13000米科学超深井钻探技术

探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
深井超深井、复杂结构井垂直钻井技术是石油勘探开发领域的重要技术之一。

它们的出现极大改善了油气勘探开发的效率和经济效益。

深井超深井钻井技术是指在地表以上一定的深度处，往下打井到一定深度或者目标层位的技术，一般来说，井深超过5000米即可被称为深井，而超过7000米则被称为超深井。

深井超深井钻井技术‘已经得到了广泛的应用。

而且随着技术的不断进步，钻井深度也不断提高。

它能够在原本难以开采天然气与石油的深水网底、沙漠等极端环境下进行勘探开发，具有能源资源的利用效果显著、社会经济效益极高等特点。

复杂结构井垂直钻井技术是指地质复杂，井身难度大，钻头易损坏等状况下的垂直钻井技术。

当地层结构复杂，井筒度偏大，井壁易坍塌等因素影响钻井井筒的直度和位置，这时候就需要采用复杂结构井钻井技术。

它能够充分发挥钻井设备的功能，保证钻井效率和安全性，并且能够在各种地质环境下顺利实施。

探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术是油气勘探与开发领域中的关键技术，它们的应用能够有效提高油气资源的开采效率和效益。

本文将从深井钻井技术、超深井钻井技术和复杂结构井钻井技术三个方面进行探究。

深井钻井技术是针对井深较大的油气井而设计的一项钻井技术。

一般而言，当井深超过3000米时，我们称为深井。

而在深井井段的钻进过程中，由于岩石力学性质的改变，钻井速度变慢，井漏、井塌等问题也随之增加。

深井钻井技术需要考虑钻井液体系的设计与优化、钻具与井眼之间的匹配、钻头的选择与设计等问题。

深井井下环境恶劣，对工具设备和井下作业人员有更高的要求，深井钻井技术还需要关注井下作业的安全性。

而复杂结构井钻井技术则是指针对复杂地质条件下的油气井而开发的钻井技术。

复杂地质条件包括但不限于水平井、斜井、S形井、复杂沉积层等。

针对这种类型的井，传统的垂直钻井技术往往难以达到预期的效果。

复杂结构井钻井技术需要解决的问题包括井眼的稳定性、钻进路径的控制、横向钻井技术的应用等。

通过合理的设计和技术手段，可以提高复杂结构井的构建效率和完整程度，从而提高油气资源的开采效益。

深井、超深井钻井技术(一)90年代以来，国内外深井、超深井钻井技术的发展方向和趋势深井、超深井钻井技术是一个国家综合钻井技术水平高低的标志之一。

深井钻井技术发展方向是围绕加快钻井速度这一目标，进行深井配套技术、工具的研究，主要包括：钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆等方面。

深井钻井技术将向深水平井钻井技术发展。

在国外已完成的深井中，大约有一半的井是探井。

井深已从4500m提高到现在的12000m，世界纪录是苏联科拉半岛上的SG-3井，井深为12200m。

目前，美国、前苏联、德国的超深井钻井技术装备和综合技术处于国际领先地位，其中美国是世界上钻深井历史最长、工作量最大和技术水平最高的国家。

近年来，国外深井钻井技术发展主要集中在钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆等方面。

深井钻机功率大、性能好、自动化程度高、配套设备性能可靠，从而在装备上为快速打好深井提供了物质上的准备。

钻头质量好，品种全，选型合理，可获得钻头耗用数少、钻井进尺多、钻井速度快的好效果。

钻井液具有良好的热稳定性、润滑性和剪切稀释特性、固相含量低、高压失水量低、可抗各种可溶性盐类和酸性气的污染。

另外，运用井下动力钻具提高钻速、井身结构设计灵活、高强度钻杆等工具配套齐全，使得国外深井钻井速度快、事故少、成本低。

90年代，美国在复杂地质条件下所钻成的5口7500m左右的深探井，其完井周期最短的不到1年，最长的不超过2年。

目前，北海地区测量井深8000m左右的大位移井，其钻井周期一般只是90d左右。

如钻一口5000m的井，平均使用钻头15～20只，钻井周期约需45～70d：6000m的井用45～70只钻头，约125～150d；7000m的井用60～70只钻头，约175～200d。

美国的深井平均单井成本要比世界其他地区的少40％～50％，其钻井技术特点如表4-1所示。

表4-1美国钻井主要技术数据归纳起来说，深井快速钻井技术国外一般从三个方面考虑：选择大功率、高性能、自动化程度高的钻机，选用先进的钻头，采用其他先进设备和井下工具，装备上要有优势；在工艺上实施实时监控，优化钻井参数，用优质钻井液进行平衡或近平衡钻井，实现科学化钻井作业；加强管理，尽量减少钻井事故。

探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是钻井领域的重要研究课题，它们是对地下资源勘探和开发提出了更高的技术要求。

深井超深井主要指的是井深超过3000米的油气井，而复杂结构井则是指存在大量非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程。

