2023年，中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司在南海東部海域恩平15-1油田完成了一口難度級(jí)大位移井EP15-1-A11H井。該井是我國(guó)海上第一口二氧化碳回注井，完鉆井深3709米，垂直深度只有894米，水垂比高達(dá)3.58，一舉打破本海域最淺大位移井記錄。
世界范圍內(nèi)，一般把——
水垂比≥2且
測(cè)深大于3000米的井
或水平位移超過(guò)3000米的井
稱(chēng)為大位移井
大位移井是鉆井行業(yè)的洲際導(dǎo)彈，像“貪食蛇”一樣向著我們想要的方向，在地下實(shí)現(xiàn)數(shù)公里外油藏的精確制導(dǎo)，指哪打哪，建立我們想要的人造地下油流“走廊”。
▲海上大位移井示意圖
大位移鉆完井技術(shù)，是當(dāng)今國(guó)際鉆井工程領(lǐng)域的高新技術(shù)，也是挑戰(zhàn)旋轉(zhuǎn)鉆井極限的高難度前沿技術(shù)。隨著水平位移和水垂比的不斷增加，大位移鉆完井面臨著許多嚴(yán)重挑戰(zhàn)，如：大斜度長(zhǎng)裸眼的不穩(wěn)定性與可安全延伸極限、水力循環(huán)的環(huán)境與壓耗控制、井下摩阻扭矩的嚴(yán)重性與控制能力、長(zhǎng)套管串下入難度與磨損嚴(yán)重性及鉆井設(shè)備能力的局限性與綜合運(yùn)用能力等。
▲世界范圍內(nèi)大位移井統(tǒng)計(jì)圖
中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司從1993年開(kāi)始鉆探第一口大位移井，30年來(lái)，累計(jì)在南海東部海域?qū)嵤┐笪灰凭?91口，在7大油氣區(qū)“遍地開(kāi)花”，實(shí)現(xiàn)了邊際油田及老油田擴(kuò)邊調(diào)整規(guī)模化開(kāi)發(fā)，成功盤(pán)活邊際地質(zhì)儲(chǔ)量超一億方，相當(dāng)于利用大位移鉆完井技術(shù)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)“大型油田”。30年來(lái)，通過(guò)大位移井技術(shù)開(kāi)發(fā)邊際油田，實(shí)施老油田調(diào)整改造，年均增油約100萬(wàn)方，累增油超3000萬(wàn)方，產(chǎn)量貢獻(xiàn)率約10%，相比水下井口開(kāi)發(fā)模式，單井建井成本平均節(jié)約1.06億元，191口大位移井累計(jì)節(jié)約投資成本約202億元。30年來(lái)，歷經(jīng)三個(gè)階段的發(fā)展，大位移井技術(shù)不斷地革新與沉淀，已經(jīng)成為深圳分公司一張靚麗的技術(shù)名片。
▲南海東部大位移井分布圖（油田/井?dāng)?shù)/占比/最深井深）
▲“中國(guó)近海高水垂比大位移鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)
01. 東海南部大位移井發(fā)展歷程
第一階段：從無(wú)到有—“用起來(lái)”
從1993年到2004年，以流花11-1、西江24-3等油田大位移井為代表形成南海東部大位移井技術(shù)，解決油田周邊衛(wèi)星區(qū)塊低成本開(kāi)發(fā)問(wèn)題，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了海上大位移井技術(shù)從無(wú)到有的突破。這一階段主要是外方擔(dān)任作業(yè)者，中方處于學(xué)習(xí)階段，蹣跚學(xué)步—先“用起來(lái)”，把井“打成”。
▲“大位移鉆井技術(shù)及其在海上油田的應(yīng)用”鑒定會(huì)
第二階段：穩(wěn)步前行—順順當(dāng)當(dāng)“走起來(lái)”，把井“打好”
從2005年到2017年，隨著井深增加，軌跡控制、井深極限理論研究、摩阻扭矩、下套管等諸多挑戰(zhàn)不斷出現(xiàn)，如何解決安全鉆進(jìn)與越打越深的矛盾問(wèn)題成為一個(gè)時(shí)間的攻堅(jiān)目標(biāo)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)理論研究及自主產(chǎn)品逐漸登上歷史舞臺(tái)。隨著體系完善，安全效果大幅提升，井深實(shí)現(xiàn)了突破。以流花11-1、惠州25-4、番禺10-5/10-8/11-5/11-6油田為代表的大位移井開(kāi)發(fā)模式，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的多項(xiàng)紀(jì)錄，形成中國(guó)海上大位移井鉆井工藝及相關(guān)配套技術(shù)，奠定了南海東部大位移井技術(shù)基礎(chǔ)。
