□曹 俊 刘 彪 吴春洪 宋志峰

    西北油田顺北区块井深多超过8000米，超深、超压、超高温，并穿过多个地层，开发困难重重。西北油田工程技术人员以现有技术为基础，引进吸收新技术，创新形成一系列适应超深油藏开发的技术方法，练就了“独门绝技”。

    截至目前，已有51项工程新技术成功应用，另有10余项储备技术将根据生产需要择机实施，20多个新技术项目计划在2022年开题。

    “1+1＞2”，多级工具协同，钻速突飞猛进

    顺北油气田分布在18条断裂带上，在钻头深入地下8000多米的行程中，古生界厚度达3400米，地层层间差异大、软硬不均，易发生井斜；二叠系存在400米厚的玄武岩和深色英安岩，坚硬程度超过钢板；志留系石英砂岩厚度超200米，研磨性强，被称天然“磨刀石”。

    钻井施工中，单趟钻进尺小于600米，机械钻速低，特别是在大尺寸井眼，钻井指标更差。此前应用的“PDC钻头+螺杆”工艺，难以兼顾不同硬度的岩石。

    技术人员突破传统单级提速方式，集成不同工具的优势，实现“1+1＞2”的效果，不仅大幅提高了破岩效率，而且延长了钻头寿命。

    针对地层倾角大的问题，他们采用“异型齿PDC钻头+垂钻工具+大扭矩螺杆”提速工艺，利用垂钻工具自动扶正特性，实现快速钻井，并控制井身质量。顺北16井单趟钻进尺超1200米，机械钻速达每小时12.5米，提速320%。

    针对地层软硬不均的问题，他们利用扭冲工具增加钻头吃入深度，防止钻头黏滑，延长钻头寿命，在顺北5-17H井收到单趟钻进尺超950米、机械钻速每小时5米、提速73%的良好效果。

    针对大尺寸井眼，他们将人工加压转为工具加压，保持钻头运动平稳，提高破岩效率。顺北53-5H井二叠系单趟钻进尺338米，机械钻速每小时5.5米。

    他们还优选新型扭力冲击器、垂钻工具、液力加压器等工具，多工具联合提速，两级工具协同破岩，使古生界钻井速度提高60%。

    此后，技术人员又在顺北53-5H井试验“PDC钻头+扭冲+螺杆+液力加压器”三级联合提速工艺，单趟钻进尺超780米，比邻井节省3趟钻，机械钻速提高210%。

    突破超深高温高压，打造管柱设计“黄金比例”

    完井是在钻井后下管柱，测试和安装井口。但是，常规完井工艺到了地下8000多米就“不灵了”，平均170摄氏度的高温和100兆帕的高压会导致工具变软，溶剂失效。

    技术人员认为，超深井完井要解决两个难题：一是有效坐封，二是下好管柱。

    首先是解决有效坐封问题。封隔器的外径只比套管内径小约8毫米，在顺北区块封隔器下深近8000米，下管柱一般需要3天。在漫长的3天里，技术人员要严格遵守操作规程，一个小的疏忽，就可能导致二次作业，大幅增加成本。

    超高温、超高压给封隔器坐封带来更大挑战。封隔器的胶筒、O形圈、密封件等需要选择耐超高温的橡胶部件。地层压力大，需要用钻井液建立井筒平衡，保障井控安全，但钻井液可能堵塞封隔器的传压孔，造成坐封不严。封隔器入井后受力不断变化，承压越高，失封风险越大。

    为此，技术人员采取了多种措施。一是使用耐高温的橡胶件，如顺北8X井使用了耐温204摄氏度的封隔器胶筒、耐温260摄氏度的O形圈和密封圈，均为国内外性能最好的产品。二是引进耐压105兆帕的封隔器，顺北4井的封隔器在高温高压条件下两轮次试验合格后，技术人员才放心入井施工。三是使用无固相完井液，如顺北8X井使用了比重1.35的氯化钙盐水，保证封隔器内部通道不被堵死。

    其次是解决管柱设计问题。顺北区块深部高温高压环境会导致油管强度降低，简单来说就是会让油管变软。一体化管柱既要保护套管，又要适应高产、低产、酸压各阶段工况。保护套管要求管柱下得尽量深，而酸压时为减少油管摩阻，管柱则要下得尽量浅。

    为解决“深浅两难”的问题，技术人员研究制定高压油气井完井管柱设计要求，对抗拉强度、抗挤强度、抗内压强度、相当应力等参数进行规范，并引入多壁厚、多尺寸油管，既保证管柱下入深度，又保证酸压时油管低摩阻。

    压裂“劈山开道”，酸化“铺路架桥”，为油龙腾飞修筑“天路”

    顺北区块地质条件复杂，地层非均质性极强，应力场模拟异常困难。几乎每口井都需对储集层进行改造和干预，油气采出之路山重水复、阻碍重重，有时井周油气近在咫尺，却如隔天涯。

    技术人员精准分析井下地质情况，巧妙运用各种溶剂，在疏和堵的转换里，用压裂“劈山开道”，用酸化“铺路架桥”，为油龙腾飞修筑“天路”。

    顺北油气田裂缝型油藏在钻井过程中，钻井液漏失严重，疏通渗进储层通道里的重浆，是储层改造必须攻克的技术难题。

    顺北52A井是顺北5号断裂带上的一口重点井，井深8100米以上，投资近亿元，钻完井期间漏失钻井液2800立方米，重晶石含量约260吨，测试未能建产。技术人员经过几个月的攻关，制定了“近井解堵+远井疏通”的酸化压裂方案，在该井近井制造高导流蚓孔群，在远井疏通深部裂缝，解堵效果显著。该井措施后日产油150吨、气6万立方米。

    顺北油气田钻井过程中，井眼轨迹穿过多个由基岩分割的小断裂，且井眼曲率较大，常常导致工具无法下入，需要采用无工具分段酸压技术。为此，技术人员建立起裂缝、断裂面、关联体的三维局部地应力场模型，确定不同缝宽暂堵标准，实施量化酸压，并采用“纤维+颗粒多级暂堵分段”技术，解决施工难题。该技术在顺北71井应用后，日产油450立方米、气2.5万立方米，新增资源量显著。

    近两年来，西北油田工程技术人员还研发应用各种新型压裂液体系：“可降解纤维+颗粒”体系，解决了工具分段下入困难的问题；“惰性酸液体系”让酸化有效距离增加2~5倍，解决了常用酸液高温下穿透距离短的问题。