陸上深層是我國能源戰(zhàn)略的重要接替領(lǐng)域，39%剩余石油和57%剩余天然氣資源分布在深層，超深井鉆井成本占勘探開發(fā)總投入的55%～80%。為高效、安全、快速地勘探開發(fā)深層油氣資源，必須解決深層窄密度窗口安全鉆進(jìn)難、常規(guī)井身結(jié)構(gòu)不適應(yīng)復(fù)雜壓力系統(tǒng)、大溫差高壓長封固段井筒完整性差等難題。“十一五”前，我國7000米超深井鉆井技術(shù)與國際先進(jìn)技術(shù)相比差距較大，嚴(yán)重制約了勘探開發(fā)進(jìn)程。

精細(xì)控壓鉆井成套裝備組成

 

中國石油所屬鉆井工程技術(shù)研究院經(jīng)九年攻關(guān)，全面攻克了上述難題，取得創(chuàng)新成果如下。一是在國際上首次發(fā)明精細(xì)控壓鉆井成套工藝裝備，可實(shí)現(xiàn)9種工況、4種控制模式、13種復(fù)雜條件應(yīng)急轉(zhuǎn)換的精細(xì)控制，壓力控制精度在0.2MPa以內(nèi)，深部縫洞型碳酸鹽巖水平井水平段延長210%，可有效解決發(fā)現(xiàn)與保護(hù)儲(chǔ)層、提速提效及防止窄密度窗口井筒復(fù)雜等世界難題。二是研發(fā)一體化鉆井設(shè)計(jì)方法、非常規(guī)特殊井身結(jié)構(gòu)、提速司鉆導(dǎo)航儀、非平面齒PDC鉆頭、壓力系數(shù)2.59的超高壓鹽水層安全控制等特色技術(shù)。完成7000米以上超深井226口，占國內(nèi)市場61.8%；碳酸鹽巖與砂巖油氣藏直井鉆井周期分別縮短38.2%與50.1%，鉆井成本分別降低37.8%與63.7%。三是研制國際首臺(tái)四單根立柱9000米鉆機(jī)和國內(nèi)首臺(tái)8000米鉆機(jī)。發(fā)明了四單根立柱施工工藝方法和特殊的鉆機(jī)結(jié)構(gòu)，保障了井架有限空間內(nèi)彈性薄壁長管柱安全移運(yùn)；建立了超高井架及底座起升下放、大荷載施工動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，解決了國內(nèi)最高井架細(xì)長重荷結(jié)構(gòu)件安全作業(yè)難題。相比常規(guī)鉆機(jī)，起下鉆時(shí)間減少20%，事故復(fù)雜時(shí)效同比降低75%。四是創(chuàng)新形成超高密度、高溫大溫差的安全鉆完井工作液技術(shù)。發(fā)明了降粘劑和納米封堵劑等產(chǎn)品，掌握了抗45%鹽水污染、抗溫大于200℃、實(shí)鉆與壓井密度達(dá)2.59g/cm3與2.85g/cm3的油基鉆井液技術(shù)，事故復(fù)雜時(shí)效同比降低56.4%；發(fā)明了溫差大于100℃的緩凝劑和降失水劑等產(chǎn)品，形成3套不同溫度段的大溫差水泥漿體系，固井合格率100%，創(chuàng)造了一次封固6657m的世界紀(jì)錄。

項(xiàng)目授權(quán)發(fā)明專利23項(xiàng)、實(shí)用新型專利30項(xiàng)、技術(shù)秘密49項(xiàng)、軟件著作權(quán)17項(xiàng)，發(fā)表論文65篇，制定行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)35項(xiàng)。獲省部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、美國E&P工程創(chuàng)新獎(jiǎng)1項(xiàng)，并入選科技部國家重點(diǎn)新產(chǎn)品。

項(xiàng)目成果經(jīng)過產(chǎn)學(xué)研用一體化組織和聯(lián)合攻關(guān)，已在國內(nèi)外15個(gè)油氣田、1236口井中應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。實(shí)踐證明，該成果使我國邁入7000米復(fù)雜超深井鉆井先進(jìn)國家行列，促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)升級(jí)換代，推動(dòng)了復(fù)雜超深井油氣田的高效安全快速鉆井技術(shù)進(jìn)步，開拓了國內(nèi)外油氣鉆探技術(shù)服務(wù)市場，為保障國家能源安全提供了有力的石油工程技術(shù)支撐。

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