摘要：深井超深井鉆井工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要有科學(xué)的理論、先進(jìn)的技術(shù)及裝備、高素質(zhì)的人才隊(duì)伍和科學(xué)的管理作為支持，它是一個國家或企業(yè)鉆井技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志之一。然而相應(yīng)的深井超深井鉆井技術(shù)就是為滿足地層深部油氣勘探開發(fā)的需求，而迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代特色鉆井技術(shù)。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(qū)作為國內(nèi)石油資源主力產(chǎn)區(qū)，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(qū)是天然氣富集區(qū)，有超過一半的天然氣資源量在深部地層；西部地區(qū)是國內(nèi)石油產(chǎn)量的主要戰(zhàn)略接替區(qū)，但其近70%油氣資源埋藏在深部地層。因此，國內(nèi)石油公司要提高勘探開發(fā)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(jìn)軍，向深層要儲量，大力發(fā)展深井超深井鉆井技術(shù)，開啟地下深層油氣寶庫的大門。

　　一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展概況

　　世界深井鉆井技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)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(lián)創(chuàng)造了12400米世界超深井的紀(jì)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(shù)水平最高的國家，累計(jì)鉆深井已占全球80%以上。

　　我國深井和超深井鉆井技術(shù)起步較晚，大體經(jīng)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(fā)展階段。1976年4月30日在四川地區(qū)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(guī)模應(yīng)用階段。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)各大石油公司、科研單位、高等院校重點(diǎn)針對塔里木盆地、川東地區(qū)深層油氣勘探進(jìn)行了復(fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，大大提高了深井超深井鉆井技術(shù)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(yù)為當(dāng)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(shù)量和進(jìn)尺增加較快，增加幅度分別達(dá)77.69%和77.62%。2006年累計(jì)完鉆4000米以上深井231口，完成深井累計(jì)進(jìn)尺115.12萬米，平均井深5007.16米，機(jī)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(shù)的不斷完善，我國在深井機(jī)械鉆速、鉆井周期等方面都取得了很大進(jìn)步。目前在塔里木油田輪南、塔中、哈德遜等區(qū)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(dá)6700米，實(shí)現(xiàn)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(fù)雜地質(zhì)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(zhǔn)噶爾盆地、四川盆地等地區(qū)，這些地區(qū)地質(zhì)條件十分復(fù)雜，深井超深井鉆井存在地層壓力系統(tǒng)多、裸眼段長、井壁穩(wěn)定性條件復(fù)雜、高溫、高壓，深部地層巖石可鉆性差等難點(diǎn)，同時還要解決復(fù)雜地質(zhì)條件帶來的一系列鉆井難題。

　　很多鉆井工程師都說：“在復(fù)雜地質(zhì)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(zhàn)！”中國石化川東北探區(qū)就是經(jīng)常打“遭遇戰(zhàn)”的“戰(zhàn)區(qū)”，這里主要目的層高含硫、高壓、高溫、高產(chǎn)、埋藏深，地層具有壓力系統(tǒng)多、壓力窗口窄、穩(wěn)定性差、可鉆性差、傾角大易斜等特點(diǎn)，鉆井工程面臨“噴、漏、卡、塌、毒、硬、斜”等諸多技術(shù)難題。

　　為突破鉆井技術(shù)“瓶頸”，中國石化勘探南方分公司進(jìn)行了“高含硫氣井鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”科技攻關(guān)。最終，該項(xiàng)目12項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)屬國際首創(chuàng)或達(dá)到國際領(lǐng)先水平，17項(xiàng)技術(shù)為國內(nèi)或中國石化首創(chuàng)，共在27口井進(jìn)行了試驗(yàn)、應(yīng)用，累計(jì)鉆井進(jìn)尺15.6萬米，平均鉆井周期324天，平均機(jī)械鉆速1.62米/小時。而此前平均鉆井周期801.7天，平均機(jī)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(zhì)量和安全性也有了很大提高。中國石化科技開發(fā)部給予該項(xiàng)目“總體國際先進(jìn)，部分國際領(lǐng)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(fā)育區(qū)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(nèi)首次將直徑273.1毫米無節(jié)箍套管下深達(dá)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(fā)展。北京石油機(jī)械廠生產(chǎn)的頂驅(qū)已超過100臺，替代了進(jìn)口，并遠(yuǎn)銷國外。2007年11月，國產(chǎn)第一臺12000米鉆機(jī)在寶雞石油機(jī)械廠誕生。

