深井超深井钻井技术1
深井及超深井固井技术应用简析
改善薄水泥环的力学性能以满足后期施工的要求。
5
有：
双层组合套管、特制套管（如特厚壁套管）。
（2）优选抗盐水泥浆体系。目前国内外在解决盐
结论
（1）在深井及超深井的固井过程中，保证良好的井
（1）防止盐膏层挤毁套管通常采用的套管柱结构
眼质量和掌握地层温度及压力梯度是固井施工的前提
目前该技术不断发展为解决压力敏感地层和窄压力窗
口条件下固井的有效技术手段。
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3
西部探矿工程
盐膏层固井技术应用
在深井及超深井固井施工的过程中，当进入海相
（1）采用新的井身结构或钻井工艺如钻后扩眼、随
钻扩眼等技术，增大环空间隙，改善流体流动通道；
地层以后，由于盐膏层的存在，对固井带来了一系列的
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西部探矿工程
深井及超深井固井技术应用简析
唐
炜*，
余
建，
宾国成
（中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司，四川 成都 610052）
摘
要：近年来，随着勘探开发力度的加大，深井及超深井的数量日益增多，固井技术措施及水泥浆
体系一直是关注的重点。结合深井固井防气窜、压力敏感及窄安全密度窗口、盐膏层固井、小尺寸井
浆混配而成，不仅能增加孔隙压力，还具有微膨胀的特
同井深处的压力略高于地层压力，具体体现在施工过
性。
程中根据各类型流体在井筒内的位置和动压力的变化
2
压力敏感及窄安全密度窗口地区固井技术
深井及超深井地层条件复杂，在同一开次的井眼
条件下存在相对低压的易漏层，在固井作业注水泥过
不断调整井口压力，最终实现对地层的压稳和防漏。
深井超深井钻井技术
应用智能故障诊断与预警技术，对钻井设备和井下复杂情况进行实 时监测和预警，提高故障处理效率和生产安全性。
05 复杂地层条件下的钻井技 术挑战与对策
高温高压地层钻井技术难题及解决方案
难题
高温高压地层导致钻井液性能不稳定， 易出现井壁失稳、井喷等事故。
解决方案
选用耐高温高压的钻井液体系，加强 井壁稳定措施，优化钻井参数以降低 井内压力。
04 钻井工艺优化与提高钻井 效率策略
钻井工艺参数优化方法探讨
1 2
钻压和转速的优化
通过合理调整钻压和转速，可以实现钻井效率的 最大化，同时避免钻具的过度磨损和井下复杂情 况的发生。
钻井液性能优化
针对不同地层特性，优化钻井液的密度、粘度、 失水等性能，以提高携岩能力和井壁稳定性。
3
钻头类型与布齿优化
深井超深井钻井技术
采用先进的钻井设备和工艺，实现超深井段的稳定钻进。
复杂地层处理技术
针对复杂地层情况，采用特殊泥浆体系、井壁加固等技术 手段，确保井眼稳定和钻井安全。
井眼轨迹控制技术
应用先进的井眼轨迹测量和调整技术，实现精确制导和顺 利完钻。
实施效果评价及经验教训总结
实施效果评价
项目成功完成预定目标，实现深层油气资源的有效勘探和开发，提高了油气产量和储量 动用程度。
根据地层岩性和钻进需求，选择合适的钻头类型 和布齿方式，以提高钻头的破岩效率和使用寿命。
提高机械钻速途径分析
01
02
03
高效破岩工具研发
研制具有高破岩效率的新 型钻头、钻具和井下动力 钻具，以提高机械钻速。
钻井方式改进
采用连续油管钻井、欠平 衡钻井等高效钻井方式， 减少起下钻时间和复杂情 况处理时间。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是钻井领域的重要研究课题，它们是对地下资源勘探和开发提出了更高的技术要求。
深井超深井主要指的是井深超过3000米的油气井，而复杂结构井则是指存在大量非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程。
本文将就深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术进行深入探讨。
一、深井超深井垂直钻井技术深井超深井钻井技术是油气勘探和开发领域的重点研究方向之一，因为地下资源的开发需求越来越多地转向深层资源。
在深井超深井垂直钻井中，最关键的技术挑战之一是井深带来的高温、高压和高硬度地层，这对井下作业的钻头、钻柱和钻井液等设备都提出了更高的要求。
而且，在深井超深井钻井中，井眼稳定和排屑及井环环空的完整性等问题也是需要解决的难题。
目前，针对深井超深井的垂直钻井技术主要有以下几个方面的研究：1. 高温高压钻井技术：高温高压环境下的固体控制、液相控制、井下设备选择等方面的技术研究和应用；2. 钻柱设计优化：传统的钻井钻具在高深度井钻造施工能力上存在局限性，因此需要研发更加稳定可靠的高深度钻具；3. 钻井液技术：针对深井超深井的地层条件，研究开发适应高压、高硬度地层的钻井液技术，以保证井钻的正常运行；4. 井下设备研发：研发适应深井超深井井下环境的各种井下设备，包括测井工具、定向钻井仪器等。
通过以上技术的研究和应用，可以有效解决深井超深井井下作业中遇到的各种问题，提高井深井的施工效率和成功率。
复杂结构井的钻井工程是指勘探开发中遇到非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程，这类井种在勘探开发中的比例逐年增加。
复杂结构井垂直钻井技术的发展也是为了满足对地下资源勘探和开发的需要。
复杂结构井钻井中，井筒的方向、倾角和弯曲度都不断变化，因此在施工过程中需要克服更多的困难和挑战。
1. 定向钻井技术：通过改变钻头参数、采用不同的钻头类型、优化钻柱结构等手段，实现对井筒方向的控制。