惠州25-4油田大位移井，利用惠州19-2 平臺(tái)對(duì)6km以外的惠州25-4油田進(jìn)行開(kāi)發(fā)。從2005年開(kāi)始，共鉆1口探井和ODP階段的5口大位移生產(chǎn)井，加上3口大位移調(diào)整井，共8口大位移生產(chǎn)井。
圖片▲惠州25-4油田大位移井圖
▲中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士先后在南海東部交流大位移井經(jīng)驗(yàn)
番禺10-5/10-8/11-5/11-6油田大位移井開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，共完成7口井，平均井深6262米，其中PY10-5-A1H井深7646米，為中國(guó)海油擔(dān)任作業(yè)者實(shí)施的最深大位移井。在該項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，大量運(yùn)用新工藝和新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首次采用全程漂浮旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)下入9-5/8”套管，采用了連續(xù)循環(huán)閥鉆井技術(shù)、多次激活旁通循環(huán)閥技術(shù)等一系列新技術(shù)。
▲番禺10-5/10-8油田大位移井圖
第三階段：健步如飛—提速掛擋“跑起來(lái)”，把井“打快”
2017年以來(lái)，隨著大位移井技術(shù)的不斷成熟、井下復(fù)雜情況得到有效控制，結(jié)合區(qū)域發(fā)展需要，在國(guó)內(nèi)超長(zhǎng)延伸位移井需求有限的條件下，優(yōu)快大位移井成為南海東部重點(diǎn)攻關(guān)方向。以惠州、恩平及流花為代表，從系統(tǒng)上解決大位移井高投入問(wèn)題，通過(guò)體系提速，大位移井打的越來(lái)越快；周期最短5500米大位移井鉆井周期22.59天，周期最短6000米大位移井鉆進(jìn)周期32.58天；水下井口實(shí)現(xiàn)最大水垂比6.65。
下一階段發(fā)展方向：超淺、超遠(yuǎn)
超淺埋深大位移：隨著國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)和中國(guó)海油恩平15-1油田二氧化碳捕集、封存（CCS）示范工程的建成，中國(guó)海油將繼續(xù)加大科研攻關(guān)，推動(dòng)二氧化碳捕集、封存，向二氧化碳捕集、利用、封存發(fā)展，提高采油效率的同時(shí)解決二氧化碳封存的問(wèn)題，將鉆探一批超淺層大位移二氧化碳回注井來(lái)推動(dòng)“岸碳入海”示范項(xiàng)目落地落實(shí)，為后續(xù)油氣田開(kāi)發(fā)以及沿海高排放企業(yè)的大規(guī)模減排提供借鑒和指導(dǎo)，開(kāi)辟降碳環(huán)保新道路。
超深大位移：恩平21-4油田計(jì)劃鉆探兩口超深大位移井，井深分別為8872米/8383米，二維井，最大井深8872米，最大水平位移8125米，最大位垂比4.3。
02. 南海東部大位移井典型代表
1. 水下大位移典型代表：流花11-1油田
流花11-1油田位于香港東南方190公里，水深311米的海域，油藏埋深淺，泥線埋深僅約900米。1996年，油田建成投產(chǎn)，它的開(kāi)發(fā)建設(shè)采取了當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)海上深水油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，它的建成創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的三個(gè)首次和七個(gè)世界第一，曾被國(guó)際石油界譽(yù)為“明天的油田”。
