？跃进3-3XC井全景。 吴 昉 摄

江汉石油工程员工在跃进3-3XC井施工。 李知聪 摄

    □本报记者 王福全 通讯员 杨卫星

    “开井！”11月15日，中国石化“深地一号”部署的跃进3-3XC井点火测试，获得高产油气流。更令人关注的是，这口井是在生态保护区外部署的井位，开采3400米以外胡杨林下的超深层油气资源，完钻井深9432米，刷新了亚洲最深井斜深和超深层钻井水平位移两项纪录。

    中国工程院院士、中国石化石油勘探开发研究院院长郭旭升表示，该井成功钻探再次证明中国深地系列技术已跨入世界前列，为进军万米超深层提供了技术装备储备。

    上天不易，入地更难。在国际公认的钻井13项难度指标中，塔里木盆地有7项名列第一。这口亚洲最深井诞生过程中都遇到了哪些难题？又是如何被攻克的？

    工程难度国内外罕见

    集智设计“实现路径”

    2023年初，当西北油田计划部署跃进3-3XC井时，油田工程技术管理部经理刘湘华和同事们感到“压力山大”。

    2018~2020年，西北油田退出了在塔里木盆地相关自然保护区的所有油气生产设施，并完成了原有场地复垦、生态恢复等工作。这意味着，这些生态保护区范围内的油气资源无法直接开采。

    就这样放弃？大家不甘心。

    西北油田创新油气开发思路，决定探索采用超深大位移技术来解决这个难题：让钻头在地层下拐个弯，开采胡杨林下的油气资源。这是在采出更多油气资源和保护生态环境之间找到的最佳方案。

    方向确定，但落实起来困难重重。

    “根据全球长位移井难度图版划分，跃进3-3XC井属于国内没有、国外少有的超高难度井。”刘湘华说，“这口井垂直深度超过7200米、水平位移超过3400米。我们除了要解决超深井具有的地质结构复杂、高温、高压等难题，还会面临大位移水平钻进导致的套管下入难、岩屑在水平段易形成‘岩屑床’等新问题。新老问题叠加，工程作业难度倍增。”

    西北油田决定“集天下武学之大成”解决这道难题。他们牵头主导，整合国内外优质资源和先进技术，充分论证这口超深大位移井的技术可行性，明确安全钻进、定向施工、套管下入等风险难点，分类制定针对性解决措施，全力保障钻井作业顺利进行。

    在超深层实现大位移延伸的关键，是选择造斜点的位置和轨迹优化设计。

    西北油田委托多家技术团队开展“背靠背”方案论证，重点围绕大位移井轨迹优化和位移延伸能力综合分析，同时组织行业专家进行多轮次研讨，最终明确在三开井段造斜有利于安全快速成井，并优选出最佳造斜点的位置。

    “西北油田还进一步强化了地质工程一体化协同优化工作，尽力避开二叠系火成岩裂缝区、志留系雁列断裂带与桑塔木组泥岩破碎带，降低塌、漏等工程风险。同时，我们在先进装备保障、钻井参数优化、套管安全下入、衬管支撑优化等方面开展了多次专题研讨，从设计源头上全方位保障钻井方案的可行性、有效性。”刘湘华说。

    攻关解决现场难题

    迭代升级超深大位移钻井技术

    “5月1日开钻，钻头穿越地表厚砂层，到达地下1500米处的硬质岩层。”

    “6月19日，开钻后50天井深达5340米，钻头开始转弯，逐步调整为水平钻进。”

    “7月22日，开钻后81天井深达7087米，钻头已经完全处于水平状态。”

    “10月26日，完钻井深9432米，水平位移达到3439米，刷新两项亚洲钻井纪录。”

    …………

    春季下钻，初冬收获。仅177天，跃进3-3XC井安全成井。每一个节点顺利推进的背后，都离不开工程技术人员的艰辛努力。他们虽然给跃进3-3XC井设计了周全的“成长规划”，但这口井就像一个调皮的孩子，总会闹出点“出格”的事儿。

    最大的难题还是出现在三开大位移、大斜度井段的部分。

    由于水平位移距离增大，钻头垂直钻进到造斜点的位置时，需要依托井壁的力量改变方向，向斜侧方钻进。这就类似于人用膝盖顶住墙壁，向后抬起绑着沙袋的小腿。小腿抬起的角度越大，沙袋越重，墙壁受到来自膝盖的力量就越大。