深井超深井钻井技术
深井超深井钻井技术第一节概述 (1)第二节地层孔隙压力评估技术 (2)第三节井身结构及套管柱优化设计 (4)第四节防斜打快理论和技术 (9)第五节地层抗钻特性评价与钻头选型技术 (14)第六节井壁稳定技术 (18)第七节钻井液技术 (23)第八节固井技术 (27)第九节深井测试和录井技术 (31)第一节概述对于油气井而言，深井是指完钻井深为4500～6000米的井；超深井是指完钻井深为6000米以上的井。
深井、超深井钻井技术，是勘探和开发深部油气等资源的必不可少的关键技术。
在我国，深井、超深井比较集中的陆上地区包括塔里木、准噶尔、四川等盆地。
实践证明，由于地质情况复杂（诸如山前构造、高陡构造、难钻地层、多压力系统及不稳定岩层等，有些地层也存在高温高压效应），我国在这些地区（或其它类似地区）的深井、超深井钻井工程遇到许多困难，表现为井下复杂与事故频繁，建井周期长，工程费用高，从而极大地阻碍了勘探开发的步伐，增加了勘探开发的直接成本。
在“八五”末期，虽然我国在3000m以内的油气井钻井方面已接近国际80年代末的技术水平，但当井深超过4000m时，我国的钻井技术与国外先进水平相比仍有较大差距。
美国5000m左右的油气井钻井周期约为90天，5500m左右约为110天，6000m左右约为140天，6500~7000m约为5~7月。
然而，我国深井平均钻井周期约为210天左右，特别是在对付复杂深井超深井工程方面的钻井能力和水平比较低，没有形成一整套与之相适应的深井超深井钻井技术。
为了尽快适应我国西部深层油气资源勘探开发工程的迫切需要，在“八五”初步研究的基础上，中国石油天然气集团公司将“复杂地层条件下深井超深井钻井技术研究”列为“九五”重大科技工程项目之一（项目编号：960024），调动全国的优势科研力量开展大规模攻关研究，试图使塔里木、准葛尔、四川等盆地的深井超深井钻井技术水平有较大提高，基本满足这些地区深部油气资源高效钻探与开采的技术需求。
面向世纪的重要钻井技术
面向二十一世纪旳重要钻井技术newmaker面向二十一世纪，老油田进步采收率及低压低渗和稠油储层旳高效开发，尤其需要研究和开发先进合用旳特殊工艺钻井技术；高压高温油气躲，尤其是高压高温自然气躲旳钻探与开发，急需突破高压高温钻井旳技术障碍；深部油气资源旳钻探与开发，需要深入研究和发展深井、超深井钻井技术，尤其是在深探井旳钻井效率上应加大科研与开发力度。
1.高压高温钻井技术按国际通用概念，地温超过150℃称高温，地层压力当量密度超过1.8g/m3或须用超过70MPa旳井口装置时称高压，两者同步具有旳井称作高压高温(HPHT)井。
井底温度超过220℃，井底压力超过105MPa，称作超高压高温井。
自然气层旳温度较油层旳高，地温梯度一般在3～5℃/100m，5000m旳井地温就也许到达150～250℃，故自然气井，尤其是深层自然气井大都是高压高温井。
高压高温井，尤其是高压高温深探井，是钻井工程中难度最大、风险最高、工程用度也最高旳一种苛刻井。
例如北海中心地堑旳一口5000m探井，钻井用度近2023万美元，开发井也不低于1200万美元；南海崖城21—1构造旳3口探井，前两口井未钻达设计目旳层，经济损失较大。
高压高温钻井技术是勘探开发高压高温油气躲旳关键技术，也是代表二十一世纪钻井技术发展水平旳重要标志之一。
2.深井、超深井钻井技术深井是指完钻井深为4500～6000 m旳井；超深井是指完钻井深为6000m以上旳井。
深井、超深井钻井技术是勘探和开发深部油气等资源必不可少旳关键技术。
进进二十一世纪，我国西部及东部深层钻探工作将深入加强，需要完毕旳深井、超深井数将深入增长。
我国深井、超深井比较集中旳地区有塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地及柴达木盆地等。
实践证明，由于深井、超深井地质状况复杂(诸如山前构造、高陡构造、难钻地层、多压力系统及不稳定岩层等，有些地层也存在高压高温效应)，我国在这些地区(或其他类似地区)旳深井、超深井钻井技术尚未过关，体现为井下复杂与事故频繁，建井周期长，工程用度高，从而极大地阻碍了勘探开发旳步伐，增长了勘探开发旳直接本钱。
28-四川地区深井超深井复杂情况下固井技术
四川地区深井超深井复杂情况下固井技术姚勇中石化石油工程西南有限公司固井分公司摘要：随着石油勘探开发深度的加大，深井超深井数量增加，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。
在四川川西及川东地区深井超深井固井中，面临长封固段固井、窄安全压力窗口、固井漏失、套管下入困难、水平井侧钻井、小井眼小间隙固井、高温高压、防气窜、高含硫等固井难题。
因此加强对深井超深井技术的探讨与研究，对加快四川地区油气勘探进度和勘探效益具有重要意义。
关键词：四川深井超深井固井序言由于目前我国经济的高速发展，对石油、天然气资源产生了巨大需求和依赖，为了保证国家经济和能源安全的需要，石油勘探开发力度加大，转向埋深更深地层，深井超深井数量不断增加。
深井超深井目的层埋藏深，地质条件复杂，钻井勘探深度的加大，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。
四川地区主产天然气，深井超深井井眼条件复杂，深井超深井裸眼井段长，地层压力系统不统一；地层压力高，一般下技术套管和油层套管前，泥浆密度都要加重，而且许多井地层压力平衡关系敏感，泥浆稍高则发生井漏，低则发生井喷；地层裂缝多、断层多，易破碎；泥页岩水敏性强，易坍塌，井眼极不规则，井径扩大严重，大肚子井眼和糖葫芦井眼普遍存在；川东北地区深层高含H 2S及CO2，根据四川气井固井经验，各层套管水泥均要求返至地面，导致固井封固段长；地层倾角大，软硬变化多，井斜角大；油气层多且分布段长，地层压力高、气层活跃；随着油田的深一步勘探开发，钻井向深井定向井、侧钻井、水平井等发展。
