深层油气资源是我国油气重大战略接替领域，39%的剩余石油和57%的剩余天然气资源分布其中，我国陆上深层超深层油气勘探开发整体处于全球领跑位置，且资源丰富但探明率低，剩余潜力大。从国家战略发展层面，习近平总书记在全国科技创新大会明确提出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。
 
深井超深井对技术装备提出更高要求
 
国内油气勘探开发向深发展，超深层钻探面临复杂的地层条件和极端的井筒环境，给钻井工程技术带来严峻挑战。储层埋藏深，如准噶尔南缘6,000-9,000米、塔里木6,000-10,000米等，导致管柱超重、钻机负荷大等问题，需要8000米以上超深井钻机设备等；超高温（170-210℃）、超高压（140-180MPa）要求井下工作液和工具仪器具备高耐温耐压性；压力系统复杂、窄密度窗口，易引发井漏、井控风险，需高效防漏堵漏技术；还有高陡构造、膏盐层、砾石层等特殊地层，分别带来易斜、井壁垮塌、钻速慢等难题，对应需要防斜打直、井壁稳定、个性化钻头装备。“十四五”以来，渤海钻探深井钻探成果显著。
 
2021年以来，完成风险探井51口，6,000米以深井290口，其中8,000米超深井67口，9,000米特深井6口，有力保障了各油田深层超深层油气勘探开发目标实现。在钻井周期上，2024年6,000米以深井平均钻井周期119.11天，相比2020年210.09天缩短43%；8,000米以深井平均钻井周期143.24天，较2020年286.63天节约50%。还连续刷新塔里木满深区块8,500米以深井钻井周期指标，满深72-H10井钻至8,534米仅用80.92天，创国内8,500米以深超深井最短钻井周期纪录。在各盆地勘探中，塔里木盆地“十四五”以来累计完成探评井93口，区域占比51%，打成一批“1字号井”“高产井”，创造一批“高指标”；河套盆地打成河探1井、河探101井、隆华1井、蒙探1井等，助力华北油田巴彦区域原油上产200万吨；准噶尔南缘2021年天湾1井首次在8,000米以深获得高产油气，2024年清北1井（井深9,056米）创新疆油田最深井纪录，推动该区域勘探突破。
 
深井超深井钻探技术装备的应用情况
 
先进装备筑牢根基。渤海钻探钻机装备升级：“十四五”期间，升级配套52MPa高压钻井泵337台（含1600HL高压钻井泵219台、2200HP及以上钻井泵118台）、70MPa高压管汇91套、105MPa以上防喷器组17套（140MPa防喷器组3套、105MPa防喷器组14套）、大通径高效液气分离器15套，还升级配备二层台机械手等，提升自动化水平和作业效率。2015-2018年完成6,000米超深井128口，2019年完成首口8,000米以上超深井克深21井（8,098米），2023年完成首口9,000米以上特深井果勒3C井（9396米），累计完成8,000米以上超深井54口、9,000米以上特深井6口，2025年1月又完成2口9,000米特深井。
 
精细控压装备迭代。渤海钻探形成“钻-测-固-完”一体化精细控压钻完井工艺技术，“十四五”以来在深井应用25口井，钻井液漏失量降低65%，复杂处理时效降低70%，固井合格率提升10%以上。如清北1井实现最高控压10.5MPa，其控压装备额定工作压力35MPa，工作压力14MPa，控制精度±0.1MPa等。钻井液地面冷却装备创新。渤海钻探设计冷却、循环水散热和循环水罐三大模块，形成钻井液-水-空气能量转换散热技术，处理能力2m³/min以上，钻井液地面降温超40℃，井下循环温度降低8-15℃，高温环境下定向仪器故障率下降25%。如官页5-1-4H井钻井液出口温度由76℃降至53℃，井底温度由129℃降至120℃。渤海钻探系列钻井提速特色工具助力降本增效，如垂直钻井工具改进，全面对标国外先进工具，实现“核心技术自主化、加工制造国产化、技术服务产业化”，形成VDT6000、VDT5000、VDT4000、VDT3000四大垂钻工具序列，耐温从150℃提升至175℃，耐压从140MPa提升至175MPa，应用井深从3,000米提升至5,000米，井斜控制小于0.5°。
 
