中國石化石油工程技術新進展與展望

張錦宏，周愛照，成 海，畢研濤

（1.中石化石油工程技術服務有限公司,北京 100020；2.中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院,山東東營 257000）

隨著油氣勘探開發日益深入，深層特深層、非常規和低品位等油氣資源逐步成為增儲上產的重要陣地[1–2]。深部復雜構造油氣藏儲層埋藏深、地層溫度和壓力高，勘探開發的難度越來越大，對石油工程技術的要求越來越高，持續攻關完善關鍵核心技術和不斷提升石油工程裝備水平已經成為高效經濟勘探開發各類油氣資源的重要手段[3–4]。近年來，中國石化持續開展優快鉆井完井技術、復雜儲層測錄井技術、特殊儲層改造技術等方面攻關研究，9000 m特深井、頁巖油和順北千噸井等深地工程關鍵技術獲得重大突破，中深層頁巖氣等陸海常規非常規系列技術取得關鍵提升，旋轉導向等鉆井測控測試技術實現了迭代升級，有力支撐了中國石化國內油氣資源的勘探開發。

1 石油工程技術新進展

1.1 深地工程關鍵技術重大突破

1.1.1 9000 m 特深井安全高效鉆井技術

深井和特深井所鉆地層跨越的地質年代較多，地層巖性變化大，深部高溫高壓等地質環境復雜，導致了機械鉆速低、井壁穩定性差等一系列問題，圍繞實現深井、特深井鉆井更快、更經濟、更安全的目標，中國石化近年來在鉆井地質環境因素隨鉆超前預測技術、深井井身結構優化設計等方面取得了新的進展，形成了9000 m 特深井安全高效鉆井技術，有效支撐了中國石化深層特深層油氣勘探開發，取得了良好的經濟和社會效益。

1）鉆井地質環境因素隨鉆超前預測技術。針對基于地震資料地質特征預測不夠精細的問題，開展了鉆井地質異常體物探定量表征、多源數據耦合的鉆井地質風險預測、待鉆地層地震速度和成像模型快速修正等關鍵技術攻關，優化了待鉆地層鉆井地質特征快速解釋方法，形成了基于井震信息鉆井地質環境因素隨鉆超前預測技術[5]，實現了鉆頭前待鉆地層透視，為待鉆地層鉆井方案和技術措施優化提供依據，預測精度大于90%。

2）深井井身結構優化設計技術。針對深井超深井高溫、高壓、復雜層位多等地質特點，基于多孔介質理論、分析聲波時差，建立碳酸鹽巖孔隙壓力預測模型，研究了天然裂縫、誘導性裂縫、擴展性裂縫漏失機理，建立了裂縫性漏失壓力計算模型，為井身結構設計的優化提供了支撐；基于工程地質特征，優化形成6 套特深井井身結構方案，保障了SB56X 井、TS5 井、SB11 井、SB4-11H 井和TS5 井等5 口超9000 m 特深井的順利實施。

3）特深井高效破巖技術。針對深部高硬地層，優選錐形齒、勺形齒等多種齒形，采用尖圓齒混合切削技術，研發了強攻擊性異型齒PDC 鉆頭，有效提高了破巖效率；針對普通螺桿扭矩小、不耐高溫、使用壽命短等問題，研制應用了大扭矩等壁厚螺桿和小尺寸低速抗溫204 ℃螺桿，形成了“強攻擊性異型齒PDC 鉆頭+大扭矩螺桿”高效破巖技術。SB4-11H 井應用了該技術，其鉆井周期144.94 d，與未應用該技術的鄰井相比，縮短了18.11%。

4）超深高溫隨鉆測控技術。以井斜趨勢角為評價指標，綜合考慮了底部鉆柱、鉆頭及地層耦合作用的影響，形成了單彎無穩、單彎單穩和單彎雙穩等3 種類型螺桿鉆具組合的造斜率定量預測方法，優選出?120 mm×1.25°螺桿無穩定器鉆具組合；配套研制了抗高溫185 ℃ MWD，形成了超高溫測控技術，并在特深井進行了應用，有效提高了小尺寸井眼的鉆井效率，其中SB801X 井完鉆井深9145 m，打破了?165.1 mm 井眼完鉆井深最深全國紀錄。