因此在四川深井超深井固井中，通常面临下述固井复杂问题：1) 套管下入困难；2) 长封固段固井技术难题；3) 小井眼、小间隙固井难题；4) 窄安全压力窗口、固井漏失及防气窜问题；5) 深井超深井水平井固井难题；6) 不规则井眼条件下固井质量问题。
二十世纪八十年代以来，我们在四川进行了大量的固井工程作业，针对四川深井气井、复杂地层固井难点，完成了《川东北深井复杂条件下固井工艺研究》、《川西地区高压气井固井技术研究》、《川西中高压浅层气防气窜固井技术研究》、《提高川西深层固井质量技术研究》、《川西地区深井固井技术研究》等多项科研课题。
第六章 深井、超深井钻井技术
第一节 深井、超深井概述
• 第二阶段从1976年到1985年。1976年4月30日， 我国第一口超深井四川女基井（井深6011m） 完成，标志着我国钻井工作由打深井进一步发 展到打超深井。从1976年开始，我国每年都打 深井（超深井），并且数量逐步增加，由1976 年完成3口上升到1985年完成29口。在这一阶 段中，除完成100多口深井外，还完成了10口 超深井。其中2口井深超过7000m（四川关基井 7125m；新疆固2井7002m），这是我国深井、 超深井钻井的初步发展阶段。
方 案 2
钻头尺寸in （mm） 套管尺寸in （mm） 间隙（mm）
26 (660.4) 20 (508) 76.2
18 ½ (470) 16 (406.6) 31.8
14¾ (374.7) 10¾ (273.1) 50.8
9½ (241.3) 75/8 (193.7) 23.8
6½ (165.1) 5 (127) 19.1
第一节 深井、超深井概述
• 与国际深井钻井水平相比，我国的主要 差距是： • （1）设计水平较差，主要表现是地质依 据不足，针对性差，软件落后等。 • （2）钻井设备相对落后，缺少深井大功 率电动钻机以及配套顶驱、自动仪表等 辅助装备。
第一节 深井、超深井概述
• （3）随钻监测和钻头、参数优选技术跟不上。 • （4）超深井钻井液体系有待进一步提高。 • （5）缺少适用于深井的特殊钻具及防斜、减 震等井下工具。 • （6）超深井的闭环钻井技术欠缺，如防斜打 直的VDC垂直钻井系统，美国贝克休斯公司的 SDD直井钻井装置等。
第六章 深井、超深井钻井技术
第一节 深井、超深井概述
第一节 深井、超深井概述
• 由于在钻井过程中随着井深的增 加地层变化幅度大，地层的压力 随之增大，井底温度提高，导致 了不可见因素增多，因此深井钻 井的设备、工具、材料以及工艺 都有它的特殊性。
元坝103-1H井超深井钻井配套技术
3102
775~3102
8.16
13 YB273-1H 井 2960
2960
702~2918
10.27
14 YB10-1H 井 3362
3294
497~3283.48
15.53
15 YB103-1H 井 3102
3099
706~1443.23
13.05
2.2.2 元坝103-1H井二开钻头选型技术
泥浆钻机械钻速 /m·h-1
表1 元坝区块2013-2015年完钻井二开施工情况
二开设
序
二开完钻井 空气钻井段 空气钻机械钻速
井号
计井深
号
深/m
/(m-m)
/m·h-1
/m
1 YB1-1H 井
3505
3316
502~3316
15.01
2 YB27-3H 井 3072
3146
708.50~3146
11.30
3
YB29-1 井
3515
8
T1655B 百施特
所钻层位 上沙溪庙组 上沙溪庙组
井段/(m-m) 进尺/m 2506.02~2507.50 1.48 2507.50~2513.09 5.59
机械钻速/ m·h-1
0.99
0.56
备注
等新钻头到 井期间，第 三次入井 钻头泥包
9 MS1951 百施特 上沙溪庙组
2513.09~3099 585.91
1.66
2.3 三开、四开“NEW-DRILL+孕镶/PDC钻头”复合钻井技术
钻速分别达到3.07m/h、1.66m/h，平均机械钻速2.34m/h，是其他井泥浆钻机械钻速的7.55倍，
深井和超深井钻井技术全套
深井和超深井钻井技术全套深井、超深井钻井技术问题主要包括：复杂深井井身结构及套管柱优化设计，深井高效破岩及钻井参数优选技术，深井用系列高效钻头，深井钻井装备以及其他配套技术在深井中的应用等问题。
一、复杂深井井身结构及套管柱优化设计1.井身结构设计传统的井身结构设计方法对生产井和探井没有区分，都是自下而上进行设计，这种设计可以使所设计的套管层次最少，每层套管下入的深度最浅，节省成本。
对于深井钻井，尤其是深探井钻井来说，一般对所钻地区的情况掌握不清，要切实保证钻达目的层、提高深井钻井的成功率，就必须有足够的套管层次储备，以便一旦钻遇未预料到的复杂层位时能够及时封隔，并继续钻进。
但目前的套管、钻头系列有限，只能有2~3层技术套管，只能封隔钻井过程中的2~3个复杂层位。
因而，希望每一层套管都能尽量发挥其作用，希望上部裸眼尽量长些，上部大尺寸套管尽量下得深一些，以便在下部地层钻进时有一定的套管层次储备和避免小井眼完井。
自上而下的设计方法能很好地体现上述想法，可以使设计的套管层次最少，每层套管下入的深度最深，从而有利于保证实现钻探目的，顺利钻达目的层位。
