2023年，中海石油（中國）有限公司深圳分公司在南海東部海域恩平15-1油田完成了一口難度級大位移井EP15-1-A11H井。該井是我國海上第一口二氧化碳回注井，完鉆井深3709米，垂直深度只有894米，水垂比高達3.58，一舉打破本海域最淺大位移井記錄。
世界范圍內，一般把——
水垂比≥2且
測深大于3000米的井
或水平位移超過3000米的井
稱為大位移井
大位移井是鉆井行業的洲際導彈，像“貪食蛇”一樣向著我們想要的方向，在地下實現數公里外油藏的精確制導，指哪打哪，建立我們想要的人造地下油流“走廊”。
▲海上大位移井示意圖
大位移鉆完井技術，是當今國際鉆井工程領域的高新技術，也是挑戰旋轉鉆井極限的高難度前沿技術。隨著水平位移和水垂比的不斷增加，大位移鉆完井面臨著許多嚴重挑戰，如：大斜度長裸眼的不穩定性與可安全延伸極限、水力循環的環境與壓耗控制、井下摩阻扭矩的嚴重性與控制能力、長套管串下入難度與磨損嚴重性及鉆井設備能力的局限性與綜合運用能力等。
▲世界范圍內大位移井統計圖
中海石油（中國）有限公司深圳分公司從1993年開始鉆探第一口大位移井，30年來，累計在南海東部海域實施大位移井191口，在7大油氣區“遍地開花”，實現了邊際油田及老油田擴邊調整規模化開發，成功盤活邊際地質儲量超一億方，相當于利用大位移鉆完井技術發現了兩個“大型油田”。30年來，通過大位移井技術開發邊際油田，實施老油田調整改造，年均增油約100萬方，累增油超3000萬方，產量貢獻率約10%，相比水下井口開發模式，單井建井成本平均節約1.06億元，191口大位移井累計節約投資成本約202億元。30年來，歷經三個階段的發展，大位移井技術不斷地革新與沉淀，已經成為深圳分公司一張靚麗的技術名片。
▲南海東部大位移井分布圖（油田/井數/占比/最深井深）
▲“中國近海高水垂比大位移鉆井關鍵技術研究及應用”獲得國家科學技術進步獎二等獎
01. 東海南部大位移井發展歷程
第一階段：從無到有—“用起來”
從1993年到2004年，以流花11-1、西江24-3等油田大位移井為代表形成南海東部大位移井技術，解決油田周邊衛星區塊低成本開發問題，中國實現了海上大位移井技術從無到有的突破。這一階段主要是外方擔任作業者，中方處于學習階段，蹣跚學步—先“用起來”，把井“打成”。
▲“大位移鉆井技術及其在海上油田的應用”鑒定會
第二階段：穩步前行—順順當當“走起來”，把井“打好”
從2005年到2017年，隨著井深增加，軌跡控制、井深極限理論研究、摩阻扭矩、下套管等諸多挑戰不斷出現，如何解決安全鉆進與越打越深的矛盾問題成為一個時間的攻堅目標。同時，國內理論研究及自主產品逐漸登上歷史舞臺。隨著體系完善，安全效果大幅提升，井深實現了突破。以流花11-1、惠州25-4、番禺10-5/10-8/11-5/11-6油田為代表的大位移井開發模式，創造了當時的多項紀錄，形成中國海上大位移井鉆井工藝及相關配套技術，奠定了南海東部大位移井技術基礎。
惠州25-4油田大位移井，利用惠州19-2 平臺對6km以外的惠州25-4油田進行開發。從2005年開始，共鉆1口探井和ODP階段的5口大位移生產井，加上3口大位移調整井，共8口大位移生產井。
圖片▲惠州25-4油田大位移井圖
▲中國科學院、中國工程院院士先后在南海東部交流大位移井經驗
番禺10-5/10-8/11-5/11-6油田大位移井開發項目，共完成7口井，平均井深6262米，其中PY10-5-A1H井深7646米，為中國海油擔任作業者實施的最深大位移井。在該項目的實施過程中，大量運用新工藝和新技術，在國內首次采用全程漂浮旋轉下套管技術下入9-5/8”套管，采用了連續循環閥鉆井技術、多次激活旁通循環閥技術等一系列新技術。
▲番禺10-5/10-8油田大位移井圖
