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深地技术迭代提速 核心装备冲破壁垒

时间:2026-08-12 10:26 来源:2026年8月 作者:姜娜


近日,第四届中国深井超深井油气发展论坛在乌鲁木齐新疆国际会展中心举办。论坛依托cippe新疆石油石化装备展产业载体,以万米深层油气开发全链条技术革新为核心议题,集聚国内三大石油央企、装备制造龙头、高校科研团队、国际油服与环保企业专家。不同于常规会议交流,本次论坛透过现场技术成果分享,直击我国8000~11000米超深层勘探开发现存核心卡点,清晰勾勒出行业“四化”转型长期路线,为国内深地资源稳产保供提供技术解决方案与产业协同思路。
 
振威国际会展集团董事副总裁孙宇致辞中表示,塔里木、准噶尔、四川盆地万米油气藏已成为国家能源核心接替阵地,但高温、高压、高含硫等极端地层形成系统性工程难题。依托二十余年西北油气产业服务积淀,本次论坛跳出单纯技术展示范畴,以产业痛点为导向打通科研、制造、油田三方对接通道,推动实验室创新成果落地矿区,助力深层油气产业自主、智能、低碳转型。
 
顶层研判:行业转型大方向明确,四大短板亟待攻坚
 
中国石油科学技术协会副主席、中国石油大学(北京)钻完井技术与装备研究中心主任任秦永和指出,国内油气开发已经全面迈入深层、深海、非常规为主的“两深一非”发展阶段,未来十年超深层油气将成为国内新增储量主体,万米深井部署规模持续扩大。国内现已完钻6口万米深井,井下普遍面临200℃以上高温、最高240兆帕地层压力,高研磨地层、复杂断裂、高含硫储层叠加,传统人工钻井模式、常规装备性能已经难以适配严苛井下环境,电动化、自动化、数字化、智能化是行业不可逆转的发展主线。从全产业链发展现状来看,行业现存四大短板:万米智能钻机配套的井下高速传输系统、自主智能决策算法与国际先进水平存在明显代差;200℃以上耐高温密封、压电传感等核心关键材料长期依赖进口;适配260℃极端工况的长效钻井、固井材料体系尚未完全成熟;现有数字化体系多停留在基础数据采集阶段,AI风险预警、井场云端协同闭环管控体系尚未规模化落地。对此,行业明确了阶梯式升级与攻关路径,通过联动油田企业、装备制造单位、高校科研院所协同创新,分阶段补齐核心“卡脖子”技术,依托智能装备迭代升级筑牢国家深层油气资源安全屏障。
 

中国石油集团工程技术研究院有限公司副院长汪海阁结合国外超深特深井钻完井技术现状分析,8000米以深超深层“超高温、超高压、超高地应力、高盐、多套压力系统”等“四高一多”极端工况给钻完井工程带来诸多严峻挑战。他认为,从“十四五”攻关特别是万米科探井工程特色优势技术推广应用、智能装备与抗超高温高压钻工具、试油工具、井筒工作液等核心技术突破、精细、绿色、智能压裂技术攻关研发等三个层面系统推进、重点突破,强化大模型、人工智能技术应用,加强与AI工具深度融合,追“新”逐“智”赋能智能钻井、智慧试油,支撑超深特深井油气勘探开发高质量发展。

中国石油集团西部钻探工程技术研究院执行董事、党委书记伊明立足西部盆地万米井施工实践表示,超深层钻井工程的核心瓶颈集中体现在地层与工具设备的适配性不足。超深井硬岩研磨性极强、压力体系紊乱复杂,超长钻柱长期处于恶劣受力工况,叠加220℃以上极端高温环境,极易造成井下工具服役寿命大幅缩减、钻井提速困难、井下复杂事故高发。针对西部工区独特的施工痛点,他提出针对性攻关方向,持续优化万米级专属井身结构,研发适配极端工况的高效破岩工具、高强度抗疲劳钻柱、耐高温长效井筒流体,完善复杂地层风险预判、隐患治理成套技术,逐步构建适配西部盆地万米深井开发的标准化、成套化工程技术体系。

钻井全流程实战技术攻坚复杂地层核心难题

钻井作为油气开发前置核心工序,行业一线技术专家结合现场实战经验,围绕万米深井提速、井控安全、装备国产化等关键领域,梳理形成成套技术解决方案与迭代思路。
 
 
中国石油集团西部钻探工程技术研究院执行董事、党委书记伊明依托国内6口万米深井完整施工数据与事故案例,系统总结出当前万米钻井存在九大世界级工程难题,涵盖超大井眼钻头极速磨损、硬脆性地层井壁垮塌、超长钻柱剧烈震动断裂、地层压力预测偏差大、高研磨地层机械钻速极低、高温元器件失效、深部堵漏能力不足、窄压力窗口控压困难、深层改造配套工具不完善等。针对系列瓶颈,他提出十大中长期攻关方向,覆盖超大井眼专用提速工具、钻具全生命周期疲劳监测、地层压力精准预测、耐高温井筒材料、抗超高温高压系列提速工具、智能精细控压钻井系统等,为国内万米深井标准化、高效化施工提供完整技术路线。
 
