張錦宏

（中國(guó)石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司，北京 100020）

近年來(lái)，中國(guó)石化重點(diǎn)圍繞優(yōu)快鉆井完井技術(shù)、復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井錄井技術(shù)、特殊儲(chǔ)層改造技術(shù)等石油工程技術(shù)開(kāi)展了攻關(guān)，初步形成了超深井鉆井提速技術(shù)、隨鉆測(cè)控技術(shù)、聲波遠(yuǎn)探測(cè)測(cè)井技術(shù)和水平井分段壓裂技術(shù)等一批核心技術(shù)，規(guī)模化推廣和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用效果顯著，有力支撐了中國(guó)石化國(guó)內(nèi)外油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)。但隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷深入，中國(guó)石化東部老油田已進(jìn)入高含水、高采出程度階段，西部、南方等區(qū)塊主要分布在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域及盆地周邊，油氣資源埋藏深，勘探開(kāi)發(fā)難度越來(lái)越大，對(duì)石油工程技術(shù)的要求越來(lái)越高，需要持續(xù)攻關(guān)完善關(guān)鍵核心技術(shù)和工程配套技術(shù)，不斷提升石油工程技術(shù)對(duì)勘探開(kāi)發(fā)的支撐能力。為此，筆者綜述了中國(guó)石化石油工程技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合發(fā)展目標(biāo)和技術(shù)需求，提出了發(fā)展建議。

1 石油工程技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 鉆井完井技術(shù)

1.1.1 深井、超深井鉆井完井配套技術(shù)

針對(duì)深井超深井地質(zhì)條件復(fù)雜、巖石強(qiáng)度高和鉆井難度大等問(wèn)題，中國(guó)石化圍繞順北、川東北等重點(diǎn)地區(qū)的深井、超深井鉆井完井技術(shù)難題，系統(tǒng)開(kāi)展了重點(diǎn)探區(qū)地質(zhì)特征分析、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[1-3]、超深井綜合提速技術(shù)[4-6]和超深井安全防控技術(shù)[7-9]等技術(shù)攻關(guān)，突破了深層安全快速鉆井關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，形成了以工藝、工具、儀器和材料為核心的配套技術(shù)，已具備了較為成熟的8 000.00 m以深復(fù)雜地層鉆井完井設(shè)計(jì)、施工、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)支持能力，成功完成了順北鷹1井、順北蓬1井、川深1井、塔深1井等多口高難度超深井的鉆井完井施工。其中，順北鷹1井完鉆井深8 588.00 m，超深水平井順北7井造斜點(diǎn)井深7 738.00 m、垂深達(dá)7 863.66 m。

1）復(fù)雜地質(zhì)條件下超深井地質(zhì)環(huán)境精細(xì)描述技術(shù)。初步建立了核心地區(qū)地層孔隙壓力、破裂壓力和坍塌壓力的三壓力剖面分析預(yù)測(cè)模型，開(kāi)展了復(fù)雜地應(yīng)力反演分析，預(yù)測(cè)精度較高。川東北元壩地區(qū)地應(yīng)力反演精度達(dá)85.0%以上，川東北河壩101井鉆前壓力預(yù)測(cè)精度達(dá)到89.7%。

2）井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。針對(duì)新疆順北區(qū)塊油氣井套管層次多、火成巖地層漏失等問(wèn)題，建立了深部地層壓力剖面，分析了裂縫形成及泥巖坍塌機(jī)理，校核了鉆桿及套管強(qiáng)度，形成了超深井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。順北1區(qū)侵入體區(qū)域φ120.7 mm井眼存在定向能力和處理復(fù)雜情況能力弱的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)優(yōu)化形成了完鉆井眼為φ143.9 mm的新四級(jí)井身結(jié)構(gòu)。

3）超深井綜合提速技術(shù)。研制并應(yīng)用高性能PDC鉆頭、長(zhǎng)壽命螺桿、旋沖鉆井工具、扭沖鉆井工具和射流沖擊器等新型鉆井工具，形成了超深井提速技術(shù)，機(jī)械鉆速大幅提高，鉆井周期大幅縮短。順北5X井通過(guò)優(yōu)選球形限位齒PDC鉆頭，采用“PDC鉆頭+大扭矩螺桿”提速技術(shù)，古生界深部地層機(jī)械鉆速較設(shè)計(jì)提高20.3%，鉆井周期縮短22.54 d。

4）超深水平井鉆井完井技術(shù)。研制了抗高溫隨鉆測(cè)量?jī)x器、一趟鉆開(kāi)窗側(cè)鉆工具等，在超深復(fù)雜地層開(kāi)窗側(cè)鉆和定向技術(shù)方面取得了突破，解決了超深水平井降摩減阻、井眼軌跡測(cè)控等技術(shù)難題，順利鉆成了順北評(píng)1H井、順北評(píng)2H井和元壩121H井等數(shù)十口井，水平井完鉆井深最深8 433.00 m，垂深最深7 751.60 m，有力推動(dòng)了深層油氣的開(kāi)發(fā)。

5）超深井安全防控技術(shù)。研制了自動(dòng)節(jié)流管匯、回壓補(bǔ)償系統(tǒng)和高精度質(zhì)量流量計(jì)等精細(xì)控壓系統(tǒng)模塊，形成了三參數(shù)（套壓、立壓、流量）井筒壓力綜合控制方法，解決了海相碳酸鹽巖地層壓力預(yù)測(cè)困難、氣體侵入快、鉆井風(fēng)險(xiǎn)高的技術(shù)難題，順利完成了順南蓬1井四開(kāi)井段（6 076.00～6 980.00 m）控壓鉆進(jìn)作業(yè)和φ 193.7 mm尾管控壓固井作業(yè)。

