深井超深井鉆井技術現狀和發展趨勢

仇亞治(長城鉆探工程公司鉆井技術服務公司，遼寧 盤錦 124010)

隨著全球能源的逐年短缺，社會經濟高速發展對石油等主要能源的需求逐年遞增，油氣田的采掘逐步向深度發展。深井、超深井的鉆探技術不斷發展。我國對深井、超深井的概念的定義是4.5到6公里的井深為深井，6公里以上為超深井。深井、超深井技術比較發達的美國。上世紀30年代末，第一口深井就誕生在那邊，深度超過了4.5公里的深井界限。超深井也是在上世紀40年代末誕生在美國。[1]80年代，蘇聯鉆出了全球超過10公里的深井，達到12.8公里，是至今為止最深的深井。美蘇德在深井、超深井技術研究領域處于世界先進水平。

1 我國該技術的發展歷程

在中國，深井、超深井技術引進的較晚，起步較遲。我國的第一口深井誕生在產油大市——大慶，深度到達4.7公里，這是我國深井、超深井鉆探技術發展的第一個階段，這是上世紀60年代中期到70年代中期。第二個發展時期是70年代中后期到80年中期的十多年，在這個期間，中國又在川署之地鉆探出6公里以上的超深井，這一口井的鉆探成功將我國從掌握深井技術推向掌握超深井技術的國家行列，開始我國超深井鉆探技術研究。80年代中期到現在，我國東、西部油氣田的發掘，塔里木等一系列地區石油儲量的探明，開啟我國深井、超深井大范圍應用的先河。

2 主要難題

第一，地層結構比較復雜。[2]在我國，地層結構比較復雜，像四川等西部地區屬于盆地結構，山川鄰里，河流密布，地殼運動頻發。如果在這些地區開展井眼鉆探難度很大，不僅要克服巖石層的結構復雜帶來的壓力多變化，而且要克服裸眼深度大，井周壁的安全性能難以保證等困難。地層深度過大后還有攻克超高溫、高壓的考驗。同時還有來自山形陡峭、巖石層堅硬、地質內部應力不均、巖石層斷裂不良高密度氣體等各種地層復雜造成的難題。這些問題不僅影響勘探工作的開展，而且導致設計鉆探方案時，缺少科學依據，鉆探過程中的不確定因素增加，使得鉆井方案設計缺乏有效的針對性，嚴重的會導致安全事故的發生。

第二，我國的深井、超深井技術的研究有待進一步深入。雖然我國現在掌握了該技術的一些核心內容，但是相比發達的美德等國家，還是存在一定的技術差距、裝備落后的問題。例如，勘探過程中有關地址結構的探明和表示存在明顯的技術空白點。變壓力、堅硬地層高水平穩定鉆探技術存在不足。變化溫差大、耐磨損等鉆探裝備還比較落后。一些處理復雜地質結構的工序流程不夠行之有效。

3 發展現狀

首先，鉆井的地層條件評測技術已經進入到合理發展的時期。預計地質結構縫隙內壓力和一些鉆探參數。[3]有些地區的地質結構復雜，該項技術的斜井鉆探技術發展比較成熟，我國在該領域內，沖出了通常理論的束縛，渦動概念的提出有效突破這一項瓶頸。國外在打直領域注重自動化和液壓技術的引進。例如，自動定向、導向、直鉆井技術，有效防止打斜打歪的情況。其次，該項技術在鉆速提升方面有了長足的進步。該領域研究的重點在于鉆頭、鉆桿等鉆具的裝備技術研究，除此之外，還有導向、非平衡、氣體鉆探技術研究可以有效提高鉆探速度，現在還有就是利用氣體鉆探結合先進的鉆具，鉆探速度是以前的3到4倍。大大縮短的井田的出油出氣速度。再次，對于耐高溫的研究也是有一定發展。最先是耐140度左右的材料的研制成功，后來是200度高溫，再后來是270度。現在的耐高溫主要依靠油、水、氣三種。油基質相對比較可靠、不易被電解、耐高溫限度高，但是費用比較大，水基質主要是費用較低，更容易循環進入環境中。最后，鉆井裝備方面現在也有了進步。在美國和歐洲一些國家已經有8到9種自動鉆探設備，基本滿足了現代設備的需求。一些配套裝備（交車、送鉆等）的技術水平有了長足的發展。但是中國還有很多裝備需要進口美國和歐洲一些國家的。

4 發展趨勢

經過近80年的發展，深井、超深井鉆探技術有了長足的發展。很多配套技術和相關領域有了突破性的變化，有關裝備也是可以滿足該技術的基本需要。以后該項技術可能還向以下幾個方向發展。第一，更加集成、自動化程度更高，信息提取更加便利，實現鉆探、監測等多環節自動閉環發展。第二，更加注重鉆探率的提升，實現有效利用能源。第三，更加關注巖石層鉆進效率的提升。

5 結語

我國深井、超深井鉆探技術研究起步比較晚，但是發展速度迅猛。經過不到50年的發展，我國基本掌握的該項技術，并呈現規模化發展的趨勢，但是也要看到我國在該領域還有很多需要研究的空間。目前，我國該技術研究可能分成3個步驟。首先是近期技術研究方面。對預知地殼壓力、利用氣體介質鉆井、高效液介質、套管等鉆井技術進一步鉆研技術，改善裝備。其次，較遠期技術研究方面，進一步拓展該項技術現在涉及領域研發，對有自主知識產權的技術，進一步研究可拓展空間，對于沒有自主知識產權的技術，加大研發力度，有效推動該技術涉及裝備國產化進程。最后，前沿性研究方面。利用較長一段時間尋找深井、超深井鉆探技術中存在的全球性難度，主動投入資金和人力，加大研發力度，努力突破該項技術的發展瓶頸，使得我國掌握該項技術的所有核心內容和自主的知識產權，例如“水槍”破除巖石層技術、智能化自動鉆探技術、光束鉆探技術等。總而言之，作為該行業的技術工程人員，更加要找準該技術中存在的一些實際操作問題并提出改進方案，促進該技術的不斷發展。

[1]何金南，劉建立，李娟.國內外深井鉆井技術現狀和發展趨勢[R].山東德州：中國石化石油勘探開發研究院德州石油鉆井研究所，2003.

[2].張東海，席繼強，賈建明.國外鉆井技術發展現狀[J].斷塊油氣田，2000，（5）：64-68.

[3].王關清，陳元頓，周煜輝.深探井和超深探井鉆井的難點分析和對策探討[J].石油鉆采工藝，1998，（1）：1—7，17.