□莊光偉 王福全 鄒 容 王 森

3月22日，塔克拉瑪干沙漠腹地順北油氣田，春意盎然。在綿延起伏的沙海中，井架高聳，施工人員正在順北6-9斜井開井測試。

“這是2025年順北油氣田完井作業(yè)的第三口井，也是實施鉆襯一體化新工藝的先導(dǎo)井，意義重大?！闭诰畧雒β档奈鞅庇吞锿昃疁y試管理中心HSE副總監(jiān)兼安全井控室經(jīng)理李洪文說。過去一年，順北油氣田實施完井作業(yè)36井次，作業(yè)一次成功率達到97.3%，創(chuàng)歷史新高。順北6-5X井等創(chuàng)造的刮管器最大下深深度、連油射孔最深深度等工程指標(biāo)，先后刷新完井作業(yè)國內(nèi)紀錄。

厚積方能薄發(fā)。

2014年7月，順北油氣田第一口重點探井順北1井完鉆。從那時起，超深井完井便開啟集智攻堅模式，積極應(yīng)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜帶來的諸多世界級挑戰(zhàn)，先后在順北斷控縫洞型油氣藏高產(chǎn)井完井工藝、破碎帶襯管完井工藝、安全完井試油工藝、超深井動態(tài)監(jiān)測工藝、井下復(fù)雜處置等方面取得了重要技術(shù)突破，逐步創(chuàng)新形成了國內(nèi)領(lǐng)先的超深井高效完井系列技術(shù)體系，10余項完井指標(biāo)刷新國內(nèi)外紀錄，為高效高質(zhì)量“向地球深部進軍”提供了強力支撐。

1 創(chuàng)新集成 打造深地完井神兵利器

西北油田針對順北油氣田超深、高溫、高壓等復(fù)雜地質(zhì)條件，通過持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，攻克了完井作業(yè)中的多項難題。為解決封隔器在7500米深井中的失效問題，技術(shù)人員先后研發(fā)出耐溫177攝氏度、耐壓70兆帕和耐溫204攝氏度、耐壓105兆帕的新型封隔器。通過持續(xù)的技術(shù)迭代和管理創(chuàng)新，2024年順北油氣田完井一次成功率提升至97.3%。

順北53-2H井，連續(xù)油管生產(chǎn)測井下深8808米、井斜89.02度，創(chuàng)亞洲大斜度水平井生產(chǎn)測井最深紀錄；

順北4-5H井，裸眼多級分段完井深度達到8850米，創(chuàng)裸眼多級分段完井亞洲最深紀錄；

順北8-7X井，套管封隔器下深8020.09米，創(chuàng)中國石化西北工區(qū)套管封隔器下深最深紀錄；

…………

上天不易，入地更難。完井作業(yè)是鉆井工程的最后一個重要環(huán)節(jié)，就像打開油氣儲層空間前的“臨門一腳”。順北油氣田地質(zhì)具有超深、高溫、高壓、漏失、破碎、非均質(zhì)六大特性，每一種特性都給完井作業(yè)帶來全新挑戰(zhàn)，多種因素疊加，難度系數(shù)倍增。

面對“深地一號”高質(zhì)量勘探開發(fā)需求，西北油田堅持通過科技創(chuàng)新與技術(shù)集成打造“深地工程”完井領(lǐng)域的神兵利器，穿越近萬米深層，在“地下珠峰”峰尖打開超深層油氣空間，讓油氣高效流出“地宮”。

封隔器是完井作業(yè)中的關(guān)鍵工具，主要用來封隔生產(chǎn)層段、保護套管。目前，順北油氣田已使用15種類型260余套封隔器，綜合成功率達94.4%。通過持續(xù)的技術(shù)迭代和管理創(chuàng)新，2024年順北油氣田完井一次成功率達到97.3%，創(chuàng)歷史新高。

“封隔器通常要下到地下7500米深處，在超深、高溫條件下，可能出現(xiàn)下入遇阻、中途坐封、坐封失效、失封竄漏、解封阻卡等問題，處置解決通常需要5至7天，嚴重影響正常完井效率?！蔽鞅庇吞锿昃疁y試管理中心工藝技術(shù)所所長周生福說。

