李根生等:干热岩钻井技术发展现状与建议
2026-06-03 11:33:03   作者:   点击:64   来源:中国石油学会

我国干热岩型地热资源储量丰富,开发潜力巨大,对能源结构转型及“双碳”目标的实现具有重要战略意义。安全快速钻达地热储层、形成稳定井眼通道是开采干热岩地热资源的先决条件。然而,干热岩储层具有高温度、高硬度、高应力和高致密的特征,常规的油气钻采理论和技术无法完全照搬,工程初期投资大、回报周期长、收益低,亟需探索前瞻性、革命性、颠覆性的地热钻采理论和技术,推动干热岩地热能高效低成本开发。中国工程院李根生院士从当前国内外增强型地热系统(EGS)钻井工程实践现状出发,深入剖析了当前干热岩钻井所面临的核心工程难题,总结与探讨了干热岩钻井过程中“井壁稳定控制、高效破岩提速、耐高温工作流体”三大技术方向的基础理论和前沿进展。立足国家战略与工程需求,提出了未来干热岩钻井技术发展应重点聚焦于“理论深化—装备自主—流体协同—系统智能—标准规范”系统研究路径,并鼓励前瞻布局颠覆性技术,致力实现中国干热岩钻井技术突破与深层地热资源规模化开发。相关研究认识刊登在《石油学报》第47卷第1期。

(1)干热岩源于其“储层温度高、岩石强度大、地应力水平高、岩体致密低渗”的极端地质特性,导致破岩效率极低、井壁失稳风险高、钻井工具与工作流体性能严重劣化,造成了“钻井周期长、成本居高不下”行业痛点,已成为当前制约我国干热岩资源经济有效开发的首要瓶颈。

(2)围绕“井壁稳定控制、高效破岩提速、耐高温工作流体”三大技术方向的研究已取得阶段性进展:多场耦合作用下的围压失稳机理得到深入认识;以钻头齿形优化、复合钻井与冲击破岩为代表的提速工艺展现出显著潜力;耐高温钻井液、水泥浆及堵漏剂体系功能化、智能化程度得到提升。然而,高温动态条件下围岩力学状态预测与控制,超高温、强波动工况下工作液的长效性能、储层兼容性与成本控制仍然面临严峻挑战。

(3)面向国家“清洁低碳、安全高效”能源体系建设,建议持续深化极端地质条件下多场耦合机理与破岩理论等基础研究,提出攻关全链条耐高温钻井装备、推动个性化工艺与智能化系统融合、研发“智能调控+功能协同”型工作流体体系、构建中国干热岩钻井技术标准的系统发展路径,鼓励战略性布局非接触式破岩技术原理研究与样机开发,为下一代超临界地热资源开发储备颠覆性技术能力。

论文链接:http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202601018

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