習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會(huì)上提出“向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題”。新疆油田始終堅(jiān)持上下游協(xié)同創(chuàng)新、合力攻堅(jiān)，“十四五”以來，深井超深井工程技術(shù)突飛猛進(jìn)，開啟了以夏204X井（峰值日產(chǎn)303噸）為代表瑪湖超深層頁巖油效益開發(fā)新征程，打好了以清北1（9056米）為代表的一批超深井，試好了以天灣1（172MPa）為代表的一批特高壓井，保障了深層超深層勘探開發(fā)碩果累累。為此，中國石油新疆油田技術(shù)經(jīng)理、路宗羽在第三屆中國深井超深井論壇上介紹了當(dāng)前新疆油田深井工程技術(shù)的最新進(jìn)展。
準(zhǔn)噶爾盆地勘探開發(fā)情況
準(zhǔn)噶爾盆地為三山夾持的三角形盆地，面積為13.6萬km²，“十四五”資評(píng)油氣總當(dāng)量202億噸，其中石油150億噸，探明36.41億噸，探明率24%；天然氣6.5萬億方，探明2214億方，探明率3.2%，整體處于勘探的早中期。新疆油田的勘探開發(fā)與產(chǎn)量始終保持穩(wěn)定增長，2024年油氣當(dāng)量達(dá)到1845萬噸。“十三五”以來，以“水平井+體積壓裂”為核心的工程技術(shù)創(chuàng)新，支撐了瑪湖礫巖致密油和吉木薩爾頁巖油效益開發(fā)。世界最大的四百萬噸致密礫巖大油田建成。自2013年開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)以來，圍繞礫巖油藏極強(qiáng)的非均質(zhì)特點(diǎn)，創(chuàng)新以“窄間隙井身結(jié)構(gòu)+特色破巖工具+細(xì)分切割體積壓裂”為核心的鉆井壓裂技術(shù)體系，支撐瑪湖礫巖油藏快速上產(chǎn)、2023年油氣當(dāng)量達(dá)到408萬噸。首個(gè)國家級(jí)陸相頁巖油百萬噸示范區(qū)建成。
自2011年發(fā)現(xiàn)，不斷探索開發(fā)，2020年攻關(guān)定型“優(yōu)快鉆井”和“密切割”體積壓裂技術(shù)體系，鉆井周期27天、壓裂效率4.9級(jí)/天等關(guān)鍵指標(biāo)領(lǐng)跑國內(nèi)，2025年上半年累計(jì)生產(chǎn)原油88萬噸，年底將建成年產(chǎn)170萬噸的頁巖油生產(chǎn)基地。“十三五”以來，新疆油田油氣勘探快速挺進(jìn)深層超深層，探井平均井深由3,532米增加至5,761米，最深達(dá)9,056米（清北1），深層超深層新增三級(jí)儲(chǔ)量占比由10%提高至68%，油氣并舉態(tài)勢更加明朗。瑪湖頁巖油五億噸項(xiàng)目落實(shí)。2019年風(fēng)險(xiǎn)探井瑪頁1突破，揭開了埋深超過4,500米的頁巖油勘探開發(fā)序幕。新疆油田勘探開發(fā)一體化推進(jìn)，先后在瑪51X、豐探1等井區(qū)獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，落實(shí)有利區(qū)面積818km²、三級(jí)儲(chǔ)量5.19億噸。2024年率先在瑪51X井區(qū)開展開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)，井組6口井平均水平段長1319米、單井EUR4.8萬噸，是目前中石油產(chǎn)量最好的頁巖油開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)井組。2025年，夏204X井5.5mm油嘴峰值日產(chǎn)303噸，刷新國內(nèi)頁巖油單井峰值日產(chǎn)紀(jì)錄。規(guī)劃新鉆水平井700余口，建成200萬噸頁巖油生產(chǎn)基地。天山北坡萬億方規(guī)模大氣區(qū)穩(wěn)步推進(jìn)。