手捧“瓷器活”，唯有打造出“金剛鉆”。

2016年，初入順北，在塔河油田應(yīng)用成熟的封隔器配套技術(shù)便出現(xiàn)“水土不服”。順北一區(qū)勘探開發(fā)中采用的“小尺寸、高鋼級、薄壁厚”油層套管，一時找不到性能可靠的高溫高壓套管封隔器進行配套。

針對這一難題，技術(shù)人員耗時5個多月開展課題攻關(guān)，先后在解決封隔器膠筒橡膠材質(zhì)、水力錨錨定力等方面取得了技術(shù)突破，形成了耐壓70兆帕、耐溫177攝氏度的新型封隔器，以及水力錨、壓井滑套、球座配套等多項工藝技術(shù)成果。新成果在順北一區(qū)應(yīng)用12井次，完井成功率達到100%。

2018~2022年，順北二區(qū)4號斷裂帶投入開發(fā)。面對深度更深、溫度和壓力更高，以及揮發(fā)性油藏變?yōu)槟鰵獠氐刃碌牡刭|(zhì)情況，封隔器在多口井不同程度地出現(xiàn)替液異常、工具失封等問題。

技術(shù)人員剖析異常工具結(jié)構(gòu)，多次開展替液模擬試驗，最終確定膠筒結(jié)構(gòu)硬度不合理是造成異常的主要原因。他們創(chuàng)新設(shè)計出一體式芯軸、雙向自適應(yīng)錨定密封結(jié)構(gòu)，優(yōu)化改進“三膠筒+雙護碗”膠筒結(jié)構(gòu)，并將中膠筒材料硬度由70度提高到90度。多管齊下，耐壓105兆帕、耐溫204攝氏度的高性能完井工具應(yīng)運而生。新工具在順北油氣田累計應(yīng)用118井次，成功率達到96.61%。

目前，西北油田針對順北油氣田特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，與設(shè)備廠家、研究單位聯(lián)合研發(fā)出SLP、SHLR等5種耐高溫高壓的國產(chǎn)高性能封隔器，可滿足不同井身結(jié)構(gòu)、重漿及高含腐蝕介質(zhì)等工況下的完井作業(yè)需求，相關(guān)成果獲得4項國家專利，發(fā)表相關(guān)論文6篇。

完井關(guān)鍵核心技術(shù)就像一道道門檻，邁過去就是門，邁不過去就是坎。近年來，西北油田以科技創(chuàng)新為牽引，先后攻克了超深井分段壓裂、破碎帶井壁支撐等完井作業(yè)中的重點難題問題，研發(fā)、升級或集成各類工具36套，覆蓋了完井作業(yè)中涉及的井筒作業(yè)等各個環(huán)節(jié)，打造形成了深地工程完井領(lǐng)域的技術(shù)和裝備體系，為“深地一號”油氣儲量產(chǎn)量快速增長提供了重要支撐。

2 理念牽引 推動精細管理強基提效

西北油田通過管理創(chuàng)新提升完井效率，推出“五維14向井眼評價工作法”，從5個維度14項指標(biāo)評估裸眼通過性，優(yōu)化工藝選擇，已應(yīng)用135井次。同時，細化“全時開井”模式，2024年增油2850噸、增氣35.7萬立方米。通過流程優(yōu)化和時效管理，前置通井51井次，累計節(jié)約56.5天，復(fù)雜地層襯管到場時效縮至12小時內(nèi)，推動完井作業(yè)提質(zhì)增效。

“打造‘金剛鉆’，不能只依賴一項或幾項‘獨門武器’的卓越表現(xiàn)，更應(yīng)放眼全局不斷創(chuàng)新管理模式，強基提效，推動提升油田完井業(yè)務(wù)的核心能力?！蔽鞅庇吞锿昃疁y試管理中心經(jīng)理柳志翔說。

2024年10月，順北6-8X井，井深8862米。技術(shù)人員采用“五維14向井眼評價工作法”，計算出這口井裸眼通過性評價得分為83分，再對照模板給予工藝建議，經(jīng)過研判，最終采用免通井、刮襯一體化工藝進行完井作業(yè)。該井成功獲得油氣突破，初期日產(chǎn)液90立方米、天然氣20.1萬立方米。

