科学超深井钻探技术

钻探专业介绍
钻探专业介绍
钻探专业是一门复杂的工程技术，它集工程设计、施工技术、管理经济、安全管理于一体，以计算机等信息技术为支撑。

专业是挖掘地下深层资源开发的基础性工作，是矿产勘探开发的关键技术，是实施超深井工程、开采深部矿层、矿下及地下水及矿山采掘等重大矿业工程的主要手段。

钻探专业涉及地质、工程、计算机、自动化等科学、工程学和技术，强调研究和应用，その举措充分体现了功能和实效，以及它的工程实际性和应用性。

钻探专业钻探工艺，钻井工程，井场技术与管理，岩矿物理，岩矿测试，地质灾害，止水技术，瓦斯抽放，抽放技术和工程，瓦斯抽放工程，井眼上升和下降技术，井眼提升、集水和补水技术，井建设保护，矿山能源利用，安全管理，以及其他钻探配套服务技术等内容。

钻探专业具有很强的实践性和实践应用性，学生毕业可以在矿山、煤田、建筑、石油、地质实验室等部门从事有关钻探方面的设计、实施、管理等工作。

钻探专业发展前景广阔，有很多个性化发展路径可供选择，如海洋工程，浅层深化，水库调控，排水，地下结构，深层矿山等。

未来，钻探专业的发展将继续向前推进，不断拓展新的发展领域，为社会发展提供自然资源和技术支持。

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四川盆地九龙山地区超深井优快钻井配套技术王军1,2　范翔宇11. 西南石油大学石油工程学院2. 中国石油川庆钻探工程有限公司川西钻探公司摘　要　九龙山地区地质条件复杂，陆相地层井段长，研磨性强，可钻性差；而海相地层高压高密度井段长，局部高含硫化氢或高压盐水层，工程地质复杂，导致井漏、井涌、卡钻、深部地层定向托压、安全钻探等问题突出。

针对该区地质和工程难点,提出了安全快速钻井集成化提速方案:①优化井身结构，采用七开钻井满足对井下复杂压力系统的封隔；②采用砾石层专用牙轮钻头＋重型减震器钻进技术和复合钻头＋中低速螺杆钻具复合钻进技术解决陆相高研磨地层提速难的问题；③利用“刚性粒子+高失水”堵漏技术解决了深部海相地层裂缝性漏失问题；④利用配套井控技术解决钻遇裂缝性喷漏同存地层井控困难的问题；⑤利用有机盐强抑制防塌钻井液体系解决井底高温高压、润滑性及抗污染的问题；⑥使用扭摆系统，满足深井、小井眼、高密度条件下定向对降摩减阻，减小托压的要求。

结果表明：自2013年在九龙山地区推广应用该技术方案后，机械钻速逐年提高，钻井周期逐年缩短，事故复杂率逐年下降。

关键词　四川盆地　九龙山地区　超深井　优快钻井　配套技术　集成DOI: 10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2020.01.005Supporting schemes to optimize fast drilling of ultra-deep wells, Jiulongshan area,Sichuan BasinWang Jun1,2 and Fan Xiangyu1(1. Petroleum Engineering School, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China; 2. Chuanxi Drilling Company, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Limited,610051)Abstract: In Jiulongshan area, Sichuan Basin, featured by complicated geological conditions, the majority of continental formations are of strong abrasiveness and poor drillability, and their hole section is often long. But, other marine formations are commonly char-acterized by high pressure and density, long hole section, locally rich sulfur content, and high pressure in brine layers, bringing about complexities in engineering and geology, such as lost circulation, well kick, pipe sticking, directional backing pressure in some deeper formations, and serious drilling safety and other problems. So, six schemes to carry on safe and fast drilling and to improve the rate of penetration (ROP) are put forward, including, (1) to optimize wellbore structure and to adopt seven-section drilling to implement sealing of complex downhole pressure system; (2) to apply one technology of cone bit specially used in gravels + heavy-duty buffer and another technology of compound bit + medium-to-low-speed positive displacement drilling to solve some difficulty on ROP im-provement in these continental high-abrasiveness formations; (3) to make use of a plugging technology of "rigid particle + high water loss" to deal with fractured leakage in those deeper marine formations; (4) to adopt some supporting well-control technologies to solve well-control difficulty when drilling into fractured formations with both blowout and leakage; (5) to apply an organic-salt drilling-fluid system with strong suppression and anti-collapse to solve some problems of high temperature and pressure, lubrication, and anti-pol-lution in bottomhole; and (6) to take advantage of a torsional pendulum system to meet the demand of directional operation in terms of friction reduction and backing pressure decrease under the conditions of deeper wells, slim hole, and high density. It's indicated that the ROP has been increasing, a drilling cycle has been getting shorter, and an accident complexity rate has been decreasing year after year since these schemes have been popularized and applied to Jiulongshan area since 2013.Keywords: Sichuan Basin; Jiulongshan area; Ultra-deep well; Optimized fast drilling; Supporting scheme; Integration0　引言九龙山气田位于四川盆地北部的苍溪县、旺苍县境内, 构造面积大、含油气层段多，预测储量上千亿，在其海相三叠统、二叠系的碳酸盐岩中均已发现良好的含油气储层，具有资源丰富、气质优良、立体勘探等优势。