    在实钻过程中，大角度的井斜加上钻具的重量，导致钻具在三开超深层大位移井段产生了剧烈振动。

    “在井深8278米以深产生较大振动，大幅增加了旋导工具失效的风险，给继续进行稳斜钻进带来很大影响。”西北油田石油工程技术研究院钻井研究所所长于洋介绍。他和同事们充分研判，论证提前下套管进行中完作业解决振动问题的可行性。

    当时钻进的点位距离钻井方案中设计的中完作业井深还差800米。如果提前中完作业，那后段作业完成后，还要再下一层套管，封固目的层之上易塌的泥岩层。

    “在这种情况下，再要进行目的开次的钻进，就必须将原设计中149.2毫米的钻头换成更小的尺寸。钻具小、柔性大，在超深层施加钻压就更加困难，不仅会影响钻井效率，而且会导致实现大位移目标更加困难。”于洋说。

    工程技术人员进一步分析井下振动数据，测算出最优施工参数区间，通过实时调整钻井参数，避开钻具共振频率，同时借鉴国内外处理振动的经验，配套相关减振工具，多措并举减小井底钻具组合的振动幅度。这一套“组合拳”收得了良好效果，振动问题得到有效解决，避免了因提前下套管带来的一系列问题。

    进行水平井作业，岩屑在水平段易形成“岩屑床”，会导致出现卡钻、提前完钻、套管无法下至预定井深等多种问题。水平钻进距离越长，这些风险就越大。

    传统的处理方法是通过提高排量、定期短起下钻、通井，以及打稠塞等工艺清洁井眼。由于对井眼清洁缺乏科学、系统的认识，这些工艺方法无法实现量化，经常会带来较高的隐性成本，包括要控制机械钻速，延长划眼、循环、起钻时间等。

    技术人员经过扎实的基础研究和试验，对井眼清洁的多个关键要素和环节进行了优化。他们将钻头的转速提高，搅动井眼下部岩屑转移到上部高流速区域，同时优化钻井液性能，拓宽高流速区域的“车道”宽度，提高岩屑运移效率。他们还通过摩阻扭矩、地面泵压等数据实时分析岩屑情况，调整钻井液性能和钻具组合，优化出最佳的钻井液循环时间和钻具作业参数，实现了多方作业平衡运转。这不仅有效避免了因“岩屑床”引起的卡钻、垮塌等复杂事故，而且减少了短起下钻的次数，大幅提高了钻井时效。

    “我们不仅在解决各类难题中获得了新经验，而且多项工艺技术实现了迭代升级，形成了超深大位移系列技术。”刘湘华说，“这些新技术将为生态红线区、水库区，以及国内类似油气资源高效动用提供借鉴。”

    优化管理提质增效

    打造“深地一号”示范工程

    跃进3-3XC井部署之初，技术人员发现,在中国石化矿权区域内部署井位，存在靶点靠近火山口、过路地层纵向发育大断裂、定向钻遇小断裂、大井眼超长定向且井底位移距离超过5000米等多项突出问题，工程作业难度极大。

    西北油田与塔里木油田将“中-中”合作范围由技术合作拓展到资源借用，利用对方矿权部署井位。在新合作模式下，跃进3-3XC井的设计水平位移距离缩短为3400米左右，极大降低了施工难度，更好地保障了国家能源安全、保护了生态环境。

    在井场规划中，西北油田通过优化井位减少工程用地，在同一座井场上先后部署了跃进3-1XC、跃进3-6XC和跃进3-3XC等3口井，节约用地41亩，相当于4个足球场大小。同时，西北油田采取钻探一口、投运一口、平移井架再打一口井的作业方式，边施工、边总结、边提升、边应用，不断完善和丰富超深大位移系列技术。目前，3口井全部获得高产油气流，累计生产原油达到5.8万吨，增加可采储量31万吨。

    跃进3-3XC井钻井工程各项作业涉及12家施工队伍、现场作业人员120余人、主要设备30余套。西北油田牵头成立了“跃进超深大位移井区”现场施工项目组，下设运行、技术、施工、保障、监督5个工作组。他们将“把控过程管理、实现技术目标、形成标准化模板”作为工作重点，坚持突出甲方主导、统筹规划、合作共赢，建立了高效协调运行机制，充分发挥各参战单位优势，全力保障了重点井安全高效钻进。

    “在西北油田的主导下，我们坚持以甲乙方联合办公一体化提高管理质效。各开次开钻验收和施工方案审查均由甲乙方专家领导成立的验收指导组联合负责，甲乙方共同制订下一步施工计划，甲方对现场组织管理和施工方案落实提出要求，乙方提高作业执行力，切实做到目标一致、发力同向，最终顺利实现了这口超深大位移井安全成井并获得高产油气流的目标。”江汉石油工程钻井二公司副经理李锦峰说。