自上而下的设计方法的基本过程是：根据裸眼井段必须满足的约束条件，首先从地表开始向下确定表层套管的下入深度，然后向下逐层设计每一层技术套管的下入深度，直至目的层位裸眼井段必须满足的约束条件均为式中i一—计算点序号，在设计程序中每米取一个计算点；Pmmax ------ 裸眼井段的最大钻井液密度，g/crrP; Ppmax——裸眼井段钻遇的最大地层孔隙压力系数，g/cm3；Sb——抽吸压力系数，g/cm3；Pcmax一—裸眼井段的最大井壁稳定压力系数，g/cm3；Ppi——计算点处的地层孔隙压力系数，g∕cm3;Hi——计算点处的深度，m;△P——压差卡钻允值，MPa;Sg——激动压力系数，g/cm3；Sf——地层破裂压力安全增值系数，g/cm3；Pfi——计算点处的地层破裂压力系数，g∕cm3;Hmax ----- 裸眼井段的最大井深，m;Sk一一井涌允量系数，g/cm3。
石油工程技术 超深井钻井技术进展研究
超深井钻井技术进展研究1超深井钻井历史地球深部的岩石组成和结构只能通过地质钻探获得的间接数据来判断，为了更好的了解地球的地质构造情况，地质学家需要通过深井、超深井钻探技术来获取相关数据。
所以，近几十年来，钻井技术越来越多地被用作解决现代地质学问题的一种方法。
近几十年来，为了获得海相沉积的地质资料和油气资源，美国通过海上平台钻探了数百口深井，这些井穿过海底松散的沉积物深入到下面的玄武岩中。
目前，在太平洋以南的哥斯达黎加海岸，海上平台钻探的最深井已经达到海底之下2105m。
在陆上钻井方面，美国在德克萨斯州和俄克拉荷马州钻探了深度6500～7000m的井350多口，深度超过7000m的井50口，深度超过9000m的井4口。
其中1973～1974年勘探的最深井Berta Rogers井的井深达到了9583m，但该井用时仅为502d。
获得如此高的钻井速度一方面是由于美国强大的钻井技术水平，另一方面也是由于该井的钻探是在没有取芯的情况下进行的。
1960～1962年前苏联制定并实施了第一个系统化的大陆超深井钻探计划。
该计划实施的第一口超深井是位于哈萨克斯坦北部的Aralsorskaya井，该井的完钻井深达到5600m。
随后又在阿塞拜疆的Kura-Araks完成了Saatlinskaya 井（8200m），在西西伯利亚完成了乌伦戈斯克井（7800m）。
1970年5月，科拉超深井在摩尔曼斯克地区北部开始钻探，距扎波利亚尔诺耶市10km。
其设计深度为15000m，最终完钻深度为12263m。
在接下来的几年中，前苏联又钻探了十几口深度为4000～9000m的井。
并与1986年成立了一个特殊的国家科学企业“雅罗斯拉夫尔”来执行超深井钻探综合研究计划。
苏联在超深井方面取得的成功刺激了德国、法国、美国等其他欧美发达国家对科学大陆钻井计划的关注。
德国在拜仁（1990～1994年）钻探了超深井KTB-Oberpfalz井，其深度达到了9101m。
深井超深井钻井液及固井技术
深井超深井钻井液及固井技术目录第一节深井超深井钻井液技术 (3)一、我国深井超深井钻井液技术概述 (4)二、国外深井超深井钻井液技术概述 (5)三、油基钻井液在深井超深井中的应用情况 (11)四、水基钻井液在深井超深井中的应用情况 (13)五、新型耐高温水基钻井液 (26)六、抗高温处理剂 (39)第二节国内外深井超深井固井完井技术 (45)一、国内固井基础理论研究 (46)二、国内常规固井技术 (46)三、国内深井固井技术 (47)四、国内深井固井实例 (49)五、国内深井完井技术 (53)六、深井固井完井问题原因探讨 (56)七、深井固井完井技术措施探讨 (57)八、国外深井超深井固井技术 (59)九、国外超深井完井技术 (69)第一节深井超深井钻井液技术由于普通泥浆高温高压下会发生降解而失效,因此,钻深井超深井必须使用专门的泥浆，这种泥浆必须具有：高温稳定性、良好的润滑性和剪切稀释特性，固相含量低、高压失水量低、抗各种可溶性盐类和酸性气体的污染,有利于处理、配置、维护和减轻地层污染。
现已研制出各种适合于钻深井超深井的泥浆，新的泥浆也在不断出现。
深井超深井钻井液技术的特点:①井愈深,井下温度压力愈高，钻井中泥浆在井下停留和循环的时间愈长，使深井超深井泥浆的性能变化和稳定性成为一个突出的问题,而且井愈深,井下温度愈高,问题就愈突出。
②深井钻井裸眼长,地层压力系统复杂，泥浆密度的合理确定和控制则更为困难，且使用重泥浆时，压差大因而经常出现井漏、井喷、井塌、压差卡钻以及由此而带来的井下复杂问题,从而成为深井超深井泥浆工艺技术的难点之一。
③深井钻遇地层多而杂，地层中的油、气、水、盐、粘土等的污染可能性增大,且会因高温作用对泥浆体系的影响而加剧,从而增加了泥浆体系抗污染的技术难度。
④泥浆对深部油层的损害，因高温而加剧, 从而对打开油层钻井完井液的技术要求更加严格。
⑤浅井已取得成效的各种先进钻井工艺技术及先进工具,在深井井段应用受到很大的限制。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术引言：随着能源需求的不断增长，石油和天然气资源的开发已经成为国民经济发展的重要基础。
而为了开采地下石油和天然气，垂直钻井技术成为了不可或缺的一环。
在石油和天然气勘探开发中，深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术成为了研究的热点问题。
本文将探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术，并对其发展历程和技术特点进行梳理，为石油和天然气勘探开发提供技术支持。
一、深井、超深井和复杂结构井的定义和特点1. 深井、超深井的定义深井一般指井深大于3000米的油气钻井，而超深井则一般指井深超过6000米的油气钻井。
深井、超深井的特点主要包括井深巨大、井斜大、井径小、地温高、地压大、钻井液性能要求高、工作环境恶劣等。
