地层越深,压力和温度就越高、岩石就越硬,叠加井筒稳定和设备极限双重挑战。深井钻井有3个核心技术难点:
一是“地层硬+工况恶”。深层岩石致密坚硬,钻齿磨损快、破岩效率极低。每钻进1米,井下的温度和压力都会成倍增长。当钻到3000米时,井下温度达80多摄氏度、压力达30多兆帕,相当于400多个高压锅工作的压力。当钻到9000米以下时,井下温度就会超过200摄氏度、压力达到130兆帕,相当于好几头大象站在一个指甲盖上,钻具易变形、钻井液性能易失效,甚至直接卡钻或断钻。
二是井筒稳控难。深部地层多破碎带、盐岩层,易发生井塌、井漏。高压油气层易引发井喷,需精准调配钻井液密度平衡压力,容错率极低。
三是长钻柱操控难。千米级钻柱自重超百吨,下放或起升耗时耗力。钻柱旋转易出现摆振、疲劳断裂,井底钻压传递不稳定,没法精准控制破岩节奏。
高温高压下,每向下钻进1000米,井下作业的难度成几何倍数增长。一般来说,从0米打到3000米,需5~7天;从3000米打到5000米,需15天左右;从9000米打到接近万米,需要一两个月甚至更长时间。随着钻井技术进步,一口超9000米的深井,钻井周期已从原来的200多天缩短到现在不足100天,更多的深层、超深层资源被动用。