协同高效破岩提速，刷新钻井工程纪录

  [中国石化新闻网2024-07-15]问：超深层油气优快钻井技术中，具有顺北油气田特色的技术创新点有哪些？这些技术在实际应用中如何显著缩短钻井周期、不断刷新钻井工程纪录？
  答：针对顺北油气田超深硬地层破岩效率低、钻头易磨损崩齿、井下工具输出能量不足等问题，我们提出了以“高效的破岩方式、适应地层的钻头、足够的破岩能量、稳态的井下工况”为主控要素的协同高效破岩提速技术方法，建立了分层段钻头破岩门限参数计算模型，研制了适用于二叠系火山岩的高效PDC钻头、扭力冲击器、复合冲击器、旋冲螺杆等提速工具，开发了超大扭矩动力钻具提高破岩扭矩；针对奥陶系上统防斜、提速、降本难题，形成了硬地层低成本防斜打快技术，机械钻速由4.5米/小时提高到8.6米/小时，并基于人工智能大数据分析，形成了“高效钻头+大能量破岩工具+钻机装备升级+强化钻井参数”的一体化钻井提速配套技术，制定了顺北油气田钻井提速提效技术推荐做法。2023年，顺北油气田完钻23口井，平均钻井周期由184天缩短为139天，其中，顺北6-4斜井完钻井深8316.58米，钻井周期97.08天，创顺北油气田超深井钻井周期最短纪录。
  问：在复杂超深层井身结构设计中，面临最大的工程技术难题是什么？工程院是如何通过技术创新解决这些问题，确保钻井作业安全高效的？
  答：顺北油气田储层埋藏深、断裂发育，地层岩性、流体、压力体系复杂，长裸眼段钻井作业安全密度窗口窄，地质必封点、工程必封点多，井壁失稳、地层漏失、气侵溢流等复杂情况频发，给井身结构优化设计带来极大挑战。为提高待钻地层预测精度，工程院以中完测井、录井信息为约束条件，随钻更新地震速度，形成了基于井震信息的地质力学参数超前预测方法；利用近实时修正的钻头前方三维地震数据体，采用多尺度相干技术、蚂蚁体追踪技术，精确定位待钻地层断裂、裂缝带位置，为套管下深、钻井液性能控制等提供指导。以地质目标最大化、工程风险最小化为原则，我们建立了工程地质要素耦合的一体化技术方法，形成了以“二叠系火成岩反演、志留系断裂检测、侵入岩量化描述、储层异常高压识别”为核心的工程地质风险预测技术，指导井口位置优选与风险预案制定，构建了适应不同地质条件的井身结构优化设计系列，为复杂超深油气井安全高效成井奠定了基础。
  问：未来深地钻井技术的发展方向和重点研究领域是什么？特别是在高温高压极端工况条件下安全成井方面，有哪些前瞻性的规划和技术展望？
  答：向地球深部进军是国家战略性科技问题，是油气上游原创技术策源地的建设方向。开拓万米油气资源新领域，探寻深地油气赋存极限，是新时期石油行业的“超级工程”。
  随着勘探开发向更深层推进，不确定因素增多，井底温度突破240摄氏度、压力突破200兆帕，特深、重载、高温高压、酸性环境、强烈振动等恶劣工况耦合，超出了现有钻机装备、井下工具、井筒流体的耐受极限，井底钻头破岩能力不足、钻机装备难以满足需求、工具仪器故障率高、钻井液性能调控困难、高压油气井井控风险大、井筒长期完整性无法保障等一系列技术难题陆续出现。
  深地油气钻探是一项复杂的系统工程，需创新复杂地层油气钻完井工程理论方法，研制特深井智能化重载钻机、特高压井口设备、大功率固井泵等关键装备，研发适用于超高温高压极端工况环境的井下工具仪器，开发高温高密度条件下性能稳定的工作液流体，构建涵盖“基础理论、工程设计、钻井装备、钻井液、固井、完井、改造、测试”等各环节的深地油气钻探关键技术体系，提升工程技术与装备保障能力。
  石油工程技术研究院钻井工程领域高级专家张进双