深井超深井钻井技术现状和发展趋势

深井超深井钻井技术现状和发展趋势

李广

中石化西南石油工程有限公司钻井一分公司，四川 成都 610500

摘要：石油、天然气是重要的资源，促进了社会的发展，而在油气资源不断地消耗和储量不断减少的背景下，深部油气资源的勘探开采成为一项非常重要的工作，其中会应用深井超深井钻井技术，且技术应用时存在一定的难度。随着开采技术的发展，相关勘探开采工作和技术不断进步，并朝着更好的方向发展。基于此，分析和探究了深井超深井技术的现状与发展趋势。

关键词：深井；超深井；钻井技术；现状；发展趋势

引言

我国钻井技术起步较晚，但发展比较迅速，现阶段，我国的超深井钻井技术步入了世界先进行列。相较于浅层油气开采工作，深层开采的难度更大，深井与超深井的钻挖所面对的地质环境更复杂，同时钻井提速是困扰其进行的一大问题。怎样做好深井、超深井钻井技术的应用，提高钻井质量，开采出更丰富的油气资源，是现阶段相关业内人士十分关注的问题。

一、深井超深井钻井技术难点分析

深井超深井钻井工程的施工相对比较复杂，工程的进行是基于科学技术理论的，同时应完善相关配套设备与技术，依靠对相关工程进行的实际情况进行分析总结，我们发现不同深井其在钻井时所面临的最为常见的问题有：高温高压所导致的泥浆性能不稳定、井壁稳定性差、地层硬度高影响机械钻速等问题。当前，随着浅层油气资源开采工作的有序进行，剩余更多的工程项目其开采深度不断提高，难度更大，对于深井超深井技术的应用更为频繁。钻井过程中，在其钻进至一定深度后，井斜控制难度更大，极易出现井斜角超标等情况，并对下部井段的安全钻进产生较大的不利影响，同最先的设计工作存在一定的差异。一旦在深井段出现井斜角超标过大的情况，后期纠斜将面临更大的难度，为满足设计要求以及下部安全钻井的需求，还可能出现填井重钻的情况，必然会造成较大的损失，耗时费力[1]。

深井超深井钻井时，必然会面对高温高压的情况，这一环境条件下，会导致泥浆密度、流变性等性能产生变化，并对钻井安全产生较大的不利影响。所以为保障钻井工作有序进行，还应做好泥浆抗高温高压性能的探究。

深井超深井设计成本相对比较高，因此施工时，可通过适当增加钻速去控制成本，但是由于其施工环境相对较为复杂，安全隐患多，对钻速产生了极大影响，导致钻井效率下降，周期延长，最终成本提高了。

二、深井超深井钻井技术现状

（一）深井超深井井斜控制技术

导致深部地层井斜超标多是由于地质问题，具体有地层岩性变化剧烈、岩石破碎、地层倾角过大等原因，最为主要的原因是地层可钻性差异与倾角比较大。通常钻井作业进行时，会选择钟摆钻具、满眼防斜钻具组合去解决井斜超标的情况，能够获得一定的效果，但对于深井和超深井，却难以获得较好的井斜控制效果，并会对机械钻速产生不利影响，导致钻井的周期延长。新时期有很多业内的研究学者提出了钻柱涡动和动力学防斜理论，相较于传统的理论，在防斜与提速领域有一定的优势，但在钻井深度持续增加的基础上，提出的各种防斜理论均难以较好的满足实际钻井工程需求。在当前钻井技术不断发展的背景下，自动垂直钻井系统日趋成熟，成为一项关键的防斜快钻的手段。该系统应用的原理是借助近钻头扶正器的伸缩，科学利用井下闭环控制系统自动控制井斜，即使面对较大的地层倾角，能够较好地控制轨迹，使其处于一个基本垂直状态，同时可大钻压快速钻进，是目前高陡构造地层防斜快打的最有效手段[2]。

（二）提高深井超深井机械钻速技术

钻头的选择对于深井超深井的施工工作有着非常重要的意义，其性能质量和类型选择是否科学直接影响着最终的钻井效率和周期。钻井时会遇到各种类型的地层岩性，若是钻头选择合适，即能获得较好的钻井效果。像在四川盆地磨溪—高石梯地区的进行区块地层钻井时，通过使用高效PDC钻头，获得了较好的钻井效果。通过摸清掌握各个地层的钻头使用情况，科学选择钻头，有效改善了钻地层效率低的情况。