5）抗高溫高密度鉆井液技術。特深井鉆井遇到異常壓力地層、破碎地層，鹽膏等污染等復雜地層，要求鉆井液具有合適的密度，良好的造壁性能和抗污染性能[6–7]。針對高溫井下環境，通過優選核心抗高溫增黏劑、降濾失劑、多點吸附潤滑劑，形成了抗高溫低摩阻鉆井液。該鉆井液抗溫達 220 ℃、密度最高達 2.10 kg/L，220 ℃/7 d 沉降系數小于0.516，具有抗溫能力強、沉降穩定性好、高溫潤滑性優和抗酸性氣體污染強等特點，有效保障了9000 m 特深井的順利完鉆。

1.1.2 頁巖油工程技術

中國石化探區頁巖油地質資源量達85×108t，主要分布于東部中一新生代斷陷盆地[8]，其主要特點體現為“深（埋藏深）、強（非均質性強）、雜（壓力體系復雜）”[9–12]，導致出現機械鉆速慢、復雜時效高等問題。針對以上挑戰，中國石化圍繞頁巖油提質、提速、提效、提產目標，進行了全井筒提速、窄密度窗口安全鉆井和增能壓裂等6 項關鍵工程技術攻關，初步形成了中國石化頁巖油工程技術體系，有力支撐了頁巖油的勘探開發[13]。

1）全井筒提速技術。針對濟陽坳陷頁巖油下部地層大段硬質泥巖可鉆性級值高、機械鉆速慢的問題[14]，開展了基于巖石力學特征的破巖效率分析，根據不同層位的特點研制了具有“脊形齒+錐齒復合布齒”結構的耐磨混合型PDC 鉆頭、“獅虎獸”型鉆頭和強攻擊型PDC 鉆頭，有效提高了破巖效率；針對二開大井眼滑動鉆進托壓的問題，研制了高性能振蕩螺桿、水力振蕩器和雙向扭轉系統，顯著提高了滑動鉆進時工具面的穩定性；針對目的層井段溫度高的問題，研制了抗204 ℃等壁厚螺桿，使用壽命大幅增長。濟陽坳陷10 余口頁巖油井應用全井筒提速技術后，平均機械鉆速提高60%以上。

2）窄密度窗口安全鉆井技術。圍繞深部地層復雜壓力控制難題，建立了套壓、立壓、微流量三位一體的綜合控制方法[15]，攻關研發了SL-Balance 系列控壓鉆井系統，壓力控制精度達到0.15 MPa，形成了早期高精度溢流檢測、縫洞型地層恒ECD 鉆井、恒壓自動排氣等精細控壓鉆井技術與工藝，大幅降低了復雜時效，有效提高了鉆井效率，保證了勝利油田8 口頁巖油井長復雜井段的安全鉆進。

3）合成基鉆井液技術。針對頁巖水化剝蝕垮塌以及層理、微裂縫造成鉆井井壁失穩等難題[16–17]，以低毒/無毒的油相為基礎構建了合成基鉆井液，解決了地層黏土礦物接觸鉆井液濾液后水化分散的問題；研制了微米級、納米級及彈性孔網堵漏劑，擴大了封堵尺度范圍，優化形成了“剛性+柔性+封堵+變形”的堵漏漿配方，強化了對地層微裂縫的封堵能力；研制了抗高溫處理劑，其抗溫能力達到200 ℃，解決了合成基鉆井液抗高溫能力不足的問題。應用合成基鉆井液技術后，博興洼陷區塊鉆井復雜時效降低了51%，牛莊洼陷區塊鉆井復雜時效降低了96%，渤南洼陷鉆井復雜時效降低了62%，有力地支撐了濟陽坳陷頁巖油的勘探開發。

4）頁巖油錄井評價技術。圍繞頁巖生油潛力、含油特性、儲集能力及儲層改造條件等方面內容，綜合鉆井、測井、錄井、試井資料，建立了頁巖油儲層源巖性、含油性、儲集性及可壓性的“四性”評價標準[18]，形成了頁巖油儲層分類評價及甜點識別技術，為分段分簇壓裂提供了依據，試油及生產結果與評價結果吻合，在FYP1 井等3 口井開展了應用，準確率達90.91%。

5）頁巖油高效固井技術。針對合成基鉆井液濾餅清除難度大等問題，研制了兩親性驅油沖洗液，提高了物理沖刷能力，達到了高效復合驅油目的；針對頁巖油儲層高溫高壓特點，研制了抗高溫膠乳防竄水泥漿。該水泥漿直角稠化特征明顯，12 h 抗壓強度大于25 MPa，高溫強度無衰退，力學性能優異，其與合成基鉆井液相容性良好[19]。頁巖油高效固完井技術現場應用4 口井，一界面固井質量優良率93%以上，二界面固井合格率100%。

