一、成果概述：

油气探明储量中超深层油气储量约占总储量的 40%，我国此类油气资源占油气总量的 34%。进军地球深部，开发超深层油气对于维持世界能源供给及保障我国能源安全具有重大意义。定向井是超深层油气开发的最主要井型之一，然而，高温、小井眼及复杂地质条件导致深层定向井轨迹控制精度低、中靶难度大及钻进速度慢的问题突出。旋转导向钻井是解决深层定向钻井的有效手段，但是旋转导向钻井又存在很多技术瓶颈，如在高温工况“不适应”，小井眼导向“难实现”及复杂条件“寿命短”等，至今未在超深层钻井推广应用。亟需开发定向井轨迹精准控制关键技术和装备。针对上述难题，依托国家 973 计划、国家科技重大专项等课题，经十余年攻关，发明了定向井井眼轨迹精准控制技术，研发了配套装备，并将其应用于超深层定向井钻井现场。主要创新内容：厘清了室内试验用井眼、钻具与现场井眼、钻具间尺寸和材料的相似性关系，基于此研制了国内高校首套定向钻井过程模拟实验装置，依托该装置建立了一套定向井井眼轨迹预测方法及水平井钻柱摩阻扭矩预测及调控方法，形成了软件，为井眼轨迹及摩阻扭矩精准预测提供了理论支撑。发明了激振减阻工具，与目前最先进的国民油井华高公司（NOV 公司）水力振荡器相比，同比压耗降低 77.6%，为破岩能量传至井底创造了条件；发明了高温螺杆钻具及配套或者结合使用的动力钻具工作状态控制工具、动力钻具旋转冲击提速装置及井底钻井液压力震荡调制器等，为井眼轨迹的精准控制提供了装备。创建了钻具组合-钻头-地层-钻进参数一体化的平衡趋势造斜率预测方法，设计了推靠力与钻头指向协同作用防斜打直的大钻压防斜纠斜钻具组合、水平井倒装钻具组合及可提高水平段复合钻进效果的井眼曲折度调控方法，形成了配套技术，解决了工具面角摆放和调整难的难题，为轨迹精准控制提供了保障。以中国工程院院士孙金声为主任的鉴定委员会认为本成果 “整体达到国际先进水平”。

二、技术特点及技术指标：

滑动导向是解决超深层定向问题的主要期望点，但超深层钻井钻具“软得像面条”，从而引起导向过程轨迹及摩阻扭矩精准预测难、破岩能量传至井底难、破岩过程钻头稳定性难及工具面角摆放和调整难等难题制约了轨迹“精确制导”，成为钻井工程领域“卡脖子”问题。针对上述难题，该项目在国家重大专项、国家重点实验室基金等十余项课题的持续资助下，历经十四年攻关，提出了钻柱激振减阻、井底旋冲钻进及钻头差位破岩“三协同”延伸井眼理念，发明了井眼优快延伸系列装备，形成了深层复杂环境定向钻井井眼优快延伸关键技术成果在国内新疆、胜利等及国外墨西哥、哈萨克斯坦等油田应用，应用上述成果的 SHBY1 井、SHB53-2H 井、SHB56X 井等刷新亚洲陆上定向井/水平井石油工程纪录 5 次。本项目获发明专利 33项，其中美国专利 2 项。

三、应用领域：

针对于石油钻井行业，主要应用于深部复杂地层定向钻井技术及井眼高效精准延伸。