　　專家稱，我國1000米至5000米淺、中層油氣藏的開發(fā)度已達(dá)60%以上，而7000米以下深層尚屬比較陌生的領(lǐng)域。此次12000米鉆機(jī)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(fù)雜超深油氣藏的勘探開發(fā)水平提高到一個新的層次，并將極大提升我國石油鉆井隊(duì)伍在國際油氣勘探市場的競爭力。

　　三、目前存在的問題和發(fā)展趨勢

　　近年來，我國復(fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井發(fā)展迅速，已形成一條以自主研發(fā)為主與有選擇地吸收國外先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的道路，逐步形成有中國特色的深井超深井技術(shù)，推動我國鉆井技術(shù)向優(yōu)質(zhì)高速、經(jīng)濟(jì)有效和安全環(huán)保方向發(fā)展，在國內(nèi)外市場競爭力逐步提高。

　　但我國深井超深井鉆井技術(shù)與國外先進(jìn)水平仍存在很大差距。與美國相比，我國井下復(fù)雜情況和事故時效多、鉆井周期長、費(fèi)用高，主要表現(xiàn)在地層工程特性參數(shù)預(yù)測精度低，復(fù)雜層段井眼失穩(wěn)嚴(yán)重，高陡構(gòu)造井斜嚴(yán)重，鉆具事故較多，難鉆地層的機(jī)械鉆速低，防斜打直未配備先進(jìn)的垂直鉆井系統(tǒng)，鉆井液體系與處理劑配套應(yīng)用效果差，井口機(jī)械化與自動化整體水平低，尤其是先進(jìn)的鉆井、測井工具還依賴于進(jìn)口。

　　業(yè)內(nèi)人士稱，我國深井超深井鉆井技術(shù)與國外先進(jìn)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(jìn)水平差距在10~15年

　　現(xiàn)代鉆井技術(shù)已不單單是構(gòu)建油氣通道，而是成為提高勘探發(fā)現(xiàn)率、開發(fā)采收率的技術(shù)，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(fā)展，向信息化、集成化、智能化方向發(fā)展，目標(biāo)是降低“噸油成本”，實(shí)現(xiàn)效益最大化，全方位支持油氣勘探開發(fā)。

　　有關(guān)鉆井專家表示，深井超深井鉆井技術(shù)在今后較長時期內(nèi)仍將是我國實(shí)施油氣資源戰(zhàn)略，提高勘探開發(fā)效益的重要技術(shù)支持手段。它的發(fā)展趨勢主要是：

　　1.向集成化、信息化、智能化、自動化方向發(fā)展。深化復(fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù)，開發(fā)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(jī)、井下工具，實(shí)時測量工具，向信息化、集成化、自動化閉環(huán)鉆井技術(shù)發(fā)展。

　　2.向有利于提高油氣采收率方向發(fā)展。加強(qiáng)已成熟特殊工藝井技術(shù)，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(shù)等在深井超深井鉆井中的應(yīng)用和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對油氣資源的高效勘探與開發(fā)。

　　3.向高效破巖技術(shù)方向發(fā)展。目前旋轉(zhuǎn)鉆井仍是油氣勘探開發(fā)廣泛應(yīng)用的鉆井方式，超高壓水射流、空化射流、旋沖鉆井、導(dǎo)向鉆井、垂直鉆井、氣體鉆井等新技術(shù)的應(yīng)用，提高了破巖效率，而激光鉆井、熔融鉆井等鉆井技術(shù)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(jìn)速度。