“开井！”11月15日，中国石化“深地一号”部署的跃进3-3XC井点火测试，获得高产油气流。更令人关注的是，这口井是在生态保护区外部署的井位，开采3400米以外胡杨林下的超深层油气资源，完钻井深9432米，刷新了亚洲最深井斜深和超深层钻井水平位移两项纪录。

中国工程院院士、中国石化石油勘探开发研究院院长郭旭升表示，该井成功钻探再次证明中国深地系列技术已跨入世界前列，为进军万米超深层提供了技术装备储备。

上天不易，入地更难。在国际公认的钻井13项难度指标中，塔里木盆地有7项名列第一。这口亚洲最深井诞生过程中都遇到了哪些难题？又是如何被攻克的？

工程难度国内外罕见

集智设计“实现路径”

2023年初，当西北油田计划部署跃进3-3XC井时，油田工程技术管理部经理刘湘华和同事们感到“压力山大”。

2018~2020年，西北油田退出了在塔里木盆地相关自然保护区的所有油气生产设施，并完成了原有场地复垦、生态恢复等工作。这意味着，这些生态保护区范围内的油气资源无法直接开采。

就这样放弃？大家不甘心。

西北油田创新油气开发思路，决定探索采用超深大位移技术来解决这个难题：让钻头在地层下拐个弯，开采胡杨林下的油气资源。这是在采出更多油气资源和保护生态环境之间找到的最佳方案。

方向确定，但落实起来困难重重。

“根据全球长位移井难度图版划分，跃进3-3XC井属于国内没有、国外少有的超高难度井。”刘湘华说，“这口井垂直深度超过7200米、水平位移超过3400米。我们除了要解决超深井具有的地质结构复杂、高温、高压等难题，还会面临大位移水平钻进导致的套管下入难、岩屑在水平段易形成‘岩屑床’等新问题。新老问题叠加，工程作业难度倍增。”

西北油田决定“集天下武学之大成”解决这道难题。他们牵头主导，整合国内外优质资源和先进技术，充分论证这口超深大位移井的技术可行性，明确安全钻进、定向施工、套管下入等风险难点，分类制定针对性解决措施，全力保障钻井作业顺利进行。

在超深层实现大位移延伸的关键，是选择造斜点的位置和轨迹优化设计。

西北油田委托多家技术团队开展“背靠背”方案论证，重点围绕大位移井轨迹优化和位移延伸能力综合分析，同时组织行业专家进行多轮次研讨，最终明确在三开井段造斜有利于安全快速成井，并优选出最佳造斜点的位置。

“西北油田还进一步强化了地质工程一体化协同优化工作，尽力避开二叠系火成岩裂缝区、志留系雁列断裂带与桑塔木组泥岩破碎带，降低塌、漏等工程风险。同时，我们在先进装备保障、钻井参数优化、套管安全下入、衬管支撑优化等方面开展了多次专题研讨，从设计源头上全方位保障钻井方案的可行性、有效性。”刘湘华说。

攻关解决现场难题

迭代升级超深大位移钻井技术

“5月1日开钻，钻头穿越地表厚砂层，到达地下1500米处的硬质岩层。”

“6月19日，开钻后50天井深达5340米，钻头开始转弯，逐步调整为水平钻进。”

“7月22日，开钻后81天井深达7087米，钻头已经完全处于水平状态。”

“10月26日，完钻井深9432米，水平位移达到3439米，刷新两项亚洲钻井纪录。”

…………

春季下钻，初冬收获。仅177天，跃进3-3XC井安全成井。每一个节点顺利推进的背后，都离不开工程技术人员的艰辛努力。他们虽然给跃进3-3XC井设计了周全的“成长规划”，但这口井就像一个调皮的孩子，总会闹出点“出格”的事儿。

