南海鶯瓊盆地4000米左右地層原始?jí)毫?40～240MPa，井底溫度205～260℃，是全球三大超高溫高壓油氣區(qū)之一，天然氣資源豐富。為掘取這些“藍(lán)金”，中國海油所屬有限公司湛江分公司（下稱湛江分公司）強(qiáng)化鉆完井等科研攻關(guān)，加大勘探力度，近期成功實(shí)施一口探井。

“該井的成功鉆探，驗(yàn)證了公司近年強(qiáng)化攻關(guān)形成的超高溫高壓地層鉆完井等系列技術(shù)的有效性，對(duì)進(jìn)一步勘探開發(fā)南海西部深層油氣、推進(jìn)萬億方大氣區(qū)體系建設(shè)具有重要意義。”湛江分公司總工程師李中說。

超高溫高壓“猛于虎”

“相比墨西哥灣、北海的超高溫高壓，鶯瓊盆地4000米左右的深層地質(zhì)特征更加復(fù)雜，”李中說，“鶯瓊盆地深層起壓深度淺、壓力上升快、壓力窗口窄、絕對(duì)壓力大。比如，近期鉆探的這口井的壓力，壓力系數(shù)達(dá)2.25，相當(dāng)于860個(gè)大氣壓，為家用高壓鍋壓力的500倍。”

鶯瓊盆地深層溫度同樣上升很快，溫度值高，而且該海域臺(tái)風(fēng)頻繁。正因?yàn)槿绱耍@超高溫高壓井，對(duì)鉆具、鉆井液、水泥漿的性能，及作業(yè)方案、人員能力提出更高挑戰(zhàn)。“作業(yè)時(shí)極易誘發(fā)井壁失穩(wěn)、漏失、井噴甚至船毀人亡等事故。”

超高溫高壓井鉆井成本也很高，動(dòng)輒數(shù)億元。

國外對(duì)超高溫高壓鉆井進(jìn)行過很多技術(shù)努力。比如鉆井、井控方面，通過應(yīng)用壓力控制鉆井提高井控能力；井下工具方面，開發(fā)更耐用的密封技術(shù)，提高隨鉆工具的耐溫能力；鉆井液方面，研究抗高溫鉆井液材料，使用油基鉆井液提高耐溫能力；井身結(jié)構(gòu)方面，優(yōu)選水力擴(kuò)眼工具，增加套管層次，隔離窄壓力窗口地層等。

“盡管如此，國外在超高溫高壓勘探開發(fā)中，依然事故不斷。2010年世界最大海上鉆井平臺(tái)深水地平線在美國墨西哥灣沉沒，就與在該海域進(jìn)行超高溫高壓作業(yè)有關(guān)。”

系統(tǒng)攻關(guān)，多點(diǎn)“開花”

李中介紹，我國對(duì)超高溫高壓的認(rèn)識(shí)與研究，從高溫高壓開始，起步晚，歷經(jīng)曲折。

1984-2004年間，湛江分公司與外方合作勘探鶯瓊盆地時(shí)就曾鉆遇超高溫高壓地層。因技術(shù)所限，許多井無法完鉆，更別提油氣發(fā)現(xiàn)。2004年開始，湛江分公司從頭研究，創(chuàng)新高溫高壓天然氣成藏理論，研發(fā)了多源多機(jī)制壓力預(yù)測(cè)、井筒完整性技術(shù)等配套技術(shù)，鉆探發(fā)現(xiàn)東方13區(qū)氣藏。隨后又繼續(xù)研發(fā)提升，成功開發(fā)位于該區(qū)的東方1-1氣田一期項(xiàng)目。

在此基礎(chǔ)上，湛江分公司近年邊實(shí)踐邊開展超高溫高壓鉆完井等科研攻關(guān)。

鉆井方面，進(jìn)一步開展壓力預(yù)測(cè)研究，提高壓力預(yù)測(cè)精度；深化窄壓力窗口鉆井工藝研究，形成超高溫高壓井內(nèi)循環(huán)鉆井液密度的精確預(yù)測(cè)和控制；為提高鉆速，優(yōu)選鉆頭，采用液力提速工具，創(chuàng)新行程高溫高壓系統(tǒng)提速技術(shù)。