天山氣田與庫車就像鏡像一樣對(duì)稱，面積1.2萬km²，背斜成排成帶分布，埋深普遍大于7,000米是國內(nèi)尚未大規(guī)模鉆探的正向構(gòu)造群。下組合近源勘探歷經(jīng)十年探索，2019年高探1井終獲突破。2020年至今，中段超深層天然氣勘探連獲突破。目前已形成三大千億方陣地：呼圖壁構(gòu)造帶正加快探明建產(chǎn)，年底具備5億方年生產(chǎn)能力；東灣構(gòu)造帶正規(guī)模增儲(chǔ)，清北1井新獲高產(chǎn)，標(biāo)志著最大背斜目標(biāo)群實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面的突破；前鋒帶新獲突破，鋒探1井兩層測試均獲高產(chǎn)，最高日產(chǎn)氣104萬方，初步落實(shí)5個(gè)目標(biāo)320km²。
瑪湖頁巖油工程技術(shù)挑戰(zhàn)
瑪湖頁巖油是國內(nèi)外埋藏最深、最難鉆、最難壓的頁巖油藏。與北美鷹灘、國內(nèi)大港滄東、勝利濟(jì)陽、大慶古龍等典型頁巖油相比，地層壓力更高、鉆揭層系更多達(dá)到11層、巖石硬度更大、楊氏模量更高、可鉆性、天然裂縫發(fā)育不好，對(duì)工程技術(shù)造成了極大挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)一：構(gòu)造、巖性、電性特征復(fù)雜，地質(zhì)導(dǎo)向難度大。宏觀上微幅構(gòu)造發(fā)育，軌跡追蹤難；微觀上多源混積，硅質(zhì)、泥質(zhì)白云巖與泥巖厘米級(jí)互層，電性特征表現(xiàn)為鋸齒狀、旋回特征不明顯，常規(guī)巖屑和隨鉆電測難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)卡層和甜點(diǎn)評(píng)價(jià)。階段進(jìn)展：地質(zhì)導(dǎo)向多措并舉，優(yōu)質(zhì)甜點(diǎn)鉆遇率大幅提升。構(gòu)建“精細(xì)三維地震預(yù)測+方位伽瑪判斷+礦物元素分析”軌跡導(dǎo)向技術(shù)，提升微幅構(gòu)造和小斷裂識(shí)別精度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)卡層和軌跡位置識(shí)別，瑪51X試驗(yàn)井組I+II類甜點(diǎn)鉆遇率由56.8%提高至70.6%。攻關(guān)方向：優(yōu)質(zhì)油層鉆遇率奮斗85%。攻關(guān)甜點(diǎn)精細(xì)刻畫、關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)預(yù)測及高精度三維地質(zhì)建模技術(shù)，提高三維地質(zhì)模型精度，精準(zhǔn)識(shí)別黃金靶體，建立橫向分區(qū)、縱向分層的軌跡調(diào)控參數(shù)模板，保障I+II類優(yōu)質(zhì)油層鉆遇率≥85%。挑戰(zhàn)二：鉆揭層系多、可鉆性極差，鉆井提速難度大。儲(chǔ)層埋深4500~5500米、需鉆揭11套層系，長裸眼段井壁穩(wěn)定與薄弱層承壓能力矛盾突出；受堿湖沉積影響，化學(xué)結(jié)晶形成的硅質(zhì)紋層結(jié)構(gòu)更致密(井下磨刀石)，PDC鉆頭以掏心和環(huán)切“報(bào)廢性”失效為主，前期勘探水平井平均鉆井周期長達(dá)166天（水平段1,465米）。
階段進(jìn)展：鉆井提速快速迭代，打出最深頁巖油加速度。一是實(shí)現(xiàn)超長水平井二開井身結(jié)構(gòu)。精細(xì)刻畫縱橫向壓力系統(tǒng)、精準(zhǔn)鎖定地層壓力＜1.4區(qū)域，配套表層下深優(yōu)化、強(qiáng)抑制水基鉆井液、提高地層承壓能力及多凝水泥漿一次封固等七項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)垂深4,672米、水平段長2,000米二開固完井。二是成功試驗(yàn)等井徑膨脹管技術(shù)。為在地層壓力＞1.4區(qū)域拓寬二開井身結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍，2025年，成功開展了Φ299mm等井徑膨脹管（脹后內(nèi)徑Φ318mm）裸眼封堵技術(shù)重大現(xiàn)場試驗(yàn)、全球首次，為后續(xù)全面推廣二開井身結(jié)構(gòu)“探路”。