6）頁巖油CO2混相破巖增能壓裂技術。針對陸相頁巖油壓裂改造中常規壓裂液注入形成復雜裂縫難度大和產量低等問題，開展了頁巖油儲層CO2壓裂增產物模數模研究及CO2用量優化設計，形成了CO2混相擴縫增能壓裂技術。研究表明，CO2流動過程中動能損失小，凈壓力傳導效率高，能夠維持中遠井地帶剪切破巖[20]所需的凈壓力，CO2分子進入孔喉半徑很小的孔隙和開度很小的弱面及天然裂縫，在地層中實現大范圍穿透，有效波及范圍大；CO2吸附能力比烴類更強，吸附的烴類被CO2置換，CO2長期賦存地層中，起到了增能作用[21]。室內試驗表明，勝利濟陽頁巖油井N55-X1 井的巖心注入CO2后，破裂壓力降低19 MPa，彈性模量降低40% 以上，裂縫復雜度較常規壓裂液提高17% 以上，孔隙壓力由5 MPa 升至21 MPa，滲透率增加39%。FYP1 井應用增能壓裂技術，注入二氧化碳5708 t，壓后測試井底壓力由47.6 MPa 升至60.2 MPa，微地震顯示單段改造體積增大8×104m3，裂縫系統復雜程度高，壓后峰值日產油量170.0 t；FY1-1HF 井峰值日產油量262.8 t。

1.1.3 順北千噸井系列關鍵技術

隨著勘探開發難度加大，對儲層的精準評價與精細化改造提出了更高的技術要求，近年來，中國石化針對順北地區儲層的地質特征，在儲層評價、酸壓改造等方面持續攻關，形成了順北千噸井系列關鍵技術，增產幅度、穩產時間均得到大幅提高，為順北20 口千噸井的產能釋放提供了有力的技術支撐。

1）順北串珠體異常高壓儲層保護技術。針對順北地層擠壓構造復雜，串珠體多尺度縫洞發育、存在異常高壓[22]，鉆井過程中極易發生漏失與高套壓，壓井和漏失給地層帶來的流體及固相對儲層造成嚴重損害等難題，攻關形成了順北串珠體異常高壓儲層保護技術。采用“壓力監測+精細控壓+精準密度+精揭儲層”鉆井工藝，較好地實現了儲層保護與井控安全；采用高溫高壓鉆井液暫堵技術對多尺度裂縫有效封堵，降低固/液相的侵入量；采用可酸溶無（低）固相鉆井液，降低不酸溶固相沉降后對滲流通道的影響。

2）碳酸鹽巖儲層測井綜合評價技術。圍繞順北區塊不同條帶的地質特點，以儲層“四性”關系為基礎，以巖石物理體積模型研究為核心，根據不同孔隙類型所呈現的不同導電機理優化巖電參數，計算儲層含氣飽和度，利用敏感測井信息及計算的地質參數識別儲層流體性質，應用偶極橫波遠探測等成像測井技術分析地層縫洞空間發育情況，判別儲層有效性，建立和優選不同地區、不同層系、不同儲集單元巖石物理體積模型，確定儲層參數計算方法，形成碳酸鹽巖儲層有效性識別和綜合評價技術。

3）超深層試油氣測試技術。針對順北區塊碳酸鹽巖儲層“高溫、高壓、易噴、易漏”難題，形成了以“超深裸眼機械分段完井+高溫高壓完井測試工具+復雜縫網暫堵酸壓+超高壓自動化地面測試流程”為核心的超深層試油氣測試技術，解決了超深層油氣藏地層溫度超高、地層應力高、非均質性強及儲層活躍等地質特征帶來的完井測試工具性能不足、井控風險高、長裸眼井段改造不充分和地面測試安全風險大等難題，保障了順北地區多口井實現日產油氣當量千噸的目標。

1.2 陸海常規非常規系列技術關鍵提升

1.2.1 中深層頁巖氣工程技術

中國石化中深層頁巖氣開發重點主要分布在川南、渝西、渝東南、鄂西渝東地區，主力區塊開發過程中存在著長水平段鉆井時效低、儲層鉆遇率低、壓裂效果差等技術難題，近年來，持續開展長水平段水平井鉆井[23]、近鉆頭地質導向[24]和電驅井工廠高效壓裂[25]技術攻關，中深層頁巖氣工程技術取得重要進展，解決了中深層頁巖氣建井成本高、單井產量低、效益開發難度大等難題。