 
中国石油集团西部钻探工程技术研究院执行董事、党委书记 伊明
 
 
中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院副院长崔海林聚焦准噶尔哈山山前带勘探工程难点分析,该区域火山岩、云质岩广泛分布,岩石抗压强度最高达3795MPa,地层可钻和研磨等级均在10级以上,复杂断层与异常高压层密集发育,早期深井钻井周期长、复杂事故频发、施工效率极低。通过地质工程一体化攻关,团队优化分层井身结构,自主研发高效PDC钻头、金刚石孕镶钻头与提速工具,配套复合盐钻井液体系、全电驱精细控压装备和52Mpa高压泵等关键装备,实现区块钻井周期缩短63.3%,累计落实4.73亿吨油气资源,大幅提升山前带深层勘探效益。同时,团队明确远期技术布局,持续攻关粒子冲击钻井、井下智能测漏等前沿技术。
 
 
中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院副院长 崔海林
 
 
渤海钻探塔里木钻井公司井控监督中心主任富强结合区域多年施工实践,梳理了塔里木碳酸盐岩深井的高危复杂工况特征。该区域溶洞、大型裂缝储集体密布,压力系数跨度极大,叠加高油气比、高硫化氢、井下岩爆等多重风险,极易引发套压突升、钻井液漏失、钻具落井等各类井下险情。他表示,适配该区块的标准化井控防控体系,是塔里木油田多年来甲乙方团队协同攻坚、持续沉淀形成的成套技术成果。依托各方海量现场处置经验与技术迭代积累,行业逐步建立起高风险井三级研判机制,持续迭代升级高压应急配套装备,不断优化精细化控压及特殊工况压井工艺,形成适配多类复杂场景的标准化处置流程,系统性筑牢区域超深井安全生产防线。
 
宝鸡石油机械有限责任公司中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司一级工程师陈思祥梳理了国内万米钻机国产化迭代成果,目前国内钻机已完成9000米、12000米、万米级智能钻机三代技术升级,新一代智能钻机搭载九大自主研发智能模块,实现井口少人值守、高危工序自动化作业,逐渐实现工程推广应用。他同时对标国际顶尖装备坦言,国内在井下高速数据传输、高精度传感器、自主智能算法领域仍存在差距,未来国产钻机将朝着全机器人作业、井上井下闭环自动驾驶、轻量化低碳机型方向持续迭代。
 
测井与新材料:破解井下感知“卡脖子”底层材料
 
测井是深层油气精准识别、井筒质量评价的核心工序,耐高温仪器、核心传感材料长期制约超深层勘探精度,本次论坛多项国产化技术成果实现关键突破。
 
中石化经纬公司测井工程高级专家臧德福聚焦超深层测井难题,系统梳理测井装备超高温高压核心技术。针对万米井下超高温、长距离信号衰减、仪器易失效等行业痛点,团队完成超高温高压测井装备专项攻关。通过创新多层保温结构与低功耗电路设计,自研260℃超高温测井仪、230℃钻输直推存储测井系统在信科1万米井完成全维度测井作业,精准获取万米深层地质评价数据。后续团队将持续迭代高温远探测成像、井下AI智能处理设备,进一步提升超深层储层识别精度。
 
臧德福结合万米深井实测经验表示,8000米至11000米超深层工况复杂、储层非均质性强,常规测井设备耐温耐压不足、信号衰减严重、探测精度有限,难以满足深层精细评价、裂缝刻画与井筒质量检测需求。他剖析了极端环境下仪器稳定性、传感精度、数据保真度等核心短板,提出需持续迭代超高温高压集成化测井系统、高精度成像技术与井下智能校正技术,构建适配万米级深井的成套测井技术体系。
 
西安交通大学教授、江瓷电子(苏州)有限公司创始人徐卓立足声波测井核心材料瓶颈分析,传统压电陶瓷耐温上限仅180℃,无法适配万米深井高温工况,高温性能衰减、信号失真问题突出。团队自研新型压电陶瓷体系,将材料居里温度突破至420℃,可在260℃极端环境下稳定工作,依托新材料研发的高温声波换能器与陶瓷电容器已完成万米井现场实测,补齐了国内高温声波测井核心材料国产化短板。

 

超高温完井与特高压井口技术筑牢井筒长效根基

完井固井、高压井口装备直接决定油气井全生命周期密封完整性与安全生产能力,本轮技术成果有效破解超深层井筒长效管控难题与进口依赖困境。
 
中石化工程技术研究院集团公司高级专家周仕明针对230℃、175MPa极端工况下水泥石强度衰退、环空带压、密封失效等难题,研发出适配超深层的耐高温防窜水泥体系、高温强度稳定剂与配套外加剂,搭配大载荷尾管悬挂器、分级注水泥器与精细控压固井工艺,形成成套超深井固井解决方案,已在多口万米井应用。远期将布局智能自修复水泥、光纤井筒在线监测技术,实现井筒全生命周期智能管控。
 
