地球是宇宙中一颗美丽的星球，它有一颗火热的心脏。在距离地表15千米的范围内，由地表向地心每加深100米，地层温度升高3摄氏度，超过15千米，增温幅度减小。

在我国的油气勘探开发中，一般认为埋深超过4500米的井为深井，6000~9000米的井为超深井，超过9000米的为特超深井。顺北油气田位于塔里木盆地中西部，油藏埋深达8000米，为亚洲最深油气田。井底温度可以达到甚至超过170摄氏度，压强达到150兆帕。在这样的超高温定向井中，钻具“软得像面条”，钻井存在工具造斜能力差、摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难度大等特点。

如果说火箭卫星是沿着轨道飞向太空，定向钻井则是使井身沿着预先设计的井斜和方位在地下穿行，直至到达目的层。那么，在超170摄氏度的“地下珠峰”，如同“热面条”一样的钻具是怎么精准钻进油气层的呢？

在“地下珠峰”探宝的感觉，到底有多燃？

顺北油气田堪称全球埋藏最深的油气田，目前的定向井井深最深达到9300米，刷新亚洲最深纪录，相当于向下钻穿了一座比珠穆朗玛峰还高的山峰。全世界高度超过8000米的山峰，也只有14座。而顺北油气田目前一共有46口垂直深度超过8000米的油气井，7500至8000米的井更是多达76口，这些井被称为“地下珠峰”井。

定向井技术被称为“钻头的眼睛”，以特殊井下工具、测量仪器和工艺技术，为钻进“地下珠峰”的钻头加装精准导航系统，指导钻头像游戏中的“贪吃蛇”一样灵活转弯、穿梭，在设计范围内高精度钻进，找到油气层，精准中靶。

在8000米的地层深处，压强超过170兆帕，温度超过200摄氏度，坚硬的金属就像“滚烫的热干面”一样软，一般仪器设备难以发挥作用。同时，井眼尺寸小，直径115.44~165.1毫米的井下钻具振动剧烈，容易导致仪器故障，且深井钻井参数传递延迟，小尺寸螺杆容易出现脱扣、断裂风险等，可谓是“步步惊心”。

要揽瓷器活儿，得有金刚钻。怎样才能在顺北极限高温地质条件下，通过定向技术打得到、打得准，还能打得成？——超高温超高压MWD无线测量仪器就是解决问题的“金刚钻”。

这个“金刚钻”，由经纬公司技术团队研制成功。作为在顺北定向井市场占有率接近80%的服务单位，胜利定向井公司聚焦塔里木盆地深层、超深层工程定向技术需求，加强“卡脖子”技术攻关，通过多年攻关和实践，研发了高精度的能够抗高温抗高压的定向测量装备。这种仪器就像在钻头上安了一只“眼睛”，实现了“指到哪儿打到哪儿”。

随钻测量技术是一种实现井下信息与地面监测设备实时信息交互的技术，能实时监测井下工程、地质参数，以井下钻头位置的井斜、方位、仪器工具面等参数为主，并将测量结果及时传输到地面，助力现场工程师准确判断并优化控制井眼轨迹。

在地层中的钻头就像人走路一样，走路要用眼睛观察在哪个路口拐弯，钻井也一样要控制钻头钻到靶点。超高温超高压MWD无线测量仪器就是找寻地层深处目标的“火眼金睛”，可准确告知目前在什么方位、目标在哪里。打一口定向井，钻头需要借助测量仪器的指导，在地下蜿蜒钻进几千米，才能顺利到达油层靶点。

如何给钻头装上“眼睛和鼻子”，让钻头闻着油味走？

2013年，顺北油田的第一口预探井——顺北1井开钻，设计井深为7600米，全井钻井周期461天。

2023年新年前夕，喜讯传来：部署在顺北油气田2号带的重点探井——顺北21斜井试获日产油当量1242吨，井深8836米，是“深地一号”工程第20口超深层千吨井。截至目前，顺北油气田已拥有22口“千吨井”。

从2013年到2023年，从顺北1井的起步到擒获22口千吨井，在顺北油气田，每一口井的诞生脚本里都有着非同一般的“生命模式”。在顺北“深地工程”，每一口千吨井的获得、每一项施工纪录的刷新，都意味着高温定向井技术上的进阶和突破。