三是創(chuàng)新集成大鉆壓高效破巖技術(shù)。2025年油田主導(dǎo)、有序推進(jìn)國內(nèi)外7家20余款鉆頭同臺(tái)競技、已初步定型，突破水平段傳統(tǒng)“倒裝”鉆具組合設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化設(shè)計(jì)強(qiáng)剛性鉆具組合、確保16~22噸鉆壓“加的上”，超7,000米水平井鉆井周期由208天縮短至99天。
攻關(guān)方向：鉆井提速奮斗40天。多元施策，攻關(guān)等井徑膨脹管物理手段和高承壓堵漏化學(xué)手段，支撐在地層壓力＞1.4區(qū)域，實(shí)現(xiàn)二開井身結(jié)構(gòu)推廣；聚焦風(fēng)城組，堅(jiān)持大鉆壓提速方向，深入開展分區(qū)分層的破巖主控因素（門限鉆壓、門限扭矩）研究，靶向迭代升級(jí)配套的PDC鉆頭及個(gè)性化工具。挑戰(zhàn)三：閉合應(yīng)力高、均衡改造難，壓裂提產(chǎn)難度大。閉合應(yīng)力100MPa左右，國內(nèi)頁巖油區(qū)塊中最高，105MPa設(shè)備排量受限、施工困難。構(gòu)造縫、微裂縫、層理縫普遍發(fā)育，生產(chǎn)表現(xiàn)出“先縫后孔”產(chǎn)油特征，需兼顧“造復(fù)雜縫”與“均衡改造”。階段進(jìn)展：壓裂提產(chǎn)成效顯著，打造產(chǎn)量最高的單井和試驗(yàn)井組。
一是強(qiáng)化裝備保障能力。針對(duì)儲(chǔ)層埋深大、閉合壓力高的地質(zhì)特點(diǎn)，升級(jí)140MPa壓裂設(shè)備并建立標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)規(guī)范，施工排量從8~10提升至16~18方，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首個(gè)埋深5,000米頁巖油水平井井組順利施工，施工效率4.3級(jí)/天，加砂符合率99%。二是優(yōu)化段簇組合保障均衡起裂。依托管外光纖監(jiān)測，明確天然裂縫發(fā)育程度是影響段內(nèi)均衡性的地質(zhì)主控因素，排量是工程主控因素，單簇起裂所需排量3.0~3.5方。指導(dǎo)段簇組合由段內(nèi)2~3簇優(yōu)化為16方排量下天然裂縫發(fā)育段3簇、不發(fā)育段4簇，開啟率100%。三是迭代壓裂參數(shù)支撐產(chǎn)量突破。通過物模實(shí)驗(yàn)明確低黏、大排量、密切割提SRV的思路，指導(dǎo)低黏比例提至70%，排量提至16~18方，簇間距加密至12米，SRV提升20%。在主體參數(shù)基礎(chǔ)上，探索CO2前置壓裂技術(shù)，夏204X峰值日產(chǎn)303.1噸；試驗(yàn)滲吸壓裂液，夏207H峰值日產(chǎn)93.9噸。四是成功儲(chǔ)備井筒重構(gòu)技術(shù)。攻克小間隙高承壓套中固套技術(shù)瓶頸，完成國內(nèi)首例千米級(jí)水平段5寸井筒有效重構(gòu)（水平段長1527m、內(nèi)徑76mm、抗內(nèi)壓85MPa）；攻關(guān)形成新一代水平井膨脹管井筒重構(gòu)技術(shù)，創(chuàng)國內(nèi)單段最長652米與單井最長1164米雙紀(jì)錄，對(duì)非常規(guī)油氣藏提高采收率意義重大。攻關(guān)方向：壓裂提產(chǎn)奮斗10萬噸。以均衡改造為前提，聚焦增加改造體積和提高基質(zhì)動(dòng)用程度兩大方向，攻關(guān)小粒徑支撐劑、更密切割和滲吸壓裂液等五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，力爭單項(xiàng)技術(shù)提產(chǎn)3%~5%，攻關(guān)定型工藝技術(shù)提產(chǎn)“組合拳”。
天山氣田工程技術(shù)挑戰(zhàn)