2. 复杂结构井的定义复杂结构井主要指出现在外部地质力学条件变化、岩石破裂带、砂岩、泥岩层位变化等情况下，井眼扭曲、扭曲、偏差、位移、塌陷等所引发的技术难题。
复杂结构井的特点主要包括井眼不规则、井斜变化大、接近水平、局部陷落、分层不均匀、局部储量高、泥浆循环困难等。
20世纪50年代，随着石油工业的飞速发展，对于大井深、大井斜和大井径的需求不断增加，深井超深井钻井技术开始得到重视和发展。
1980年代以来，国内外在深井、超深井和复杂结构井钻井技术方面都取得了良好的进展。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的发展历程主要经历了以下几个阶段：1. 初级阶段在初级阶段，主要是通过技术改进提高井深，尤其在钻头材料、液相、地层处理、工程设计等方面开始有新的突破。
2. 内世代阶段内世代阶段主要是通过技术先进化、技术系统的整合和科技进步的应用来推动井深不断提高和技术发展。
1. 钻井液的优化深井超深井和复杂结构井垂直钻井所面临的地质条件复杂，工程处理难度大。
而优化钻井液是一个重要手段。
钻井液的优化可以改进井内条件，减小对地层的影响。
优化钻井液，是一种提高深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术成功率的重要措施。
深井、超深井钻井技术研究
二 、国 内深井 、超 深井 钻井技 术发展 状况
我 国的 深井 钻 井发 展较 晚 ，整个 发 展过 程可 分 为 ３ 个 阶段 。第 一 阶段 从 １ ９ ６ ６ 年到 １ ９ ７ ５ 年 。１ ９ ６ ６ 年７ 月 ８日我 国第一 口深 井大庆 松 基
６井 （ 井深 ４ ７ １ ９ ｍ） 完成 ，标 志着 我 国钻井 工 作 由打浅 井 和 中深 井发
钻头 的破岩 效率 ，避免 井底重复 破碎 。 ３ ． 选用 中转速 的镶 齿滑动 轴承 牙轮 钻头 （ 如Ｈ Ｊ ５ ２ ７ 和Ｈ Ｊ ５ ３ ７ ） 、镶 齿滚 动轴 承牙轮 钻头 （ 如Ｇ ５ ２ ７ 和Ｇ ５ ３ ７ ） 和高转 速 的钢齿 滚动金 属密
从此 开始 ，９ ｏ 年 代前 期川 东气 区的勘 探 开发也 进入 了高 潮 ，使 我 国深 井 、超 深井 钻井 工作进 入规模 性应 用阶段 。
１ ． 研制 或 引进适 应 高转 速 的 天然 和人 造 金 刚石 混合 孕镶 的 自锐 式 金 刚石 钻头 和 长寿 命 、高转 速 的涡轮 钻 具 ，并 试 验和 总结 出一 套相 应 的 工艺 技术 措施 。这 种 自锐 式金 刚石 钻头 在欧 洲 已成 功地 应用 到 深井
对 深 井 、超 深井 的 界定 ，在 国 内外不 同教 科 书上 有 不 同 的概 念 。 在 我国一 般把井 深超过 ４ ５ ０ ０ — ６ ０ ０ ０ ｍ 的 井 定 义 为 深 井 ，井 深 超 过 ６ ０ ０ ０ ｍ 的定 义为 超深井 。
展 到打深井 的 阶段 。 第二 阶段 从 １ ９ ７ ６ 年到 １ ９ ８ ５年 。１ ９ ７ ６年 ４月 ３ ０日，我 国第 一 口 超 深井 四川女 基井 （ 井深 ６ ０ １ ｌ ｍ） 完成 ，标 志着 我 国钻 井工 作 由打深
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是石油勘探开发领域的重要技术之一。
随着油气资源勘探开发难度的不断增加，对垂直钻井技术的要求也越来越高。
为了更好地探究深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术，本文将从技术原理、地质条件、钻井工艺和装备等方面进行深入探讨。
一、技术原理垂直钻井技术是指从地表向下钻探地下矿藏或构造地质构造的一种工艺技术。
在深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井中，需要考虑的技术原理包括地层构造、地应力、井筒稳定性、井壁稳固、井眼完整性、钻井液控制等。
通过对这些技术原理的研究和应用，可以有效地提高垂直钻井的成功率和效率。
二、地质条件深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术需要充分考虑地质条件。
地质条件包括地层性质、地下水压力、地温、地震活动性等因素。
这些地质条件对垂直钻井的施工和装备选择具有重要影响。
在钻井前需要进行充分的地质调查和勘察，以确保钻井施工的安全和顺利进行。
三、钻井工艺深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井工艺具有一定的特点和要求。
需要选用合适的钻井工具和装备，包括钻机、钻头、钻柱、钻井液等。
需要根据地质条件和井口情况，合理设计钻井参数，包括钻速、转速、钻压等。
需要重点关注井筒稳定性、井眼完整性和钻井液控制等关键技术环节。
四、装备技术深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井需要使用高科技装备和技术手段。
包括钻机自动化控制系统、钻头智能化设计、钻井液环境友好化等。
这些高科技装备和技术手段能够大大提高垂直钻井的效率和安全性。
五、发展趋势未来深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术将更加注重高效、智能、环保、安全的发展方向。
预计在深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井中，将出现更多自动化、智能化的装备和工艺，并将进一步提高垂直钻井的成功率和效率。
第4讲深井超深井..