這種“對癥開方”的快速診斷方式，得益于近兩年西北油田完井測試管理中心創(chuàng)新實施的“五維14向井眼評價工作法”。

2023年以來，圍繞推動完井提速提質(zhì)提效、更好服務(wù)深地油氣勘探開發(fā)的目標(biāo)，完井測試管理中心進一步創(chuàng)新管理方法，從完井作業(yè)“井徑擴大率、井斜-狗腿度、裸眼段長度、破碎帶-放空、通井摩阻”5個主要維度入手，劃分細化14項重要指標(biāo)，構(gòu)成裸眼通過性“五維14向井眼評價工作法”，同時，配套升級完井工藝、泥漿管控機制、溝通聯(lián)動策略，多點協(xié)同發(fā)力，構(gòu)建新技術(shù)應(yīng)用運行平臺。

“自2023年二季度實施新的評價工作法以來，累計實施135井次。特別是針對‘一開制、穿泥巖、長裸眼、破碎帶’為主要特征的側(cè)鉆水平井，底部支撐管柱到位率得到大幅提升。”周生福說。

通過管理創(chuàng)新，傳統(tǒng)工作法也在不斷細化和升級。

2022年，西北油田立足“早開一天井，多收一方氣”增產(chǎn)理念，通過試油流程入地預(yù)埋的方式，實現(xiàn)鉆機拆甩、搬遷期間全天候開井，力爭測試期間天然氣“顆粒歸倉”。

近兩年，完井測試管理中心梳理分析稀油井及稠油井測試特點，通過融入安全要素、細化梳理邊界條件，采用“錯時間、錯空間、硬隔離”方式進一步細化差異化安全管控措施，總結(jié)形成稀油井全時開井、“稠油井-場內(nèi)摻稀”全時開井、“稠油井-場外摻稀”全時開井三種模式，在保證安全生產(chǎn)的同時最大程度推動完井提質(zhì)增效。2024年，三種全時開井模式推廣應(yīng)用再獲佳績，全時開井50井次，增油2850噸、增氣35.7萬立方米。

在高質(zhì)高效策略引領(lǐng)下，西北油田完井工作堅持以精細管理推動強基提效向深向?qū)崱?024年，“前置優(yōu)化、協(xié)同優(yōu)化、并行優(yōu)化、管理工具優(yōu)化”四大工作模式流程優(yōu)化再升級，實現(xiàn)前置通井51井次、前置物資保障226井次，累計節(jié)約56.5天；建立分藏分類完井周期對比模板、標(biāo)準(zhǔn)化歸因12類時效延誤因素，挖掘時效提升點6項，制定12項針對性措施，時效延誤指標(biāo)較2023年減少202.32天；推動復(fù)雜地層襯管工藝管材、預(yù)警保障機制升級，支撐保障到場時效縮短至12小時以內(nèi)。

3 風(fēng)險管控 強勢管理筑牢安全屏障

西北油田在順北油氣田推行“手指口述”安全確認法，通過腦想、眼看、手指、口述確保作業(yè)安全，已應(yīng)用187井次。同時建立30余名駐井項目工程師分級管理制度，匹配風(fēng)險井等級，并設(shè)置30分鐘應(yīng)急響應(yīng)機制，2024年處理64井次異常情況。這些措施保障了超深井完井作業(yè)安全，十年間成功開啟百余個深層油氣空間。

“封隔器工具本體編號與合格證編號一致?！薄肮ぞ咴噳簣蟾?、試壓視頻與到井工具一致。”3月15日，在順北62斜井，項目管理工程師朱志異按照駐井職責(zé)，通過“手指口述”安全確認法進行檢查，同時錄制視頻發(fā)到單井工作群，作為現(xiàn)場履職的評價依據(jù)。

“手指口述”安全確認法是完井測試管理中心針對項目管理工程師日常安全履職的一種過程監(jiān)督新方式。

作為世界陸上最深商業(yè)開發(fā)油氣田，順北油氣田目前已知最大關(guān)井壓力達到131.9兆帕，相當(dāng)于在指甲蓋大小的面積上停著一輛1.3噸重的汽車。井控安全，尤為重要。

生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場是安全管理的主戰(zhàn)場。2022年5月，完井測試管理中心在順北油氣田現(xiàn)場安全管理中開始實施“手指口述”安全確認法。駐井項目管理工程師通過腦想、眼看、手指、口述等方式，按照安全操作流程對每一道具體工序進行確認，推動形成規(guī)范習(xí)慣，提升作業(yè)安全水平。