1）長水平段水平井鉆井技術。針對深層頁巖氣地層可鉆性差、水平段鉆進效率低等問題[26]，應用強化參數鉆井技術，高效PDC 鉆頭、混合鉆頭、大扭矩螺桿、水力振蕩器和旋轉導向工具等提速技術，提高了水平井眼的軌跡控制精度和井身質量。近年來，涪陵、東勝區塊28 口井水平段長2500 m以上，2 口井水平段長4000 m 以上，SY9-3HF 井水平段長4035 m，JY18-S12HF 井水平段長4286 m。

2）NBGS 近鉆頭地質導向系統?；诿商乜_方法實現系統結構優化設計，研發多扇區伽馬刻度裝置，形成基于高、低放射性巖性模型的相鄰扇區伽馬去耦刻度技術，形成了高精度隨鉆伽馬成像技術，研制了4，8，16 扇區成像分辨率的探管式和鉆鋌式隨鉆伽馬成像系統，實現了360°全井周伽馬圖像，解決了常規自然伽馬測量儀不能區分地層上下邊界、無法判別地層各向異性等難題；該系統測量零長為0.50 m，解決了測量信息滯后導致的儲層鉆遇率低的問題。近年來，生產制造了NBGS 近鉆頭地質導向系統20 套，完成35 口井的現場應用，成功實現地層構造的精確判斷和井眼軌跡控制，中靶率100%，優質儲層鉆遇率95%以上。

3）電驅井工廠高效壓裂技術。形成了叢式水平井組電驅壓裂設備的配置、配套標準，制定了頁巖氣叢式水平井組工廠化壓裂作業規范，首創整體式超高壓集分流技術，研發了一體化壓裂決策指揮中心及壓裂數字孿生平臺，構建“一鍵式”全流程自動化集群控制技術，實現壓裂施工全流程自動化遠程控制、作業區域無人化，相比于柴驅壓裂平臺，平臺平均壓裂速度達6.06 段/d，提高了164.2%，最高壓裂速度12.0 段/d，單井壓裂成本降低16%；噪聲污染降低30%，占地面積減少19%。

1.2.2 致密油氣工程技術

中國石化致密油氣藏具有低孔、低滲和低豐度等特點[27–29]，勘探開發過程中主要存在儲層非均質性強、鉆井效率低、儲層有效壓裂改造難度大等問題，制約著致密油氣藏產能的高效釋放。針對致密油氣藏勘探開發過程中存在的諸多難題，中國石化在復雜巖性地層高效破巖鉆井提速提效、體積壓裂等技術方面取得新進展，為鄂爾多斯盆地、四川盆地等地區致密油氣藏的高效勘探和效益開發提供了有力的石油工程技術保障支撐。

1）復雜巖性地層高效破巖鉆井提速提效技術。針對致密油氣藏儲層非均質強，研磨性地層與塑性地層交互分布，地層承壓能力低、易漏、易塌，軌跡調整頻繁等問題，研制了錐形齒、脊形齒、三棱齒PDC 鉆頭，以及水力振蕩器、變徑穩定器、井下分流裝置等輔助提效工具，實現了鉆井提速提效，提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期。2021 年，鄂北地區平均機械鉆速提高9.2%，平均鉆井周期縮短8.1%。

2）體積壓裂技術。優化了體積壓裂工藝，形成了“多段分簇+一體化變黏滑溜水+多粒徑組合支撐劑+多級暫堵”儲層改造工藝技術[30]，增大了改造體積。多口井應用該體積壓裂技術后增產效果明顯，其中DF502HF 井壓后無阻流量達24.6×104m3/d，XS201 井壓后無阻流量246.0×104m3/d，YL171 井壓后無阻流量101.0×104m3/d。

1.2.3 高酸性油氣藏工程技術

中國石化普光、川西龍門山等酸性油氣藏具有埋藏深、地層溫度和壓力高等特點[31–32]。同時，陸相地層巖性致密、研磨性強。針對以上挑戰，近年來，中國石化高研磨地層優快鉆井技術等2 項鉆完井關鍵技術攻關取得了新進展。

1）高研磨地層優快鉆井技術。針對須家河組、小塘子組厚度大（大于3000 m）、可鉆性差（可鉆性級值6.11～8.13）等難題，研制了高抗研磨性PDC 鉆頭及高效輔助破巖工具，形成了“個性化PDC 鉆頭+輔助工具”為核心的高研磨性地層提速提效綜合配套技術，大大縮短了鉆井周期，降低了建井成本，提速提效效果明顯。須家河組—小塘子組平均機械鉆速3.13 m/h，機械鉆速提高了92%，平均鉆井周期由124 d 縮短至78 d。