三、发展深井超深井钻井技术的意义
深井超深井钻井技术是为勘探和开发地层深处的油气资源 而发展起来的。从我国的的情况来看，陆上石油资源储量为694 亿吨，目前探明172.8亿吨，探明率为25%；陆上天然气资源量 为30万亿立方米，目前探明1.2万亿立方米，探明率仅为4%。
西部地区（包括塔里木、准葛尔、土哈和柴达木四个盆地） 的石油资源量占全国总资源量的38%，探明率仅为9%，是我国石 油产量的主要接替地区。西部地区的石油资源量的 73%埋藏在深 部地层，所以要靠深井和超深井进行勘探开发。 东部地区是我国石油的主力产区，浅层和中深层的勘探程度 较高，深层较低，如渤海盆地石油资源的探明率为38%，且探明 的主要在浅层和中深层，深部地层尚有53亿吨的石油储量可供勘 探。 中部地区（包括陕甘宁、四川两大盆地）是天然气的集中区， 但探明率极低，有52%的天然气资源量在深部地层，所以中部地 区深井超深井的钻井工作量将大幅度增加。 深井超深井钻井技术在我国有广阔的前景。
第四讲 深井超深井钻井技术 Deep Well Drilling
主要内容
• • • • • • • 深井超深井的基本概念和特点 深井超深井发展概况 发展深井超深井钻井技术的意义 深井超深井钻井设备 提高深井超深井机械钻速的措施 深井超深井钻井液技术 深井超深井钻井设备发展预测
一、深井超深井的基本概念和特点
（二）国内
概况 在我国深井钻井的第一阶段 （1966--1975）是用经改造和加固的 3200米钻机和塔式井架，钻杆是从原苏 联进口的，钻头在上部地层用刮刀，下 部地层用滚动轴承三牙轮钻头。 从1976年开始，我国从罗马尼亚多 次批量进口6000米深井钻机，总数超过 100台，成为陆地钻深井的主力钻机。 从1985年起我国陆续引进了美国的 5000--9000米的电驱动钻机22台。90年 代中期我国自己研制成功了6000米深井 电驱动钻机，且达90年代的国际水平。 （目前我国共有各类钻机1000多台， 其中电驱动钻机近100台，可钻深井的 电驱动钻机24台，国产的仅有一台。）
深井超深井钻井技术1
一、深井超深井钻井技术发展现状
世界上完成7口特深井：前苏联SG-3井12869m及SG-1井过9000m、美国瑟 复兰奇1-9井9034m、巴登1号井9159m、罗杰斯1号井9583m、Emma Lou2 井9029 m、德国HTB井9101m，其中美国占4口。
国外超深井钻井技术发展主要集中在钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆等 方面：
超深井钻机功率大、性能好、自动化程度高、配套设备性能可靠，从而在装
备上为快速打好深井提供了物质上的准备。
钻头质量好、品种全、选型合理，可获得钻头耗用数少、钻井进尺多、钻井 速度快的好效果。
钻井液具有良好的热稳定性、润滑性和剪切稀释特性、固相含量低、高压失 水量低、可抗各种可溶性盐类和酸性气的污染。
运用井下动力钻具提高钻速、井身结构设计灵活、高强度钻杆等工具配套齐
深井超深井钻井完井技术
1
提纲
一、深井超深井钻井技术发展现状 二、深井超深井井身结构 三、深井超深井提速钻井技术 四、深井超深井井斜控制技术 五、深井超深井压力控制技术 六、深井超深井钻井复杂事故预防技术 七、深井超深井固井技术
2
一按国际通用概念：井深超过4500m或15000ft的井为深井； 井深超过6000m或 20000ft的井为超深井；井深超过9000m或30000ft的井为特深井。
9
一、深井超深井钻井技术发展现状
复杂地质条件新区第一口深探井钻井情
地区
井号
库车 坳陷
南喀1 东秋5 克参1
塔西南坳 柯深1 陷 英科1
井深（M）
设计
6000 6400 6000
实际
5314 5314 6150
6800 6500
全，使得国外超深井钻井速度快、事故少、成本低、效益好。
深井超深井钻井技术
在钻进过程中，根据实际情况对钻井方案进行实时优化和调整，以 提高钻进效率和安全性。
井壁稳定技术
地层应力分析
分析地层应力分布和变化 规律，为采取有效的井壁 稳定措施提供依据。
井壁加固技术
采用水泥浆、树脂等材料 对井壁进行加固处理，以 提高其稳定性和防止坍塌。
压力控制技术
通过控制钻压、转速等参 数，控制地层应力释放和 平衡，防止井壁失稳。
钻井液与压力控制技术
03
优化钻井液性能和压力控制技术，有效应对复杂地层和超深地
层带来的挑战。
智能化与自动化
智能化钻机
研发具有自主决策和远程控制功能的智能化钻机，实现钻井作业 的自动化和远程监控。
自动化钻井系统
集成钻井、测井、固井等作业流程，实现各环节的自动化协同作 业。
数据驱动与人工智能
利用大数据和人工智能技术，对钻井数据进行实时分析，优化钻 井参数和提高作业效率。
解决方案
优化钻井设计和施工方案，提高钻井 效率，降低成本；同时加强成本控制 和管理，减少不必要的浪费。
04
深井超深井钻井的未来发展
技术创新与突破
新型钻头与钻具
01
研发更高效、更耐磨的钻头和钻具，提高钻井效率和降低成本。
随钻测量与导向技术
02
利用随钻测量和导向技术，实时监测钻井轨迹，提高钻井精度
和安全性。
深井超深井钻井技术
• 深井超深井钻井技术概述 • 深井超深井钻井的关键技术 • 深井超深井钻井的挑战与解决方案 • 深井超深井钻井的未来发展 • 案例分析：某深井超深井钻井项目实
践
01
深井超深井钻井技术概述
定义与特点
定义
深井超深井钻井技术是指钻探深 度超过3500米的钻井技术。
现代钻井技术的发展与油气勘探开发的未来
现代钻井技术的发展与油气勘探开发的未来随着油气资源的不断勘探，钻井技术也在飞速发展，互联网时代的发展使钻井技术逐步向着自动化和智能化的方向发展。
通过对现代钻井技术进行分析，了解钻井技术的发展对油气勘探的影响，对油田企业的经济效益有了很大的提升。
目前我国各行各业对油气资源的需求量不断增加，对钻井技术的要求也在不断提升，因此需要对钻井技术进行创新和改进，才能有效提升油气资源的开采量。
