我國深井超深井鉆井工程技術的發展概況
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[時間:2010-01-08 中國鉆井網 關注度:0]
摘要: 摘要：深井超深井鉆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持，它是一個國家或企業鉆井技術水平高低的重要標志之一。然而相應的深井超深井鉆井技術就是為滿足地層深部油氣勘探開發的需求，...
摘要：深井超深井鉆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持，它是一個國家或企業鉆井技術水平高低的重要標志之一。然而相應的深井超深井鉆井技術就是為滿足地層深部油氣勘探開發的需求，而迅速發展起來的現代特色鉆井技術。深井通常是指完鉆井深為4500~6000米的井，超深井通常指完鉆井深為6000米以上的井
從我國陸地油氣資源分布格局來看，東部老區作為國內石油資源主力產區，淺層和中深層的勘探程度較高，深層及超深層探明程度很低，具有很大石油資源潛力；中部地區是天然氣富集區，有超過一半的天然氣資源量在深部地層；西部地區是國內石油產量的主要戰略接替區，但其近70%油氣資源埋藏在深部地層。因此，國內石油公司要提高勘探開發效益，提高自身競爭力，保證國家能源安全，必須向地層深部進軍，向深層要儲量，大力發展深井超深井鉆井技術，開啟地下深層油氣寶庫的大門。
一、深井超深井鉆井技術發展概況
世界深井鉆井技術的發展始于20世紀30年代末，美國于1938年鉆成世界上第一口4573米的深井，1949年鉆成6255米的超深井。1984年，蘇聯創造了12400米世界超深井的紀錄。
目前，全球能鉆4500米以上深井的國家有80多個，有30多個國家能鉆6000米以上的超深井，中國是其中之一。美國是世界上鉆深井歷史最長、工作量最大、技術水平最高的國家，累計鉆深井已占全球80%以上。
我國深井和超深井鉆井技術起步較晚，大體經歷了三個階段：第一階段是1966年到1975年的起步階段。1966年7月28日我國在大慶油田鉆成第一口深井 松基6井，井深4719米。第二階段是1976年至1985年的初步發展階段。1976年4月30日在四川地區完成了第一口超深井“女基井”，井深6011米。第三階段是1986年至今的規模應用階段。20世紀90年代以來，國內各大石油公司、科研單位、高等院校重點針對塔里木盆地、川東地區深層油氣勘探進行了復雜地質條件下深井超深井鉆井技術聯合攻關，大大提高了深井超深井鉆井技術水平。
2006年7月12日，中國石化西北分公司部署的塔深1井成功鉆至井深8408米，被譽為當時陸地上“亞洲第一深井”，該井的鉆探對于在塔里木盆地尋找古生界大型原生油氣藏具有十分重大的意義。2006年，中國石化鉆4000米以上深井196口，平均井深5458米，平均鉆井周期僅為128天。
自2003年起，中國石油4000米以上深井的數量和進尺增加較快，增加幅度分別達77.69%和77.62%。2006年累計完鉆4000米以上深井231口，完成深井累計進尺115.12萬米，平均井深5007.16米，機械鉆速3.5米/小時，平均鉆井周期139.31天，平均完井周期155.73天。
近年來，隨著工藝技術的不斷完善，我國在深井機械鉆速、鉆井周期等方面都取得了很大進步。目前在塔里木油田輪南、塔中、哈德遜等區塊完成一口5000米左右深井，鉆井周期一般為50天至60天，而20年前，類似井的鉆井周期一般需要一年以上。超深井鉆井周期也大大縮短，塔里木油田哈得13井井深達6700米，實現了4個月完鉆，四川盆地的元壩1井井深7170米，鉆井周期也只有280天。
二、攻克復雜地質條件下的世界級鉆井難題
我國陸地上深井超深井主要分布在塔里木盆地、準噶爾盆地、四川盆地等地區，這些地區地質條件十分復雜，深井超深井鉆井存在地層壓力系統多、裸眼段長、井壁穩定性條件復雜、高溫、高壓，深部地層巖石可鉆性差等難點，同時還要解決復雜地質條件帶來的一系列鉆井難題。