“十四五”期间累计施工145井次、进尺18万米、总入井时间6万余小时，在泥岩地层、砾石地层等实现高进尺且井斜小，工具入井最深达5,539米。定向仪器自研成功。渤海钻探打造第二代BH-LWD平台，集成多种功能，耐温200℃，仪器数据传输速率提高1.5倍以上，信源8井创斜深最深（9545米）、造斜点最深（8,800米）亚洲纪录。还研发多种定向仪器，“十四五”期间在塔里木、河套、准噶尔三大盆地多口井应用，最高温度达190℃。渤海钻探提速工具扩容,形成减震提速、冲击破岩等五大类12种钻井提速工具，耐温175℃、寿命200小时，“十四五”期间在6,000米以深井累计应用75口井，平均机械钻速提高23.8%。其中水力振荡器、多功能液动冲击器、高速陀螺钻具阻尼器通过集团公司鉴定，认定为国际先进水平，部分国际领先。
 
高速陀螺钻具阻尼器可有效抑制横向振动，在多油田应用42井次，平均机械钻速提高19.7%；轴扭双向减震器可缓解轴向和扭转振动，在四川、新疆应用52口井，平均振动加速度幅值降低35%以上；全液压随钻震击器可无级调节震击吨位，在264口井应用，最长使用时间824.5小时，最高入井温度183℃。特色钻井液保障安全钻井。渤海钻探自主研发四十多种核心处理剂，形成BH-WEI复合盐钻井液、BH-OBM油基钻井液和BH-KSM钾盐聚磺钻井液三类特色钻井液体系，抗温达220℃，最高密度3.0g/cm³。BH-WEI具有高温增效等特性，2021年保障河探1井安全高效钻井，创集团公司水基钻井液最高密度2.55g/cm³纪录，“十四五”期间应用井数和服务进尺逐年变化，2024年完井140口，服务进尺51.71万米。BH-OBM致密封堵性强等，2024年助力清北1井完钻，该井为淮噶尔盆地首口突破9000米特深井，“十四五”期间应用井数和服务进尺也有相应变化，2024年完井13口，服务进尺3.4万米。创新集成技术突破日进尺极限。
 
渤海钻探充分发挥钻井装备能力，科学强化钻井参数，集成综合提速技术，在塔里木区域钻井参数提高30%，机械钻速提高40%，推动日进尺突破。如满深7-H7井131/8″井眼通过参数强化，平均机械钻速对比邻井提高45.5%；克深3,104井171/2″井眼参数强化后，平均机速对比邻井提高40.2%。还秉持“五大两高”提速理念（大钻压、大排量等），推广“四合一”提速技术（个性化PDC钻头等组合）和“预弯曲”提速技术（异形齿PDC钻头等组合）。防漏堵漏技术助力高效施工。“十四五”期间，渤海钻探BH-PBS随钻封堵强化井眼技术应用206口井，清北1井四开承压能力提高0.08g/cm³；BHCYQ高承压自适应桥堵技术应用68口井，隆华1井五开承压能力提高0.43g/cm³；堵漏专用混输装置应用6口井，节约堵漏作业时间235小时。BH-PBS抗温180℃，可填充孔隙；BH-CYQ抗温220℃，可实现广谱自适应封堵；堵漏专用混输装置最大泵压13MPa，解决大颗粒泵送等问题。
 
综合复杂处理技术提升处理能力。渤海钻探攻关形成160℃、140MPa高温高压爆炸松扣工艺，最深作业7,253米；形成高效磨铣开窗侧钻技术，满足高强度套管开窗需求，最深作业7110米。测卡井下仪器最高工作温度200℃、压力207MPa，精度±1.5m；爆炸松扣作业最高温度160℃、压力140MPa。在多个油田实现多项工程纪录，如塔里木油田满深4-H3井、满深705-H8井等。渤海钻探持续升级固井技术。渤海钻探持续攻关抗高温水泥浆体系，研发30余种核心外加剂，形成高温高密度水泥浆体系，最高密度2.60g/cm³、抗温220℃、沉降密度差±0.05g/cm³，在深井超深井累计施工785井次，其中8,000米以深39井次，9,000米以深1井次，创10项施工纪录。
 