1.1.2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)

針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井中存在的水平位移延伸能力弱、完井方式單一和密集從式井施工難度大等問(wèn)題，開(kāi)展了超深水平井[10]、高級(jí)別分支井[11]和海上密集叢式井等鉆井完井配套技術(shù)[12]的攻關(guān)研究，形成了滿足多種儲(chǔ)層、薄油層和整裝區(qū)塊增產(chǎn)挖潛需要的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)，成功完成了焦頁(yè)2-5HF井、高平1井、河3-支平1井等重點(diǎn)井的施工。

1）長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)。研制了水力振蕩器、變徑穩(wěn)定器等鉆井工具，形成了長(zhǎng)水平段水平井鉆井配套技術(shù)，在勝利油田、涪陵地區(qū)完成數(shù)十口長(zhǎng)水平段水平井，水平段最長(zhǎng)達(dá)3 065.00 m，水平位移最大達(dá)5 350.38 m，水垂比達(dá)到4.02，基本具備了2 500.00 m水平段一趟鉆、水平段3 000.00 m以上水平井和位移5 000.00 m以上大位移井的鉆井施工能力。

2）高級(jí)別分支井鉆井完井技術(shù)。研制了TAML五級(jí)分支井連接系統(tǒng)、井眼連接總成和遇油遇水自膨脹完井工具，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械支撐完整性、液壓密封性、選擇性再進(jìn)入等功能，完成了國(guó)內(nèi)第一口真正意義上的五級(jí)分支水平井—河3-支平1井[11]。

3）徑向水平井鉆井技術(shù)。研發(fā)了水力噴射井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和高壓輸送系統(tǒng)，形成了徑向深穿透鉆井技術(shù)，單井最多鉆12個(gè)孔，單孔長(zhǎng)度最長(zhǎng)100.00 m。

4）魚(yú)骨狀分支水平井鉆井技術(shù)。開(kāi)展了魚(yú)骨狀分支水平井鉆柱摩阻扭矩預(yù)測(cè)、主井眼與分支井眼軌跡控制、完井管柱安全下入研究，形成了魚(yú)骨狀分支水平井技術(shù)。魚(yú)骨狀分支水平井分支最多可達(dá)23個(gè)，推動(dòng)了低滲透、薄互層等油藏的開(kāi)發(fā)。

5）海上密集叢式井鉆井完井技術(shù)。形成了密集叢式井組鉆井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、大井眼極淺地層表層預(yù)定向、小井距叢式井井眼軌跡精細(xì)控制與防碰、無(wú)污染海水鉆井液和廢棄鉆井液無(wú)害化處理等技術(shù)，先后完成了老168井組、墾東123井組及青東5井組等海上大型密集叢式井組的施工。

1.1.3 隨鉆測(cè)控技術(shù)

圍繞隨鉆測(cè)量、地質(zhì)導(dǎo)向、隨鉆測(cè)井和井下控制等技術(shù)，開(kāi)展攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，目前已擁有成熟的MWD、伽馬、電阻率、邊界探測(cè)等SINOMACS隨鉆測(cè)控儀器，形成了一體化隨鉆測(cè)控技術(shù)平臺(tái)。

1）高溫隨鉆測(cè)量技術(shù)。開(kāi)發(fā)了低功耗高溫測(cè)控電路系統(tǒng)，建立了高溫傳感器標(biāo)定數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了高溫條件下的高精度測(cè)量。研發(fā)了高溫MWD系統(tǒng)可靠性檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出175 ℃ MWD系統(tǒng)，井斜角測(cè)量精度±0.1°，方位測(cè)量精度±1.0°。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)12井次，單井次連續(xù)無(wú)故障工作時(shí)間最長(zhǎng)279 h，單趟鉆進(jìn)尺最長(zhǎng)4 200.00 m，井底最高測(cè)量溫度160 ℃。研制了185 ℃ MWD系統(tǒng)，在順北區(qū)塊2口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最高測(cè)量溫度162 ℃，累計(jì)循環(huán)工作時(shí)間478 h[13]。

2）隨鉆測(cè)井及地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。開(kāi)發(fā)了隨鉆伽馬成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)4扇區(qū)、內(nèi)存16扇區(qū)高精度成像測(cè)量[14]。開(kāi)發(fā)了第二代近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了近鉆頭井斜角、方位伽馬和鉆頭轉(zhuǎn)速等多參數(shù)測(cè)量，測(cè)量零長(zhǎng)0.60 m。研制了方位深電阻率隨鉆地層邊界探測(cè)儀器，地層邊界探測(cè)深度4.80 m。

3）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)。合作開(kāi)發(fā)了ATS-III型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，增斜、穩(wěn)斜、調(diào)整方位效果明顯，無(wú)故障工作時(shí)間114 h，累計(jì)進(jìn)尺927.00 m，最大造斜率5.61°/30m，平均機(jī)械鉆速11.00 m/h，比采用動(dòng)力鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)提高37%，實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌道吻合，初步具備了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件。

1.1.4 鉆井液技術(shù)

針對(duì)安全、快速、高效鉆井和環(huán)境保護(hù)的要求，研制了高溫、高密度及環(huán)保型系列鉆井液處理劑，形成了高溫高密度、烷基糖苷仿油基、低活度強(qiáng)封堵和頁(yè)巖氣高性能等水基鉆井液和油基鉆井液，滿足了復(fù)雜地質(zhì)條件下的鉆井需求，提高了環(huán)境保護(hù)、油氣層保護(hù)和井壁穩(wěn)定能力，保證了鉆井安全。

