬可鉆性差，機(jī)械鉆速低，鉆井周期長(zhǎng)。 元壩地區(qū)上部陸相地層、西北地區(qū)麥蓋提等，地層硬度多為2000～5000MPa，可鉆性級(jí)值為6～10級(jí)，有些地層的平均機(jī)械鉆速只有約1m/h。二疊系火成巖漏失、志留系泥巖坍塌等，導(dǎo)致巖屑上返困難，蹩跳鉆、阻卡等現(xiàn)象嚴(yán)重。

塔里木博孜礫石層巨厚(達(dá)5500m)，礫石含量高、粒徑大(10~80mm，最大340mm)，巖石抗壓強(qiáng)度高(目的層180~240MPa)、研磨性強(qiáng)(石英含量40%~60%)，致使常規(guī)PDC鉆頭進(jìn)尺少、壽命短，牙輪鉆頭機(jī)械鉆速低、蹩跳鉆嚴(yán)重。

（5）地層富含酸性流體，對(duì)固完井及井筒完整性等要求高。 深部碳酸鹽巖地層富含硫化氫、二氧化碳等高酸性流體，四川元壩地區(qū)儲(chǔ)層硫化氫含量為3.71%～6.87%、二氧化碳含量為3.33%～15.51%。高酸性環(huán)境對(duì)套管及固井工具性能、水泥環(huán)長(zhǎng)期密封性、井筒完整性等都提出了更高要求。

三、主要攻關(guān)方向

全球第1口深井、超深井和特深井都誕生于美國(guó)，陸上深井超深井主要集中在得克薩斯州(占一半以上)，海上深井超深井主要集中在墨西哥灣。目前全球有80多個(gè)國(guó)家能鉆深井，有30多個(gè)國(guó)家能鉆超深井，表明深層超深層已成為全球油氣資源勘探開發(fā)的重大需求，深井超深井鉆完井技術(shù)已成熟配套。國(guó)際先進(jìn)水平的深井超深井鉆完井技術(shù)早已突破12000m垂深，鉆機(jī)等主要裝備初步具備15000m鉆深能力，正在向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。

中國(guó)的深井超深井鉆完井技術(shù)與國(guó)際水平還有一定差距，當(dāng)前主要面臨兩大任務(wù)：

一是圍繞深層超深層油氣勘探開發(fā)需求 ，以“降本保質(zhì)增效”為目標(biāo)，從“安全提速”入手，不斷打造工程技術(shù)利器，加速技術(shù)迭代和裝備配套，降低復(fù)雜時(shí)效，縮短工程周期，支撐油氣勘探開發(fā)的重大發(fā)現(xiàn)和突破；

二是圍繞特深井和深地研發(fā)計(jì)劃 ，強(qiáng)化安全高效鉆完井基礎(chǔ)研究和重大技術(shù)攻關(guān)，將油氣勘查技術(shù)能力提升到10000m及以上，支撐特深井和深地資源規(guī)?；碧脚c效益化開發(fā)。深井超深井鉆完井技術(shù)正在向更深、更快、更經(jīng)濟(jì)、更清潔、更安全、更智能的方向發(fā)展。

主要攻關(guān)方向如下：

（1）研制鉆深12000m以上的鉆機(jī)、高強(qiáng)度鉆桿及配套裝備，提升鉆完井作業(yè)能力。

（2）強(qiáng)化地球物理、測(cè)井錄井、鉆井工程等多學(xué)科融合，進(jìn)一步準(zhǔn)確預(yù)檢測(cè)地層巖體的斷層及地應(yīng)力、縫洞展布、巖性及組分、地層壓力系統(tǒng)等地質(zhì)環(huán)境因素，優(yōu)化鉆完井工程設(shè)計(jì)，保障作業(yè)安全。

（3）發(fā)展高效破巖長(zhǎng)壽命鉆頭及工具、耐高溫隨鉆測(cè)量?jī)x器、垂直鉆井工具、固完井工具等井下工具及儀器，提高機(jī)械鉆速和井身質(zhì)量，縮短鉆井周期。

（4）提高鉆井液、水泥漿、壓裂液等耐高溫能力，提升綜合性能調(diào)控技術(shù)，滿足超高溫超高壓、復(fù)雜地層等需求。

（5） 發(fā)展超深水平井、多分支井、羽狀井等鉆完井技術(shù)，提高儲(chǔ)層鉆遇率、單井產(chǎn)量和最終采收率。

（6）打造地面作業(yè)、井下測(cè)控等一體化平臺(tái)，提高鉆完井作業(yè)效率，防控作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

（7）加快智能鉆完井、仿生井等技術(shù)研發(fā)，支撐油氣井高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

本文作者：蘇義腦，路保平，劉巖生，周英操，劉修善，劉偉，臧艷彬，來源：油媒方