石油圈
随着易采油气资源的逐渐减少和全球经济对油气资源需求的逐步增加，钻井活动正不断向复杂地质区域 、深水、极端高温高压等高风险和极具挑战性的钻井环境转移。
来自 | BHGE等
编译 | 二丫 影子
随着钻遇地层压力和温度的不断提高，部分石油公司将高温高压井的类别分的更细，进一步细分为：高温高压、超高温高压、极高温高压、超高压/高温、极高压/高温等。随着高温高压井作业数量的增多，相应的工具和配套工艺不断完善，技术优化的挑战也越来越大。高温高压井的相关技术研发逐渐成为油田技术服务公司作为其技术实力的一个象征。
高温高压钻井技术
高温高压井的精神普遍在5000米以上，精神结构复杂，套管层次多，井眼尺寸大，表层导管的直径通常都可以达到或超过812.8mm，下深也较深，对钻机能力及其配套设备的工作能力要求极高。如果井中含有硫化氢，则还要安装硫化氢防护及监测装置。而海上自升式钻井平台在进行HTHP作业之前，都要根据具体要求进行升级改造。总而言之，高温高压井对于钻井装备、配套设备及其他钻井技术的要求都很高。
PowerDrive ICE抗高温旋转导向工具可以持续在200℃（392℉）的高温环境中工作，能够在高温甚至是超高温储层中准确定向。PEMEX（墨西哥国家石油公司）曾在墨西哥湾近海高温地层打一口三维开发井，过程中使用了PowerDrive ICE抗高温旋转导向工具。配备了此旋转导向后，钻进机械钻速达到3.84m/h，刷新了墨西哥湾此区块的机械钻速记录。在此前，在本区块的8-1/2in井眼使用常规马达钻具，机械钻速仅有3.3m/h。
2014年5月，雪佛龙公司与威德福公司共同研制出一种极限热波（HEX）工具。2015年2月，首次将HEX工具投入到Pattani盆地南部区块油田现场作业中。在对22口井的作业过程中，威德福整体钻井进尺45806m，其中温度超过175℃的钻井进尺达5744m，并且没有任何起下钻作业用于井底工具的冷却。采用HEX技术后，创造了仪器零失效、零盲钻、零安全事故以及零非生产时间的记录。
哈里伯顿开发了两种新型的聚合物增黏剂，构建出抗温205℃的盐水钻井液。第一种聚合物适用于一价盐水体系（NaCl、NaBr、CsHCO2），第二种聚合物适用于二价盐水体系（CaCl2、CaBr2、ZnBr2）。使用这两种聚合物可构建密度范围为1.26～2.16g/cm3的盐水钻井液。另外，斯伦贝谢子公司M-I SWACO研发的新型钻井液体系RHELIANT PLUS具有极强的热稳定性和恒流变特性。同时，在深水钻井作业中，无论地层中的温度如何变化，该体系都能够防止重晶石沉降、降低钻井液当量循环密度。
高温高压完井技术
高温高压导致完井密封件易老化、降低火工器材及电子元器件寿命、稳定性及传输性能；受完井方式、井筒及生产条件共同影响，易形成水合物，引起堵塞；完井液易出现密度下降、结晶、腐蚀加剧、添加剂失效等情况。此外，油套管泄漏、封隔器和油嘴刺漏甚至管柱断裂等问题比较突出。高温高压井完井难度大还体现在作业过程控制风险高，尤其是水平井裸眼完井。下部完井过程中的井控问题、中部完井时与井下的隔离问题、上部完井时的负压差带来的安全隐患等，每一步作业都对安全和技术完备性形成挑战。此前对高温高压项目的调查显示在封隔器、桥塞、尾管挂、井下安全阀、油管-封隔器密封和其他相关产品方面存在着技术空缺。
Packers Plus能源服务公司近期在中东侏罗纪油藏的一口高温/高压（HPHT）井中成功应用了StackFRAC Titanium XV系统。该系统利用连续泵送操作实现对沿整个井筒的不同隔离区进行高效的增产作业，大大简化了多级压裂操作步骤，减少了完井时间和成本。StackFRAC Titanium XV系统可应用于套管井、裸眼井、直井、水平井、致密油气层、多级增产以及地层作业压力高的环境中，可实现机械师单级隔离，实现全井的定制化增产作业。
2008年，丹麦的一家油气公司与ESK Ceramics公司（现在为3M高端材料分公司）开展了一个合作项目，使用3M现有的陶瓷技术，联合研发出了新型的防砂筛管材料。经过两年时间，该项目完成了测量参数的确定以及方案的测试，研发成功了世界上第一款使用碳化硅材料的陶瓷防砂筛管。截至目前为止，新型陶瓷防砂筛管已在世界范围内的30多口井进行了应用，应用对象包括使用常规防砂筛管失效后的生产井、高产高冲蚀气井（射孔孔眼流速大于100 ft/sec）以及由于高费用限制而无法采用砾石充填技术的生产井。
威德福的IntegralLine尾管系统可应用于大位移井、大斜度井、水平井、高温高压井、超深水井以及含二氧化碳和硫化氢的井。在加拿大阿尔伯塔的一口气井-凝析井中通过应用IntegraLine尾管系统实现了尾管压裂作业，压裂施工压力达到了57.111MPa，而整个尾管系统在压裂施工中做到了压力零损失。
BASTILLE是业内第一个专门针对高压（17,500psi）、高温（204℃）条件设计的可移除式封隔器产品。在井内流体流动时，该封隔器可以提供油套管之间的可靠密封，同样当井下作业需要解封时，还可以提供可靠的解封作业。在测试时，尽管长时间暴露于温度达到204℃、压力等级达到17,500psi的环境中，它解封时仍可以与套管分离。在高压/高温环境中，BASTILLE可取式生产封隔器仍能够保持可取性能。
Hammerhead超深水完井生产系统是业内首个整合了井口至油藏的生产系统。实现了超深水高温高压油藏的长期高效开采，拥有的大尺寸生产通道和大排量多层压裂充填系统，极大的改善了油藏连通性和导流能力。此外，远程监测和控制系统实现了油藏高效管理，同时增加了作业安全性和可靠性。
UltraConnect超高温高压射孔方案，能够带来最佳完井效果，最大化生产收益，几乎可以满足所有HPHT井的作业要求。在坚硬岩层、高品级套管等难度较大射孔作业中，将UltraConnect与DeepConnect射孔弹连用即可获得最大射孔效率。DeepConnect能在高级别套管中进行精确射孔，作业效率极高。
除上述钻完井技术案例之外，近年来，纳米技术逐渐得到业内人士认可。与具有相同化学和材料成分的常规材料相比，纳米材料和纳米复合材料不仅密度低，而且还展现出更高的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、延展性、弹性、热稳定性和导热性。因此，单独使用专门定制的纳米材料或纳米复合材料，或与其他宏观、微米或纳米材料相结合可为具有更高力学、热、化学和摩擦特性的轻型钻采工具与设备的设计与研发提供选择，以适应极具挑战性的极端钻采环境。
总结
从直井向斜井、水平井和大位移井钻井，从单分支井向多分支井钻井，从钻杆向连续管或套管钻井，从旋转向钻井马达钻井等的转换日益增多。由于常规工具与设备的材料特性限制，高温高压钻井、深水钻井、水平井和大位移井钻井、连续管或套管钻井等都会对常规工具与设备造成不利影响。因此，极端环境钻井作业需要综合稳定性强、具有自动防故障装置的地面和井下工具与设备，以克服常规工具与设备的技术局限性。
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