中国大陆科学钻探工程——深入地下5000米的“望远镜”工程总投资：1.76亿元工程期限：2001年——2007年超深钻井的工人上天、入地、下海是人类向自然界挑战的三大壮举。

被称为伸入地球内部“望远镜”的大陆科学钻探是带动21世纪地球科学和相关工程技术发展的大科学工程,同时也是解决人类社会所面临的资源、灾害和环境等问题的重要基础研究课题之一,具有划时代的意义。

人类在赖以生存的地球上已经历了无数个春秋。

长期以来，人们就试图通过各种方法对地球进行探测，但是，由于坚硬地壳岩石的阻隔，迄今为止，人类对地球内部仍然所知甚少。

随着航天技术的发展，人类开辟了通往宇宙星际的大门，一个与之相呼应的“入地”计划应运而生，这就是直接观测地球陆壳的“大陆科学钻探”。

作为“深入地球内部的望远镜”，大陆科学深钻是当代地球科学具有划时代意义的大型科学工程，也是解决当前人类面临的资源、灾害、环境三大问题的重要途径之一。

亚洲第一井——CCSD－１号科钻工程井架主体。

中国大陆科学钻探工程1997年6月,经国家科技领导小组批准,中国大陆科学钻探工程被列为“九五”国家重大科学工程项目。

1999年9月27日,国家计委批准了“中国大陆科学钻探工程”项目建议书。

项目由国土资源部负责组织,具体实施任务由中国地质调查局所属中国大陆科学钻探工程中心承担。

项目总投资1.76亿元,其中国家安排投资1.3亿元。

项目选址江苏省东海县。

2007年12月17日通过国家发展改革委员会和国土资源部组织的国家验收。

中国大陆科学钻探工程CCSD—l井通过卫星确定井口坐标后，于2001年4月18日在江苏省东海县安峰镇毛北村北侧破土动工。

该井是目前世界第三、亚洲第一深井，井深达到5158米，孔径256毫米，投资额1.5亿元，钻探工程将历时5年。

入地难于上天在人类的卫星已经飞出太阳系的时候，人类的钻头却只能钻到地球12公里的深处。

这便是“上天有路，入地无门”的现实。

为了揭开地球内部的奥秘，科学家们要给地球深深地钻上几个窟窿。

国内深井超深井钻井技术的发展趋势我国的超深井钻井技术起步相对国外较晚，上世纪70年代年在四川地区完成的女基井，井深达到了6011米，这就开启了我国超深井钻井的序幕。

1976到1985这些年间，我国钻成的超深井有10口之多，这其中有2口井深度超过了7000米，分别是位于四川的关基井（井深7175米）和位于新疆的固2井（井深7002米）。