1）高溫高密度水基鉆井液。通過(guò)研制超高密度微粉體加重劑、抗高溫處理劑，形成了抗高溫高密度水基鉆井液，解決了高溫高密度條件下采用重晶石加重帶來(lái)的固相含量高、易沉降，長(zhǎng)期高溫下處理劑失效嚴(yán)重，高溫高壓濾失量與流變性難以控制等難題[15]。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，泌深1井鉆井液溫度最高達(dá)236 ℃，官深1井鉆井液密度最高達(dá)2.87 kg/L。

2）低活度強(qiáng)封堵水基鉆井液。通過(guò)研究頁(yè)巖地層的活度，研發(fā)了基于“適度降低活度+多尺度封堵”的低活度強(qiáng)封堵鉆井液，其活度最低可達(dá)0.80，泥頁(yè)巖膜效率較常規(guī)水基鉆井液提高30%以上[16]。該鉆井液在10余口井進(jìn)行了應(yīng)用，均較好地抑制了黏土和巖屑的水化膨脹，井眼穩(wěn)定效果良好。其中，CB6FB-P1井所用鉆井液性能優(yōu)良，鉆井完井過(guò)程中井壁穩(wěn)定，篩管下入順利；試油效果顯著，日產(chǎn)液107 m3，日產(chǎn)油50 m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了預(yù)期效果。

3）烷基糖苷衍生物水基鉆井液。形成了以烷基糖苷衍生物吸附成膜、拉緊晶層作用為基礎(chǔ)的強(qiáng)抑制技術(shù)，以納米-微米封堵材料和APD小分子增稠劑為核心的強(qiáng)封堵技術(shù)，以烷基糖苷衍生物配合極壓潤(rùn)滑劑的高效潤(rùn)滑技術(shù)，利用烷基糖苷衍生物的協(xié)同增效作用與其對(duì)重晶石的潤(rùn)濕作用控制高密度鉆井液的流變性[17]。烷基糖苷衍生物水基鉆井液抗溫達(dá)140 ℃，抗污染能力強(qiáng)，半數(shù)效應(yīng)濃度EC50超過(guò)120 000 mg/L。該鉆井液在川南、陜北等地區(qū)的多口井進(jìn)行了應(yīng)用，解決了頁(yè)巖氣水平井易垮塌、摩阻大和井眼清潔困難等問(wèn)題。其中，長(zhǎng)寧H26-4井平均井徑擴(kuò)大率為2.05%，較鄰井降低89.8%；云頁(yè)-平6井平均井徑擴(kuò)大率為4.9%，較鄰井降低75.8%。

4）高性能水基鉆井液。在優(yōu)選抑制劑、封堵劑和潤(rùn)滑劑的基礎(chǔ)上，研制了高性能水基鉆井液SM-Shale Mud[18]。該鉆井液流變性好，高溫高壓濾失量低、潤(rùn)滑系數(shù)小，可耐140 ℃高溫。在威頁(yè)23平臺(tái)3口井進(jìn)行了試驗(yàn)，浸泡67 d后井眼仍保持穩(wěn)定，高溫高壓濾失量為5.4～6.4 mL，表明該鉆井液具有強(qiáng)抑制性、強(qiáng)封堵能力，可以解決頁(yè)巖氣長(zhǎng)水平段水平井井眼失穩(wěn)的問(wèn)題。

5）低油水比抗高溫油基鉆井液。研發(fā)了低油水比（65/35）、抗200 ℃溫度的油基鉆井液，形成了油基鉆井液重復(fù)利用和含油鉆屑無(wú)害化處理系列配套技術(shù)，基油回收利用率超過(guò)70%。低油水比抗高溫油基鉆井液性能穩(wěn)定、攜巖性能好，井壁穩(wěn)定效果好、施工井段摩阻低，防卡潤(rùn)滑性能好、完井作業(yè)順利，在涪陵、威遠(yuǎn)、丁山和武隆等頁(yè)巖氣區(qū)塊的400余口井進(jìn)行了應(yīng)用，效果顯著[19]。研制了合成基鉆井液，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)裸眼段未下技術(shù)套管情況下將水基鉆井液轉(zhuǎn)化為合成基鉆井液，并保證了裸眼段的井壁穩(wěn)定。

1.1.5 復(fù)雜地層固井技術(shù)

針對(duì)順南區(qū)塊超深海相地層、涪陵頁(yè)巖氣田、枯竭氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)和杭錦旗氣田存在的高溫、高壓、環(huán)空帶壓和漏失等問(wèn)題，研發(fā)了大溫差彈韌性水泥漿、抗高溫膠乳防竄水泥漿、超高密度水泥漿、納米二氧化硅水泥漿、氮?dú)馀菽兔芏人酀{，以及各類(lèi)尾管懸掛器、管外封隔器和大排量固井水泥車(chē)等工具和設(shè)備[20-22]，成功完成了馬深1井、順北蓬1井等高溫高壓超深井的固井施工。

1）超深井抗高溫高壓固井技術(shù)。近兩年，完成井深超過(guò)8 000.00 m的超深井近30口，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率達(dá)到85%以上，很好地滿足了勘探開(kāi)發(fā)需求。大溫差緩凝劑適應(yīng)溫差超過(guò)100 ℃，最高耐溫160 ℃，順北5井一次封固段長(zhǎng)7 315.00 m；抗高溫水泥漿在溫度238 ℃的松科2井進(jìn)行了應(yīng)用；文27-421井水泥漿最高密度達(dá)到2.82 kg/L。形成了深井尾管快速下入技術(shù)，突破了傳統(tǒng)尾管固井工具中途循環(huán)壓力受限、易提前坐掛的技術(shù)瓶頸。