当前，复合钻井技术获得了较好的发展，深井超深井机械钻速获得了一定提高。PDC钻头配合螺杆复合钻进技术的同步应用，进一步提高了钻速。PDC钻头能够较好的切削破碎岩石，同时其切削速度和转速成正比。深井超深井钻进时，地面转盘或是顶驱的转速较低，若仅是借助地面转盘或顶驱的转速去为PDC钻头提供转速，则难以获得一定优势，若同时配合应用高转速螺杆钻，则能够更好地满足PDC钻头高转速要求。

旋冲钻井技术通过在钻头位置安装液动冲击器，可以将泥浆压力能转变为高频冲击能，保证钻头在钻井时，能够随着钻具旋转，并在冲击器高频冲击力的作用之下，提高钻井效率。

（三）深井超深井钻井液技术

钻井时，环境因素会影响泥浆的体积和性能，泥浆体积在变化的过程中，会改变密度。若是温度提高，则会影响其体积，压力上升，则会导致其出现压缩的情况。若是高温高压的情况同时存在，必然会影响水基泥浆的密度和性能，泥浆的类型不同，流变性能会随着温度与压力进行改变。通常情况下，温度升高，泥浆的塑性粘度以及动切力则迅速降低。对于压力参数来说，压力升高，泥浆动切力增大，塑性粘度变化则不够明显

[3]。

（四）深井超深井固井技术

深井超深井固井技术的重难点在于怎样控制由于高温高压条件所造成的应力变化，其会对固井质量产生一定不利影响。深井井底地层压力高，则需借助超高密度水泥浆体系予以封固，注意高温可能对水泥环整体性能造成的不利影响，继而造成层间封隔失效的情况，所以需要注意科学选择水泥浆体系去满足现场施工具体要求。

三、深井超深井发展趋势

当前在深井超深井的钻井施工时，技术日趋先进，且在技术的选择上，更加科学。往往是结合实际钻井情况，对钻井方式与钻井技术进行科学的选择，且所选择的钻井新技术均获得良好的成效。技术工艺以及钻井工具的选择，均应该充分考虑地域的差异，并不是盲目进行选择应用。

其次，是关注钻井新技术所可能造成的未知风险。像各项新技术应用，由于相关经验的缺乏，极易在应用时出现各种安全问题，当前十分关注该问题，并结合施工实际，科学选择钻井技术。像为改善四川地区磨溪—高石梯等区块钻井施工时存在的窄窗口、无窗口等地层复杂，结合实际情况，研制了CQMPD系列精细控压钻井系统。系统通过模块化设计，各子系统能够独立进行工作，经济实用，提高了钻井质量[4]。

同时，通过不断加强成熟技术的集成配套，逐渐形成了规范化的深井超深井钻井技术。对已经完成的各项工程进行总结，对遇到的问题做好分析，提高了后续施工的规范性，为后续技术应用研究奠定了坚实基础。

结语

综上所述，新时期，做好深井超深井钻井技术的探究，促进其获得更好的发展和应用，对于深部地层油气资源的勘探工作意义重大。现阶段我国的深井超深井钻井技术在不断发展，并获得了一定进步，虽然发展过程中还存在一些问题，但整体朝着更加专业更为安全的方向发展，技术的发展日趋成熟，对于油气资源勘探开采起到了重要的推动作用。

参考文献：

[1]杨志福,骆文生.超深井钻井工艺技术探讨[J].科技风,2020(11):138.

[2]孙巍巍.深井超深井钻井技术现状和发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2020(09):236-237.

[3]刘恒宇,勾迪,崔卓群.超深井钻井技术措施分析与研究[J].石化技术,2019(02):77.

[4]侯治江.深井、超深井钻井提速技术难点及对策[J].中国石油和化工标准与质量,2019(10):101-102.

作者简介：李广（1990.11—），男，汉族，辽宁建昌人，本科学历，中级工程师，研究方向：石油工程，深井、超深井钻井技术，事故复杂预防与处理。