在1986到1997年间，钻成了34口超深井，其中塔参1井井深达7200m，这也是当时我国陆上最深的井。

进入21世纪以后，随着塔里木盆地和四川盆地的大规模勘探与开发，超深井的数量必然会越来越多。

标签：超深井；研究；深井钻井；现状能源问题是全球性问题，随着全球能源的逐年消耗，人们的生活对能源越来越依赖，社会经济的高速发展对石油等一些主要能源的需求逐年增加，油气田的开采发掘不断向深度发展。

所以，深井、超深井的钻探技术不断发展。

我国超深井技术起步较晚，美国技术相对发达。

目前，美国、德国在深井、超深井技术研究领域处于世界先进水平。

1 我国深井技术的发展历程1.1我国深井钻井的初始阶段。

上世纪60年代中期到70年代中期我国开始了对深井的钻探，第一口深井就诞生在产油大市——大庆，井的深度到达了4.7公里，这也是我国深井、超深井钻探技术发展的第一个阶段。

1.2我国超深井钻井的發展阶段。

到了70年代中后期到80 年中期的十多年，中国又在四川地区钻探出了6公里以上的超深井，这口井的钻探成功将我国从掌握深井技术推向了掌握超深井技术的国家行列，从此开启了我国超深井钻井的序幕。

1.3我国超深井钻井大规模应用阶段。

随着我国社会经济的不断发展和大型油气田的不断勘测与开发，从80年代中期到现在，在塔里木等一系列地区石油储量探明后，也开启了我国深井、超深井大范围应用的先河。

2 国内超深井钻井技术的发展现状及存在问题2.1油气田地质环境的描述及评估技术。

在进行钻井前利用现有的地质资料对地层的物性及其力学参数的横向和纵向的分布进行有效的模拟评估，并且通过评估结果来判断地质环境是否适合钻井作业。

大古2井超深复杂井钻井液技术随着石油工业技术的不断发展，钻井技术及其相关的工具、设备和材料也日臻完善，使得目前已经达到了极大的深度和复杂程度，而这也带来了更高的钻井成本及更高的技术挑战。

在这些挑战中，如何开发出适用于复杂井的钻井液技术是一项非常重要的研究领域。

本文将以大古2井超深复杂井钻井液技术为研究对象，对其液相组成、体系设计及应用效果进行探究和研究，以期提高对该领域的认识和研究水平。

一、大古2井的情况简介大古2井位于西沙群岛海域，是一口具有重要战略意义的超深度海上井，井深达到9849米，井眼曲线复杂，包括S型、U 型、J型、Z型等多种井眼形式，在钻井过程中，遇到了诸多难题。

二、钻井液的液相组成在大古2井钻井液的液相组成方面，要考虑井深之深，要考虑孔隙压力及高温高压的作用。

其组成主要包括基础液和添加剂等。

基础液可以采用石油醚、石油苯或石油酮等轻质溶剂，以保证黏度，同时也可以添加适量的轻质钻井液，以提高清洁井眼作用，从而保证钻井作业能够顺利进行。

添加剂则包括钻井液增稠剂、酸化剂、碱性稳定剂、润滑剂、防腐剂等，以满足复杂井眼下的不同钻井工艺及各种地质条件的需求。

三、钻井液的体系设计为了在大古2井钻井中取得更好的钻井效果，需要在液相组分的基础上，同时还要考虑液相、固相和气相三者之间的相互作用。

对于复杂井眼，钻井液的体系设计是非常关键的，它要能够满足下列要求：1. 能够确保清洁井眼，避免井壁塌陷、井眼卡钻、平衡失衡、井眼变形等不良现象的出现。

2. 能够提高钻头穿越砂岩、砾石及其他矿物颗粒的能力，防止卡钻和钻头磨损。

3. 能够控制钻井过程中井底地层的渗透性和含油含气性等特性。

4. 能够满足钻井过程中的特殊要求，比如防止井壁塌陷和地层流等问题。

四、钻井液技术在大古2井的应用效果在大古2井的钻井过程中，使用了适用于高温高压、含高含气井的新型水基锆钛钢碳酸盐浆，该液相主要由淡水、硫酸及盐酸等物质组成。

该钻井液能够同时兼顾增值提高抗塌、减少残余滤液、降低磨损等特点，能够有效防止井眼塌陷和钻头劣化，也可避免因钻进高压含气区而导致的泡沫、氣息的危害。

超深探井荔参1井钻井关键技术
史配铭;刘召友;荣芳;武宏超;米博超;念富龙
【期刊名称】《石油工业技术监督》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】荔参1井是长庆油田部署在渭河盆地北部斜坡上的一口超深预探井,设计井深为6 390 m,钻井过程中存在诸多技术难点。

