深層超深層石油資源占比為30%，天然氣資源量占比為60%，是陸上剩余資源量最多、發展潛力最大、鉆井挑戰最多的領域。在深層超深層水平井鉆井過程中，遇到了水平井軌跡控制難、安全鉆井液密度窗口窄、酸性氣體濃度高、機械鉆速慢等復雜問題和挑戰。長期從事于石油管力學行為及工程應用方面的研究，連續承擔了自“八五”以來水平井鉆井、側鉆水平井鉆井、大位移鉆井、超深水平井鉆井等序列技術的研究，幾乎參與了國內特殊工藝井鉆井方面重大實驗井的研究與施工作業。下部鉆具力學分析、鉆柱摩阻扭矩分析、基于特殊工具（雙中心擴眼鉆頭、水力振蕩器）鉆柱動力學研究及特殊入井管具（實體膨脹管、波紋管、直連扣套管）的力學行為研究等研究成果在中石油、中石化、中海油所屬油田進行了成功應用，并創造了定向隨鉆擴眼及實體膨脹管應用的最深記錄，參與了國內垂深最深水平井的施工。在巖石力學、管柱力學、流體力學在特殊結構井研究方面取得了一批有影響力的研究成果。
①超深水平井欠平衡鉆井井壁穩定機理研究：以巖石力學、滲流力學、熱力學等理論為基礎，分別建立起考慮滲流效應、井筒熱力學效應和地層弱面等因素綜合影響下的水平井欠平衡鉆井井壁失穩力學模型，利用該模型系統分析了井眼軌跡、地應力類型、鉆井壓差、地層巖石物性參數、弱面強度和產狀等因素對坍塌壓力的影響規律，并在此基礎上提出了井壁穩定控制的工程技術措施，為不同鉆井條件下的井壁穩定控制提供了理論依據。
②建立高精度的超深水平井波動壓力/流動壓降預測模型：以流體力學理論為基礎，分別建立穩態條件下的赫巴流體（屈服冪律流體）閉口管/開口管中的同心/偏心環空（或存在巖屑床）波動壓力/流動壓力數值模型/仿真模型，通過波動壓力/流動壓降影響因素分析建立了擬合模型，以實現波動壓力/流動壓降的精確便捷預測；與數值模型相比，擬合模型誤差僅為±5%（不存在巖屑床）或±10%（存在巖屑床），且無需任何數值計算方法便可實現波動壓力/流動壓降的準確預測；研究成果方便了現場鉆井工程師進行井底壓力的實時準確便捷預測。采用偏心螺旋流理論，考慮鉆柱旋轉、偏心、接頭尺寸等參數的影響，建立了小井眼螺旋流環空壓力計算模型，模擬了小井眼偏心環空速度、有效黏度和壓力分布，為超深小井眼水平段安全延伸預測提供了重要的理論基礎。研究結果在塔河油田TK-640CH等6口井Φ130mm得的了成功驗證，泵壓預測值與實測值相對誤差小于5%。
③形成了超深水平井開窗側鉆與擴眼完井成套技術及配套工具：基于非線性有限元理論，分別建立了增斜井段帶偏心鉆頭的隨鉆擴眼鉆柱動力學模型以及實體膨脹管膨脹動力學分析模型，研究了定向隨鉆鉆柱動力學特征以及膨脹管力學行為，優化了擴眼鉆柱結構參數及鉆井參數，確定了合理的實體膨脹管施工作業程序及膨脹施工參數；研究成果在塔河油田TH10410CH2、TK6-463CH等6口井的隨鉆定向擴眼井段進行了成功應用。結合目前超深水平井套管開窗側鉆及隨鉆擴眼技術需求，研發了一系列新型的配套工具，包括適用于超深水平井的雙中心擴眼鉆頭（已在TH12115CH等3口井進行了成功應用）、直連扣套管、斜向器開窗工具、新型組合式開窗銑錐以及雙作用強側切開窗鉆頭。
④研發了確保高溫高壓復雜結構井鉆井安全的新型鉆井隨鉆測量新工具： 圍繞提升高溫高壓復雜結構井鉆井安全可控能力這一核心問題，針對鉆井地層壓力評價、井下溢流監測、井下復雜事故監測等開展了隨鉆測量新方法的研究；打破傳統微流量鉆井技術束縛，創造性提出鉆井環空流量測量思想，開辟了井下微流量鉆井技術先河，并初步構建了井下微流量控制鉆井技術體系，并在四川地區成功開展2次下井試驗；建立了隨鉆地層測試壓力響應數值模型，自主設計并研制出具有室內測試功能和高精度刻度功能的隨鉆地層壓力刻度裝置，自主研制了一套隨鉆地層壓力測量裝置地面試驗原理樣機；成功研制了旋轉導向鉆井系統關鍵測量工具—井下工程參數測量工具。