最大的难题还是出现在三开大位移、大斜度井段的部分。

由于水平位移距离增大，钻头垂直钻进到造斜点的位置时，需要依托井壁的力量改变方向，向斜侧方钻进。这就类似于人用膝盖顶住墙壁，向后抬起绑着沙袋的小腿。小腿抬起的角度越大，沙袋越重，墙壁受到来自膝盖的力量就越大。

在实钻过程中，大角度的井斜加上钻具的重量，导致钻具在三开超深层大位移井段产生了剧烈振动。

“在井深8278米以深产生较大振动，大幅增加了旋导工具失效的风险，给继续进行稳斜钻进带来很大影响。”西北油田石油工程技术研究院钻井研究所所长于洋介绍。他和同事们充分研判，论证提前下套管进行中完作业解决振动问题的可行性。

当时钻进的点位距离钻井方案中设计的中完作业井深还差800米。如果提前中完作业，那后段作业完成后，还要再下一层套管，封固目的层之上易塌的泥岩层。

“在这种情况下，再要进行目的开次的钻进，就必须将原设计中149.2毫米的钻头换成更小的尺寸。钻具小、柔性大，在超深层施加钻压就更加困难，不仅会影响钻井效率，而且会导致实现大位移目标更加困难。”于洋说。

工程技术人员进一步分析井下振动数据，测算出最优施工参数区间，通过实时调整钻井参数，避开钻具共振频率，同时借鉴国内外处理振动的经验，配套相关减振工具，多措并举减小井底钻具组合的振动幅度。这一套“组合拳”收得了良好效果，振动问题得到有效解决，避免了因提前下套管带来的一系列问题。

进行水平井作业，岩屑在水平段易形成“岩屑床”，会导致出现卡钻、提前完钻、套管无法下至预定井深等多种问题。水平钻进距离越长，这些风险就越大。

传统的处理方法是通过提高排量、定期短起下钻、通井，以及打稠塞等工艺清洁井眼。由于对井眼清洁缺乏科学、系统的认识，这些工艺方法无法实现量化，经常会带来较高的隐性成本，包括要控制机械钻速，延长划眼、循环、起钻时间等。

技术人员经过扎实的基础研究和试验，对井眼清洁的多个关键要素和环节进行了优化。他们将钻头的转速提高，搅动井眼下部岩屑转移到上部高流速区域，同时优化钻井液性能，拓宽高流速区域的“车道”宽度，提高岩屑运移效率。他们还通过摩阻扭矩、地面泵压等数据实时分析岩屑情况，调整钻井液性能和钻具组合，优化出最佳的钻井液循环时间和钻具作业参数，实现了多方作业平衡运转。这不仅有效避免了因“岩屑床”引起的卡钻、垮塌等复杂事故，而且减少了短起下钻的次数，大幅提高了钻井时效。

“我们不仅在解决各类难题中获得了新经验，而且多项工艺技术实现了迭代升级，形成了超深大位移系列技术。”刘湘华说，“这些新技术将为生态红线区、水库区，以及国内类似油气资源高效动用提供借鉴。”

优化管理提质增效

打造“深地一号”示范工程

跃进3-3XC井部署之初，技术人员发现,在中国石化矿权区域内部署井位，存在靶点靠近火山口、过路地层纵向发育大断裂、定向钻遇小断裂、大井眼超长定向且井底位移距离超过5000米等多项突出问题，工程作业难度极大。

西北油田与塔里木油田将“中-中”合作范围由技术合作拓展到资源借用，利用对方矿权部署井位。在新合作模式下，跃进3-3XC井的设计水平位移距离缩短为3400米左右，极大降低了施工难度，更好地保障了国家能源安全、保护了生态环境。

在井场规划中，西北油田通过优化井位减少工程用地，在同一座井场上先后部署了跃进3-1XC、跃进3-6XC和跃进3-3XC等3口井，节约用地41亩，相当于4个足球场大小。同时，西北油田采取钻探一口、投运一口、平移井架再打一口井的作业方式，边施工、边总结、边提升、边应用，不断完善和丰富超深大位移系列技术。目前，3口井全部获得高产油气流，累计生产原油达到5.8万吨，增加可采储量31万吨。