为此,通过分析钻遇地层特点,优选高效钻头、抗高温螺杆、取心工具等配套钻井工具,针对不同地层采用“PDC钻头+单弯螺杆”复合钻井技术、轨迹控制技术、“抗高温取芯工具+孕镶金刚石钻头”取芯钻井技术、抗高温钻井液体系等关键技术,并结合钻井实践制定出超深预探井
钻井技术保障措施,保障了荔参1井185.67 d的钻井周期顺利完钻,钻井过程未发
生井下故障。

实践表明,关键技术及保障措施在荔参1井的成功运用,对今后长庆油田鄂尔多斯盆地超深井勘探开发具有良好的指导作用。

【总页数】6页(P50-55)
【作者】史配铭;刘召友;荣芳;武宏超;米博超;念富龙
【作者单位】中国石油川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
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3.川西二叠系超深风险井永胜1井钻井关键技术
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工 程 技 术在深井、超深井完井固井中,由于受到超高温、超高压、盐膏层、复杂地层等诸多因素的影响,固井质量一直不尽人意,影响了新区或深层油气的发现和油藏的评价。

开发超深层、超高压、高含硫、低渗致密等复杂油气藏,目前还没有成熟配套的技术,有些甚至属于世界级难题。

而井越深,井下越复杂,固井完井的难度也越大。

1 深井复杂地层固井难点1.1地层情况复杂超深井固井地层情况复杂,多套压力体系地层并存,存在固井防漏和防喷的难题。

同一个井眼存在上涌下漏、地层易破碎、易垮塌等问题。

部分地区高含硫化氢,存在固井防腐问题。

1.2井底温度高井底温度高对水泥浆抗高温稳定性能提出更高的要求。

水泥浆的流变性能与顶替排量等发生稍微的变化,就会导致环空窄间隙内钻井液的顶替效率发生很大的变化,难以实现紊流顶替,水泥环薄弱,抗冲击力差。

1.3多压力层、窄间隙固井由于井身结构的限制,有许多井采用“非常规”的井身结构。

这将带来以下几个问题:(1)非常规尺寸,工具配套难度大;(2)下套管风险加大,容易引起粘卡和漏失,套管不易居中;(3)水泥石强度降低,保证不了封隔效果。

1.4间隙小难题井眼环空间隙小,泥浆比重高,循环摩阻大,造成施工泵压高,固井或替浆过程中,因泵压过高而无法正常施工。

1.5长封固段固井,注水泥量大长封固段固井,水泥量大。

易发生泥浆连续窜槽、砂堵蹩泵、易压漏地层等问题。

2 复杂地质条件下深井超深井固井的关键技术2.1解决低压易漏长封固段问题的关健技术解决低压易漏长封固段固井问题,目前主要有两种方式:一是利用低密度水泥浆降低环空液柱压力的原理,确保施工中不压漏地层的低密度水泥浆固井技术,但水泥石的强度必须满足工程要求;二是双级或多级注水泥技术,在用低密度水泥浆无法满足工程要求的强度的情况下,采用双级或多级注水泥技术。

(1)微珠低密度水泥浆固井技术这项技术水泥浆的密度可在1.20～1.50g/cm'范围任意调整,形成的水泥浆不分层、不沉降、体系稳定,24h强度大于13MPa,体系有很好的触变性和堵漏能力,体系收缩小;同时配合相配套的固井工艺技术,可适用3000～4000m深的井段固井。