從2003年開(kāi)始，先后獨(dú)立設(shè)計(jì)和成功實(shí)施了國(guó)內(nèi)首批次的超大水垂比的水下井口高難度大位移水平井，對(duì)流花11-1油田的3井區(qū)油藏進(jìn)行了高效開(kāi)發(fā)。先后連續(xù)刷新并創(chuàng)造了幾項(xiàng)國(guó)家與海洋的鉆井新記錄，以及世界最好成績(jī)，其中流花11-1-B3ERW4大位移井，井深6300米，垂深1229米（泥面垂深889.5米），水平位移5634米，水垂比達(dá)到4.58（按照大位移井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6963-2013定義，水垂比高達(dá)6.34），創(chuàng)造了中國(guó)水垂比最大的高難度大位移井的記錄(目前仍保持在水下井口環(huán)境下，創(chuàng)造出世界最好成績(jī))；創(chuàng)造了井深5000米最短鉆井周期33.77天的海洋鉆井記錄；創(chuàng)造了一只PDC鉆頭一次入井進(jìn)尺4380米的海洋最高記錄。
▲流花11-1油田開(kāi)發(fā)示意圖
2. 超長(zhǎng)延伸大位移典型代表：西江24-3油田
西江24-3油田大位移井，利用現(xiàn)有老設(shè)施西江24-3平臺(tái)（導(dǎo)管架）開(kāi)發(fā)距離平臺(tái)8km邊際油田，盤(pán)活邊際地質(zhì)儲(chǔ)量。累計(jì)鉆成6口井深8000米以上的大位移井，最大井深9238米。西江24-3-A14ERW井，創(chuàng)造當(dāng)時(shí)全井水平位移8062.7米、12-1/4”裸眼井段5032米、MWD/LWD實(shí)時(shí)傳輸接受信號(hào)深度9106米的三項(xiàng)世界記錄，9238米的完鉆井深及9-5/8”套管下深6752米，列居世界第二位。
▲超長(zhǎng)延伸大位移代表：西江24-3油田
▲XJ24-3-A14ERW大位移井在1997年打破兩項(xiàng)世界紀(jì)錄（9238米）
3. 優(yōu)快大位移典型代表：惠州32-5/惠州33-1油田
2019年利用惠州32-5導(dǎo)管架平臺(tái)聯(lián)合開(kāi)發(fā)邊際油田，對(duì)測(cè)深在5500-6000m級(jí)大位移井進(jìn)行提速提效，以實(shí)現(xiàn)降本提效，形成經(jīng)濟(jì)高效優(yōu)快大位移井，其特點(diǎn)就是打得快、周期短、費(fèi)用低。項(xiàng)目共鉆成10口大位移井，鉆井日效率169米/天，2500米當(dāng)量井深鉆完井周期14.28/2.27天，米成本0.74萬(wàn)元/米，累計(jì)10井次打破8項(xiàng)中國(guó)海油鉆完井紀(jì)錄。
▲惠州32-5/33-1油田大位移井圖
03. 南海東部大位移井特色鉆完井技術(shù)
技術(shù)一：大位移裸眼延伸井段不控速一趟鉆技術(shù)
考慮環(huán)空流速、流態(tài)、井型、巖屑及鉆井液性質(zhì)等因素，重點(diǎn)解決泥巖水化分散，通過(guò)采用飽和鹽水配置部分水聚丙烯酰胺水基泥漿體系，克服攜砂能力差，易出泥球、攜巖差等情況，避免區(qū)塊經(jīng)常出現(xiàn)的假縮徑、倒劃眼起鉆困難的等復(fù)雜情況，同時(shí)簡(jiǎn)化鉆具組合，提高鉆頭破巖效率提高機(jī)械鉆速等一系列工藝實(shí)現(xiàn)大位移井眼延伸井段一趟鉆技術(shù)。通過(guò)泥漿精細(xì)控制技術(shù)、泥灰?guī)r高效破巖技術(shù)、鉆具組合設(shè)計(jì)技術(shù)等技術(shù)手段，大位移裸眼延伸井段全程平均ROP（含灰?guī)r）可達(dá)到69.19m/h，斜深3500米以上井段ROP基本大于75m/h，做到全程不控速，突破了在裸眼大位移井延伸段需要通過(guò)控速保障井眼清潔理念，創(chuàng)造了5000-6000米深度大位移鉆井周期30天之內(nèi)完成記錄。
技術(shù)二：海水預(yù)斜井段極限快鉆及連續(xù)造斜井段深鉆技術(shù)
以時(shí)間就是安全為主要理念，通過(guò)大幅縮短表層預(yù)斜及連續(xù)造斜井段的暴露時(shí)間來(lái)保障井壁安全穩(wěn)定，通過(guò)海水快速鉆進(jìn)實(shí)現(xiàn)井眼暴露時(shí)間大幅降低，追求在井壁穩(wěn)定的安全極限時(shí)間窗口內(nèi)盡可能鉆深，配以優(yōu)化鉆具組合、短起下頻次以及快下套管等方法，形成海水快鉆技術(shù)體系。
通過(guò)優(yōu)選“牙輪加馬達(dá)”的鉆具組合，使用銑齒牙輪鉆頭保證足夠的鉆頭攻擊力，配合高造斜率馬達(dá)（彎角1.5°，理論造斜率8°/30m以上），大排量高鉆壓，能夠保證在大井眼疏松地層的連續(xù)造斜能力，同時(shí)能夠最大限度的提高鉆進(jìn)速度，極大的縮短了裸眼浸泡時(shí)間，形成連續(xù)造斜井段深鉆技術(shù)。
技術(shù)三：連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)