本文将就深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术进行深入探讨。

一、深井超深井垂直钻井技术深井超深井钻井技术是油气勘探和开发领域的重点研究方向之一，因为地下资源的开发需求越来越多地转向深层资源。

在深井超深井垂直钻井中，最关键的技术挑战之一是井深带来的高温、高压和高硬度地层，这对井下作业的钻头、钻柱和钻井液等设备都提出了更高的要求。

而且，在深井超深井钻井中，井眼稳定和排屑及井环环空的完整性等问题也是需要解决的难题。

目前，针对深井超深井的垂直钻井技术主要有以下几个方面的研究：1. 高温高压钻井技术：高温高压环境下的固体控制、液相控制、井下设备选择等方面的技术研究和应用；2. 钻柱设计优化：传统的钻井钻具在高深度井钻造施工能力上存在局限性，因此需要研发更加稳定可靠的高深度钻具；3. 钻井液技术：针对深井超深井的地层条件，研究开发适应高压、高硬度地层的钻井液技术，以保证井钻的正常运行；4. 井下设备研发：研发适应深井超深井井下环境的各种井下设备，包括测井工具、定向钻井仪器等。

通过以上技术的研究和应用，可以有效解决深井超深井井下作业中遇到的各种问题，提高井深井的施工效率和成功率。

复杂结构井的钻井工程是指勘探开发中遇到非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程，这类井种在勘探开发中的比例逐年增加。

复杂结构井垂直钻井技术的发展也是为了满足对地下资源勘探和开发的需要。

复杂结构井钻井中，井筒的方向、倾角和弯曲度都不断变化，因此在施工过程中需要克服更多的困难和挑战。

1. 定向钻井技术：通过改变钻头参数、采用不同的钻头类型、优化钻柱结构等手段，实现对井筒方向的控制。

深井超深井钻采工艺摘要深井、超深井的施工采用了许多现代高科技手段，包括VDS垂直钻井系统、顶部驱动钻机、铝合金钻杆、不起钻金刚石绳索取心、抗温能力超过250℃的深井钻井液等，并且在资料与信息的处理上大量应用了及时跟踪和电子模拟技术，使得各种数据的分析更加直观化，例如现代深井钻井施工已经彻底实现了利用计算机终端进行井下复杂情况的监控，钻井工程师可以根据电脑屏幕所提供的信息快速地决策井下复杂情况的处理方案，减少了决策所需时间，降低了问题的复杂程度，提高了处理效率。

然而，随着井深的不断增加，各种问题出现的几率也成倍增大，如超高密度钻井液的使用技术、井身结构的合理确定、在施工条件下先进技术与工具的有效使用、长寿命钻头的制造、井身质量、钻进方式的选择、深部地层稳定方案的实施等都会影响钻进深度的进一步加大。

本文根据国内外已完成深井、超深井的资料，对深井钻井、超深井钻井作业所遇到的技术问题进行了剖析，初步将超深井钻井技术问题的解决归纳为井深结构方案、硬地层钻进技术、深井防斜打快技术、深井钻井液研究、深井完井方案，并就解决的技术措施提出了建议。

关键词:深井、超深井、钻井液、完井按照国际通用概念，井深超过4500m的井称为深井，井深超过6000m的井为超深井，超过9000m的井为特深井。

目前世界上深井钻探工作量最大的是美国，迄今为止累计工作量占全球的85%。

1984年，原苏联在科拉半岛的波罗地盾结晶岩中钻成世界上第一口12260m特深井SG-3井(1991年第二次侧钻至终深12869m)。

专家们在认真考察当今技术水平的基础上，认为利用目前最先进的技术已具备钻达15000m深度的能力川，美国已在着手制定这方面的深井钻井计划。

从实用角度看，钻探超深井的目的为:①开采地球深部的地热资源;②普查或钻探陆地及大陆架深部的石油天然气资源;③对深度大于3000m的金属矿的形成、存在状态以及远景含量进行评价。

随着技术的发展，使得当今施工超深探井的目的已不再局限于创造直接的经济价值，更多的原因是利用超深井来揭示埋藏地下深处、地质年龄高于5亿年的岩石(奥陶纪以老)组成及存在状态，并从中获取物理、化学、生物、遗传学以及地质科学等方面的相关信息。

深井超深井钻井技术第一节概述 (1)第二节地层孔隙压力评估技术 (2)第三节井身结构及套管柱优化设计 (4)第四节防斜打快理论和技术 (9)第五节地层抗钻特性评价与钻头选型技术 (14)第六节井壁稳定技术 (18)第七节钻井液技术 (23)第八节固井技术 (27)第九节深井测试和录井技术 (31)第一节概述对于油气井而言，深井是指完钻井深为4500～6000米的井；超深井是指完钻井深为6000米以上的井。

深井、超深井钻井技术，是勘探和开发深部油气等资源的必不可少的关键技术。

在我国，深井、超深井比较集中的陆上地区包括塔里木、准噶尔、四川等盆地。

实践证明，由于地质情况复杂（诸如山前构造、高陡构造、难钻地层、多压力系统及不稳定岩层等，有些地层也存在高温高压效应），我国在这些地区（或其它类似地区）的深井、超深井钻井工程遇到许多困难，表现为井下复杂与事故频繁，建井周期长，工程费用高，从而极大地阻碍了勘探开发的步伐，增加了勘探开发的直接成本。