很多鉆井工程師都說：“在復雜地質條件下，深井超深井鉆井就是天天在跟一些世界級難題打遭遇戰！”中國石化川東北探區就是經常打“遭遇戰”的“戰區”，這里主要目的層高含硫、高壓、高溫、高產、埋藏深，地層具有壓力系統多、壓力窗口窄、穩定性差、可鉆性差、傾角大易斜等特點，鉆井工程面臨“噴、漏、卡、塌、毒、硬、斜”等諸多技術難題。
為突破鉆井技術“瓶頸”，中國石化勘探南方分公司進行了“高含硫氣井鉆井關鍵技術研究與應用”科技攻關。最終，該項目12項技術創新點屬國際首創或達到國際領先水平，17項技術為國內或中國石化首創，共在27口井進行了試驗、應用，累計鉆井進尺15.6萬米，平均鉆井周期324天，平均機械鉆速1.62米/小時。而此前平均鉆井周期801.7天，平均機械鉆速僅為0.77米/小時。鉆井速度明顯加快，鉆探能力、施工質量和安全性也有了很大提高。中國石化科技開發部給予該項目“總體國際先進，部分國際領先”的評價。
每一口深井或超深井鉆探成功，都意味著諸多世界級難題被攻克。塔深1井在完鉆過程中，成功攻克了塔里木盆地鉆井史上三大難題：一是鉆遇中上奧陶系碳酸鹽巖縫洞發育區放空漏失難題，二是解決了目的層高溫、高壓對鉆井液和水泥漿提出的高要求，三是在國內首次將直徑273.1毫米無節箍套管下深達5481米。
工欲善其事，必先利其器。近年來，我國在深井鉆井裝備上也有了很大發展。北京石油機械廠生產的頂驅已超過100臺，替代了進口，并遠銷國外。2007年11月，國產第一臺12000米鉆機在寶雞石油機械廠誕生。
專家稱，我國1000米至5000米淺、中層油氣藏的開發度已達60%以上，而7000米以下深層尚屬比較陌生的領域。此次12000米鉆機的快速成功問世，將把我國陸地深層和海洋深水油氣田、大位移井及其他復雜超深油氣藏的勘探開發水平提高到一個新的層次，并將極大提升我國石油鉆井隊伍在國際油氣勘探市場的競爭力。
三、目前存在的問題和發展趨勢
近年來，我國復雜地質條件下深井超深井鉆井發展迅速，已形成一條以自主研發為主與有選擇地吸收國外先進技術相結合的道路，逐步形成有中國特色的深井超深井技術，推動我國鉆井技術向優質高速、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。
但我國深井超深井鉆井技術與國外先進水平仍存在很大差距。與美國相比，我國井下復雜情況和事故時效多、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。
業內人士稱，我國深井超深井鉆井技術與國外先進水平的差距約為5年~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
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。
有關鉆井專家表示，深井超深井鉆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。它的發展趨勢主要是：
1.向集成化、信息化、智能化、自動化方向發展。深化復雜地質條件下深井超深井鉆井技術，開發具有更深鉆探能力、更高自動化程度、更符合HSE要求的深井超深井鉆機、井下工具，實時測量工具，向信息化、集成化、自動化閉環鉆井技術發展。
2.向有利于提高油氣采收率方向發展。加強已成熟特殊工藝井技術，包括定向井、水平井、叢式井、大位移井、欠平衡鉆井、氣體鉆井技術等在深井超深井鉆井中的應用和發展，實現對油氣資源的高效勘探與開發。
3.向高效破巖技術方向發展。目前旋轉鉆井仍是油氣勘探開發廣泛應用的鉆井方式，超高壓水射流、空化射流、旋沖鉆井、導向鉆井、垂直鉆井、氣體鉆井等新技術的應用，提高了破巖效率，而激光鉆井、熔融鉆井等鉆井技術的研究則為石油鉆井提供了新的破巖方式，以期大幅度提高破巖效率，提升鉆進速度。
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