海洋钻井“神器”炼成记
烟波浩渺的南海上，钻头向下，越过冰凉的海水，穿透坚硬的海底地层，进入炽热的岩层内部，承受着越来越高的温度和压力，精准找到天然气……
海底往下4000米，是生命禁区、资源宝库，更是技术禁区。面对高温高压钻完井这一世界级难题，驻湛单位——中海石油湛江分公司牵头组织技术攻关，研发的南海高温高压钻完井关键技术及工业化应用于近日获得2017年度国家科学技术进步奖一等奖。
“整体水平国际先进，多项技术国际领先！”2016年成果鉴定会上，9位院士作出高度评价。
这套跻身世界前列的高精尖技术，不仅在国内广泛应用，还反向输出海外，为践行“一带一路”倡议和海洋强国战略写下精彩注脚。
“大炼炉”里采“蓝金”
他们向世界级难度发起挑战
南海与美国墨西哥湾、英国北海并称全球三大海上高温高压海区。
这里蕴藏着丰富的“蓝金”——油气资源。国土资源部《全国油气资源动态评价》数据显示，南海高温高压区域蕴藏着近15万亿立方米的天然气，约占南海总资源量的1/3。
但温度和压力，曾经是无法破解的世界级难题。钻井资料显示，南海地层最高温249℃，压力系数2.38。
“压力系数2.38，相当于1.25万吨的重物压在1平方米的面积上。”中国海油湛江分公司总工程师李中说，“南海高温高压区是一个名副其实的‘大炼炉’。”
上世纪80年代起，由于技术实力不够，我国不得已引进6家国际石油公司前来“探宝”。他们耗资49.5亿元钻了15口探井，但许多井无法完钻，更别提发现油气。高温高压区天然气勘探由此成为行业公认的世界级难题。
“高温高压区域钻井，主要难在作业安全与成本两方面。”李中说，“高温高压对钻具、钻井液、固井水泥浆的性能以及作业方案、人员能力等都提出很大挑战，搞不好就会船毁人亡。”
从上世纪90年代开始，中国海油决定自行探索。
李中回忆道，个中困难简直是“环环相扣”“层出不穷”：“因为高压成因复杂，钻前压力预测误差大，作业时地层压力窗口窄、控制难，井眼报废率高达30%。好不容易钻下去了，又受地层高含量二氧化碳腐蚀影响，固井质量差。探井完钻，即使发现良好油气显示，也因海上平台空间狭小，受台风、天然气水合物、冲蚀、震动等影响，测试作业风险高，成功率低。而且钻井周期长、成本高。”
国产团队潜心攻关
智服深海“气龙”
攻克世界级技术难题，是一项庞大的科研工程。对此，中国海油加强顶层设计，由旗下的湛江分公司、研究总院、中海油服、海油发展等系统内单位纵向联合，同时横向携手国内石油院校、相关企业，共同攻关。以国家863研究项目、国家重大专项等项目为依托，由湛江分公司负责统筹引领。
一切从零开始，国内外无现成的成熟经验技术可借鉴。来自这支“清一色”国产团队的技术力量，在常人的视线和脚步无法抵达的大洋深处，试图寻找、唤醒、征服海底沉睡的“气龙”为我所用。
朝斯夕斯，念兹在兹，磨砺以须，及锋而试。
技术人员曾在试验室彻夜不眠，曾在讨论会上争论不休，曾在钻井现场挥汗如雨。特别是钻遇目的层时，他们或24小时随钻，或如履薄冰精心操作。
经过20多年的反复研究、实践，到2010年前后，终于逐一克服技术难点，形成了高温高压钻完井技术体系，实现了技术创新：
——创建了可以精准预测压力的海上高温高压安全钻井技术，可以精准识别地层异常压力预测和有效控制；
——首创了海上高温高压高含二氧化碳气井的多级屏障井筒完整性技术；
——首创了海上多因素多节点高温高压测试技术，解决了平台狭小空间内安全测试难题；
——创新形成了海上高温高压钻井综合提速和储层保护技术，既能提高效率，又能降低成本。
应用这套技术体系，高温高压井钻井成功率100%，测试成功率100%，平均单井钻井周期由以前的175天降至52天，成本降低50%。
就在技术人员潜心攻关的同时，国外超高温高压勘探开发中仍然事故不断。2010年世界最大海上钻井平台“深水地平线”在美国墨西哥湾沉没。
对标国际，这套技术体系许多指标优于国际同行：在四大技术中的11项关键技术里有8项处于世界前列。例如，压力预测技术预测精度达95%以上，国际同行仅70%；多级屏障井筒完整性保障技术，能使井筒环空零带压，国际同行在该区域的钻井，一半以上井筒带压；钻完井液体系储层保护效果好，单井费用200万元，外方效果欠佳，单井费用高达5000万元。
“钻井神器”建功南海
中国技术反向输出海外
掌握了技术利剑，南海天然气勘探开发迎来春天。
应用这套技术体系，2010年至今，中国海油湛江分公司已安全钻探了54口高温高压井，支撑发现了5个高温高压气田：2010年、2012年，先后发现东方13-1与东方13-2两个大气田，近年又先后发现了陵水13-2、乐东10-1等气田。单井钻井周期缩短80％，成本下降50％。
受益于这套技术，中国海油还高效开发投产了我国首个高温高压气田东方13-1，钻井工期较设计提前40％，节省费用1.3亿元。平台、管线等工程建设安全、优质，总投资较计划降低10％。气田顺利投产，天然气实际日产能超过配产62％。
这套技术体系的适应性很强，不仅适用于高温高压井，在常规探井中也能有效应用，而且体系中的单项技术均实现推广应用，仅固井技术就已应用于600口井。
这一技术成为推动我国海洋石油工业进步的关键技术，提升了中国海油在高温高压领域的国际竞争力，更为中国能源企业践行“一带一路”倡议和海洋强国战略奠定坚实基础。
不只是湛江分公司，其他参与技术攻关的单位从这套技术体系也获得了可观的“红利”：中海油服通过技术服务和产品销售，累计创效28.67亿元；海油发展通过设计技术和配套工具技术服务，累计创效7.84亿元；深圳一公司创新的技术和产品，已创效2.11亿元。
对于所在地湛江来说，更有着“破天荒”的意义——“湛江是中国海油湛江分公司的‘大本营’，南海高温高压钻完井关键技术及工业化应用，实现了湛江市国家级科技大奖‘零’的突破，成为湛江科技攻关、创新发展的典型。”市科技局局长江向阳表示。
如今，这套技术体系已经走出国门，在国外高温高压区块48口井中成功应用，其中美国墨西哥湾8口、英国北海7口、伊拉克米桑18口。
“最初我们无技术、无人才，只能全盘引进外国石油公司的技术勘探南海，如今反向输出技术，我们很自豪。”湛江分公司技术研发人员李炎军说。
郭丹 卢志民 张光明
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