“在此次破获纪录过程中，我们全力保障了重达320吨的钻具在大尺寸井眼中安全钻进。”5月20日，深地川科1井安全钻至7000米井深，创下了444.5毫米井眼全球钻深最深纪录，这标志着由蔡明杰博士参与的川庆科研项目《万米特深井大井眼钻柱安全分析与优化技术研究》取得了阶段性成功应用。
为给深地川科1井后期施工预留够更多空间，降低超深井段作业难度和风险，该井上部套管层序相比常规井更大、更深，四开444.5毫米大井眼设计井深高达7363米。随着大尺寸井眼深度的增加，钻具面临着与井壁间间隙增大、弯曲应力增加的考验；而因地层软硬交错严重，井下振动更加剧烈，钻具还承受着频繁交变应力的严峻考验。在剧烈的弯曲交变应力综合作用下，超大尺寸井眼中钻具疲劳损伤风险极高。由于钻具极易偏心靠壁，一旦在大尺寸井眼中发生钻具事故，打捞难度极高。因此，万米深井大尺寸井眼钻具安全保障工作尤为重要，为解决这个难题，《万米特深井大井眼钻柱安全分析与优化技术研究》科研项目应运而生。
由于缺乏系统的研究基础，该科研项目在深地川科1井实施过程中，同时面临着力学模型建立、振动传递分析、现场管理实施等多方面考验。为解决这一系列问题，蔡明杰充分运用国际前沿理论“钻柱-井壁-钻头-岩石”系统动力学模型开展钻具组合优化研究，从设计源头降低钻具弯曲交变应力和疲劳风险。实钻过程中，通过数据反演系统性建立井口-井下钻具振动传递规律分析方法，并随钻优化钻井参数，降低钻具振动。与此同时，蔡明杰突破性开展钻具全生命周期管理工作，全面精准掌握井下钻具情况、针对性制定钻具倒换规定，在此基础上联合钻采院研制了《钻具井下生命周期管理系统》，并在深地川科1井率先试点应用，以上系列研究的落地最终为保障万米深井钻具安全奠定了坚实基础。
目前，该项目通过在万米深井的成功应用，已经形成了2项理论成果和1项管理规范，蔡明杰也结合主要研究成果发表了SCI论文1篇，核心论文2篇，申请了1项软件著作权。下一步，他将继续完善《钻具井下生命周期管理系统》和《大尺寸井眼钻具管理规范》，将万米深井科研成果应用到其他超深井，降低川渝地区大尺寸井眼钻具失效率，全心破解深地安全“密码”。（川西钻探/蔡明杰 张玥）