跃进3-3XC井钻井工程各项作业涉及12家施工队伍、现场作业人员120余人、主要设备30余套。西北油田牵头成立了“跃进超深大位移井区”现场施工项目组，下设运行、技术、施工、保障、监督5个工作组。他们将“把控过程管理、实现技术目标、形成标准化模板”作为工作重点，坚持突出甲方主导、统筹规划、合作共赢，建立了高效协调运行机制，充分发挥各参战单位优势，全力保障了重点井安全高效钻进。

“在西北油田的主导下，我们坚持以甲乙方联合办公一体化提高管理质效。各开次开钻验收和施工方案审查均由甲乙方专家领导成立的验收指导组联合负责，甲乙方共同制订下一步施工计划，甲方对现场组织管理和施工方案落实提出要求，乙方提高作业执行力，切实做到目标一致、发力同向，最终顺利实现了这口超深大位移井安全成井并获得高产油气流的目标。”江汉石油工程钻井二公司副经理李锦峰说。

石油工程技术创新 破解难题打破纪录

跃进3-3XC井刷新两项亚洲钻井纪录，承揽钻井和测试施工任务的是江汉石油工程。通过持续攻关石油工程关键核心技术，该公司攻克了深井超深井钻完井、高温高压测试等多项技术难题，为塔里木盆地深层超深层油气开发提供了强有力的支撑。

精准轨迹控制，实现超深大位移安全钻探。跃进大位移超深平台井组的3口井垂深均大于7000米，其中，跃进3-3XC井设计水平位移达3473.53米，属超深大水平位移施工，存在直井段和老井眼相碰风险；五段式井眼轨迹，造斜点浅、稳斜段长，小井眼增斜段狗腿度大，轨迹控制难度系数高。这在国内勘探施工中没有先例，国外仅施工两口井，难度极大。江汉石油工程运用地质剖面动态校正技术，提前预测钻头前方50～100米地层的断裂带、破碎带、天然裂缝发育区和储集体分布范围，形成了实时地质跟踪图像，实现了钻井风险与地质分析可视化，大幅提高了对井漏、井垮、卡钻等复杂工况的预判率。同时，该公司运用软件结合区域实际施工情况，综合分析、计算、模拟，优选各层段钻具组合，并利用专业软件进行了9项参数模拟计算和比对，综合优选最优造斜点，实现了精准优快钻进，创中国石化垂深大于7100米井水平位移最长施工纪录。

动态承压堵漏，破解世界性难题。跃进3-3XC井地处顺北区块，二叠系、三叠系易漏易垮是世界性难题。江汉石油工程专门成立了顺北复杂地层防漏堵漏创新团队，针对顺北工区志留系堵漏技术、二叠系火成岩防漏技术及硬脆性泥岩井壁稳定技术开展攻关，创新形成了DLPP（动态承压堵漏）技术，通过在钻井液中加入特殊的细微颗粒处理剂，加强抑制封堵防塌性能，精细控制压力，防漏堵漏效果显著，实现了超深层油气优快钻进。

自主研发SSC-SHLR封隔器，助力获高产油气流。封隔器是高温高压测试的核心利器。钻进目的层后，江汉石油工程提前介入，了解井眼轨迹、地层压力系数等相关参数，通过管柱力学校核、井筒完整性评价、井下工具极端工况力学计算等技术手段，设计了3种完井管柱，并优选出可同时满足储层改造、测试和生产的一体化管柱。该管柱采用了专门为超深井研发的SSC-SHLR封隔器，确保了跃进3-3XC井施工一次成功。