2）超深酸性氣藏防腐防竄固井技術。針對高壓氣層水泥環易氣竄的問題，采用活性二氧化硅微粒，通過特殊處理工藝與水混合形成的液硅作為防氣竄劑，結合顆粒級配理論優選加重劑和高溫穩定劑，研發了密度為1.85～2.15 kg/L 的液硅膠乳防竄水泥漿。該水泥漿抗溫達185 ℃，稠化時間可調，30～100 Bc 的過渡時間少于15 min，濾失量低于50 mL，析水量為0 mL，上下密度差小于0.03 kg/L，流動度20～22 cm，水泥石48 h 抗壓強度大于14 MPa，彈性模量控制在8～10 GPa，能夠有效填充水泥石微裂隙，補償水泥石收縮，消除水泥環與套管間的微環隙，提高長期防竄能力，改善水泥石力學性能，有利于長期封固質量。該技術在49 口井的酸性氣產層進行了應用，固井質量優良率由69.4% 提至85.7%，防竄成功率100%。

1.2.4 灘淺海及海洋工程技術

面對灘淺海油區復雜的灘涂和水動力環境以及地質條件，根據灘淺海大斜度密集叢式井鉆井技術方面的需求，在超小井間距井眼軌跡控制技術和海上油水井綜合作業技術實現了突破，支撐了勝利灘淺海油田的高效開發。

1）超小井間距井眼軌跡控制技術?；谧罱嚯x掃描方法和誤差橢圓分析模型，完善了軌跡誤差分析方法，能夠更加準確地分析井間交碰的風險，提高密集叢式井施工的防碰成功率。針對密集叢式井造斜點優化范圍窄、防碰難度大的問題，研發出振動測距、磁測距防碰系統，形成基于振動、磁信號分析的三維繞障防碰技術，降低了密集叢式井的鉆進交碰風險。形成的超小井間距軌跡控制技術在勝利灘淺海大規模推廣應用，為井間距1.50 m 條件下的精準軌跡控制提供了技術支撐。

2）海上油水井井下作業技術。針對海上油水井作業技術中的難題，形成了海上壓裂防砂技術，年防砂60 余井次，施工成功率100%，2021 年ZH26井創中國石化海上壓裂泵壓最高紀錄（60 MPa）；研制了水力割刀，形成了海上棄置技術，累計施工89 井次，成功率100%，其中SH8 等井實現了一次切割雙層套管；研制了永久式封隔器，形成了高壓投產完井技術，施工22 井次，成功率100%。

1.2.5 難動用儲量開發工程技術

針對川西新場—合興場難動用氣藏有效開發難題，克服了裂縫識別難度大、地質特征復雜和壓裂改造效果不明顯等難題，開展了油氣藏評價、優快鉆井和儲層改造等攻關研究，形成了難動用儲量區塊系列工程技術。

1）油氣藏評價技術。創新形成了斷褶裂縫性等多種類型“甜點”刻畫關鍵技術，提高了甜點的預測和描述能力，解決了儲層有利區評價不精確和井位部署難度大的問題。建立了基于甜點類型的鉆井部署模式，形成了“一控（控標志層）+二優（優化靶點、優化測試層段）”鉆井地質工程一體化跟蹤技術流程，實現了重點層系精準卡層、井眼軌跡實時優化，X8-3 井、XS101-1 等井實現了一井溝通多層裂縫體，助推少井高產。

2）優快鉆井技術。以地質力學模型為基礎，研發了一套鉆井數據集成及分析系統，實現了鉆井風險預測、鉆具組合優化、鉆井參數實時優化等功能，有效降低了鉆井復雜時效，提高了機械鉆速。相關技術在川西地區多口致密氣井開展應用，通過三輪次技術迭代，平均鉆井周期從185.06 d 縮短至126.32 d，降幅達31.7%。

3）儲層改造技術。針對儲層致密、地層破裂壓力高、壓開難度大、儲層特征差異顯著等難題，形成了以“橋塞分段、前置酸降破、大排量、超高壓、大液量、低中砂比連續加砂”為主的體積壓裂技術，有力推動了難動用儲量的動用，投產井產量大幅提升。其中，XS201 井測試無阻流量246×104m3/d，為川西須二氣藏20 年來最高產量井。

1.3 鉆井測控測試技術迭代升級

1.3.1 旋轉導向技術

突破了大推靠力高精度動態測量與矢量控制技術、高可靠長壽命系統結構和耐高溫電路等9 大核心技術，導向頭機械部件、測控電路等關鍵部件均已實現了產品定型，成功研制了經緯領航旋轉導向系統，建立了包括多模塊集成的旋轉地質導向系統、新型地面數據采集及處理系統、地質導向軟件在內的一體化應用系統。該技術現場應用65 口井，累計進尺4.03×104m，一趟鉆連續無故障最長工作時間達276 h。

