专家视点：未来需加快构建高效低成本的钻井工程技术

[中国石化报 2025-12-31]

□中国石化石油工程技术研究院

王怡张文平

相较传统中浅层页岩气田开发，红星页岩气田埋藏更深、构造活跃度更高，在钻井过程中井下掉块、垮塌、漏失等复杂情况频发，技术难度呈几何级数递增，成为制约高效开发的“硬骨头”。

面对挑战，工程院携手江汉油田聚焦关键技术瓶颈，通过理论创新、技术研发与工程实践深度融合，构建起一套涵盖地质风险预判、工程实时管控、固井质量保障的全链条钻井技术体系，为气田高效开发注入了核心动力。

针对红星区块深层地质条件复杂的痛点，我们创新研发钻井地质风险超前预测技术体系，实现从“被动应对”到“主动防控”的转变。基于井周地震、测录井、钻井多源数据融合，建立起钻井地质异常体识别、待钻地层参数预测等系列方法，精准预判裂缝带位置与漏塌风险，并创新了地震波形指示反演驱动的三压力剖面超前预测技术；构建了地质-工程因素耦合的风险量化模型，实现“漏喷塌卡”等井下风险的定量表征，为钻井作业提供了科学决策依据。

我们突破传统经验钻井模式局限，搭建基于“数据+机理”的科学钻井分析平台，实现井下工况实时“体检”与精准管控。自主研发具有中国石化自主知识产权的科学钻井软件与决策系统，集成125项工程算法，覆盖风险防控、钻头选型、参数优化等10余个核心场景，可实时诊断摩阻扭矩、井眼清洁度等关键指标，将井下风险遏制在萌芽状态；创新钻头磨损趋势预测与滑动钻进井底钻压优化技术，钻头磨损预测准确率超过80%，有效避免无效起钻，显著提升定向钻井效率；建立复杂井一体化分析决策流程，形成“管控标准+科学分析”双重保障机制，加速技术迭代升级。

针对红星区块水平井低承压、易漏失的固井痛点，我们创新研发免承压作业长效密封固井技术。该技术的大规模应用，弥补了传统水泥浆高密度、水泥环高脆性的不足，为解决低承压地层固井漏失、环空气窜及压裂后水泥环密封失效等难题提供了新的技术路径。截至目前，相关关键技术已在红星区块20余口重点井成功应用。累计发布38期地质风险“天气预报”，精准提示271处漏失风险点，预测准确率超过50%，为风险防控提供了精准靶向；通过钻井参数实时优化，平均机械钻速提升10%以上；泡沫固井技术的应用使环空带压率降为5%以下，显著提升了钻井效率与井眼完整性。

随着页岩气勘探开发向深层、超深层迈进，当前仍面临一些艰巨挑战，特别是以四川盆地二叠系为代表的开发层系，具有构造和岩性双复杂的特点，多发育硬质夹层，导致区域差异大，钻井过程中常面临夹层发育硬地层带来的恶劣工况。未来需加快构建高效低成本的钻井工程技术，攻关研选适合不同复杂构造二叠系地层的个性化钻头及减振稳扭工具等提速工具，提高破岩效率；不断提升瘦身井型国产地质导向仪器在高振动、高温等苛刻工况下的综合性能，保障钻头在储层高效穿行；通过地质工程一体化协同，融合科学钻井提速技术等，提升复杂地层的风险预控及行程钻速和进尺能力，保障深层、超深层页岩气甜点储层的精准钻遇和钻井时效提升，持续为深层、超深层页岩气规模化效益开发提供坚实的技术支撑。

新闻会客厅：二叠系页岩具有优良的页岩气形成与富集条件

中国地质大学（武汉）资源学院石油地质系教授杨锐

问：红星页岩气田作为我国首个二叠系大型页岩气田，地质条件有哪些典型特征？

答：首先，构造位置特殊。红星页岩气田所在地区的整体构造背景和地层变形比较复杂，导致有利的页岩储层分布规律难以把握，增加了勘探目标锁定的难度。

其次，储层特征独特。红星页岩气田核心储层为二叠系吴家坪组斜坡-陆棚相页岩，储层厚度普遍不足20米，远低于国内外传统认定的30米有效储层厚度下限，储层纵向及平面变化快，对页岩气甜点层段评价与优选造成极大挑战。由于页岩具有高模量、高灰质、多夹层、大埋深特点，其埋深主要介于3300~5500米，且超深层区域（埋深大于4500米）占比超69%，整体类似“钢筋水泥”的质地，独特的储层特征对页岩储层改造和压裂工艺提出新要求。

再次，生储条件优质。二叠系优质页岩大面积连片分布，尽管吴家坪组页岩储层厚度相对较薄，但页岩有机质丰度远高于涪陵志留系页岩气田主力产气层段，因此，整体生烃潜力非常大，具备形成大型页岩气田的物质基础。现有研究发现，二叠系页岩的物性和含气性均随埋深增加有变好的趋势，超深层页岩相带好、品质优、保存及含气性好、压力系数高，这些典型特征表明二叠系深层、超深层页岩具有优良的页岩气形成与富集条件。

问：红星页岩气田勘探开发难点主要有哪些？

答：主要包括地质评价和开采工艺两个方面。具体来说，第一个难点是二叠系优质页岩储层的精细表征与评价难，一方面要打破传统优质页岩厚度认知的束缚，另一方面页岩强非均质性使得储层甜点层识别难度大。同时，复杂的构造变形导致地震预测和测井表征难以精准捕捉有利储层分布，给井位部署、靶窗选择、水平段穿行带来很大挑战。

第二个难点是储层改造难度大。二叠系页岩储层具有高模量、多夹层的特性，加上埋深大导致破裂压力高，压裂时易出现加砂困难、裂缝扩展受限、压力剧烈波动等问题。早期在涪陵页岩气田建立的成熟工艺不再适用，这对压裂工艺的针对性提出极高要求。

问：红星页岩气田勘探开发前景如何？

答：红星页岩气田作为我国首个二叠系大型页岩气田，有较好的物质基础和地质条件，在针对性的压裂和开采工艺技术的保障下，勘探开发潜力巨大。

具体来看，一是它的资源潜力雄厚。相关研究表明，红星-复兴地区二叠系资源量超万亿立方米，目前已探明储量1650.25亿立方米，后续规模增储空间巨大，有望成为我国页岩气战略增储上产的重要阵地。

二是针对性技术储备充足。经过多年攻关，已形成薄层页岩气富集理论、薄层强非均质页岩测井表征及地震预测、页岩地质工程一体化钻完井等一系列核心技术，这些先进技术的形成和应用促使单井测试日产从8.9万立方米跃升至32.35万立方米，为高效开发提供了坚实技术保障。

三是战略意义重大。作为我国首个二叠系大型页岩气田，其勘探开发成功开拓了志留系外的全新页岩气开发层系，完善了我国页岩气勘探开发的层系布局。我认为，该气田的规模开发能为我国同类薄层、超深层页岩气田勘探开发提供技术范本，推动行业整体快速发展。