在“八五”末期，虽然我国在3000m以内的油气井钻井方面已接近国际80年代末的技术水平，但当井深超过4000m时，我国的钻井技术与国外先进水平相比仍有较大差距。

美国5000m左右的油气井钻井周期约为90天，5500m左右约为110天，6000m左右约为140天，6500~7000m约为5~7月。

然而，我国深井平均钻井周期约为210天左右，特别是在对付复杂深井超深井工程方面的钻井能力和水平比较低，没有形成一整套与之相适应的深井超深井钻井技术。

为了尽快适应我国西部深层油气资源勘探开发工程的迫切需要，在“八五”初步研究的基础上，中国石油天然气集团公司将“复杂地层条件下深井超深井钻井技术研究”列为“九五”重大科技工程项目之一（项目编号：960024），调动全国的优势科研力量开展大规模攻关研究，试图使塔里木、准葛尔、四川等盆地的深井超深井钻井技术水平有较大提高，基本满足这些地区深部油气资源高效钻探与开采的技术需求。

第84卷 第6期2010年6月地 质 学 报 ACT A GEOLOGICA SINICAV ol.84 N o.6June 2010注:本文为国家专项 深部探测技术与实验研究 (编号S inoPr ob e 05 06)资助成果。

收稿日期:2010 01 14;改回日期:2010 04 12;责任编辑:周健。

作者简介:张金昌,男,1959年生。

教授级高级工程师,现任中国地质科学院勘探技术研究所副所长,总工程师,兼任中国地质学会探矿工程专业委员会副主任委员,主要从事固体矿产钻探、水文水井钻探及工程施工钻探设备设计和钻探工艺研究。

Emai l:jinchang@ 。

科学超深井钻探技术国内外现状张金昌,谢文卫中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊,065000内容提要:文章阐述了实施科学钻探的必要性,简要回顾了科学钻探技术发展历程。

以前苏联科拉科学超深井钻探技术,联邦德国大陆深钻计划(KT B),中国大陆科学钻探工程(CCSD),美国卡洪山口项目钻探技术,美国夏威夷项目钻探技术,湖泊科学钻探技术等为例,介绍了世界各国在实施科学钻探工程过程中形成的特色技术以及取得的技术成就。

论述了实施科学钻探工程前,进行人才队伍培养和关键技术准备的必要性。

关键词:科学钻探;超深井钻探技术;深海钻探计划随着社会经济长期快速发展,我国面临日益突出的资源、能源、环境问题,急需发展深部探测及相关技术,为深部矿产资源评价与减灾防灾提供必要的科技支撑。

世界各国近百年地球科学观测实践表明,要想揭开大陆地壳演化奥秘,更加有效的寻找资源、保护环境、减轻灾害,必须提高对地球深部的认识水平。

很多发达国家自上世纪70年代以来,陆续启动了深部探测和超深钻探计划,通过 揭开 地表覆盖层,把视线延伸到地壳深部,获得了重大成果。

目前,世界主要发达国家都已经将 地壳探测 计划作为实现可持续发展的国家科技发展战略。

我国要开展地壳探测工程,首先必须要攻克科学超深井钻探技术,探索开发一整套适用于高温高压高应力地层的科学超深井钻探技术,包括钻进设备、机具及工艺技术,为将来开展的科学超深井钻探工程奠定技术基础。

探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是石油勘探开发领域的重要技术之一。

随着油气资源勘探开发难度的不断增加，对垂直钻井技术的要求也越来越高。

为了更好地探究深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术，本文将从技术原理、地质条件、钻井工艺和装备等方面进行深入探讨。

一、技术原理垂直钻井技术是指从地表向下钻探地下矿藏或构造地质构造的一种工艺技术。

在深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井中，需要考虑的技术原理包括地层构造、地应力、井筒稳定性、井壁稳固、井眼完整性、钻井液控制等。

通过对这些技术原理的研究和应用，可以有效地提高垂直钻井的成功率和效率。

二、地质条件深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术需要充分考虑地质条件。

地质条件包括地层性质、地下水压力、地温、地震活动性等因素。

这些地质条件对垂直钻井的施工和装备选择具有重要影响。

在钻井前需要进行充分的地质调查和勘察，以确保钻井施工的安全和顺利进行。

三、钻井工艺深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井工艺具有一定的特点和要求。

需要选用合适的钻井工具和装备，包括钻机、钻头、钻柱、钻井液等。

需要根据地质条件和井口情况，合理设计钻井参数，包括钻速、转速、钻压等。

需要重点关注井筒稳定性、井眼完整性和钻井液控制等关键技术环节。

四、装备技术深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井需要使用高科技装备和技术手段。

包括钻机自动化控制系统、钻头智能化设计、钻井液环境友好化等。

这些高科技装备和技术手段能够大大提高垂直钻井的效率和安全性。

五、发展趋势未来深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术将更加注重高效、智能、环保、安全的发展方向。

预计在深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井中，将出现更多自动化、智能化的装备和工艺，并将进一步提高垂直钻井的成功率和效率。