向万米深地进军仍需完善工程技术体系

特深层油气资源丰富，是我国油气重大战略接替领域，其高效开发对于保障国家能源安全意义重大。聚焦特深层石油工程重大技术难题，中国石化充分发挥“大兵团”作战优势，强化技术创新和科技自立自强，通过产、学、研、用一体化持续攻关，基本形成了8000～9000米特深层开发配套工程技术体系，突破了9000米以深特深井钻完井工程关键技术。

在工程设计方面，建立了特深层钻井地质因素精细描述及随钻超前预测技术，提出了基于地质与工程风险分析的井身结构设计方法，形成了特深层井身结构序列，基本满足8000～9000米特深层钻探需求。

在钻井装备方面，研制了国内首套底座净空高12米的9000米自动化钻机及140兆帕大通径节流压井管汇，配套了高强度钻杆和套管，为钻达特深层提供了安全保障。

在钻井提速方面，研制了高性能钻头、大扭矩螺杆和减振稳扭冲击器等提速工具，硬地层机械钻速提高35%～64%。

在高温井筒工作液方面，研发了耐温220摄氏度、密度2.2～2.4克/立方厘米的高温高密度钻井液及高效承压堵漏体系，开发了高温无固相钻井液、耐温200摄氏度纳米液硅-胶乳高温防气窜水泥浆。

在高温测量技术方面，研制了耐温185摄氏度MWD（随钻测量）、耐温200摄氏度及耐压206兆帕的常规测井仪器系列，以及“电缆测井+钻具直推存储式”双功能测井系统，突破了高温测量仪器“卡脖子”技术。

在测试压裂方面，研制了耐温204摄氏度、耐压105兆帕气密封测试封隔器及耐温180摄氏度高温交联酸体系，形成了“五阀一封”测试-酸压/酸化联作工艺，为高产井提供了技术保障。

通过8000～9000米特深层油气开发配套工程技术体系不断迭代升级及集成应用，中国石化打造了塔里木盆地和四川盆地特深层钻完井工程技术示范工程，8000～9000米特深层油气钻完井已成为常态。截至2023年8月，在两大盆地已实施超8000米超深井117口，其中超9000米超深井7口。跃进3-3XC井于9432米完钻，刷新两项亚洲钻井纪录并试获高产油气流。塔里木盆地顺北油气田已建成26口千吨井及近300万吨油气年产能，四川盆地在埋深8400米左右的震旦系灯影组也获得油气勘探新发现。

随着“深地工程”持续推进，勘探部署向万米深地进军，国内部署了一批万米深井，中国石化在西北和西南地区都设计了万米特深探井。万米深层地质环境复杂加剧，不确定因素增多，特深层石油工程技术面临温度压力更高、工程风险更大、技术可靠性要求更高、质量控制更难等挑战。因此，建议聚焦万米深层地质风险和工程挑战开展技术攻关。

在基础理论方面，开展万米深井极端工况下地质力学、流体力学、管柱力学作用机理与调控机制研究，以及高温高压高腐蚀及复杂应力条件下金属/非金属材料性能与失效机理研究，夯实万米深层基础理论体系。

在装备工具、仪器方面，研制超大负荷15000米自动化钻机及成套设备，开发耐温230摄氏度随钻测量仪器，研制耐温260摄氏度钻头、动力钻具等井下工具，形成完备的万米深井装备、工具及技术系列。

在井筒工作液方面，开发耐温240摄氏度的钻完井液、水泥浆、酸化压裂液等体系，推进高温新材料产业发展，为万米钻探提供技术保障。

在完井测试改造方面，研制耐温230摄氏度、耐压140兆帕气密封测试封隔器，开发耐压175兆帕井口与地面流程设备，为万米深井完井提供有力保障。

通过持续开展关键技术攻关并取得突破，形成我国陆上原创技术策源地，支撑特深层油气勘探重大突破和效益开发，奠定我国在世界超深层油气领域勘探开发的领军地位。

来源：中国石化报  作者：王福全 杨卫星