 
中石化工程技术研究院集团公司高级专家周仕明(由中国石化石油工程技术研究院有限公司高级专家杨红歧代讲,图中为杨红歧)
 
周仕明聚焦万米超深层固井四大核心难题,即高温、高压、大温差、油基钻井液界面污染,指出传统固井工艺存在界面胶结差、水泥韧性不足、长效密封失效等通病。通过迭代优化耐高温防窜体系、界面改性技术与自适应固井工艺,形成适配超深层复杂工况的成套技术方案,有效解决超深井环空窜通、长效密封失效痛点,为万米油气井长效稳产提供技术支撑。
 
中石油塔里木油田油气工艺研究院院长冯少波介绍称,此前国内175MPa超高压井口装备进口周期长、费用高,制约超高压油气藏储量动用。通过11家单位联合攻关,国内成功攻克采气树、防喷器组及控制系统、节流压井管汇、套管头、电动油嘴等五大核心装备,实现175MPa全套井口装备100%国产化。设备通过性能评测,已在塔里木盆地成功试验,彻底打破国外垄断,实现超高压井口装备自主可控。
 
  
中石油塔里木油田油气工艺研究院院长  冯少波
 

超深层储层改造技术赋能深层储量高效动用

新疆油田采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)采油气工程高级专家许江文针对准噶尔盆地7000~9000米超深层高压、致密、施工泵压极限高的特点,提出差异化储层改造思路。依据裂缝发育特征分类定制压裂方案,配套低摩阻高温压裂液与智能机组,建立管柱安全评价体系,实现多口超深井高产突破。中长期来看,行业需持续攻关260℃、260MPa极端工况井下压裂工具,进一步释放深层储量潜力。
 
 
许江文结合准噶尔超深层试油压裂实践认为,区域深层高温高压特征显著、储层非均质性强、施工安全窗口窄,常规试油与压裂工艺适配性不足。他总结现有技术应用成效,梳理工艺、工具、改造均匀性等短板,提出需持续优化低伤害压裂液、极限工况高压试油工艺、精细化分段改造技术,完善深层试油压裂安全管控体系,持续提升深层储量动用效率与单井产能。
 

数字化平台与智能井筒流体贯穿全流程提质增效

贝克休斯建井集团钻井技术支持专家王冬介绍了国际成熟的边-端-云一体化智能钻井架构,通过井场边缘、现场控制、云端数据三层协同,集成摩阻分析、岩屑监测、自动定向、地质闭环导向等智能模块,可实时预警井下风险、智能优化钻井参数,实现钻井半自动驾驶。该数字化体系已在海内外深井规模化应用,为国内钻井智能化升级提供成熟参考范式。
 
  
贝克休斯建井集团钻井技术支持专家  王冬
 
中国石油大学教授董腾飞(代表蒋官澄教授团队)围绕钻完井液智能化升级提出全新思路,打破传统流体被动适配地层的局限,原创自封堵、自强化、自修复三类智能体系,搭配钻完井垂直领域AI大模型,可自主感知地层变化、动态调控流体性能。该技术以水基体系替代高价油基产品,有效缩短钻井周期、降低深层开发成本,具备大规模推广价值。
 
中海油服油田化学研究院副院长兼首席钻完井液研发工程师耿铁针对海上超深大位移井独有工况难点分析,海上深井存在井筒延伸长、摩阻扭矩大、井壁稳定性差、海水高矿化度污染、储层保护要求严苛等突出问题,常规井筒工作液难以适配。通过持续技术迭代,团队优化形成低摩阻、强防塌、耐高盐、低伤害的专用工作液体系,配套大位移井润滑防卡、长效稳壁、储层保护成套工艺,补齐了国内海上超深大位移井筒流体技术短板。
 

油田绿色环保配套技术助力产业低碳转型

江苏治水有数环保科技有限公司总经理/博士刘雪菲针对油田采出水、压裂返排液高矿化、高含油、高COD、乳化难降解的行业痛点,推出适配高寒油田的臭氧催化氧化撬装式短流程处理装备。设备依托耐高盐催化材料实现高效污染物降解,无需复杂生化单元,出水稳定达标可回注,具备占地小、运维成本低、污泥无害化、远程可控等优势,适配新疆油田作业工况,为深层油气绿色低碳开发提供配套技术支撑。
 
本次论坛不仅是一场技术成果集中展示,更是我国万米超深层油气产业发展现状的一次全面复盘与趋势研判。业内专家达成共识,当前我国万米深井钻探、装备制造、材料研发已取得系列标志性国产化突破,但耐高温核心材料、井下高速传输、自主智能算法等底层技术短板仍制约产业发展上限。未来行业将紧扣电动化、自动化、数字化、智能化转型主线,持续深化产学研用协同攻关,分层补齐关键核心技术短板,全方位提升8000至11000米超深层油气安全、高效、绿色开发能力,持续夯实国家深层油气资源保障底座。
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