1.3.2 高溫高壓測井技術

為滿足“深地、深?！笨碧介_發需要，針對超高的井筒環境溫度和壓力，研制了200 ℃/175 MPa高溫高壓（?92 mm）測井儀器和200 ℃/206 MPa 高溫高壓（?92 mm）直推存儲式測井儀，提高了測井儀在高溫條件下的穩定性及作業時間。新疆等地區應用超過50 口井，其中TS5 井應用溫度超過180 ℃，Z10 井應用壓力達到175 MPa。

1.3.3 抗185 ℃高溫MWD

針對順南、順北、川西等超高溫、超高壓深層油氣藏，突破了高溫測控電路和高壓機械結構設計技術，研制了脈沖器、傳感器等關鍵部件，具有先進高效的組合編碼系統。西北、西南、勝利等工區深井超深井應用抗185 ℃ 高溫 MWD 提速提效顯著，其中順南蓬1 側井，抗185 ℃ 高溫 MWD 入井5 次，總進尺666 m，總入井時間449.5 h，循環時間179.5 h，實測最高溫度183 ℃，最高振動加速度106.2g，設計鉆井周期61.0 d，實際鉆井周期32.56 d。

1.3.4 高效參數鉆井技術

基于不同區塊的地層巖石力學特征，建立了破巖效能計算模型，在此基礎上有針對性地優選高性能鉆頭和大扭矩螺桿，配套升級地面裝配，采用“精準鉆壓、精準轉速、精準排量”實現鉆井參數的高效化。涪陵、威榮等多個區塊應用了高效參數鉆井技術，大幅提高了機械鉆速。其中，涪陵區塊二開和三開的平均機械鉆速分別為17.80 和17.20 m/h，與應用該技術前相比，分別提高了31%和36%。

1.3.5 連續油管光電測試技術

研制了井下光電轉換工具，解決了溫度及聲波干擾、各段產氣貢獻評價和井下復雜情況成像等難題，形成了DTS、DAS 和井下電視等3 項特色技術。光纖耐溫175 ℃、耐壓70 MPa，DAS 聲波測量范圍5～20 kHz、測量精度±1%，DTS 溫度測量范圍?30～350 ℃、測量精度0.1 ℃。其中，分布式光纖測試技術應用18 口井，效果良好。井下電視技術實現照明控制127 級調節，應用10 余井次，能夠為套管破損、落魚打撈和障礙識別等復雜情況處理提供直觀的判斷依據。

1.3.6 高壓低滲深層油氣藏測試技術

針對目的層埋藏深、壓力高等難題，研制了井下關井閥，形成了多種射孔測試聯作技術，具有兩閥一封、多次開關井等功能，滿足 ?139.7 mm 套管（內徑115.0 mm）測試要求，能夠準確預測地層出砂、瀝青質析出壓力，合理控制生產壓差，避免堵塞和砂卡管柱。新疆多口井應用了該技術，成功率達到100%。其中，Z10 井測試深度達7660.20 m，YJ11 井地層壓力達133.2 MPa。

1.3.7 石油工程數字化技術

基于云計算、大數據、微服務架構、數字孿生等技術，集成中國石化勘探開發業務協同平臺（EPBP）數據，融合油藏地質、地震、井筒（鉆井、測井、錄井、試油氣、特種作業）等多源信息，研發了石油工程一體化云平臺（SICP），以井筒為核心，建設了現場決策指揮中心，通過地質力學建模、鉆頭選型和鉆井參數模擬等計算分析重點井段工況和施工風險，提高了施工方案的貼合度和可執行性；利用數字孿生和物聯網技術，搭建鉆井及壓裂工藝工況數字孿生系統，數字化重構施工現場，實現物理環境的數字化、可視化和透明化，結合井場地面、地下實時數據和鄰井大數據分析，全方位掌握現場工程概況，監控現場施工活動，為多專業研判提供技術支撐，助推現場作業和工程技術升級變革。

2 面臨的問題與挑戰

非常規、深層特深層等油氣資源已經成為中國石化重要的產能建設基地，面對高溫、高壓、低滲和低產油氣資源，傳統工程技術已經不能夠滿足效益開發的需求[33–37]，需要通過工程技術迭代升級和“顛覆性技術”突破，大幅度提高鉆井速度和單井產量，才能實現油氣資源的高效開發[38–42]。