2）惡性漏失地層超低密度水泥漿固井技術(shù)。采用注氮、發(fā)泡一體化設(shè)計(jì)，成功研制出機(jī)械充氮一體化泡沫固井裝備，實(shí)現(xiàn)了施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和水泥漿密度自動(dòng)監(jiān)控，已累計(jì)應(yīng)用26口井，密度最低達(dá)1.14 kg/L，最大井深4 000.00 m，單次封固井段最長(zhǎng)2 800.00 m，防漏效果顯著。開(kāi)發(fā)出無(wú)機(jī)固化復(fù)合型雙酚環(huán)氧樹(shù)脂減輕劑，密度0.98 kg/L，粒徑9.2～50.0 μm，在井深超過(guò)4 000.00 m的鹽22-斜103井進(jìn)行了應(yīng)用，返出漿體密度變化幅度≤0.03 kg/L。

3）頁(yè)巖氣水平井防竄固井技術(shù)。建立了水泥石循環(huán)加卸載彈韌性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)方程，研制了水平井頂替效率模擬評(píng)價(jià)和固井雙界面膠結(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)裝置，進(jìn)一步揭示了高溫高應(yīng)力作用下水泥環(huán)密封失效機(jī)理。開(kāi)發(fā)了膠乳韌性水泥漿、遇烴自愈合水泥漿、雙凝雙密度防漏水泥漿及油基鉆井液濾餅高效清洗液，水平井固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率超過(guò)90%，有力支持了涪陵一期、二期和威榮、丁山地區(qū)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)。

4）固井配套工具。研制開(kāi)發(fā)了平衡式尾管懸掛器、旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器、牽制型尾管懸掛器、金屬-橡膠雙密封膨脹懸掛器、打撈式免鉆塞封隔注水泥固井工具、套管漂浮下入接箍、遇油遇水自膨脹輔助固井短節(jié)、液壓膨脹式扶正器、隨行振蕩器和振動(dòng)固井短節(jié)等一批輔助固井工具，豐富了復(fù)雜地層的固井完井手段。

1.1.6 鉆井自動(dòng)化裝備

為推動(dòng)鉆井技術(shù)裝備向高端發(fā)展，加大了鉆井自動(dòng)化裝備的研發(fā)力度，以促進(jìn)其快速發(fā)展。研發(fā)了鉆機(jī)管柱自動(dòng)化操作、鉆井液不落地環(huán)保設(shè)備和鉆井液參數(shù)在線自動(dòng)測(cè)量等多項(xiàng)核心裝備，提高了鉆井裝備的自動(dòng)化水平。

1）鉆井管柱自動(dòng)化操作系統(tǒng)。研制了配套動(dòng)力貓道、鉆臺(tái)機(jī)械手、鐵鉆工、二層臺(tái)自動(dòng)排管裝置、動(dòng)力卡瓦、自動(dòng)吊卡、動(dòng)力鼠洞、緩沖機(jī)械手、液壓動(dòng)力集成系統(tǒng)和司鉆集成控制系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備，形成了DREAM-1系列鉆井管柱自動(dòng)化操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鉆井過(guò)程中管柱輸送與運(yùn)移、鉆進(jìn)作業(yè)與起下鉆過(guò)程管柱操作的自動(dòng)化，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和操作安全風(fēng)險(xiǎn)，提升了鉆機(jī)的自動(dòng)化水平，可用于在役或新建鉆機(jī)的自動(dòng)化配套[23]。目前已完成與ZJ30型、ZJ50型鉆機(jī)的配套，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用12口井，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

2）鉆井液不落地環(huán)保設(shè)備。成功研發(fā)了鉆井液不落地工藝及裝備，實(shí)現(xiàn)了鉆井液固相控制與隨鉆處理一體化，在不改變鉆井液、不額外添加常用鉆井液添加劑的情況下，做到鉆井液固相廢棄物脫液干化、液體重復(fù)利用和廢棄鉆井液及鉆屑現(xiàn)場(chǎng)不落地，徹底去掉大循環(huán)池，實(shí)現(xiàn)全排量、全井段處理和減量化目標(biāo)。目前已經(jīng)推廣鉆井液不落地設(shè)備51套，勝利油區(qū)及新疆油區(qū)218口井采用了鉆井液不落地工藝，平均單井鉆井液消耗量降低40%以上。

3）鉆井液參數(shù)在線自動(dòng)測(cè)量設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了10個(gè)鉆井液參數(shù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量、連續(xù)記錄及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。目前已研制了5套工程樣機(jī)，在10口井進(jìn)行了試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果滿足API的精度要求。

4）VDX鉆井參數(shù)儀。自主研發(fā)了VDX數(shù)字鉆井參數(shù)儀，適用于叢式井和氣探井等高端鉆井領(lǐng)域。在沙特、科威特、厄瓜多爾等10多個(gè)國(guó)家進(jìn)行了應(yīng)用并得到了較好的效果，已成為中國(guó)石化國(guó)際鉆井技術(shù)服務(wù)首選的配套裝備。

