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  “十四五”及未来相当长一段时间内,一批影响深井超深井安全快速钻井的关键核心技术卡点急需突破,实现高端装备工具的自主可控;绿色低碳钻井、清洁生产和本质安全是时代的主题和行业的遵循,已成刚性需求;提质增效、高质量发展需要数字化智能化技术支撑转型发展。目前,我国正从以下几个方面重点攻关并持续推进:

  围绕深井超深井打成打快打好,重点研发深井自动化智能化钻机及配套装置、高效PDC钻头和智能化钻头、极端条件下深井超深井井筒工作液、随钻前探等尖端技术,研制智能控压钻井技术与装备、井下故障复杂智能识别与早期诊断、井下多参数实时测量与智能优化控制技术、数字化智能化建井技术等,发展耐高温抗高压的工具、仪器和井筒工作液材料,开发抗高温大扭矩长寿命井下钻具、随钻扩眼与膨胀管裸眼封堵等,持续提升传统技术的可靠性,提高深井超深井安全优快钻井的能力,提升钻井工程设计软件及远程技术支持水平,推进钻井由传统作业方式向实时决策支持作业方式转变。

  紧密围绕勘探开发主体技术需求和深井超深井打成打快打好面临的关键技术瓶颈问题,持续开展钻井技术攻关。高温大温差水泥和韧性水泥技术继续保持国际领先水平,气体和欠平衡钻井技术、井筒压力自适应控制、高温高密度油基钻井液和高性能水基钻井液、连续管装备与作业技术等继续保持国际先进水平;自动化智能化钻机、井下信息高速传输技术、随钻前探技术、电动钻具钻井系统、PDC高效钻头和材料等技术、随钻扩眼及膨胀管裸眼封堵技术、复杂深井救援等实现重大突破。掌握万米超深井、特超深井钻井技术,支撑超深层勘探开发,大幅度提高复杂井钻探成功率和钻井速度。

  发展第三代自动化钻机,攻关智能钻井关键技术,随钻扩眼和膨胀管裸眼封堵、电动钻具钻井、智能控压等取得重大突破,持续发展完善深井高速信息上传系统,实现重大装备的健康管理和远程监控维护。自动化钻井装备与高端工具、软件方面,“十四五”重点开展第三代自动化钻机、高性能井筒压力闭环控制系统、膨胀管裸眼封堵及井身结构拓展、井下复杂智能识别与诊断、数字孪生建井、高速信息传输、9000米连续管作业机、电动钻具钻井、高强轻质合金钻杆等研究。

  突破超硬耐研磨材料,研制高性能智能钻头和复合钻头,持续完善耐油耐高温长寿命螺杆钻具,发展完善反循环钻井、连续循环气体钻井等技术,探索新型破岩方法,发展电脉冲破岩工具等,支撑深层超深层难钻地层有效提速。“十四五”重点发展自适应高效钻头、耐油耐高温长寿命螺杆钻具、密闭循环钻井技术,以及电脉冲、激光等破岩新技术。

  持续攻关恶性漏失一体化控制、智能钻井液材料等难题,发展低成本、高效、绿色钻完井液及废弃物减量和处理技术,形成高温高密度高盐钻完井液系列技术,实现钻井液性能在线实时监控。“十四五”重点发展高温高密度高盐钻井液、恶性漏失控制技术、在线性能自动测控与自动化闭环固控与配浆系统、钻井废弃物环保利用及处理技术等。

  保持特色水泥浆技术国际领先,突破抗220摄氏度以上高温水泥浆及高温固井关键工具,形成超深井、特超深井等复杂条件下固井配套技术,完善发展固井仿真模拟自动监控软件和固井工程大数据平台、自动水泥头等关键技术,形成自动化监控固井施工技术,推动固井施工向自动化发展,为复杂井、超深井提供固井质量保障。“十四五”重点发展固井仿真监控软件和大数据平台、抗240摄氏度水泥浆及固井关键工具、高温高压完井封隔器等。

  以人工智能等为代表的第四次工业革命已经到来,“十四五”及今后一段时间内钻完井技术装备将不断向自动化、智能化方向发展,可实现超前探测、精准制导、闭环调控和智能决策,大幅提高深层超深层勘探发现和储层钻遇率,提高钻井成功率和钻遇率,实现安全高效经济钻完井。

  (作者汪海阁系中国石油工程技术研究院副院长)

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