2.1 鉆完井領域

深部地層復雜，巖石可鉆性差、破巖效率低，鉆頭和提速提效工具適應性差，機械鉆速低，準噶爾山前構造帶火成巖平均機械鉆速不足1.00 m/h；水基鉆井液耐高溫穩定性差；井下工具儀器耐溫低，使用壽命短，不能滿足一趟鉆的要求；5000 m 以上水平段施工延伸能力不足；井漏頻繁且差異性大，現有堵漏技術無法徹底解決，復漏頻發；復雜地層壓力井段的裸眼封堵技術儲備不足；高級別分支井完井技術缺乏，分支井完井技術可靠性有待進一步提升；鉆井自動化處于起步階段，鉆井智能化仍處于探索階段。

2.2 測錄井領域

深井特深井超高溫、超高壓施工條件下測井儀器可靠性仍有待提高；深井特深井壓力系統復雜，對于裸眼段長、井漏、溢流等井控安全風險較高的井，壓力預監測的精準度較差，早發現、早控制的能力還不足。復雜儲層非均質性強、儲層物性差、油水層電性差異不明顯，縫洞、致密等復雜儲層定量評價困難，甜點解釋評價難度大；構造起伏較大、薄儲層等條件下的隨鉆導向技術水平仍有待提升。

2.3 井下作業領域

井下工具抗高溫、高壓、酸性氣體、化學腐蝕能力不足；連續油管打撈、側鉆等高端修井作業，配套工具不能滿足需求；頁巖油CO2壓裂增產機理有待進一步研究。

3 石油工程技術發展展望

將來，中國石化應圍繞深層特深層、頁巖油等領域的地質特點及工程難題，突破高溫高壓隨鉆測量儀器、高造斜率旋轉導向系統等一批制約油氣勘探開發的關鍵技術和裝備；應注重新材料、綠色低碳技術的應用，引入知識圖譜、機器學習等技術，提升石油工程信息與決策支持水平，形成更加成熟的、專業化水平更高的石油工程技術體系；“十四五”期間，應持續開展10000 m 特深井、5000 m 長水平段鉆井和單井50 段壓裂施工技術攻關。

3.1 鉆完井領域

1）超深復雜地層鉆井提速技術。重點開展破巖新理論研究，配套研發孕鑲PDC 鉆頭、切深自調節PDC 鉆頭、智能參數采集PDC 鉆頭、長壽命PDC 鉆頭、全金屬螺桿鉆具及井底脈沖降壓工具等鉆井提速工具，解決深部堅硬地層機械鉆速慢的難題。

2）安全鉆井技術。開展防漏堵漏新技術（雙壁鉆桿、膨脹管技術、新型堵漏材料）、井壁穩定（破碎帶、斷裂帶）技術研究，開發鉆井復雜故障預警軟件系統、井眼巖屑濃度分析軟件。

3）高性能井筒工作液。開展破碎地層防塌技術、裂縫性地層承壓堵漏技術研究，開發抗高溫井壁穩定鉆井液體系、抗高溫隨鉆封堵固壁關鍵處理劑，保證井筒完整性。

4）高端井下工具儀器。研制抗溫200 ℃隨鉆測量儀器、高造斜率旋轉導向、抗溫200 ℃大扭矩長壽命小尺寸螺桿鉆具和高級別分支井鉆完工具，提高工具性能，延長其使用壽命。

5）自動化數字化鉆井技術。研發新型自動化鉆機等鉆井裝備，鉆井參數優化、扭矩控制等分析軟件，鉆機智能控制系統、井筒數字孿生系統和井下信息高速傳輸系統，提升鉆機自動化程度和鉆井決策分析能力。

3.2 測錄井領域

1）高溫高壓測井技術。針對西南、西北、東部老區等深層油氣資源和地熱新能源的地層信息采集難題，攻關260 ℃/206 MPa 超高溫高壓測井技術、200 ℃/172 MPa 高溫微電阻率掃描成像與偶極橫波遠探測井技術、200 ℃/206 MPa 高溫陣列聲波和陣列感應測井技術、高溫高壓生產井測井技術、高溫高壓射孔技術和超深穿透射孔技術等9 項技術，形成多尺度、多系列高溫高壓測井技術，為深部油氣勘探開發提供技術支撐。

2）復雜結構井測井技術。針對分支井、大斜度井和水平井等復雜結構井測井難題，攻關230 ℃/206 MPa 雙模式系列測井技術、通測一體化技術、直推存儲式成像測井技術和模塊化泵送橋塞射孔技術等4 項技術，提升復雜油氣井、頁巖油氣井等的測井能力和時效。