1.1.7 鉆井完井井下工具

圍繞鉆井提速提效目標(biāo)，開(kāi)展了高性能鉆頭、輔助破巖工具及等各類(lèi)提速提效工具的研發(fā)[24-25]，主要包括PDC鉆頭、孕鑲金剛石鉆頭、扭沖鉆井工具、螺桿鉆具、擴(kuò)眼工具和取心工具等，部分已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，天然氣水合物取心工具[26-27]及膨脹管等工具的研發(fā)與應(yīng)用也取得了突破與進(jìn)展。

1）金剛石鉆頭。川渝和新疆地區(qū)深部地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差，導(dǎo)致鉆速低、單趟鉆進(jìn)尺少，為解決該問(wèn)題，研制了系列高效金剛石鉆頭，增強(qiáng)了鉆頭對(duì)高研磨地層的適應(yīng)性。如：研制了個(gè)性化PDC鉆頭，在川東北、塔里木、鄂爾多斯等地區(qū)都創(chuàng)造了進(jìn)尺或鉆速的新紀(jì)錄；研制了耐磨混合PDC鉆頭，在西南地區(qū)20余口井進(jìn)行了應(yīng)用，機(jī)械鉆速平均提高144%；研制了孕鑲金剛石鉆頭，在西南地區(qū)應(yīng)用取得了良好的效果，平均機(jī)械鉆速和單只鉆頭進(jìn)尺分別提高66.7%和84.0%以上。

2）輔助提速工具。研制了機(jī)械式及射流式旋沖工具、扭沖工具、PDC恒扭矩工具、射流沖擊器和水力振蕩器等新型鉆井工具，能夠輔助破巖和解決PDC鉆頭的粘滑問(wèn)題，同時(shí)減緩鉆柱的有害振動(dòng)沖擊、降低鉆井摩阻，使鉆進(jìn)更平穩(wěn)，延長(zhǎng)鉆頭和鉆具的使用壽命，機(jī)械鉆速提高30%以上。

3）井下動(dòng)力鉆具及非標(biāo)準(zhǔn)鉆具。螺桿鉆具突破了等壁厚定子內(nèi)螺旋面加工技術(shù)的瓶頸，具備不同規(guī)格型號(hào)螺桿鉆具的設(shè)計(jì)制造能力。ZY28和ZY54等非標(biāo)準(zhǔn)鉆桿具有高抗扭、雙臺(tái)肩螺紋、小接頭和大水眼優(yōu)勢(shì)，解決了非常規(guī)井眼、小井眼開(kāi)窗側(cè)鉆、深井、超深井使用常規(guī)鉆桿施工時(shí)鉆井液循環(huán)壓耗大、鉆井泵泵壓高所導(dǎo)致的功耗大、鉆井時(shí)效低和井下安全風(fēng)險(xiǎn)大等難題。

4）擴(kuò)眼工具。研發(fā)了機(jī)械式、雙心式、壓差式和液壓式4個(gè)系列11種規(guī)格的擴(kuò)眼工具，形成了配套技術(shù)，既可鉆后擴(kuò)眼，也可隨鉆擴(kuò)眼，并在國(guó)內(nèi)油田及緬甸、土庫(kù)曼斯坦和土耳其等國(guó)家進(jìn)行了應(yīng)用。

5）天然氣水合物取心工具。成功研制出深海天然氣水合物鉆探取心工具，形成了水合物取心現(xiàn)場(chǎng)配套施工工藝。在南海LW3區(qū)塊2口井水深1 310.00 m、泥線以下100.00～123.50 m完成13回次水合物取樣作業(yè)，其中9回次保壓取樣成功，保壓最高12.01 MPa，并完成了保壓樣品的帶壓轉(zhuǎn)移[26-27]。

6）膨脹管。研發(fā)了膨脹套管、膨脹篩管和膨脹懸掛器等系列產(chǎn)品，形成了全系列膨脹管配套技術(shù)[28]，在套管補(bǔ)貼、裸眼復(fù)雜地層封堵、側(cè)鉆井、膨脹懸掛器完井、修井及膨脹篩管防砂等作業(yè)中成功應(yīng)用。研制的大通徑、高密封膨脹懸掛器使尾管固井套管重疊段由200.00 m縮短至20.00 m，在長(zhǎng)井段套損井修復(fù)中，與直連型套管結(jié)合，解決了小間隙固井無(wú)法密封的問(wèn)題。

1.1.8 油氣井射孔優(yōu)化技術(shù)

以提高射孔效能為目標(biāo)，在綜合考慮油氣藏條件、地層特性和井筒環(huán)境的基礎(chǔ)上，形成了針對(duì)不同儲(chǔ)集層環(huán)境的射孔優(yōu)化技術(shù)[29-30]，包括泵送橋塞及多級(jí)射孔聯(lián)作技術(shù)、牽引器輸送射孔技術(shù)、定方位射孔技術(shù)和動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)等。其中，牽引器輸送射孔技術(shù)將牽引器與多級(jí)射孔相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了水平井牽引器輸送射孔，具有時(shí)效高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用了近30口井，均達(dá)到了提速提效的目的。動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)在引爆射孔彈的瞬間使孔道附近產(chǎn)生負(fù)壓，提高了孔道的導(dǎo)流能力，降低了射孔對(duì)儲(chǔ)層的傷害，在勝利油田中低孔滲儲(chǔ)層中應(yīng)用百余口井，產(chǎn)油量提高50%以上。

1.2 測(cè)井技術(shù)

重點(diǎn)攻關(guān)完善了裸眼測(cè)井[31]、套管井測(cè)井和復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井解釋評(píng)價(jià)技術(shù)。

1.2.1 裸眼測(cè)井技術(shù)