在顺北超深油气藏，要精准钻达8000米以深的目标油藏，需要勇者，更需要智者。

“给钻头装上‘眼睛和鼻子’，让钻头闻着油味儿走。”经纬公司胜利定向井公司通过引进和自主研发高温测控装备，形成了以高温超小井眼定向技术、高温高压MWD随钻测量技术为核心的适用于深层油气藏高效开发的定向工程技术系列。近两年，他们通过在顺北地区的施工实践，进一步完善了集剖面优化、螺杆优选、高温测量和超深超小井眼轨迹控制于一体的超深超小井眼定向施工技术，练就世界上独一无二的“绝活”，为西北油田提质提速提效提供了强有力的技术支撑。

针对顺北不同区块地层温度情况，技术团队持续开展高温仪器应用攻关，先后引进多种型号高温高压仪器：经纬公司自研MatriNavi185、某中心耐185摄氏度和耐200摄氏度高温高压随钻仪器，在顺北区块施工了多口超深超高温高压井，解决了多项世界性难题。

超深井轨迹控制技术、高温斜向器开窗技术、随钻扩孔技术、非标超小尺寸井眼施工技术……一项项个性鲜明的创新，经历了顺北油气田不断拔节向上的快速发展，形成了绚烂夺目的“高温定向技术谱系”。

面对“超深”变“特超深”，超高温定向技术还有多远的路要走？

截至目前，我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量，占全国油气资源总量的34%，深层、超深层已经成为我国油气重大发现的主阵地。

2021年，顺北56X井钻成，完钻井深9300米，是当时我国乃至亚洲陆上最深的水平井。在塔里木盆地，埋深在6000~10000米的石油和天然气资源就分别占全国同深度区间资源总量的83.2%和63.9%，超深层油气资源总量约占全球的19%。

顺北油田这些“地下珠峰”井的深，不仅是物理的深，更是在技术上不断深入探索的深。

多年来，经纬公司已经在顺北地区形成了一套集无线随钻测量工具改进、井眼轨迹精确控制和水平井安全延伸评估于一体的超深水平井定向技术，相当于给钻头加装了精准导航系统，实现了在8000米深的地下三维空间中“指哪儿打哪儿”。

2021年11月，经纬公司使用SQMWD-U士奇200摄氏度高温定向仪，为风险探井顺北16X井提供定向技术服务，仪器入井工作时间465.5小时，以207.9摄氏度井底超高温创国内定向施工井温度最高纪录，钻成了亚洲陆上最高温度定向井。经中国石化石油工程技术研究院和中国石油集团工程技术研究院鉴定，这是经纬公司在顺北油气田首口超过200摄氏度的超深定向井。

随着顺北油气田向更深层勘探，“超深”必将变成“特超深”，地层温度超过200摄氏度且压力超过170兆帕，地质条件更加复杂，定向井技术也面临着更加严峻的挑战。

从170摄氏度、180摄氏度到超200摄氏度，每一个10摄氏度的进阶，都需要付出艰苦卓绝的努力。经纬公司耐200摄氏度随钻测量仪器设计耐温200摄氏度、耐压206兆帕，是国内唯一达到此标准的高温随钻测量仪器，已先后在顺北8X、顺北16X及顺南蓬1侧等井成功应用。

虽然当前已经成功应用了耐200摄氏度超高温仪器，但仪器的稳定性仍需持续攻关和完善，尤其是攻关260摄氏度耐高温高压MWD仪器、配套耐温200摄氏度以上超高温螺杆或全金属螺杆等技术。

未来，超高温高压环境对井下仪器使用寿命和稳定性将提出更高的要求，常规钻具承受的拉力、剪切力高，因此，推动特深层高温定向技术的进步需突破常规思路，加强新技术和新工具的应用，以及高端井下定向仪器和特殊材料、装备的研发，集中力量攻克一批“卡脖子”核心技术，支撑中国石化乃至我国特深层油气藏的勘探开发。