“近幾年，我們將‘手指口述’安全確認法廣泛應(yīng)用于順北油氣田完井工具、射孔火工品、繩纜作業(yè)等日常安全檢查中，累計應(yīng)用187井次，已固化為駐井安全管理的新模式。”西北油田完井測試管理中心完井測試項目管理部高級主管趙忠輝說。

西北油田派駐順北油氣田負責(zé)完井工作的項目管理工程師有30余名。作為“深地一號”井控安全管理的重要關(guān)口，項目管理工程師必須要有能力和水平?！拔覀円罁?jù)鉆完井工藝掌握程度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范掌握應(yīng)用水平、重點項目業(yè)績貢獻等20項指標(biāo)，從5個方面對項目管理工程師進行能力驗證，劃分三個能力等級，每年進行鑒定和評級，推動項目管理工程師履職到位?！蔽鞅庇吞锿昃疁y試管理中心安全井控室副主任楊云龍說。

管理人員按照項目管理工程師的級別匹配對應(yīng)等級的風(fēng)險井。項目管理工程師依據(jù)完井測試項目管理工程師操作手冊、異常復(fù)雜井案例匯編、項目部管理手冊等六大專業(yè)安全風(fēng)險預(yù)防管控清單，對重點井進行安全管控。

針對現(xiàn)場作業(yè)中的異常突發(fā)情況，完井測試管理中心還建立了現(xiàn)場復(fù)雜工況應(yīng)對機制。如發(fā)生異常，無論白天還是深夜，駐井項目管理工程師將在30分鐘內(nèi)發(fā)起視頻會議，邀請中心領(lǐng)導(dǎo)、專家、現(xiàn)場承包商服務(wù)人員，以及完井測試管理項目部、工藝技術(shù)所相關(guān)人員，共同參與分析異常、制定對策、統(tǒng)籌資源、組織實施，以提高處置復(fù)雜狀況的質(zhì)量和效率。2024年，順北油氣田啟動現(xiàn)場復(fù)雜工況應(yīng)對機制64井次，有效保障了多口重點井安全順利施工。

“面對挑戰(zhàn)，井控安全管理工作堅持與時俱進，形成了一套以風(fēng)險管控差異化分級管理、模塊化開發(fā)驗收、項目管理復(fù)盤總結(jié)等為特色的安全管理模式，覆蓋完井工作事前準(zhǔn)備、事中管控、事后提升全鏈條?！蔽鞅庇吞锔笨偨?jīng)理劉湘華說，“10年間，這些措施有力保障了在深地極限環(huán)境下完井作業(yè)跨越‘地下珠峰’，百余次在尖峰順利打開超深層油氣空間，高效勘探開發(fā)出更多深層油氣資源，為保障國家能源安全作出新貢獻?！?/p>

深地完井技術(shù)創(chuàng)新步伐從未停歇

□中國石化石油工程技術(shù)研究院完井中心經(jīng)理張旭東

在能源開發(fā)領(lǐng)域，完井技術(shù)被稱為打通油氣通道的“臨門一腳”，是突破復(fù)雜地質(zhì)條件限制、實現(xiàn)深部油氣高效開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著全球油氣資源勘探逐步向超深層邁進，深地完井技術(shù)正經(jīng)歷前所未有的變革與創(chuàng)新。

近年來，我國在傳統(tǒng)套管/尾管射孔完井和裸眼完井的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)了一系列適應(yīng)深層地質(zhì)特點的新技術(shù)，如針對深層碳酸鹽巖破碎帶的襯管完井技術(shù)、超深水平井分段酸壓完井技術(shù)，以及高溫高壓環(huán)境下的完井測試技術(shù)等。這些技術(shù)的突破離不開高端材料和設(shè)備的支持，如能耐受180攝氏度高溫的緩速酸、適用于204攝氏度/105兆帕極端條件的封隔器，以及能在220攝氏度環(huán)境下穩(wěn)定作業(yè)的完井液。這些創(chuàng)新成果為仁探1井、福1井等一批重點井的安全高效完井提供了堅實保障，也推動了我國向地球深部進軍的能力不斷提升。

