新疆石油報記者 姚繼東 攝
羅平亞，1963年畢業(yè)于四川石油學院（今西南石油大學）鉆井專業(yè)，1990年至2005年任西南石油學院院長，1995年當選為中國工程院院士。羅平亞一直從事石油工程方面的教學與研究工作，在抗高溫深井泥漿、聚合物泥漿技術(shù)、保護油層的鉆井、完井技術(shù)以及井壁穩(wěn)定、水平井鉆井技術(shù)、滲流物理化學、三次采油技術(shù)、油田應(yīng)用化學工程理論和應(yīng)用技術(shù)等方面取得了一批重要成果。先后主持和完成了40余項部省級以上的科研項目，獲部省級以上科研成果獎勵30余項（次）， 其中國家級獎6項，部省級一等獎9項。出版專著6部，論文70余篇。培養(yǎng)碩、博士60多人。
10月24日，準噶爾盆地天然氣開發(fā)技術(shù)研討會在烏魯木齊召開，84歲的中國工程院院士羅平亞應(yīng)邀出席并作專題報告。就準噶爾盆地深部地層鉆井相關(guān)難題及解決方案，記者專訪了羅平亞院士。
“更廣”“更深” 石油人的兩個新“挑戰(zhàn)”
隨著油氣勘探鉆井領(lǐng)域的不斷擴大以及不斷向地下縱深進軍，鉆井工藝技術(shù)也遇到新的、更復(fù)雜的問題，由此產(chǎn)生的一系列新課題，是當下石油人和廣大石油科技工作者必須解答的問卷。
油氣勘探鉆井領(lǐng)域的不斷擴展，使之由陸地鉆井向海洋鉆井進發(fā)，尤其是向深海進軍，擴展了石油勘探開發(fā)的廣度。向海洋進軍，開展深水鉆探，是石油人宿夜的夢想。相較陸地鉆井，海洋鉆井有著與之完全不同的條件和要求，經(jīng)過我國科技工作者和石油人的不斷努力拼搏，海洋鉆井目前已經(jīng)在研究上取得了可喜的成績，但是進行大規(guī)模全面應(yīng)用還需要走一段很長的路，對比國外成熟的深水鉆探，我國的深水鉆探，無論是從裝備上，還是從技術(shù)上、勘探效果上，都存在著很大的差距，需要科技工作者持續(xù)攻關(guān)，不斷突破卡脖子技術(shù)、攻克關(guān)鍵技術(shù)和核心材料難關(guān)。
向深部地層進軍，挺進地下“珠峰”，是當前面臨的另一個挑戰(zhàn)，也是陸上石油勘探的一項重要任務(wù)。從地上縱深向下，直抵萬米找油，是新疆地區(qū)加快油氣勘探的必由之路，目前表現(xiàn)最明顯的是塔里木油田。塔里木油田普遍井深已經(jīng)達到7000米以上了，這個鉆井深度，如果放在以前，是想都不敢想的鉆井深度?；叵胛覈鲜兰o70年代打的第一口超深井，井深7000多米，那可是集中了全國的力量，可以想見攻克這一深井的難度之大。
深部地層鉆井路上的“攔路虎”
隨著我國鉆井技術(shù)的不斷進步、裝備制造業(yè)的飛速發(fā)展以及新材料的不斷應(yīng)用，目前，鉆探一口深度達7000米的深井已經(jīng)不存在技術(shù)、裝備以及儀器等諸多方面的困擾了。但是僅僅打一口7000米的深井已經(jīng)不能滿足油氣開發(fā)的需要了，我們需要向地層更深部進發(fā)，具體地說，應(yīng)該是向深部、復(fù)雜地層鉆進，這是目前面臨的最大挑戰(zhàn)。
這里面需要解決幾個重大問題，第一是裝備問題。向深部地層進軍，不斷挑戰(zhàn)鉆井極限，需要使用能夠耐受更深層地下復(fù)雜條件下的裝備。首先需要解決和攻關(guān)的第一道難題是鉆機，我們需要8000米、9000米甚至萬米鉆機；其次，還需要不斷攻關(guān)與深部地層鉆井相配套的井口裝置以及其他工具，包括鉆頭等。
在所有的深部地層鉆井設(shè)備、儀器、工具、鉆井技術(shù)難題中，都躲不開、繞不去的一道坎，就是高溫高壓問題，這也是深部地層鉆井需要解決的第二個重大問題。180攝氏度至220攝氏度，在深部地層鉆進中將是一個常態(tài)；100個兆帕到100多個兆帕的高壓也將是深部地層鉆井的常態(tài)。這種高溫高壓下的鉆井工藝，鉆井工具以及相應(yīng)的材料，包括鉆井液都將是深部地層鉆井路上必須解答的新命題，都需要去攻關(guān)、去解決。
