我國常規油氣資源日漸枯竭，豐富的深層超深層油氣成為增儲上產的主陣地。然而一深帶萬難，向地下鉆探，看不見摸不著，每前進一米，都是在探索未知。中國工程院院士、中國石油國家卓越工程師學院院長、油氣鉆完井技術國家工程研究中心主任孫金聲指出，萬米深地存在超高溫、超高壓及縫洞發育苛刻條件，鉆井過程遭遇井壁坍塌、惡性漏失、卡鉆甚至井噴等重大工程挑戰，已超出傳統技術能力的極限。

鉆井液是解決上述工程挑戰的關鍵。對此，孫金聲帶領團隊持續攻關，攻克了水基鉆井液超高溫降解與絮凝、油基鉆井液超高溫沉降、一次堵漏成功率低三大世界性技術難題，研發出萬米級特深井鉆井液技術，為超深特深層油氣高效勘探開發提供了關鍵技術。該技術于近日榮獲2025年度中國石油和化學工業聯合會科技進步特等獎。

水基鉆井液技術：攻克超高溫高鹽難關

萬米級特深井如同煉獄，井底溫度達到200℃以上，壓力達到140兆帕以上，再加上高鹽環境的侵蝕，對鉆井液的性能提出了極致考驗。現有抗超高溫高鹽水基鉆井液的聚合物處理劑，分子多為線性結構，在極端環境下易斷鏈或卷曲失效，無法滿足萬米深井安全高效的鉆探需求。

研究團隊聚焦這一痛點，在15年間進行數萬次實驗，終于摸清了鉆井液處理劑分子結構對極端環境的適配規律，并建立多種結構協同提高處理劑抗超高溫高鹽的分子結構設計方法。基于以上成果，團隊研發出超支化強吸附降濾失劑、有機—無機雜化微球封堵劑等5種關鍵處理劑，創新推出抗超高溫高鹽環保型水基鉆井液。最終，水基鉆井液在高鹽環境下的耐溫能力由200℃提升至240℃，長效穩定性由國外磺化鉆井液的3~5天延長至25~30天，核心處理劑用量由12~20種減少到3~5種，加量由20%以上降至10%以內，且無需進行無害化處理，綜合性能處于國際領先水平。

目前，該技術已在塔里木盆地實現規模化應用，其中8000米以上深井超100口，將井下復雜時效降低80%。在深地塔科1井長達345天的作業中，這套鉆井液性能穩定、易于調控，在處置井下復雜狀況時發揮關鍵作用，保障項目順利完鉆。

油基鉆井液技術：破解超高溫失效難題

油基鉆井液在萬米特深井的超高溫環境中，同樣面臨失效困境。團隊研究發現，長時間處于200℃以上的高溫中，鉆井液里的關鍵成分有機土改性劑易從黏土片層上脫附，乳化劑分子會發生水解，將導致鉆井液破乳、黏切力驟降、加重材料沉降，進而引發井壁垮塌、卡鉆等事故。

針對失效機理，團隊自主研發出兩款油基鉆井液新材料，提出抗超高溫乳化劑“多點吸附”原理，引入多元雜環結構，既提升了抗溫性能，又增強了穩定性;超高溫有機土通過建立化學共價鍵增強耐溫性，同時進行多碳鏈表面活性劑物理插層改性，提升膠體率和穩定性。基于自研材料，團隊打造出一套抗超高溫、高密度的油基鉆井液體系，抗溫性能提升至240℃，抗鹽水侵能力達45%，最高密度達2.6克/立方厘米，性能優于國外同類產品，解決了萬米深井超高溫下油基鉆井液處理劑失效、沉降風險高的重大難題。

該技術已應用于塔里木、四川、準噶爾等盆地的200余口井，將鉆井周期縮短50%以上，鉆井綜合成本降低30%以上。有力保障了深地川科1井順利鉆至10011米。

縫洞堵漏技術：打破世界級堵漏困局

萬米以深的大裂縫、大溶洞等惡性漏失，極易引發井壁垮塌、卡鉆等復雜狀況，甚至可能誘發井噴等重大安全事故。

團隊通過反復研究，探明了堵漏材料在縫洞漏層中的運移和駐留特征，發現在特定的溫度壓力下，自身有黏結力并能與漏失通道壁面黏結的材料，可顯著強化堵漏效果、提升堵漏成功率。循著這一技術思路，團隊創新研發出溫壓響應堵漏新材料。這種材料能精準適配萬米漏層的高溫高壓環境，進入漏層后，顆粒會自愈合黏結為高強度整體，與漏失通道壁面緊密粘黏，實現“流得進、停得住、填得滿、堵得牢”。該材料適用溫度范圍覆蓋50℃~240℃，不僅保證正向承壓大于20兆帕，更首次實現反向承壓大于20兆帕。

團隊還打造了自主率100%的井漏預測預警與防漏堵漏輔助決策專家系統，實現了實時井漏預測及漏層動態診斷功能，漏層預測準確率達83%，裂縫寬度診斷精度達92%，為現場防漏堵漏作業提供了精準有效的科學指導，推動了防漏堵漏技術從“經驗型”向“科學化、數字化”轉型升級。

該技術在塔里木、四川、準噶爾等盆地及海外哈法亞項目等推廣應用300余井次，一次堵漏成功率由不足30%提高至92%。值得一提的是，該技術成功解決了深地塔科1井的6次重大裂縫性惡性漏失、2次五連珠大溶洞惡性漏失，川科1井近萬米井深3次嚴重漏失難題，堵漏成功率100%，在國際上首次創造了大裂縫大溶洞原鉆具不起鉆堵漏的先例，創造了萬米井深縫洞型惡性漏失一次成功堵漏世界紀錄。該項技術為“兩深一非”油氣井漏失治理提供了新的可靠技術，大幅提升了鉆井安全、降低了因井漏產生的經濟損失。