然而，在向萬米深部地層進發(fā)的過程中，深地完井技術(shù)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，超深層的高溫、高壓、復(fù)雜地應(yīng)力和多壓力系統(tǒng)對工具和工作液提出了極高的要求，當(dāng)前能承受223攝氏度/140兆帕極端條件的完井和測試工具仍然稀缺，而緩速酸的耐溫性能每提升10攝氏度都是一次技術(shù)飛躍。其次，井筒完整性和封隔器可靠性問題也不容忽視，即使套管僅發(fā)生3%的變形，也可能導(dǎo)致封隔器密封失效。此外，深地完井技術(shù)的數(shù)字化和智能化水平仍有待提高，以實現(xiàn)更精準(zhǔn)高效的作業(yè)。

盡管困難重重，技術(shù)創(chuàng)新的步伐從未停歇。在材料領(lǐng)域，石墨烯復(fù)合管材的研發(fā)將抗拉強度提升至1500兆帕，相當(dāng)于在指甲蓋大小的截面上懸掛15輛重型卡車；智能完井系統(tǒng)的植入式光纖傳感器實現(xiàn)了±0.1攝氏度的溫度監(jiān)測精度，為深地作業(yè)提供了實時數(shù)據(jù)支持。同時，國際合作也為深地完井技術(shù)注入了新動力。國際大陸科學(xué)鉆探計劃（ICDP）與我國合作的松科2井項目，不僅提升了我國在深地探測領(lǐng)域的國際影響力，而且為全球深地研究積累了寶貴經(jīng)驗。政策層面的支持同樣不可或缺，科技部和自然資源部啟動的深地國家重大專項，正是響應(yīng)“向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題”的具體行動，有望推動我國萬米鉆完井關(guān)鍵技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。

在這場向地球深部進軍的征程中，每一項技術(shù)突破都在改寫能源開發(fā)的深度極限。未來，深地完井技術(shù)的發(fā)展將聚焦以下幾個方向。在技術(shù)創(chuàng)新方面，超深分支井完井技術(shù)將成為開發(fā)深地難動用儲量、實現(xiàn)少井高產(chǎn)的關(guān)鍵；在材料革新方面，研發(fā)耐223攝氏度以上的水泥漿、緩速酸和高性能橡膠以應(yīng)對極端環(huán)境；在智能化應(yīng)用方面，通過數(shù)字孿生技術(shù)和高速信息傳輸，打造遠程決策和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無人化作業(yè)，大幅提升安全水平；在綠色完井方面，隨著環(huán)保要求的提高，開發(fā)綠色、高效的完井液、壓裂液和酸液，以及廢棄物減量和處理技術(shù)，將成為重要趨勢。

未來，深地完井技術(shù)將推動深地資源開發(fā)向更高效、更智能、更環(huán)保的方向邁進，為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的技術(shù)支撐。在這條充滿挑戰(zhàn)的創(chuàng)新之路上，每一次技術(shù)的改進、每一種新材料的應(yīng)用，都在為打開地球深部資源寶庫鑄造新的鑰匙。

知識鏈接

●什么是完井作業(yè)？

完井是指裸眼井鉆到設(shè)計井深后，使井底和油層以一定結(jié)構(gòu)連通起來的工藝。它既是鉆井工作最后一個重要環(huán)節(jié)，又是采油工程的開端，主要是使井眼與儲層有良好的連通，實現(xiàn)油井高產(chǎn)，同時保持井眼長期穩(wěn)定，實現(xiàn)長周期穩(wěn)產(chǎn)。完井質(zhì)量直接影響油井的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，甚至關(guān)系整個油田的效益開發(fā)。

●深地完井作業(yè)面臨哪些挑戰(zhàn)？

隨著油氣勘探向深地邁進，完井作業(yè)面臨多重難題：地下超高溫（200攝氏度以上）、超高壓（超100兆帕）環(huán)境易導(dǎo)致設(shè)備失效；復(fù)雜地層，如裂縫、斷層發(fā)育易引發(fā)井壁坍塌；深層儲層致密需大規(guī)模壓裂，但精準(zhǔn)控制難度大；環(huán)保要求趨嚴倒逼減排降耗技術(shù)升級。當(dāng)前，行業(yè)正通過耐高溫材料、智能化監(jiān)測系統(tǒng)及綠色壓裂工藝等創(chuàng)新，推動深地資源安全高效開發(fā)，助力能源戰(zhàn)略向地球深部拓展。