1）超高溫測(cè)井儀。研制了耐壓175 MPa、耐溫200 ℃的超高溫測(cè)井儀，在西北油田順南、順北區(qū)塊30余口超深井進(jìn)行了測(cè)井施工，最高施工溫度208 ℃、最大施工壓力169 MPa，為深層油氣藏勘探開(kāi)發(fā)提供了測(cè)井技術(shù)保障。

2）偶極聲波遠(yuǎn)探測(cè)測(cè)井技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了測(cè)井探測(cè)技術(shù)從近井壁到遠(yuǎn)井筒的突破，探測(cè)距離達(dá)到80.00 m，大大提高了測(cè)井探測(cè)的范圍，可對(duì)井旁裂縫、溶蝕孔洞等地質(zhì)異常體進(jìn)行探測(cè)，對(duì)選擇“井旁甜點(diǎn)”和深化認(rèn)識(shí)油氣藏具有重大意義。該技術(shù)在塔河油田應(yīng)用近20口井，為碳酸鹽巖、火成巖等復(fù)雜縫洞型油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐。

1.2.2 套管井測(cè)井技術(shù)

針對(duì)不同測(cè)量條件、不同技術(shù)要求，進(jìn)行了相應(yīng)生產(chǎn)測(cè)井儀器研發(fā)和測(cè)井技術(shù)的研究，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)了單層的產(chǎn)能和剩余油等。

1）瞬變電磁法過(guò)套管地層電阻率測(cè)井技術(shù)。該技術(shù)能過(guò)套管測(cè)量地層電阻率，探測(cè)深度達(dá)到2.00 m，量程0.2～100.0 Ω·m，相對(duì)誤差10%，根據(jù)測(cè)井資料能準(zhǔn)確判斷油層水淹狀況、發(fā)現(xiàn)高含水層，解決評(píng)價(jià)生產(chǎn)井地層剩余油飽和度的技術(shù)難題，拓展套管井儲(chǔ)層含油飽和度評(píng)價(jià)方法[32]。

2）井間電磁成像測(cè)井技術(shù)。利用該技術(shù)能夠獲得反映井間油藏構(gòu)造和油氣水分布的二維電阻率成像資料，能直接測(cè)量井間地層的電特性[33]，裸眼井探測(cè)距離達(dá)500 m、單層金屬套管井探測(cè)距離達(dá)200 m。

3）水平井陣列式成像生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小流量測(cè)量、水平井井下流態(tài)直觀分析與產(chǎn)層評(píng)價(jià)，儀器外徑43.0 mm，耐溫150 ℃、耐壓80 MPa。

1.2.3 復(fù)雜儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)技術(shù)

完善了多極子陣列聲波、元素俘獲和核磁等成像測(cè)井資料處理解釋方法，形成了不同類(lèi)型復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)及選層方法，達(dá)到了勘探開(kāi)發(fā)對(duì)復(fù)雜儲(chǔ)層精細(xì)描述的要求。

持續(xù)完善具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Logik和LogPlus解釋評(píng)價(jià)軟件平臺(tái)。Logik在成像測(cè)井資料處理解釋、生產(chǎn)測(cè)井等方面進(jìn)行了功能擴(kuò)展，平臺(tái)穩(wěn)定性不斷提高，并在華北、中原和江漢等區(qū)域進(jìn)行了應(yīng)用。LogPlus以區(qū)域數(shù)據(jù)為依托，基于三維地質(zhì)模型開(kāi)展了單井、多井測(cè)井資料的處理解釋?zhuān)瑢?shí)現(xiàn)了從平面分析到三維分析的有機(jī)融合，將測(cè)井成果應(yīng)用于地質(zhì)環(huán)境描述和工程，并擴(kuò)展了測(cè)井信息應(yīng)用范圍。

1.3 錄井技術(shù)

通過(guò)重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)完善了不同地質(zhì)條件和特殊鉆井工藝條件下的錄井資料采集和油氣層綜合解釋評(píng)價(jià)技術(shù)[34-35]，為錄井巖性識(shí)別和油氣檢測(cè)提供了技術(shù)手段，提高了解釋的準(zhǔn)確率。開(kāi)發(fā)了多套信息軟件，以適應(yīng)油氣勘探開(kāi)發(fā)和錄井信息化發(fā)展的要求。研發(fā)了以綜合錄井儀為代表的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的錄井裝備，大幅度提高了錄井效率和解釋精度。

1）高端錄井裝備。研發(fā)了ZH-3綜合錄井儀和SinoWSL綜合錄井儀，開(kāi)展了井下隨鉆鉆井液采集處理、井下鉆井液氣液分離和井下氣體分析等井下隨鉆氣體檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究，研發(fā)了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，為錄井由地面向地下延伸邁出一大步。

2）地質(zhì)研究解釋評(píng)價(jià)技術(shù)。通過(guò)研究頁(yè)巖地層工程甜點(diǎn)和地質(zhì)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)的錄井定量計(jì)算方法，建立了頁(yè)巖儲(chǔ)層品質(zhì)和完井品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，形成了隨鉆地層錄井精細(xì)評(píng)價(jià)方法；研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于三維地質(zhì)建模、井眼軌跡和地層模型三維可視化的地質(zhì)導(dǎo)向，形成了地層界面、靶點(diǎn)位置等有效判識(shí)模式，提高了井眼軌跡、隨鉆數(shù)據(jù)異常情況下決策的時(shí)效性。

