国产导钻技术装备助力油气勘探取得新突破

近日，中国科学院A类战略性先导科技专项“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”（简称智能导钻），在位于塔里木盆地西部的TP259-2H生产井实钻应用中取得重要进展，通过自主研发的随钻方位电磁波电阻率成像测井仪和三维靶点精准导航技术，精准刻画地下油气层结构，引导钻头准确打入最佳开采点位，获得了高产工业油气流。

8月14日，中国石油化工股份有限公司西北油田分公司（以下简称西北油田）专程向智能导钻研发团队送去感谢信和锦旗。感谢信中写道：“智能导钻装备实钻进尺278米，累计工作时间229小时，砂岩钻遇率96.3%、测试油气产量45吨/天，验证了国产自研高端装备技术在薄层砂岩油气藏水平钻井的精度和可靠性。”

(相关资料图)

中国石化西北油田赠送智能导钻研发团队的感谢信和锦旗。受访者供图

针对现实难题开展联合攻关

塔里木盆地白垩系油气藏属于埋深超过4000米的“千层饼”结构，非均质性强，储层厚度只有2至5米，构造起伏超过10米，导致准确定位储层空间发育位置难度大，常规定向钻井技术对该类油气藏总体动用程度低。

在中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥院士和底青云院士带领下，智能导钻专项科研团队同西北油田勘探开发研究院、工程技术管理部和中石化中原石油工程有限公司（简称中原石油工程公司）相关团队，针对塔里木盆地白垩系油气藏的现实情况，开展联合攻关。

联合攻关团队基于“多尺度地质规律-多源地球物理探测-高精度油藏建模-精准定向钻井”多学科融合，利用智能算法建立了河道砂体、测井信息、三维地震和地质模型的关联关系，构建了油气藏米级尺度的“构造-岩性-成分”三维地质模型，预设多个钻前靶点，设计出水平井轨迹。

同时，他们还预测了可能钻遇多套地层的埋深、岩性和含油气性，计算出水平井的预测随钻曲线和含油气指标。

此外，联合攻关团队同负责作业的70188钻井队召开多次技术交底会，确定了智能导钻装备的地面设备安装、井下钻具组合、试验井段优选、复杂工况应对和人员配合等工作细节。

智能导钻系统“钻-测-传-控”四大子系统及应用场景。受访者供图

油气产量约达邻井5倍

2023年7月，智能导钻专项科研人员利用自主研发的智能导钻系统随钻方位电磁波电阻率成像测井仪，在该井开展了地质工程一体化作业，入井深度4260米，完钻深度4538米，在井下高扭矩、水平段托压、强振动冲击等复杂工况下展现出高可靠性和稳定性，测量的补偿电阻率、方位伽马、方位电阻率和定向参数等数据实时传输至地面决策系统，测量精度高，尤其对低阻地层具有较好的分辨能力，为现场井轨迹控制并精准钻遇优质砂体提供了实时参数。

三维靶点精准导航技术构建的钻前地震地质模型精度优于5米、靶点预测精度优于1米，随钻三维模型实时更新速度小于0.5小时，为水平井着陆和准确中靶提供了决策依据。最终，TP259-2H水平井砂岩钻遇率96.3%，测试油气产量45吨/天，验证了智能导钻高端装备技术在薄层砂岩油气藏水平钻井的精度和可靠性。

8月上旬生产测试显示，TP259-2H生产井日产石油13.5吨、天然气4.2万方，油气产量约是邻井的5倍，落实地质储量天然气5.1亿方、凝析油16万吨，实现白垩系舒善河组下2段储层的首次油气突破，为中国石油化工股份有限公司西北油田分公司(简称西北油田)勘探开发提供了新阵地，验证了“智能导钻”理论技术体系的可靠性，显示了其对我国深层油气高效低成本钻探的重要作用，对保障国家能源安全具有重要的启示意义。

智能导钻随钻方位电磁波电阻率成像测井仪入井照片。受访者供图

上百名科研人员，上百次井场试验

“我国油气资源丰富，常规石油地质资源量1080.31亿吨，天然气地质资源量78.44万亿方，其中深层或超深层油气地质资源量达671亿吨油当量，已成为我国油气重大发现的主阵地，要求我们寻求科学的应对措施。”智能导钻专项负责人朱日祥说。

为实现我国油气勘探开发高水平科技自立自强，破解深层油气资源勘探开发难题，中国科学院2017年在复杂油气藏高效勘探开发关键装备与核心领域前瞻布局，设立“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”A类战略性先导科技专项，由中国科学院地质与地球物理研究所牵头，联合中石化、中海油、中石油及相关领域大学共同攻关。

该先导专项旨在研发具有我国自主知识产权的新型智能柔性旋转导向和地质导向系统，攻克我国石油工业面临的最关键“卡脖子”技术，形成我国深层/超深层油气资源开发整体技术解决方案，实现深部钻井智能“巡航”，达到“圈得准”“定得准”“打得准”的目标。

通过数百位科研人员6年多的持续攻关，多支自研仪器历经上百次井场试验已完成技术定型，从原理样机和试验样机阶段，走向工程样机的持续迭代更新。

智能导钻专项总工程师底青云表示，本次塔里木盆地生产井实钻应用成功，是中国科学院“智能导钻”团队、西北油田和中原石油工程公司协同攻关的共同成果，是产学研用联合攻关模式的典范。智能导钻团队将同产业部门继续开展紧密合作，形成智能导向闭环技术装备体系，力争为我国深层或超深层油气高效低成本开发提供技术支撑。