在塔里木、准噶尔、河套三大盆地均有应用，如塔里木盆地克深24-6井水泥浆密度2.60g/cm³。固井工具方面，性能大幅提升，研发尾管悬挂器、分级注水泥器、漂浮下套管工具等7类百余种完井工具，耐温220℃、耐压70MPa。机械型尾管悬挂器完成千余井次应用，最大井深7,983米；机械型分级注水泥器最大应用井深4,500.03米；漂浮下套管工具反向承压50MPa，在信探1H井应用。渤海钻探研发数智钻井构建科学决策平台，研发BHDML3.0智能综合录井仪无线实时采集百余种参数，集成15种工程应用系统，在80余口深井应用，如独探1井钻至6,507米时，提前6米预报溢流风险。同时，渤海钻探“十四五”期间，构建了“数据湖”，11,093口井数据入湖，准确率98.5%；开发“江海智钻决策系统”，实现钻前预测、钻中监控、钻后总结，深井年均应用超100口井，现场符合率84%以上。如光明1井准确预测高压水层，优化井身结构，减少复杂情况。
 
未来渤海钻探的技术装备攻关方向
 
前期各大钻探企业在深井超深井钻井方面虽有进步，但仍存在地质工程“融”得不深、钻井利器不够“尖”、部分地层钻井速度不够“快”、钻井过程不够“智”等问题。未来将围绕“融、尖、快、智”持续攻关，推进地质工程一体化、培育4种利器、实现革命性提速30%、加强数智化应用，助力国内油气勘探开发向万米深层全面进军。推进地质工程深度融合。针对地质工程软件系统集成度低等问题，健全地质信息系统，研究新型试验分析方法，整合物探、测井等多维度信息，构建区域地质信息数据库；丰富工程应用场景，实现钻具震动预测、钻井风险识别等；拓展地质资料应用领域，用于复杂层系风险预警、PDC钻头优选等，提升风险预测与管控能力。
 
打造尖端核心利器。针对工具耐温性和稳定性问题，推进大尺寸垂直钻井系统试验与定型，升级BH-VDT综合测试评价系统，开展175℃/175MPa小尺寸垂直钻井系统试验；攻关耐温220℃轴扭双向减震器、高速陀螺钻具阻尼器、全液压随钻震击器以及耐温175℃可控电爆炸松扣工具，提升垂直钻井系统服务能力，支撑深层超深层规模效益开发。推进革命性提速。在提高破岩效率上，加强抗冲击高性能个性化PDC钻头攻关，提升大扭矩螺杆工作能力和寿命，扩大相关提速工具应用规模；在严控事故复杂方面，推广钻井液深度净化装备，攻关高温高密度钻井液封堵剂等，推动工程地质一体化，提升三压力预测精度，挖掘钻井速度与时效潜力。
 
推动数智化钻井。目前渤海钻探基本实现信息化、数字化钻井，局部实现自动化作业，但整体数智化仍处起步阶段。未来将围绕井下工程参数测量（研发井下工程多参数随钻测量短节等）、数据高速传输（研发高速泥浆脉冲信号传输系统等）、钻井装备智能控制（研发钻进自动控制系统等）持续攻关，实现数字井筒构建与钻井闭环控制。随着深地战略向万米级挺进，未来5~10年将迎来革命性突破，井深目标直指15,000米。将从三方面发力：一是推进极端环境工具革命，研发耐温250℃+、抗压240MPa+的原创性超强复合材料钻具，突破耐蚀抗磨技术；二是实现智能钻井系统跃迁，构建“地质-工程-装备”全链路智能闭环，依托量子传感实时感知地层应力场，AI动态优化钻井参数，借助数字孪生平台实现井下工具“超视距操控”，降低万米深井复杂事故率50%；三是推动自主技术体系破壁，攻关非平面轨迹智能导向等卡脖子技术，形成深部钻探“中国标准”，探索地热能-油气协同开发等原创模式，构建深地钻探体系，为国家能源安全注入深部新动能。（本文根据渤海钻探钻井高级专家李贵宾的发言内容整理。)