3）錄井信息技術(shù)。通過(guò)集中采集井場(chǎng)鉆井、測(cè)井、錄井和定向數(shù)據(jù)及資料，構(gòu)建了以錄井儀為核心的井場(chǎng)綜合信息平臺(tái)；通過(guò)一體化傳輸和后方基地端的多專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)聯(lián)合發(fā)布，搭建了井場(chǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)；利用數(shù)據(jù)、圖表、語(yǔ)音和視頻等多種媒介，搭建了前后方聯(lián)動(dòng)的涉及井筒多專(zhuān)業(yè)的一體化工作平臺(tái)；通過(guò)建立面向數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用系統(tǒng)等多目標(biāo)的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，為業(yè)務(wù)管理、專(zhuān)業(yè)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)辦公服務(wù)提供數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，形成多業(yè)務(wù)域的協(xié)同工作平臺(tái)。通過(guò)應(yīng)用鉆井作業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控，為各級(jí)管理人員加強(qiáng)井場(chǎng)安全監(jiān)控、在線技術(shù)決策、設(shè)備遠(yuǎn)程維修指導(dǎo)提供了支持。

1.4 儲(chǔ)層改造技術(shù)

通過(guò)技術(shù)攻關(guān)完善了水平井分段壓裂技術(shù)、頁(yè)巖氣井水力壓裂技術(shù)和碳酸鹽巖深度酸壓技術(shù)等儲(chǔ)層改造技術(shù)。研制了水平井分段壓裂工具，開(kāi)發(fā)了適應(yīng)不同類(lèi)型儲(chǔ)層的壓裂液，為不同類(lèi)型儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)和難動(dòng)用儲(chǔ)層增產(chǎn)挖潛提供了技術(shù)支持。

1）水平井分段壓裂技術(shù)。研制了等通徑鍵槽式滑套、可反復(fù)開(kāi)關(guān)滑套、易鉆橋塞、可溶球座式壓裂橋塞、水平裸眼井封隔器和水力噴射分段壓裂工具等工具[36-39]，形成了裸眼封隔器滑套分段壓裂、不限級(jí)數(shù)滑套分段壓裂、橋塞-射孔聯(lián)作分段壓裂和水力噴射分段壓裂等水平井壓裂技術(shù)。目前在東勝氣田、大牛地氣田、塔河油田和涪陵頁(yè)巖氣田等油氣田進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較好的改造效果。

2）深層頁(yè)巖氣井高效壓裂技術(shù)。針對(duì)深層頁(yè)巖氣井儲(chǔ)層改造閉合壓力高、裂縫打開(kāi)難度較大和加砂困難等問(wèn)題，通過(guò)攻關(guān)研究形成了控壓技術(shù)、提高砂液比技術(shù)、提高裂縫復(fù)雜性技術(shù)和低摩阻滑溜水壓裂液體系，并在涪陵、丁山、威榮等地區(qū)成功進(jìn)行了多次3 500.00 m以深的深層頁(yè)巖氣井壓裂作業(yè)。高效滑溜水壓裂液體系具有低摩阻、低傷害、低成本和溶解速度快特點(diǎn)[40]，在焦石壩、丁山等地區(qū)已成功應(yīng)用數(shù)十井次，降阻率最高達(dá)80%以上，滿足了深層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層改造的要求。

3）碳酸鹽巖儲(chǔ)層深度酸壓技術(shù)。針對(duì)塔河油田深井、超深井酸壓改造難題，研制了耐溫165 ℃的地面交聯(lián)酸，研究?jī)?yōu)化了壓裂液降濾失工藝及壓裂液與酸液多級(jí)注入工藝，形成了碳酸鹽巖儲(chǔ)層深度酸壓技術(shù)，提高了酸壓深度和裂縫延伸長(zhǎng)度，成為塔河油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的高效技術(shù)。

2 技術(shù)發(fā)展建議

技術(shù)創(chuàng)新永遠(yuǎn)是油氣行業(yè)發(fā)展的核心推動(dòng)力。一方面，在世界范圍內(nèi)，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”及“兩化融合”的快速發(fā)展，鉆井完井、測(cè)井錄井、儲(chǔ)層改造等石油工程技術(shù)作為油氣勘探開(kāi)發(fā)的主要手段，正在朝著“自動(dòng)化、信息化、智能化、實(shí)時(shí)化、集成化、綠色化”方向發(fā)展；另一方面，在一段時(shí)期內(nèi)，深層油氣、超深層油氣和頁(yè)巖油氣等仍是勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，必須強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，形成相應(yīng)的配套石油工程技術(shù)，增強(qiáng)一體化服務(wù)能力。此外，干熱巖、天然氣水合物等非常規(guī)能源及深水油氣的開(kāi)發(fā)將是中國(guó)石化未來(lái)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要方向。

2.1 關(guān)鍵核心技術(shù)

1）鉆井完井技術(shù)。持續(xù)攻關(guān)超深層高研磨性地層鉆井提速工具，配套自動(dòng)化、智能化程度高的鉆井裝備，研制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器，研發(fā)多參數(shù)、近鉆頭、高溫隨鉆測(cè)控儀器，完善井筒壓力控制鉆井技術(shù)，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的油田化學(xué)助劑，形成特色鉆井液、完井液、水泥漿及配套工藝。開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)多個(gè)作業(yè)單元的智能互聯(lián)、井下和地面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程決策與控制提供技術(shù)手段，促進(jìn)鉆井?dāng)?shù)字化程度全面提高。進(jìn)一步發(fā)展基于地震、鉆井、測(cè)井、錄井等井筒信息融合的鉆井優(yōu)化技術(shù)和鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)。