連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)可以在接單根或立柱期間，保持鉆井液的連續(xù)循環(huán)，從而在整個(gè)鉆進(jìn)或倒劃眼期間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度、不間斷的巖屑排出、改善井眼條件、提高復(fù)雜地層鉆井作業(yè)的成功率和安全性，是常規(guī)鉆井液循環(huán)方式的一次重大變革。該技術(shù)應(yīng)用效果顯著，在南海東部海域成功應(yīng)用13口井，成功率100%，ECD變化率小于2.5%。
▲2015年，國(guó)產(chǎn)連續(xù)循環(huán)閥鉆井系統(tǒng)應(yīng)用在PY10-5-A1H大位移井
技術(shù)四：全程漂浮旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)
全程漂浮旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)將頂驅(qū)下套管技術(shù)和漂浮下套管技術(shù)結(jié)合起來(lái)，在套管柱下入全程不灌漿，使套管柱漂浮在井筒鉆井液中，并借助頂部驅(qū)動(dòng)工具旋轉(zhuǎn)套管柱。全程漂浮旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)可以精準(zhǔn)控制上扣扭矩，避免套管絲扣損傷，減小套管下入摩阻，減輕套管柱載荷，豐富套管遇阻時(shí)處理手段，有效避免了井下復(fù)雜情況的發(fā)生，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)時(shí)效，降低綜合作業(yè)成本。
▲2015年，在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用全漂浮旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)，244.5mm套管一次性下深6114米。
技術(shù)五：含油鉆屑海上無(wú)害化處理技術(shù)
在海上平臺(tái)，含油鉆屑處理分為常規(guī)基礎(chǔ)固控處理以及深度固控處理兩個(gè)階段。第一階段的常規(guī)固控處理分為兩部分，一部分經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩機(jī)械脫離之后的鉆屑在現(xiàn)場(chǎng)利用甩干機(jī)將鉆屑表面游離態(tài)油類(lèi)物質(zhì)清除，含油率降低到5%以下排放，另一部分離心機(jī)從鉆井液中分離出來(lái)的微細(xì)鉆屑顆粒，常規(guī)機(jī)械分離無(wú)法將其含油率降低到8%以下，需要利用深度固控技術(shù)進(jìn)一步處理。2019年通過(guò)改進(jìn)無(wú)氧熱解析技術(shù)，采用機(jī)械離心組合電磁熱脫附方式，制定精細(xì)的熱脫附工藝，實(shí)現(xiàn)機(jī)械除油裝置、電磁感應(yīng)熱脫附裝置和尾氣凈化裝置的海上高度集成，首創(chuàng)了含油鉆屑海上無(wú)害化處理技術(shù)。處理后鉆屑含油量小于0.95%，滿足國(guó)家二級(jí)海域排海要求，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化處理，資源化利用，經(jīng)濟(jì)效益最大化，為解決海洋鉆探含油巖屑等危險(xiǎn)廢物無(wú)害化處理提供技術(shù)支撐和設(shè)備保障。近五年在海上平臺(tái)處理油基鉆屑約7700噸，直接經(jīng)濟(jì)效益3億余元。
▲海上電磁感應(yīng)熱脫附裝置
中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司深耕南海東部海域，經(jīng)過(guò)30年持續(xù)的科技攻關(guān)和實(shí)踐，敢為人先，勇立潮頭，形成了南海東部海域特色的大位移井安全高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)體系，樹(shù)立了國(guó)內(nèi)及行業(yè)新標(biāo)桿。在安全作業(yè)的同時(shí)，不斷潛心研究，使大位移井作業(yè)越來(lái)越快，實(shí)現(xiàn)了從“無(wú)”到“有”再到“優(yōu)”的不斷突破，并不斷嘗試向著埋深更“淺”，延伸更“遠(yuǎn)”進(jìn)行突破。