标签：现代钻井技术;油气勘探;开发随着我国对油气田的不断开采，导致很多油气田的开采难度越来越大，以至于油气田的开采量已经无法满足各行各业对油气资源的需求。
因此需要对现代钻井技术进行研究，加强对油气勘探开发，才可以满足工业和人们日常生活对油气资源的需求。
钻井技术的主要作用就是对油气资源进行勘探和开发，油气资源不仅在陆地上的资源丰富，在深海地区也有非常丰富的油气资源，需要拓宽钻井技术在油气资源开发过程中的应用领域，才能够进一步提升我国对油气资源的勘探。
1现代钻井技术的发展1.1深井和超深井钻井技术深井和超深井钻井技术在油气资源勘探过程中有着非常重要的地位，当前我国很多油田已经对深井和超深井钻井技术进行加强。
深井和超深井油气资源的勘探开发比例也在不断扩大，但是由于我国的地势环境比较复杂，对深井和超深井钻井技术的研究还不成功，因此需要进一步的完善和改进才能够适应勘探开发的需求。
1.2水平井技术水平井钻井技术在石油开采过程中的使用频率非常高，并且该技术的科学技术含量要求也比较高。
水平井钻井技术需要钻井测量仪和其他井底动力工具来共同作业，完成石油开采工作。
水平井钻井技术在我国石油钻井中的应用比较早，并且随着科学技术的不断发展，该技术也得到了完善和改进。
水平井钻井技术的优点非常多，不仅能够进行平稳的钻井，还可以提高来石油的开采效率。
1.3大位移井技术大位移井钻井技术是利用了水平井和定位井的核心技术而研发出来的新型钻井技术。
但是由于该技术还存在了很多的难点和问题，导致不能大范围使用，但是随着我国科学技术的不断发展，大位移井钻井技术一直在不断地完善，对这种技术的应用已经解决了很多问题，相信在未来油气资源开采过程中大位移井钻井技术就会得到全面地推广。
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在这个阶段中，除完成170口深井外，还完成了10口超深井，其中包括井深
超过7000M的2口超深井（四川关基井，7175M；新疆固2井，7002M），这 是我国深井超深井钻井的初步发展阶段。
在深井钻井工艺技术方面，发展了优选参数钻井和近平衡钻井技术；钻井
液体系由细分散发展到粗分散，开发了三磺和聚合物等钻井液体系；钻井 液化学处理剂和水泥外加品种增多，逐步形成系列。但是，在处理深井井
具钻深井方面处于世界领先地位，电磁波MWD、井眼轨迹控制及纠斜 技术先进。
欧洲北海是世界上深井超深井集中地区，平均井深超过5000m，属高温
高压深井，目前北海地区测量井深8000m左右的大位移井钻井周期一般
只有90d左右。
德国1990年完成的KTB大陆科探井井深9101m，在钻井应用了高新技术，
（1）套管层数少且系列单一，不能应付复杂地质条件下深井、超深井钻井
遇到的各种复杂情况，这种5层套管柱的井身结构应变能力差。 难以满足封 隔多套复杂地层的要求。
（2）下部井眼尺寸小（4 ” 、4 5/8 ”），钻具组合单一，没有配套打捞工具，
不利于快速、优质、安全钻井。 （3）小井眼钻进受水力参数限制，在高密度条件下，其钻达的深度是有限 的，满足地质加深的要求难度非常大。
美加利福尼亚934-29R井914.4+660.4+508+406.4+273.1+196.9( 尾管)+127(尾管)
沙特阿拉伯Khuff井914.4+762+609.6+473.1+339.7+244.5+177.8( 尾管)+114.3(尾管) 美得克萨斯NPI960-L1井1219.2+914.4+660.4+473.1+355.6+273.1( 尾管)+228.6裸眼完钻 美怀俄明洲Bighorn1-5井762+508+406.4+301.6+250.8( 尾管)+196.9(尾管)+139.7(尾管) 美阿克拉何马州DanvilleA#1井762+609.6+406.4+301.6(尾管)+244.5(尾管) 德国KTB超深井622.3+406.4+339.7+244.5( 尾管)+193.7(尾管) 拉丁美洲及墨西哥海湾地区762+609.6+508+406.4+346.1( 尾管)+295.3(尾管)+244.5(尾 管)+193.7(尾管)
按国际通用概念：井深超过4500m或15000ft的井为深井； 井深超过6000m或
20000ft的井为超深井；井深超过9000m或30000ft的井为特深井。 从4500m深井到6000m超深井的钻井实践，人类约经历了11年时间。 从6000m超深井7500m超深井实践，人类约经历了10年时间。 从4500m深井到9000m特深井的钻井实践，人类约经历了34年，其中从
塔西南坳 陷
表中5口井的情况反映了我国当前复杂地质条件下深探钻井现状，即井 下复杂情况和事故多（时效超过10%），周期长（均超过2年），因此
，钻井费用较高，井身质量和固井质量也还存在诸多问题
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一、深井超深井钻井技术发展现状
美国复杂地质条件初探井钻井情况
地 区 井 号 完井年份 1982 1985 1986 1986 1994 井深（m） 7461 7564 7447 7608 6299 完井周期(d) 320 640 370 318 636
3
一、深井超深井钻井技术发展现状
2、国外深井超深井钻井概况
世界上钻深井、超深井的国家有80多个，其中，美国、前苏联、德国的超 深井钻井技术装备和综合技术水平处于国际领先地位。 美国是世界上钻超深井历史最长、工作量最大、技术水平最高的国家，世 界上大多数超深井集中在美国。 世界上第一口超深井、特深井分别于1949年、1972年由美国完成，井深分 别为6254.8m、9159m。 1984年，前苏联钻成世界上第一口深超万米的特深井（12260 m），1991 年该井第二次测钻至井深12869 m，目前仍保持着世界最深钻井记录。
11
二、深井超深井井身结构