鉆井液、水泥漿、測(cè)井方面，研究出一套抗高溫高壓的高密度體系鉆井液和防氣竄水泥漿體系；優(yōu)化小井眼電測(cè)工具，確保測(cè)井作業(yè)順利，取全取準(zhǔn)資料。

儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)方面，開展了基于超細(xì)重晶石的泥餅改善技術(shù)研究，使用“自適應(yīng)充填”理論封堵高溫高壓地層誘導(dǎo)縫和寬尺寸分布孔喉，有效降低濾失量，精細(xì)保護(hù)儲(chǔ)層。

“如今，我們已形成6項(xiàng)安全控制技術(shù)、4項(xiàng)優(yōu)質(zhì)作業(yè)技術(shù)、3項(xiàng)高效作業(yè)技術(shù)，為超高溫高壓井的安全、優(yōu)質(zhì)、高效鉆井提供了技術(shù)保障。”李中說。

研用互動(dòng)“淬煉”技術(shù)

湛江分公司還將以上技術(shù)推向現(xiàn)場(chǎng)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)并提升技術(shù)，近年先后鉆探多口超高溫高壓井。

李中介紹，2015年完鉆的樂東10-1-1，井底溫度超190℃，壓力系數(shù)2.23。作業(yè)時(shí)，湛江分公司充分運(yùn)用上述技術(shù)，精細(xì)化操作，比如嚴(yán)格控制起下鉆速度和泥漿比重，關(guān)鍵崗位安排經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，專家現(xiàn)場(chǎng)坐鎮(zhèn)，實(shí)現(xiàn)該井的安全完鉆，并獲取豐富地質(zhì)資料。也正是在這口井，自主研發(fā)的抗高溫高壓鉆井液成功應(yīng)用。

近日完鉆的探井，除了超高溫高壓，還面臨超低滲等多重挑戰(zhàn)，湛江分公司同樣運(yùn)用自主研發(fā)的鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆井。特別是在測(cè)井作業(yè)時(shí)，該公司運(yùn)用先進(jìn)的耐超高溫高壓儀器、小井眼低滲地層取樣器、中途VSP反演預(yù)測(cè)等技術(shù)，在不增加擴(kuò)眼作業(yè)情況下，在目的井段順利進(jìn)行多趟測(cè)井作業(yè)，作業(yè)時(shí)效高達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)了降本，并獲取了豐富的地質(zhì)資料。湛江分公司由此掌握了復(fù)雜條件下的超高溫高壓井測(cè)井技術(shù)。

這些實(shí)踐，不僅檢驗(yàn)、提升了技術(shù)，還鍛煉了隊(duì)伍。

瞄準(zhǔn)瓶頸，亟待更大突破

“超高溫高壓領(lǐng)域的科研攻關(guān)取得了成績，但亟待更大突破，”李中指出，“南海鶯瓊盆地壓力成因異常復(fù)雜，區(qū)域整體規(guī)律研究還有待加強(qiáng)，壓力預(yù)測(cè)可以更精確。”

“此外，適應(yīng)高效作業(yè)的非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、復(fù)雜地層的堵漏防漏工藝等，還有很大提升空間。”

為此，依托“十三五”中國石油總公司重大專項(xiàng)南海高溫高壓鉆完井技術(shù)研究，湛江分公司還將深入開展4個(gè)課題的攻關(guān)，即鶯瓊盆地高溫高壓鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究，鉆完井液、固井工藝研究與應(yīng)用，完井和測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究，鉆完井、測(cè)試安全技術(shù)研究。

除了鉆完井等工程技術(shù)研究，湛江分公司還將進(jìn)一步開展超高溫高壓地層地質(zhì)研究。