特深层油气资源丰富,是我国油气重大战略接替领域,其高效开发对于保障国家能源安全意义重大。聚焦特深层石油工程重大技术难题,中国石化充分发挥“大兵团”作战优势,强化技术创新和科技自立自强,通过产、学、研、用一体化持续攻关,基本形成了8000~9000米特深层开发配套工程技术体系,突破了9000米以深特深井钻完井工程关键技术。
在工程设计方面,建立了特深层钻井地质因素精细描述及随钻超前预测技术,提出了基于地质与工程风险分析的井身结构设计方法,形成了特深层井身结构序列,基本满足8000~9000米特深层钻探需求。
在钻井装备方面,研制了国内首套底座净空高12米的9000米自动化钻机及140兆帕大通径节流压井管汇,配套了高强度钻杆和套管,为钻达特深层提供了安全保障。
在钻井提速方面,研制了高性能钻头、大扭矩螺杆和减振稳扭冲击器等提速工具,硬地层机械钻速提高35%~64%。
在高温井筒工作液方面,研发了耐温220摄氏度、密度2.2~2.4克/立方厘米的高温高密度钻井液及高效承压堵漏体系,开发了高温无固相钻井液、耐温200摄氏度纳米液硅-胶乳高温防气窜水泥浆。
在高温测量技术方面,研制了耐温185摄氏度MWD(随钻测量)、耐温200摄氏度及耐压206兆帕的常规测井仪器系列,以及“电缆测井+钻具直推存储式”双功能测井系统,突破了高温测量仪器“卡脖子”技术。
在测试压裂方面,研制了耐温204摄氏度、耐压105兆帕气密封测试封隔器及耐温180摄氏度高温交联酸体系,形成了“五阀一封”测试-酸压/酸化联作工艺,为高产井提供了技术保障。
通过8000~9000米特深层油气开发配套工程技术体系不断迭代升级及集成应用,中国石化打造了塔里木盆地和四川盆地特深层钻完井工程技术示范工程,8000~9000米特深层油气钻完井已成为常态。截至2023年8月,在两大盆地已实施超8000米超深井117口,其中超9000米超深井7口。跃进3-3XC井于9432米完钻,刷新两项亚洲钻井纪录并试获高产油气流。塔里木盆地顺北油气田已建成26口千吨井及近300万吨油气年产能,四川盆地在埋深8400米左右的震旦系灯影组也获得油气勘探新发现。
随着“深地工程”持续推进,勘探部署向万米深地进军,国内部署了一批万米深井,中国石化在西北和西南地区都设计了万米特深探井。万米深层地质环境复杂加剧,不确定因素增多,特深层石油工程技术面临温度压力更高、工程风险更大、技术可靠性要求更高、质量控制更难等挑战。因此,建议聚焦万米深层地质风险和工程挑战开展技术攻关。
在基础理论方面,开展万米深井极端工况下地质力学、流体力学、管柱力学作用机理与调控机制研究,以及高温高压高腐蚀及复杂应力条件下金属/非金属材料性能与失效机理研究,夯实万米深层基础理论体系。
在装备工具、仪器方面,研制超大负荷15000米自动化钻机及成套设备,开发耐温230摄氏度随钻测量仪器,研制耐温260摄氏度钻头、动力钻具等井下工具,形成完备的万米深井装备、工具及技术系列。
在井筒工作液方面,开发耐温240摄氏度的钻完井液、水泥浆、酸化压裂液等体系,推进高温新材料产业发展,为万米钻探提供技术保障。
在完井测试改造方面,研制耐温230摄氏度、耐压140兆帕气密封测试封隔器,开发耐压175兆帕井口与地面流程设备,为万米深井完井提供有力保障。
通过持续开展关键技术攻关并取得突破,形成我国陆上原创技术策源地,支撑特深层油气勘探重大突破和效益开发,奠定我国在世界超深层油气领域勘探开发的领军地位。