3）精細測井技術。針對復雜儲層采集、高含水測井、流體精細識別和地層參數實時監測等難題，攻關三分量感應測井技術、聲波遠場三維成像測井技術、高頻陣列介電測井技術、多功能超聲成像測井技術、過套管測井技術、大顆粒旋轉井壁取心技術、綠色測井技術、光纖測井技術和頁巖油儲層射孔優化技術等9 項技術，提升測井精度及采集能力。

4）測錄井一體化技術。針對深部復雜儲層及頁巖油氣藏精細評價、鉆井過程井筒風險監測和多專業融合評價等難題，攻關深部碳酸鹽巖測錄井評價技術、致密碎屑巖測錄井評價技術、火成巖測錄井評價技術、頁巖氣測錄井評價技術、陸相頁巖油測錄井評價技術、早期井涌井漏監測技術、隨鉆地層壓力預監測技術、透明儲層測錄井綜合評價技術、測錄井一體化遠程決策技術和井場智能測錄井技術等10 項技術，提高測錄井精細評價及一體化協同聯作能力。

3.3 井下作業領域

1）油氣測試技術。針對高溫、高壓、高酸性氣井以及水平井、大斜度井等復雜測試環境，攻關連續油管快速試油氣技術、特殊儲層油氣完井測試技術、高溫高壓井試油氣測試和解釋技術、水平井及大斜度井測試關鍵技術和不分離地面多相流量監測配套技術等5 項技術，提高油氣測試施工的安全性和準確性。

2）儲層改造關鍵技術。針對特殊性儲層改造難度大、施工風險高、效果不理想和成本高等問題，攻關頁巖氣水平井重復壓裂技術、砂礫巖與火成巖及致密砂巖等特殊儲層壓裂改造技術、無水壓裂技術、直井及定向井細分壓裂技術、高性能壓裂液及支撐劑研制、乳液型連續混配壓裂液體系、高溫油氣藏大型酸壓技術、海上低滲特低滲油氣藏大型壓裂技術和水平井多級分段壓裂工具研制等9 項技術，形成不同儲層、不同井型的改造技術系列。

3）復雜井修井側鉆技術。針對水平井修井、小尺寸井眼修井、7000 m 以上特深井大修、淺層稠油熱采井套損治理和套管內開窗側鉆等復雜井修井側鉆存在的施工難度大、風險高等難題，攻關水平井打撈及套管修復技術、修井專家支持診斷系統、深層套漏井免修投產技術、廢棄井安全棄置關鍵技術、深井小井眼側鉆技術、套管內開窗側鉆小尺寸井眼鉆井液技術、超深等復雜井修井技術、硬管水射流徑向鉆孔技術和特殊高效修井工具及修井液等9 項技術研發，提高復雜井修井質量和施工效率。

4）連續油管作業技術。針對頁巖氣水平井水平段增長、井筒高溫高壓及低壓漏失等復雜井筒條件和連續油管低成本側鉆等技術需求，攻關連續油管水平段延伸技術、高溫高壓井安全作業技術、含硫水平井安全作業技術、低壓漏失井鉆塞技術、連續油管電潛泵快速排液試氣技術、連續油管光電測試技術、老區低成本快速作業技術和連續油管低成本側鉆技術等8 項技術，拓展連續油管在頁巖氣井生產后期、老油區、超深井等條件下的應用范圍，提高連續油管在復雜井筒條件下的作業效率、安全性和智能化水平。

3.4 地熱、天然氣水合物等新能源領域

1）干熱巖開發技術。針對干熱巖地層硬度大、溫度高等難點，攻關干熱高效破巖技術、抗高溫低成本鉆井液、耐溫長效固井水泥漿、抗高溫干熱巖測井解釋技術和干熱巖儲層壓裂改造與評價技術，形成干熱巖經濟高效開發配套技術。

2）天然氣水合物開發技術。攻關天然氣水合物鉆完井安全控制技術、天然氣水合物船載在線檢測技術、試采配套測井及鉆完井技術和開采環境效應監測與評價技術，突破天然氣水合物開采的理論、鉆采、環境監測評價等關鍵技術和工藝，形成南海天然氣水合物試驗性鉆采能力。

4 結束語

近年來，中國石化石油工程技術不斷迭代升級，持續推動在9000 m 特深層、頁巖油等油氣勘探開發領域不斷實現新的突破，有效支撐了中國石化增儲上產目標的實現。未來，中國石化應緊盯勘探開發需求，聚焦傳統工程技術瓶頸問題，瞄準世界科技前沿，在加快攻關突破油氣勘探開發領域關鍵核心技術的同時，加快潔凈能源等方面的研發，打造石油工程技術進步和科技創新的策源地。