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)與國際先進技術(shù)相比差距較大，嚴重制約了勘探開發(fā)進程。

精細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)明精細控壓鉆井成套工藝裝備，可實現(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)與保護儲層、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%。三是研制國際首臺四單根立柱9000米鉆機和國內(nèi)首臺8000米鉆機。發(fā)明了四單根立柱施工工藝方法和特殊的鉆機結(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；建立了超高井架及底座起升下放、大荷載施工動態(tài)響應(yīng)模型，解決了國內(nèi)最高井架細長重荷結(jié)構(gòu)件安全作業(yè)難題。相比常規(guī)鉆機，起下鉆時間減少20%，事故復(fù)雜時效同比降低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℃、實鉆與壓井密度達2.59g/cm3與2.85g/cm3的油基鉆井液技術(shù)，事故復(fù)雜時效同比降低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的世界紀錄。

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

項目成果經(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個油氣田、1236口井中應(yīng)用，經(jīng)濟與社會效益顯著。實踐證明，該成果使我國邁入7000米復(fù)雜超深井鉆井先進國家行列，促進了行業(yè)技術(shù)升級換代，推動了復(fù)雜超深井油氣田的高效安全快速鉆井技術(shù)進步，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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