天山氣田工程技術(shù)“塔里木的深度、西南的難度”，面臨“一深、兩厚、三高、四復(fù)雜”的世界級(jí)難題，在山前復(fù)雜構(gòu)造井中，難鉆地層更多、儲(chǔ)層溫壓及破裂壓力更高、壓力系統(tǒng)更復(fù)雜。挑戰(zhàn)一：構(gòu)造復(fù)雜、多套壓力系統(tǒng)，優(yōu)快鉆井難度大。地質(zhì)條件苛刻程度全球罕見，多期構(gòu)造變形產(chǎn)生三套泥巖滑脫層、斷層及裂縫較發(fā)育，“五段制”壓力剖面、儲(chǔ)層溫度壓力雙超170；自上而下發(fā)育礫石層、強(qiáng)研磨過路層、含礫致密砂巖儲(chǔ)層等五套難鉆地層，厚度占比超50%，風(fēng)險(xiǎn)探井鉆井周期均在450天以上。
階段進(jìn)展：山前復(fù)雜構(gòu)造實(shí)現(xiàn)8,000米打快、9,000米打成。一是創(chuàng)建準(zhǔn)標(biāo)井身結(jié)構(gòu)序列。“十三五”以來，通過深化壓力系統(tǒng)研究、創(chuàng)新套管-井眼間隙配合、集成應(yīng)用非標(biāo)套管及隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)，井身結(jié)構(gòu)層序持續(xù)拓展，滿足了不同工區(qū)安全鉆探需求，六開井身結(jié)構(gòu)保障了山前首口特深井清北1井9,056米安全鉆完井。二是配套抗高溫井筒工作液。構(gòu)建抗溫220℃、密度2.6sg抗高溫高密度油基鉆井液體系，現(xiàn)場應(yīng)用最高密度2.67sg、最高溫度182℃（完井電測）；揭示關(guān)鍵外加劑微觀分子結(jié)構(gòu)溫敏機(jī)制，研發(fā)抗溫差100℃水泥漿體系，清北1井回接7,710米、單凝溫差76℃，固井質(zhì)量合格。三是持續(xù)迭代綜合提速技術(shù)。集成礫石層減震強(qiáng)參、大尺寸井眼防斜打快、深層高效隨鉆擴(kuò)眼和精細(xì)控壓等技術(shù)，鉆井周期實(shí)現(xiàn)“連翻兩個(gè)字頭”：呼圖壁開發(fā)井7559米、鉆井周期由上一輪308天縮短至176天；東灣預(yù)探井鉆至8,166米、鉆井周期由上一輪455天縮短至272天。
攻關(guān)方向：鉆井再提速。錨定“呼圖壁150天、東灣240天”三年提速目標(biāo)，重點(diǎn)在井身結(jié)構(gòu)上做“減法”（五開/六開變四開）、宏觀上改進(jìn)“上粗下細(xì)”的不利尺寸，攻關(guān)試驗(yàn)抗溫200℃密度2.3sg的水基鉆井液、微觀上改善防漏堵漏和硬地層破巖的不利條件，持續(xù)升級(jí)配套技術(shù)。挑戰(zhàn)二：作業(yè)空間受限、高溫高壓，試油完井難度大。139.7mm厚壁油層尾管長度在2000米左右，作業(yè)空間窄；雙170溫壓條件下相關(guān)工具裝備選擇受限，試油完井無先例借鑒，井下復(fù)雜后修井作業(yè)難度大。
階段進(jìn)展：在國內(nèi)首次創(chuàng)建175MPa試油完井全流程技術(shù)。一是高效修井技術(shù)從有到優(yōu)。2024年，配套175MPa井口裝備，攻關(guān)形成超深井磨銑、打撈和防卡等四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，攻克8082米、172MPa超深特高壓世界級(jí)作業(yè)難題，16趟管柱作業(yè)零故障復(fù)雜、撈獲落魚186米，露出產(chǎn)層16米。修后復(fù)產(chǎn)測試最高井口壓力132MPa，創(chuàng)國內(nèi)最高紀(jì)錄。二是完井測試技術(shù)從無到有。升級(jí)配套175MPa測試裝備，采用四級(jí)節(jié)流降壓保障進(jìn)站穩(wěn)定投產(chǎn)，配套“旋流除砂+帶壓捕屑”工藝，消除固相雜質(zhì)沖蝕、堵塞地面風(fēng)險(xiǎn)，天灣1實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首次175MPa完井投產(chǎn)。目前日產(chǎn)氣27.3萬方，油壓129.5MPa，累產(chǎn)283天，累產(chǎn)氣5,714萬方。