用套管封隔复杂地层已是比较普遍的作法。国内深井、超深井钻井普遍
采用 508mm+ 339.7mm+ 244.5mm+ 177.8mm+ 127mm套管程序。
井身结构设计是钻井工程设计的基础，不但涉及钻井速度和钻井成本问 题，甚至涉及到钻井目的能否实现。国内深井、超深井主要存在以下问题：
俄亥俄州 威斯康辛州 加利福利亚州 路易斯安娜州 堪萨斯州
No.1 Bighornl-5 P34-29R 960-LNo.1 Daville No.1
上表是美国5口深探井的钻井情况。同样是复杂条件的初探井，井深
较我国塔里木深探井增加约1000m，但没有一口井的完井周期超过2
年，其中有2口井在1年内就完成了
包括VDS垂直钻井系统、顶驱、铝合金钻杆、金刚石绳索取心、无固相
抗高温钻井液、耐高温低转速大扭矩螺杆马达、变速涡轮钻具等。
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一、深井超深井钻井技术发展现状
3、国内深井超深井钻井概况
我国超深井钻井主要集中在塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地及柴达木 盆地等地区。超深井钻井技术起步较晚，我国陆上深井超深井钻井大致可 分为三个发展阶段。 第一阶段（1966～1975年）： 1966年7月28日，我国第一口深井大庆松基6井（井深4719M）完成，标志
6000m超深井到9000m特深井实践约经历了23年时间，从7500m超深井到
9000m特深井实践约经历了13年。 从4500m深井到12000m特深井的钻井实践，人类约经历了46年时间，其中从 6000m到12000m特深井实践约经历了35年，从9000m特深井到12000m特深井 实践约经历了12年。
13
二、深井超深井井身结构
上部井眼采用大尺寸套管结构为下部井眼套管及钻头尺寸的选择提供了 较大的空间。 在钻遇复杂情况时，可增加一层或几层套管，或者可按地质加深要求进 一步加深井眼。 采用大尺寸井眼和套管受到地面设备条件、管材及工具的限制 ,如钻机提 升能力和套管强度限制大尺寸套管的下入深度 ,钻大尺寸井眼的钻头也不
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一、深井超深井钻井技术发展现状
世界上完成7口特深井：前苏联SG-3井12869m及SG-1井过9000m、美国瑟
复兰奇1-9井9034m、巴登1号井9159m、罗杰斯1号井9583m、Emma Lou2
井9029 m、德国HTB井9101m，其中美国占4口。 国外超深井钻井技术发展主要集中在钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆等
方面：
超深井钻机功率大、性能好、自动化程度高、配套设备性能可靠，从而在装 备上为快速打好深井提供了物质上的准备。
钻头质量好、品种全、选型合理，可获得钻头耗用数少、钻井进尺多、钻井
速度快的好效果。 钻井液具有良好的热稳定性、润滑性和剪切稀释特性、固相含量低、高压失 水量低、可抗各种可溶性盐类和酸性气的污染。 运用井下动力钻具提高钻速、井身结构设计灵活、高强度钻杆等工具配套齐 全，使得国外超深井钻井速度快、事故少、成本低、效益好。
着我国钻井工作由打浅井和中深井发展到打深井的阶段。
在这个阶段中只打了5口深井，这5口深井是在十分艰苦的条件下，依靠我 们自己的力量完成的。继松基6井之后，又分别在大港、胜利和江汉油田打
成了超过5000M的深井，初步积累了钻深井的经验。
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一、深井超深井钻井技术发展现状
第二阶段（1976～1985年）： 1976年4月30日，我国第一口超深井女基井（井深6011M）在四川完成，标 志着我国钻井工作由打深井进一步发展到打超深井。 从1976年开始，我国每年都打深井，并且数量逐步增加，由1976年完成3口 上升到1985年完成29口。
容易14
二、深井超深井井身结构
（2）采用小井眼钻井技术 采用小井眼钻井技术，在地面设备条件和原井身结构不变的情况下，根据 井下实际地质条件的需要增加一层套管柱。这对于地质不确定度较大的野 猫井有着重要的意义。
小井眼技术是1986年石油价格暴跌后各大跨国公司着重研究开发的新技术。
12 （4）完井套管尺寸小，甚至只能是裸眼完井，难以满足采油方面的要求 。
二、深井超深井井身结构
1、增加套管柱层次的途径
（1）增大上部套管和井眼的尺寸
增大上部井眼和套管的尺寸,可增加套管柱层次，如在 508mm套管上面
增加一层 660.4mm或 762mm的套管来封隔地表疏松地层或用作隔水管。 国外典型复杂深井超深井套管柱程序(直径/mm)：
小井眼是以最节省费用的方式达到评价或生产目标的最小井眼，并认为可 以接受的最小尾管直径是88.9mm。
美国帕克钻井公司钻高压天然气井通常采用 508mm+ 339.7mm+
244.5mm+ 196.9mm(无接箍尾管)+ 139.7mm(无接箍套管)+ 88.9mm(尾管)mm的套管程序, 88.9mm尾管下入 104.8mm的井眼并注
美国得克萨斯州海上采用的一种井身结构是:在下完 508mm表层套管之
后，用 444.5mm钻头钻至3048m并下入 339.7mm中间套管； 用 241.3mm× 311.2mm× 355.6mm的钻头(分别钻领眼、通径和扩 径)钻至4267.2m,下入 298.5mm无接箍套管； 然后用 311.2mm或 250.8mm× 295.3mm的偏心钻头钻至5181.6m， 下入 244.5mm尾管并回接至井口。
下复杂情况和事故方面，特别是井喷着火使我们付出了沉重代价。
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一、深井超深井钻井技术发展现状