超深钻完井技术打破钻探“魔咒”

10月31日，中国化工报记者在新疆顺北工区获悉，设计井深8140米的顺北5-9井正在顺利钻进。该井使用的是中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院的超深井钻完井关键技术。
　　中原石油工程有限公司副总经理徐泓对记者表示，8000米超深井钻完井关键技术打破了钻探“魔咒”，形成了具有中原特色的超深井钻完井技术系列，已累计应用于69口7000米以上超深井。日前，此项技术荣获河南省科技进步奖三等奖，标志着中国石化超深井钻井工程技术跨入世界领先技术行列。
　　据介绍，该公司经过多年的科技攻关与现场实践，已成功完钻了马深1、元坝7、顺北2、顺北1-2H、顺南6、顺南7井等一批高难度超深井。
　　机械钻速大幅提升
　　中原石油工程有限公司在西南、西北等工区承担了大量超深井的石油工程技术服务工作。“针对施工中存在的井底高温高压、井筒多套压力并存、井壁稳定性差、地层含硫化氢或二氧化碳、机械钻速低等主要技术难题，从2014年开始，我们着手研发超深井钻完井技术系列，取得了明显效果。”技术发展处副处长陶现林说。
　　“西南工区存在陆相高研磨性硬地层，用常规钻井方式会出现打不动的现象。在不清楚地层状况的情况下，为了保证钻具动力，就需要极大的水力能量输出，很多时候都造成极大浪费。另外，该地层的高陡构造也是阻碍钻井提速的难题之一。”中原钻井工程技术研究院钻井工程首席专家、钻井工艺研究所所长兰凯介绍。
　　针对破岩能量不足，中原石油工程攻关小组形成了硬地层增压减震提速技术。他们开发了钻头—钻柱系统动力学分析软件，研制了井下振动高精度测量工具，构建了抑制恶性振动的硬地层减震提速方案，机械钻速提高48.05%~244%，研选了增压提速工具，单趟进尺提高68.62%。
　　为保证水力能量的利用率，攻关小组研究形成了经济性高压喷射钻井提速技术。他们研制成功国内首套真三轴高围压高压水射流模拟试验装置，编制了强化水力参数的优化设计软件，设计了提高水力能量利用率的专用钻具，改造配套了耐高压钻井装备，钻速提高50%~260%，钻井周期下降38%~58%。
　　实现井控装备国产化
　　我国陆上39%的剩余石油资源和57%的剩余天然气资源分布在深层地质中，但由于深层油气勘探开发的工程技术起步较晚，埋深达七八千米的油气藏尚未投入开发。
　　“在解决大尺寸井眼提速问题的同时，攻关小组还研究了超深小井眼的安全钻井技术。”技术发展处副处长蒋金宝表示。
　　针对超深井小尺寸钻具安全余量小、高温高压条件下测量信号衰减快、气探井井控风险高的难题，他们攻关形成了超深小井眼降压耗井眼净化、高温高压超深井随钻信号增强传输和高压裂缝性气藏控压钻井技术，保障了钻井生产安全零事故。
　　研究人员建立超深小井眼水力参数优化设计模型，优化设计环空返速，研制出高强度大水眼钻杆和高抗扭钻杆，压耗降低16%~30%，最大钻深8418米，满足了小井眼安全施工。
　　不断刷新井深纪录
　　中原钻井工程技术研究院副院长侯树刚说：“超深井存在高温高压问题，对于高温高压下的井壁稳定以及固井问题，也是攻关小组的研究重点。”
　　针对高温高压条件下钻井液流变性能劣化和火成岩、泥页岩井段坍塌掉块严重的难题，研究人员攻关形成了耐温175摄氏度低摩阻钻井液高温稳定、耐温174摄氏度防漏堵漏和火成岩及复杂泥岩层段井壁稳定，降低了复杂时效。
　　针对高温小间隙条件下长裸眼段水泥环完整性难以保障的问题，研究人员研发了耐高温水泥浆外加剂，研制了固井工具，构建多种水泥浆体系，实现了高压防窜、低压防漏、酸性防腐。
　　据介绍，该项目共计完成7000米以上超深井69口，其中8000米以上超深井2口;马深1井完钻井深8418米，刷新亚洲第一超深井钻井纪录;顺北评2井完钻井深8433米，再次刷新亚洲最深和最深水平井纪录。
　　“下一步，公司将继续进行超高压水射流、空化射流、旋冲钻井、垂直钻井、双驱复合钻井技术等新技术的集成应用，引进、集成或自主开发一批新技术、新工艺、新工具，攻关深井超深井高效轨迹控制技术及复杂安全钻进技术，完善并系列化耐高温钻井液处理剂，研究深井超深井水泥浆体系、固井工艺技术及工具等，为超深井钻探作出新贡献。”徐泓说。