2）測(cè)井錄井技術(shù)。充分應(yīng)用人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)成果，建立適應(yīng)5G硬件升級(jí)的綜合一體化平臺(tái)。在與地質(zhì)、物探等多專(zhuān)業(yè)融合的同時(shí)，充分介入智能鉆井，為快速鉆井決策服務(wù)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工程一體化應(yīng)用服務(wù)。重點(diǎn)解決9 000.00 m特深井及超高溫超高壓測(cè)井采集技術(shù)難題，開(kāi)發(fā)復(fù)雜油氣藏人工智能測(cè)井錄井評(píng)價(jià)專(zhuān)家系統(tǒng)，增強(qiáng)特深層復(fù)雜井況與超高溫高壓環(huán)境下的服務(wù)能力，促進(jìn)復(fù)雜巖性?xún)?chǔ)層解釋精度的持續(xù)提高。

3）儲(chǔ)層改造技術(shù)。發(fā)展全三維、精細(xì)化壓裂設(shè)計(jì)技術(shù)，開(kāi)展低成本高效壓裂技術(shù)研究，優(yōu)化壓裂設(shè)備。進(jìn)行壓裂完井與生產(chǎn)一體化技術(shù)攻關(guān)，研制智能化壓裂工具，研發(fā)耐高溫、低傷害、可循環(huán)利用、環(huán)保型壓裂液和超低密度高強(qiáng)度支撐劑。

2.2 集成配套技術(shù)

1）深層油氣藏勘探開(kāi)發(fā)配套工程技術(shù)。完善深層儲(chǔ)層識(shí)別評(píng)價(jià)技術(shù)、深層地層鉆井提速技術(shù)及工具、復(fù)雜地層井壁穩(wěn)定與防漏堵漏技術(shù)、高溫高壓深層油氣藏測(cè)井技術(shù)及儀器、超深復(fù)雜地層錄井及綜合評(píng)價(jià)技術(shù)和超深碳酸鹽巖高應(yīng)力儲(chǔ)層深度酸化壓裂技術(shù)。

2）頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)配套工程技術(shù)。完善頁(yè)巖氣精細(xì)勘探及評(píng)價(jià)技術(shù)，深層頁(yè)巖氣長(zhǎng)水平段水平井鉆井提速技術(shù)，“井工廠”高效鉆井完井技術(shù)，深層頁(yè)巖氣精細(xì)測(cè)井、定量錄井及評(píng)價(jià)技術(shù)，高溫高壓油氣藏大型壓裂/酸壓技術(shù)，常壓及深層頁(yè)巖氣井壓裂和重復(fù)壓裂技術(shù)，長(zhǎng)水平段水平井定向壓裂技術(shù)，CO2壓裂技術(shù)，分段壓裂試氣一體化技術(shù)，井筒完整性及套損預(yù)防技術(shù)等。

3）致密油氣勘探開(kāi)發(fā)配套工程技術(shù)。完善致密油氣藏識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)、水平井“井工廠”優(yōu)快鉆井完井技術(shù)、速封堵漏技術(shù)、致密油氣藏清潔壓裂技術(shù)。進(jìn)行致密油氣藏精細(xì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、長(zhǎng)水平段水平井鉆井提速技術(shù)、水平井調(diào)流控水技術(shù)、致密油氣藏精細(xì)測(cè)井及評(píng)價(jià)技術(shù)、致密儲(chǔ)層體積壓裂和二次改造技術(shù)、致密儲(chǔ)層增產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)。研發(fā)致密砂巖自動(dòng)化鉆井系統(tǒng)。

4）東部老油田效益開(kāi)發(fā)配套工程技術(shù)。針對(duì)勝利油田、中原油田、華北油田等東部老油田特高含水期開(kāi)發(fā)難度增大等問(wèn)題，繼續(xù)攻關(guān)研究難動(dòng)用儲(chǔ)量的高效開(kāi)發(fā)鉆井技術(shù)、提高采收率技術(shù)、高含水油氣井二次完井技術(shù)、水平井三維可視化綜合錄井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、特高含水油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)和化學(xué)驅(qū)采出液一體化綜合處理技術(shù)。

5）地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用配套工程技術(shù)。進(jìn)行砂巖回灌等地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)技術(shù)研究，加大干熱巖工程技術(shù)理論研究，通過(guò)科研攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)示范工程，不斷完善形成的干熱巖開(kāi)發(fā)技術(shù)。

6）中深水油氣勘探開(kāi)發(fā)配套工程技術(shù)。加快技術(shù)儲(chǔ)備，研發(fā)中深水鉆機(jī)、水下鉆機(jī)、水下采油裝置、防噴器等鉆井完井設(shè)備，進(jìn)行雙梯度鉆井、控壓鉆井和尾管鉆井等鉆井完井技術(shù)研究，研究超低溫鉆井液、水泥漿和海水基壓裂液等流體。

3 結(jié)束語(yǔ)

石油工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，促使中國(guó)石化在頁(yè)巖油氣、深層油氣、致密低滲透油氣等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了大突破、大發(fā)展，原油產(chǎn)量穩(wěn)中有升，天然氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。未來(lái)，中國(guó)石化將繼續(xù)圍繞油氣勘探開(kāi)發(fā)需求、準(zhǔn)確把握鉆井完井技術(shù)發(fā)展方向，按照“兩個(gè)三年”、“兩個(gè)十年”戰(zhàn)略部署，在完善現(xiàn)有石油工程技術(shù)裝備的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，著力于核心技術(shù)和裝備研發(fā)，致力于技術(shù)集成配套，打造石油工程技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈，全面提高石油工程技術(shù)裝備的自動(dòng)化、信息化水平，為我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)能力和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提高提供強(qiáng)有力的保障。