城市工程81产 城跃满区块超深水平井钻井液技术张文 周莜宁 魏泉摘要：随着勘探开发的不断深入，常规埋深油藏越来越少，超深水平井技术和配套工艺的成熟，给区块埋深的油藏带来了广阔的应用前景。

基于此，本文结合塔里木盆地哈拉哈唐油田跃满区块超深水平井钻井技术进行研究，希望对相关工程提供一定借鉴作用。

关键词：跃满区块；超深水平井；钻井技术1 跃满区块超深水平井钻井的难点（1）超深水平井造斜点都在6000米左右，造斜点的地质条件复杂，区块伴有高温，定向工具容易失效，必须进行轨迹优化，降低井眼曲率，保证开窗的成功率。

（2）井眼轨迹控制精度要求高，水平段靶区精度要求为靶半高上下1米，靶半宽左右10米，超深井施工中轨迹控制难度较高。

（3）地层温度高，对MWD随钻测斜仪工作环境影响严重，一般螺杆钻具耐高温能力差，使用一段时间后，螺杆定子胶皮就开始老化脱胶，易造成螺杆事故。

（4）地质条件的复杂性，超深水平井在区块所占比例不多，地下区块认识不清，裂缝发育异常，地层局部压力过高，油层的保护、放漏、防塌要求高，环境的苛刻，动力钻具、随钻测量使用上面临难题。

2 超深水平井钻井液配制及维护处理要点本井钻井液密度设计参照邻井的地层孔隙压力系数和实钻密度。

在钻进过程中，应时刻注意循环罐液面的变化，根据地层孔隙压力系数和井壁稳定需要，对钻井液密度适时做出调整。

2.1 第一井段（16″井眼0-1200m ）（1）将一开、二开上部材料和井场储备加重料、解卡剂全部组织送井。

每月对井场水进行一次全面的化验分析，掌握Ca 2+、HCO 32-。

（2）检查泥浆罐阀门的严密性，出现问题及时整改。

（3）本段采用膨润土聚合物泥浆开钻。

一开配制浓度10%坂土浆（配浆水氯离子含量应低于500mg/l ）300m 3，水化24小时以上，以胶液形式加入0.1%大分子聚合物，膨润土浆密度1.05-1.08g/cm 3，以HV-CMC调整粘切80s 以上。

配制0.1%大分子、0.2-0.3%HV-CMC碱液/30-40m 3备用。

马深1超深井四开钻井液技术马深1超深井是世界上最深的钻井井之一，井深达到了6057米，而其钻井液技术的研发和应用也是十分重要的。

本文将探讨马深1超深井四开钻井液技术的应用和优势。

四开钻井液技术，即在钻井中使用四种不同类型的钻井液，以适应各种井段的不同需要。

该技术在马深1超深井的钻井中被广泛应用，取得了很好的效果。

首先，在钻井液的选择上，马深1超深井采用了四种不同类型的钻井液：高重晶石钻井液、硬岩地层钻井液、泥页岩地层钻井液和有机质丰富页岩地层钻井液。

这四种钻井液具有不同的物理化学性质和适用范围，可以根据井段特点进行灵活调整，从而达到最佳的钻井效果。

其次，在钻井液的性能优化方面，马深1超深井采取了多种措施，保证了钻井液的性能和稳定性。

例如，在高重晶石钻井液中使用了高技术配方，优化了钻井液的性能和稳定性；在硬岩地层钻井液中添加了优质抑泡剂，降低了泡沫对钻具的冲击；在泥页岩地层钻井液中添加了黏土稳定剂和粘土抑制剂，有效防止了泥浆持续性问题；在有机质丰富页岩地层钻井液中使用了优质稀释剂，保证了井下沉积物的稀释，降低了泥浆流动阻力。

再次，在钻井液的操作和管理方面，马深1超深井严格遵守了标准操作规程，保证了钻井液的安全和稳定性。

具体来说，他们严格控制钻井液的 PH 值和浊度，通过双管减压器、流量计、渣桶等设备对钻井液进行控制和检测；并且钻井中不断排出废钻井液，以保证井内的钻井液的新鲜度和质量。