专家视点

发挥大兵团优势 攻克关键核心技术 支撑特深层油气勘探突破和效益开发

■中国石化集团公司首席专家 曾义金

特深层油气藏埋藏超过8000米，是我国增储上产的重要阵地，而以定向井、水平井为代表的定向钻井技术是有效开发的关键手段。在超深地下精准控制钻头钻探油气储层，相当于隔着一座地下珠穆朗玛峰“定向打靶”，难度不亚于百米外“穿针引线”，业内称这些井为“地下珠峰”井。特深层具有超深、超高温、超高压和复杂岩性、复杂流体、复杂应力的特性，多因素叠加，常常导致井下仪器损坏、材料失效、井眼漏失坍塌、钻井轨迹偏离等复杂事件，给钻井带来巨大挑战，是世界级难题。常规定向钻井技术基本“打不成”，急需攻克定向钻井新技术、研发新装备，支撑特深层油气高效开发。

定向钻井示意图

“深地一号”顺北油气田项目是我国典型的特深层油气田，油气平均埋藏深度超过8000米，最高温度超过200摄氏度。针对特深层钻井的技术挑战，中国石化发挥大兵团作战优势，强化技术创新和科技自立自强，通过持续攻关，基本形成了8000～9000米特深层定向钻井系列技术。在轨迹设计方面，瞄准地球物理对断控缝洞储集体空间精准定位，创建了基于地应力分布和缝洞地层控制的“一井多控”轨道设计方法，实现了单轨迹多储集体贯通控制、酸压长缝沟通的油气藏增产目标；在钻井装备方面，研制了国内首套底座净空高12米的9000米自动化钻机及140兆帕大通径节流压井管汇，配套了高强度钻杆和套管，为钻达特深层提供了安全保障；在提速方面，创新了基于安全密度窗口拓宽的井身结构设计技术，研制了高性能钻头、大扭矩螺杆和减振稳扭冲击器等提速工具，硬地层机械钻速提高35%～64%；在井筒稳定方面，研发了耐温220摄氏度、密度2.2～2.4克/立方厘米高温高密度钻井液及高效承压堵漏体系，开发了高温无固相钻井液、200摄氏度纳米液硅-胶乳高温防气窜水泥浆及204摄氏度平衡液缸尾管悬挂器，为特深层安全成井奠定了安全基础；在高温测量技术方面，研制了185摄氏度MWD（随钻测量仪），创建了“单断单栅、单断多栅、多断多栅”结构体的轨迹贯通控制技术，研制了耐温200摄氏度、耐压206兆帕的常规测井仪器系列、电缆测井+钻具直推存储式的双功能测井系统，突破了高温测量仪器卡脖子技术；在测试压裂方面，研制了204摄氏度、105兆帕气密封测试封隔器及180摄氏度高温交联酸体系，形成了“双级缓速压得远、暂堵分流压得宽、工具分段压得多”三种酸压沟通模式，以及“五阀一封”测试-酸压/酸化联作工艺，为高产井提供了技术保障。

这些关键技术的突破，确保了顺北油气田定向钻井精确中靶，形成了系列技术规范，实现了从“打不成”到“打得成”再到“打得准、打得快”的重大跨越，支撑了17亿吨油当量油气资源的发现和产能建设。截至2022年底，顺北油气田完成了88口井深超8000米特深层定向钻井，钻井速度大幅提高，钻井周期和工程成本显著降低，规模储集体钻遇率提升了16.5个百分点，高产井成功率提高至87.5%，斩获22口千吨井。2021年，顺北56X井完钻井深9300米，创造了年度亚洲最深井纪录；顺北84X井完钻垂深8956.25米，刷新了亚洲陆地定向井最大垂深纪录。

我国深层油气资源丰富，达671亿吨油当量，占全国油气资源总量的34%，主要分布在塔里木盆地和四川盆地。随着油气勘探开发深度不断增加，并向1万米进军，地质环境复杂加剧，不确定因素增多，特深层工程技术面临作业风险更大、工程质量控制更难、技术可靠性要求更高、作业周期更长等一系列难题，急需对高性能重载自动化钻机装备、特深层钻井地质环境因素描述及风险预测、200摄氏度超高温随钻测量仪器、高性能提速工具及测试工具、240摄氏度钻井液固井液技术、超高压井控技术、超高温缝洞储层压裂技术等进行持续攻关并取得突破，形成我国陆上原创技术策源地，支撑特深层油气勘探重大突破和效益开发，奠定我国在世界超深油气领域勘探开发的领军地位。