三是特色試油技術(shù)逐步完善。由于超深超高壓井射孔爆轟無有效控制措施，基于天然氣在油套環(huán)空無明顯滑脫上升特征，創(chuàng)新“光油管”射孔測試一體化特色工藝，支撐清北1井實(shí)現(xiàn)8996米安全測試；在清水河組獲日產(chǎn)氣50.7萬方、油337.4方的高產(chǎn)突破。四是配套試油提速提效技術(shù)。應(yīng)用大通徑、高承扭井筒清潔工具，實(shí)現(xiàn)復(fù)合套管通井+刮削+洗井一體化作業(yè)，井筒準(zhǔn)備周期縮短50%；創(chuàng)新投球滑套+球籠+坐封工具管串，形成機(jī)橋坐封-注灰-替液一體化封閉技術(shù)，在清北1等井應(yīng)用5井次，轉(zhuǎn)層周期14.7下降到8.3天，提效43.5%。攻關(guān)方向：試油再完善。“閥封”工藝安全高效，可有效解決套管超壓難題，但射孔爆轟管柱失效問題尚未解決，需開展管柱動(dòng)態(tài)響應(yīng)及安全性評(píng)價(jià)研究，建立射孔爆轟預(yù)測方法，指導(dǎo)完善射孔測試聯(lián)作工藝。
挑戰(zhàn)三：破裂壓力大、施工泵壓高，安全加砂難度大。儲(chǔ)層埋深超7,000米、破裂壓力138~194MPa、巖石呈塑性，破裂壓力預(yù)測精度低，施工泵壓超120MPa、排量受限，人工裂縫開度小、加砂風(fēng)險(xiǎn)大。階段進(jìn)展：特色超深井壓裂工藝實(shí)現(xiàn)改造深度突破8,000米。呼103井位于呼圖壁背斜翼部，儲(chǔ)層致密、裂縫欠發(fā)育，采用光油管管柱在7,574米加砂壓裂，1.8m³/min排量油管最高壓力122.37MPa（限壓124MPa），套壓超過限壓值87MPa，后續(xù)11次采用0.4m³/min排量試擠均表現(xiàn)縫內(nèi)憋壓，人工裂縫擴(kuò)展難度大。改用“閥封”壓裂管柱，創(chuàng)新“油管加重（1.20g/cm³）、縫內(nèi)控壓（弱交聯(lián)、低砂比）、環(huán)空增壓（1.20g/cm³）”組合壓裂工藝，呼103井二次壓裂實(shí)現(xiàn)2.7m³/min排量安全加砂20m³，推廣至天灣2井實(shí)現(xiàn)8073米安全壓裂，明確了兩套壓裂管柱的轉(zhuǎn)換條件為套管安全窗口10MPa。
攻關(guān)方向：壓裂再提產(chǎn)。呼圖壁構(gòu)造帶清水河和喀拉扎組油氣顯示跨度100米以上、需分壓合采，目前機(jī)械分壓工具不配套、暫堵工藝不成熟，加快攻關(guān)超深層精細(xì)分壓技術(shù)，開展直連油管、封隔器優(yōu)選、暫堵劑封堵規(guī)律研究，探索機(jī)械+暫堵復(fù)合分壓工藝。向地萬米，不止于萬米。充分學(xué)習(xí)借鑒現(xiàn)有萬米特深井鉆完井技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合天山氣田復(fù)雜構(gòu)造地質(zhì)難點(diǎn)，集智攻關(guān)，創(chuàng)新七開及以上5½”套管固井完井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、升級(jí)抗高溫高密度井筒工作液體系至260℃、配套鉆測試壓等關(guān)鍵工具儀器。眾目了然，準(zhǔn)噶爾盆地的地下深處，蘊(yùn)藏著亟待我們探索的巨大資源寶藏，其超深層資源的豐富稟賦，不僅是大自然的饋贈(zèng)，更是我國能源安全與資源保障的重要戰(zhàn)略儲(chǔ)備。向深地進(jìn)軍，既是破解資源開發(fā)瓶頸、拓展發(fā)展空間的必然選擇，也是彰顯我國能源勘探開發(fā)技術(shù)實(shí)力的重要實(shí)踐。準(zhǔn)噶爾盆地的深地開發(fā)必將開啟我國資源勘探開發(fā)的全新篇章，其廣闊前景值得業(yè)內(nèi)每一個(gè)人期待?。ū究鶕?jù)新疆油田路宗羽技術(shù)經(jīng)理在第三屆中國深井超深井論壇發(fā)言內(nèi)容整理。)
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