总之，马深1超深井四开钻井液技术在钻井中的应用，使得钻井液可以更好的适应各种复杂条件和井段特点，提高了钻井效率和质量。

此外，技术本身也得到了不断的优化和改进，通过不断的创新和探索，将钻井液技术发挥到极致。

除了四开钻井液技术，马深1超深井的钻井也采用了其他一系列先进的技术和设备。

例如使用了自动化钻井系统，大幅度提高了钻井精度和效率。

同时，注重施工过程中的环保和安全管理，严格控制有害气体和废水的排放，保证了工人的安全和环境的保护。

特深油井钻机——宝石机械12000米特深钻井机超级机器 2010-03-26 22:50:00工程总投资：1亿元以上工程期限：2006年——2009年1907年打成的中国陆上第一口油井——陕西延长油田延一井石油被誉为工业的血液，自1848年俄国人谢苗诺夫在巴库地区钻出第一口油井以来，世界石油钻探已经走过160多年历史。

随着钻探技术的发展，带来了石油产量的提升，到2009年世界石油总产量已经达到35.25亿吨。

但是随着各国油气开采强度日益增大，地下浅中层油气资源迅速减少。

地下深层油气资源和深海油气资源开采，成为解决未来世界能源供应的重要途径。

以我国为例，我国是个油气资源较少的国家。

在已探明储量中，地下1000-5000米浅中层油气资源的开发度已超过60%；而5000米以下的深部底层，尚属于比较陌生的领域。

尤其是在西部地区，塔里木、准噶尔、柴达木、鄂尔多斯等盆地，石油资源近73%埋藏在5000米以下深部地层，尚有数十亿吨的石油储量可供勘探开采。

中部地区是天然气富集区，有超过一半的天然气资源量在深部地层。

要想获得地下深层油气资源，超深井钻采装备至关重要。

2007年11月15日，由陕西宝鸡石油机械有限责任公司（简称宝石机械）生产的，我国首台12000米特深井钻机通过出厂验收，标志着我国在这一领域获突破性进展。

油井钻机主要用于地下油气资源勘探和开采，一般由井架、绞车、转盘、大钩、天车、水龙头、钻杆、钻头等部分组成，钻进深度为2-15000米。

油气钻井按深度划分，4500-6000米属于深井，6000-9000米属于超深井，超过9000米的属于特深井。

与此相对应，超深井钻机规格可分为6000米、7000米、8000米、9000米、10000米、12000米和15000米。

美国是世界上油气钻井历史最长、工作量最大、技术水平最高的国家，同时也是拥有深井钻机最多的国家。

全世界约有90多台9000米以上的特深井钻机，美国就占80多台，其中8台钻深超过10668米。

塔河油田超深探井复杂地层钻井技术常领;吕兴辉【摘要】The ultra-deep exploratory well AD7 drill all the complex formation of Tahe oilfield. In this paper, it adjusts the drilling parameters, develop appropriate technical measures, optimize the mud properties ensure the rapid drilling of the upper wells, the unimpeded card tripping, ensure a good quality of casing. And quickly and safely drill wear Permian by PDC bits, Logging, casing and cementing are smoothly, Slim hole core harvest rate is more than 92%.%塔河油田超深探并AD7并钻遇在塔河工区所有复杂地层.本文通过调整合理的钻井参数、制定相应的技术措施以及优化泥浆性能保证了上部井段的快速钻进,实现了无阻卡起下钻,顺利穿过易塌、易卡地层,保证井身质量,并在该区用PDC钻头快速安全钻穿二叠系英安岩脆性地层,全井测井、下套管、固井顺利,小井眼取芯收获率达92％以上.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)028【总页数】2页(P91-92)【关键词】长裸眼;防斜;防漏;防卡;非渗透处理剂;小井眼取芯【作者】常领;吕兴辉【作者单位】胜利石油管理局渤海钻井总公司,东营257237;胜利石油管理局渤海钻井总公司,东营257237【正文语种】中文【中图分类】TE21 概述AD7 井是位于新疆塔里木盆地阿克库勒凸起西北斜坡构造上的一口勘探井，设计井深6562.5m。