第三階段：健步如飛—提速掛擋“跑起來”，把井“打快”
2017年以來，隨著大位移井技術的不斷成熟、井下復雜情況得到有效控制，結合區域發展需要，在國內超長延伸位移井需求有限的條件下，優快大位移井成為南海東部重點攻關方向。以惠州、恩平及流花為代表，從系統上解決大位移井高投入問題，通過體系提速，大位移井打的越來越快；周期最短5500米大位移井鉆井周期22.59天，周期最短6000米大位移井鉆進周期32.58天；水下井口實現最大水垂比6.65。
下一階段發展方向：超淺、超遠
超淺埋深大位移：隨著國家“碳達峰、碳中和”目標的持續推進和中國海油恩平15-1油田二氧化碳捕集、封存（CCS）示范工程的建成，中國海油將繼續加大科研攻關，推動二氧化碳捕集、封存，向二氧化碳捕集、利用、封存發展，提高采油效率的同時解決二氧化碳封存的問題，將鉆探一批超淺層大位移二氧化碳回注井來推動“岸碳入海”示范項目落地落實，為后續油氣田開發以及沿海高排放企業的大規模減排提供借鑒和指導，開辟降碳環保新道路。
超深大位移：恩平21-4油田計劃鉆探兩口超深大位移井，井深分別為8872米/8383米，二維井，最大井深8872米，最大水平位移8125米，最大位垂比4.3。
02. 南海東部大位移井典型代表
1. 水下大位移典型代表：流花11-1油田
流花11-1油田位于香港東南方190公里，水深311米的海域，油藏埋深淺，泥線埋深僅約900米。1996年，油田建成投產，它的開發建設采取了當時世界最先進海上深水油田開發設計，它的建成創造了當時的三個首次和七個世界第一，曾被國際石油界譽為“明天的油田”。
從2003年開始，先后獨立設計和成功實施了國內首批次的超大水垂比的水下井口高難度大位移水平井，對流花11-1油田的3井區油藏進行了高效開發。先后連續刷新并創造了幾項國家與海洋的鉆井新記錄，以及世界最好成績，其中流花11-1-B3ERW4大位移井，井深6300米，垂深1229米（泥面垂深889.5米），水平位移5634米，水垂比達到4.58（按照大位移井行業標準SY/T 6963-2013定義，水垂比高達6.34），創造了中國水垂比最大的高難度大位移井的記錄(目前仍保持在水下井口環境下，創造出世界最好成績)；創造了井深5000米最短鉆井周期33.77天的海洋鉆井記錄；創造了一只PDC鉆頭一次入井進尺4380米的海洋最高記錄。
▲流花11-1油田開發示意圖
2. 超長延伸大位移典型代表：西江24-3油田
西江24-3油田大位移井，利用現有老設施西江24-3平臺（導管架）開發距離平臺8km邊際油田，盤活邊際地質儲量。累計鉆成6口井深8000米以上的大位移井，最大井深9238米。西江24-3-A14ERW井，創造當時全井水平位移8062.7米、12-1/4”裸眼井段5032米、MWD/LWD實時傳輸接受信號深度9106米的三項世界記錄，9238米的完鉆井深及9-5/8”套管下深6752米，列居世界第二位。
▲超長延伸大位移代表：西江24-3油田
▲XJ24-3-A14ERW大位移井在1997年打破兩項世界紀錄（9238米）
3. 優快大位移典型代表：惠州32-5/惠州33-1油田
2019年利用惠州32-5導管架平臺聯合開發邊際油田，對測深在5500-6000m級大位移井進行提速提效，以實現降本提效，形成經濟高效優快大位移井，其特點就是打得快、周期短、費用低。項目共鉆成10口大位移井，鉆井日效率169米/天，2500米當量井深鉆完井周期14.28/2.27天，米成本0.74萬元/米，累計10井次打破8項中國海油鉆完井紀錄。
▲惠州32-5/33-1油田大位移井圖
03. 南海東部大位移井特色鉆完井技術
技術一：大位移裸眼延伸井段不控速一趟鉆技術
