——渤海钻探攻克煤层水平井密闭取心难题纪实

　　渤海钻探为深层煤层气高效、精细化开发提供了可复制的技术方案。

　　近日，由中国石油集团渤海钻探工程有限公司(以下简称渤海钻探)钻井四公司40693钻井队承钻的安13-2A-3平4井，成功完成煤层水平段密闭取心作业。所取岩心长度完整、纹理清晰、封装完好，岩心收获率高达100%，密闭率达到62%。这标志着我国在安泽区块乃至同类复杂地质条件下的煤层水平井密闭取心技术实现了从0到1的历史性突破，为深层煤层气高效、精细化开发提供了至关重要的“地下密码”和可复制的技术方案。

　　在深层煤层气开发领域，获取原始、未受污染的煤层岩心，是评价储层特性、制定科学开发方案的金钥匙。然而，在埋藏深、地层脆、轨迹复杂的煤层水平段进行密闭取心，如同在薄脆的千层酥中穿针引线，既要完整取出其中一层，又不能碰碎饼身，是一项公认的技术难题。

　　面对前所未有的技术挑战，渤海钻探上下高度重视，组建了跨钻井工程、地质导向、工具研发、钻井液等多专业的联合攻关团队，按照“地质认知指导工程实践、工具研发支撑工艺突破”的思路，发起了一场系统性的科技攻坚战。

　　地质导航与轨迹控制

　　安13-2A-3平4井目的煤层垂深超过1500米，水平段设计长度达1200米，属典型的L型水平井。实现高收获率取心的首要前提，是确保钻头在超长水平段中始终在薄煤层甜点内精准、平稳穿行。

　　“技术人员在施工前深度整合三维地震、多口邻井测录井及地质分层资料，构建了精度极高的三维地质力学模型，实现了对煤层顶底板界面、内部结构及地应力场的精细刻画，为井眼轨迹的优化设计提供了可靠的战略地图。”渤海钻探西部项目部工程师贾占功说道。

　　在实钻过程中，高分辨率近钻头地质导向(LWD)系统如同为钻头装上了“透视眼”，可实时感知钻头前方数米范围内的岩性变化，实现对煤层界面“厘米级”的精准识别。然而，真正将数据转化为精准进尺的，是屏幕后那一双双专注的眼睛。

　　地面决策中心内，地质工程师王帅帅紧盯实时地质曲线，定向工程师荆向龙同步调整工具参数，二人形成“地质—工程”一体化决策闭环。他们不断对比实钻数据与地质模型，在钻进中动态优化轨迹，如同为钻头装上“智慧大脑”。

　　这种“人机协同、实时决断”的作业模式，确保了钻头始终行进在煤层甜点位置。

　　钻井液体系革命

　　煤岩强度低、易水化膨胀、裂缝发育，对钻井液的抑制性、封堵性及润滑性提出了近乎苛刻的要求。常规钻井液极易引起井壁失稳、煤层伤害，导致取心失败。

　　面对这一技术壁垒，泥浆工程师麻静与团队针对煤层特性，历经多次室内实验与配方优化，成功研发并应用了“强抑制、强封堵、低伤害”的聚合物钻井液体系。

　　“该体系的核心在于精准防护：通过优化聚合物包被剂与抑制剂配方，从化学源头遏制煤层水化分散;创新采用复合封堵材料，在煤层微裂隙表面快速形成致密、坚韧的承压封堵层，有效阻隔钻井液滤液侵入;引入高效润滑剂，显著降低长水平段摩阻，为井下工具安全作业创造了条件。”麻静解释道。

　　施工中，麻静牵头建立了以小时为单位的钻井液性能动态监测与维护制度。他带领团队日夜轮值，紧盯性能曲线，对密度、流变性、高温高压滤失量及泥饼质量等关键指标进行精细化调控，确保钻井液性能始终与井下地质条件高度匹配。

　　配合全程高效的固控设备使用，将有害固相含量降至最低，他们为取心段营造了一个“稳定、清洁、低伤害”的近乎理想的井筒环境。

　　取心工艺与工具革新

　　取心作业是技术攻坚的最终体现。要想成功，有赖于“利器”与“精工”的完美结合。

　　工程院专家李宁与钻井工程师张志勇带领团队，针对煤岩脆性大、易破碎、易水化膨胀等特性，对取心工具进行定制化选型与结构强化，优化了内筒密封机构与岩心爪设计，使其能“温柔”对待每一段珍贵煤心。

　　在取心钻进这一核心环节，司钻宋金昶通过精密控制钻压、转速与排量，使取心钻头如同超精密切割刀，实现对煤岩的平稳、完整切割。整个钻进过程追求参数“平滑过渡”，避免任何突变对煤心造成机械损伤。

　　尤为关键的是起心操作。团队首创并严格执行“磨压—稳提—监护”三步法。取心结束后，保持钻具旋转并循环钻井液，彻底清洁取心头周围区域。随后缓慢、平稳上提钻具，全程通过随钻测量系统监控悬重、泵压变化，实时判断岩心抓取状态。确认安全后，将满载珍贵地质信息的岩心筒提离井底。这套严谨的操作法，确保了长达3.4米的煤心柱被完整、安全地收入密闭筒中。

　　全过程风险管控

　　面对作业的高风险属性，渤海钻探构建了“超前预警、实时监控、快速响应”的全流程、立体化风险防控网络。

　　由地质、钻井、钻井液、工具工程师组成“四方会诊”专家组，在施工前开展一体化分析，精准识别出井漏、煤层坍塌、岩屑床卡钻等核心风险点，共同制定了详细的“一工况一预案”。

　　施工中，司钻与工程技术人员严格执行每钻进200~300米进行“短程起下钻”制度，主动破坏岩屑床的生成与聚集。在监控中心，王帅帅紧盯综合录井仪上实时滚动的36项参数曲线，通过多级报警阈值对异常工况进行早期预警，实时感知井下动态。专家组每15分钟进行一次会商，任何微小参数波动都会被捕捉、分析、研判。

　　施工现场还建立了完善的应急资源储备与分级响应机制。从常规的处理剂到特种堵漏材料，均提前足量备齐。通过标准化应急处置流程，确保任何突发复杂情况均能在30分钟的黄金时间内启动预案，将风险控制在萌芽状态，为长时间的高精度“地下手术”提供了坚实的安全保障。

　　责任编辑：陆晓如