高溫高壓帶來的直接影響就是所有的工具、配件以及相應(yīng)的部件，比如說橡膠、芯片以及其他相關(guān)的材料，都要經(jīng)受得住長久的高溫高壓考驗，而最直接影響的就是鉆井液。鉆井液必須耐高溫、耐高壓，這種高溫高壓則是以比一般難度還要大數(shù)量級的變化?，F(xiàn)在我們研究的鉆進液，能夠耐受160攝氏度已經(jīng)過關(guān)，180攝氏度的也已經(jīng)過關(guān)，但是目前耐受200攝氏度的鉆井液還沒完全過關(guān)，220攝氏度的鉆井液還正在攻關(guān)和研究之中，因此，僅僅鉆井液這一項，遇到的問題都很復(fù)雜，需要解決的技術(shù)難題都很多。
還有一個方面就是固井的水泥漿，同樣需要解決高溫高壓下的水泥漿材料問題，其攻關(guān)難度不比鉆井液的難度小，它更需要能夠耐高溫高壓的新材料，特別是耐高溫材料，這樣才能解決超深井的固井問題，這些問題的解決，將會帶來整個深部地層鉆井工藝上的深刻變革。
此外，還有最后一個更大的問題需要重點解決，井越深，受套管限制，裸眼井長就會隨之增長。裸眼井長增長，在同一個裸眼段的三個壓力就可能不協(xié)調(diào)，形成安全密度窗口，這時候，密度就可能在很小的范圍的內(nèi)波動，密度大了，甚至稍微大一點，就可能漏；密度稍微小一點，就會出現(xiàn)兩種情況：要么井噴，要么井塌，這兩種情況的任意一種情況發(fā)生，都將產(chǎn)生嚴重后果?？傊?，井越深，裸眼段增長的概率就會大幅度提高，這就倒逼我們從鉆進設(shè)計到工藝、防塌技術(shù)以及堵漏技術(shù)、防漏技術(shù)以及井控技術(shù)等一整套的技術(shù)都有新的發(fā)展，或者革命性進步，才能夠解決這一系列的問題。
可以說，深部鉆井對鉆井完井的每一個環(huán)節(jié)都會是一個新的考驗。深部地層鉆井，從硬件到軟件、從工程技術(shù)到使用的材料，以及相適應(yīng)或者配套的技術(shù)、裝備、儀器等都會是新一代的創(chuàng)造，所以說，成功的路上是布滿荊棘的，是非常困難的。
進軍深層超深層未來可期
除此之外，深部地層鉆井還會遭遇井塌、井壁失穩(wěn)等問題，以及地層中粘土水化、地層小于微米的裂縫有效封堵等世界級難題，都是解決深部地層順利鉆進的瓶頸問題。
雖然開展深部地層鉆進難度很大，困難很多，但是從世界發(fā)展趨勢來看，進行深層、超深層鉆井已經(jīng)是大勢所趨，我國已經(jīng)將深部地層鉆井作為發(fā)展的一個方向，大步向“深地”進軍。
石油科技工作者瞄準目標，以問題為導向，聚焦深層、超深層鉆井各個環(huán)節(jié)，在設(shè)備、技術(shù)工藝、配套儀器儀表、新材料等各個展開了深入細致的研究，目前已經(jīng)取得了可喜的成績。目前我國已經(jīng)可以獨立生產(chǎn)萬米甚至12000米的鉆機，相繼解決了深部地層鉆進的很多技術(shù)工藝問題，并在深地塔科1井、四川盆地萬米深井鉆井過程中，組成攻關(guān)團隊，進行集中、聯(lián)合攻關(guān)，隨時解決遇到的新問題，不斷克服深層高溫高壓下的鉆井液、泥漿、設(shè)備等問題。最新的研究表明，我國對防止井塌、微米級以下裂縫封堵、粘土水化等世界級難題也已經(jīng)尋找到了有效的解決辦法，為解決至今沒能很好解決的深部復(fù)雜地層和細微裂縫發(fā)育的頁巖長水平井井壁不穩(wěn)定的難題提供了一種有效、可行、成本可控的方法和技術(shù)，有效防止掉塊產(chǎn)生及引發(fā)的各種井下復(fù)雜情況。
強化井壁穩(wěn)定本土化融合研究
準噶爾盆地已經(jīng)成為石油能源戰(zhàn)略接替的主戰(zhàn)場，新疆油田以國家能源安全為首要任務(wù)，積極開展深部地層鉆井研究和實踐，在準噶爾盆地南緣天然氣開發(fā)中運用深部地層鉆井技術(shù)設(shè)備，為天然氣的勘探開發(fā)作出了積極的貢獻。
就目前準噶爾盆地深層鉆井中遇到的井壁穩(wěn)定問題，重點是要加強本土化的研究，將我國井壁穩(wěn)定技術(shù)與本地地層巖性結(jié)合起來，尋找到切實可行的解決辦法。
我國已經(jīng)具有包括原理、材料、方法等解決當前重大井壁穩(wěn)定問題的基礎(chǔ)，深部地層井壁穩(wěn)定劑的發(fā)展方向已經(jīng)明確、技術(shù)路現(xiàn)線已經(jīng)指明，在這個基礎(chǔ)之上，怎么進一步讓該技術(shù)更能適合于準噶爾盆地的地層條件和地層巖性的需要，真正把它變成能夠適合于準噶爾盆地的井壁穩(wěn)定的防塌技術(shù)，將是新疆油田科技工作者奮斗的目標。希望通過在準噶爾盆地的進一步研究深化，進一步推動這一技術(shù)的全國進步。