考慮環空流速、流態、井型、巖屑及鉆井液性質等因素，重點解決泥巖水化分散，通過采用飽和鹽水配置部分水聚丙烯酰胺水基泥漿體系，克服攜砂能力差，易出泥球、攜巖差等情況，避免區塊經常出現的假縮徑、倒劃眼起鉆困難的等復雜情況，同時簡化鉆具組合，提高鉆頭破巖效率提高機械鉆速等一系列工藝實現大位移井眼延伸井段一趟鉆技術。通過泥漿精細控制技術、泥灰巖高效破巖技術、鉆具組合設計技術等技術手段，大位移裸眼延伸井段全程平均ROP（含灰巖）可達到69.19m/h，斜深3500米以上井段ROP基本大于75m/h，做到全程不控速，突破了在裸眼大位移井延伸段需要通過控速保障井眼清潔理念，創造了5000-6000米深度大位移鉆井周期30天之內完成記錄。
技術二：海水預斜井段極限快鉆及連續造斜井段深鉆技術
以時間就是安全為主要理念，通過大幅縮短表層預斜及連續造斜井段的暴露時間來保障井壁安全穩定，通過海水快速鉆進實現井眼暴露時間大幅降低，追求在井壁穩定的安全極限時間窗口內盡可能鉆深，配以優化鉆具組合、短起下頻次以及快下套管等方法，形成海水快鉆技術體系。
通過優選“牙輪加馬達”的鉆具組合，使用銑齒牙輪鉆頭保證足夠的鉆頭攻擊力，配合高造斜率馬達（彎角1.5°，理論造斜率8°/30m以上），大排量高鉆壓，能夠保證在大井眼疏松地層的連續造斜能力，同時能夠最大限度的提高鉆進速度，極大的縮短了裸眼浸泡時間，形成連續造斜井段深鉆技術。
技術三：連續循環鉆井技術
連續循環鉆井技術可以在接單根或立柱期間，保持鉆井液的連續循環，從而在整個鉆進或倒劃眼期間實現穩定的當量循環密度、不間斷的巖屑排出、改善井眼條件、提高復雜地層鉆井作業的成功率和安全性，是常規鉆井液循環方式的一次重大變革。該技術應用效果顯著，在南海東部海域成功應用13口井，成功率100%，ECD變化率小于2.5%。
▲2015年，國產連續循環閥鉆井系統應用在PY10-5-A1H大位移井
技術四：全程漂浮旋轉下套管技術
全程漂浮旋轉下套管技術將頂驅下套管技術和漂浮下套管技術結合起來，在套管柱下入全程不灌漿，使套管柱漂浮在井筒鉆井液中，并借助頂部驅動工具旋轉套管柱。全程漂浮旋轉下套管技術可以精準控制上扣扭矩，避免套管絲扣損傷，減小套管下入摩阻，減輕套管柱載荷，豐富套管遇阻時處理手段，有效避免了井下復雜情況的發生，減輕操作人員勞動強度，提高作業時效，降低綜合作業成本。
▲2015年，在國內首次應用全漂浮旋轉下套管技術，244.5mm套管一次性下深6114米。
技術五：含油鉆屑海上無害化處理技術
在海上平臺，含油鉆屑處理分為常規基礎固控處理以及深度固控處理兩個階段。第一階段的常規固控處理分為兩部分，一部分經過振動篩機械脫離之后的鉆屑在現場利用甩干機將鉆屑表面游離態油類物質清除，含油率降低到5%以下排放，另一部分離心機從鉆井液中分離出來的微細鉆屑顆粒，常規機械分離無法將其含油率降低到8%以下，需要利用深度固控技術進一步處理。2019年通過改進無氧熱解析技術，采用機械離心組合電磁熱脫附方式，制定精細的熱脫附工藝，實現機械除油裝置、電磁感應熱脫附裝置和尾氣凈化裝置的海上高度集成，首創了含油鉆屑海上無害化處理技術。處理后鉆屑含油量小于0.95%，滿足國家二級海域排海要求，實現了實現了無害化處理，資源化利用，經濟效益最大化，為解決海洋鉆探含油巖屑等危險廢物無害化處理提供技術支撐和設備保障。近五年在海上平臺處理油基鉆屑約7700噸，直接經濟效益3億余元。
▲海上電磁感應熱脫附裝置
中海石油（中國）有限公司深圳分公司深耕南海東部海域，經過30年持續的科技攻關和實踐，敢為人先，勇立潮頭，形成了南海東部海域特色的大位移井安全高效鉆井關鍵技術體系，樹立了國內及行業新標桿。在安全作業的同時，不斷潛心研究，使大位移井作業越來越快，實現了從“無”到“有”再到“優”的不斷突破，并不斷嘗試向著埋深更“淺”，延伸更“遠”進行突破。
