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“王牌”技术解世界级难题

日期:2023-06-05    来源:中国石化报  作者:于成旺 姜邵华 李澎 朱汧

国际燃气网

2023
06/05
11:15
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关键词: 油气储量 石油工程技术 油气勘探

石油天然气工业的发展史,也是一部石油工程技术的振兴史,每一次石油工程技术的跨越,都带来了油气储量及产量的快速增长。近年来,我国油气发现中的重大战略性突破基本集中在深层超深层或深海,其中,石油工程技术发挥了至关重要的支撑作用。

油气勘探越来越深,配套的工程技术也相应越来越难。面对异常复杂的油气勘探开发对象,中国石化石油工程企业和科研院所注重自主创新,持续强化攻关研究,加强关键技术与配套技术的攻关集成,助力“深地工程”不断取得新突破,为我国更好地端牢能源饭碗提供战略科技支撑。

5月初,在央视的直播镜头下,中国石化“深地一号”两口超深井郑重亮相:跃进3-3井的钻头缓缓钻入地层,顺北10斜井放喷口燃起熊熊大火……这一幕幕鲜活的画面,将钻井与测试的工作场景清晰地展现在全国人民面前,也对“向地球深部进军”的口号有了更直观的诠释。

“跃进3-3井钻井和顺北10斜井测试都是由我们负责施工的。深井超深井钻井和测试是江汉石油工程的‘王牌’,我们创新形成的动态承压堵漏、地震剖面动态校正、高端测试完井工具等10多项深井超深井技术,助力顺北油气田喜获20口超深层千吨井。”江汉石油工程副总经理班国介绍。

目前,中国石化“深地一号”顺北油气田已经打出了50口垂直深度超过8000米的井,落实了4个亿吨级油气区,累计油气产量已突破770万吨油当量。在这片油气增储上产的新阵地,江汉石油工程始终以保障油气勘探开发为己任,不断加强石油工程关键核心技术攻关,以一流的技术、优质的服务支撑保障深层超深层油气开发不断取得新突破。

动态承压堵漏技术,对易漏地层说“不”

钻井液被称作钻井的“血液”,可润滑钻头、支撑井壁,把钻进时产生的岩屑携带到地面,并能为钻头降温。钻井液一旦发生漏失将严重影响钻井时效,甚至造成井报废。防漏堵漏也是深井超深井施工面临的第一道难关。

“跃进3-3井属顺北区块,地层就像一个摔碎的盘子,裂缝多、易破碎。顺北二叠系、三叠系易漏易垮是世界级难题,也是向万米深地进军的‘拦路虎’。”江汉石油工程钻井二公司钻井液技术专家贺春明介绍。

如何才能将密度调控好,既防止钻井液漏失,又能支撑住井壁避免发生垮塌?该公司成立顺北复杂地层防漏堵漏创新团队,针对顺北工区志留系堵漏、二叠系火成岩防漏及硬脆性泥岩井壁稳定技术开展攻关,创新形成了DLPP(动态承压堵漏)技术,通过在钻井液中加入特殊的细微颗粒处理剂来改造地层,变缝为孔、逐级填充,在地层井壁上形成致密泥饼,堵塞裂缝、防止漏失。

在顺北53斜井施工中,志留系地层共发生9次井漏,复杂损失仅14天,损失时效相比同类型井降低了88%,在顺北区块呈现了最好的堵漏效果。跃进3平台已完成的跃进3-6井和正在施工的3-3井同样应用了这项技术,在地层裂缝发育的巨厚二叠系火成岩段,有效防止了钻井液漏失,实现了快速高效施工。

目前,该技术在顺北工区全面推广应用,防漏成功率超80%,二叠系堵漏一次成功率100%,井漏复杂时效降低87.7%,平均每口井周期成本节约近1500万元,为加快顺北油气田开发进程提供了有力支撑。

地震剖面动态校正技术,为钻井装上“北斗导航”

跃进3-3井设计井深为9472米,而在近万米深的地下,一切都是未知。

“以前只能根据邻井的地质资料进行预测,但与实际会有不同程度的差距,所以井下安全风险仍然比较大。”江汉石油工程页岩气开采技术服务公司工程地质研究所所长刘勇江说。

“深地一号”的油气井深度普遍超过7500米,不仅储层埋藏深、复杂地层多,而且地层温度、压力及硫化氢含量都非常高。钻井过程中如果没有地质风险预警、没有提前做好准备,很可能出现钻井液漏失、井壁垮塌、钻头卡在地层里,以及钻具断裂等复杂情况。

“开车导航时,我们常会用到提前预警、错峰换线的功能。那钻井能不能也这样,通过技术实现自动导航呢?”乍现的灵光为解决问题提供了新的思路。于是,刘勇江带领工程地质科研人员多方摸索,经过一年多的技术攻关,终于研发出了地震剖面动态校正技术。

利用该技术,研究人员可预测钻头前方50~100米地层的断裂带、破碎带、天然裂缝发育区和储集体分布范围,并形成实时地质跟踪图像,实现钻井风险与地质分析可视化,提前做好钻头的“出行方案”。

与以前普遍使用的文字地质设计相比,地震剖面动态校正技术形成的地质图像更加准确和直观。“即使不是相关专业的人,也能一看就懂。”刘勇江介绍,与跃进3-3井同平台的跃进3-6井就应用这项技术,通过精准定位到各个地层层系,仅用18天就完成了3753米的钻井任务,创下了顺北工区跃进区块钻井的新纪录。

截至目前,江汉石油工程利用该技术在“深地一号”施工中提出地质建议33条,意见验证率100%,完成8口井安全钻进,助力我国“深地工程”技术向更深层迈进。

自主研发JMR封隔器,解决进口工具昂贵且“水土不服”问题

“顺北10斜井初期测试日产天然气超过60万立方米。”在记者的现场连线中,央视镜头见证了“深地一号”在新油气储藏带取得的新突破。

顺北10斜井测试获得高产油气流不仅彰显了江汉石油公司在深井超深井高温高压测试方面的技术实力,也再次验证了该公司自主研发的JMR封隔器(江汉机械可回收封隔器)的可靠性和优良性能。

JMR封隔器是江汉石油公司依托高温高压工具检测中心,自主研发的一款高端测试完井工具。早在顺北油气田建产之初,该公司就看到了制约我国深井超深井高温高压测试技术发展的瓶颈——高端测试完井工具完全依赖进口。国外配套工具价格昂贵、组织周期长,还会出现“水土不服”,无法满足新的测试需求。

为从根源解决问题,江汉石油工程在沙漠里建起了高温高压工具检测中心,积极开展高端测试完井工具的研发和检测。该检测中心具有国内最高检测指标,并且获得了中国实验室(CNAS)和中国质量(CMA)双认证。

“我们完全具备了自主研发、设计、生产井下工具能力,顺北10斜井使用的关键测试完井工具JMR封隔器就是在这里研发生产的。”谈起JMR封隔器,江汉石油工程公司高级专家唐永祥难掩自豪。

在顺北区块4号油气储藏带刚开始开发时,由于顺北4井钻井耗时太长,全井筒套管偏磨严重,急需根据这口井的实际情况特殊定制一款封隔器。为保证按时施工,该公司专门组建了工具研发技术团队,全力开展适用于顺北4井的高性能测试封隔器研发,仅用10天就完成了方案设计、设计验证、工程图设计和样机加工与组装。但在进行第一次室内评价测试时,试验失败了。研发团队连夜会商进行原因分析并提出解决方案,随后,连续开展两次测试均获得了成功,达到了现场应用条件。最终,JMR封隔器经受住了酸压3070立方米、最高施工压力119兆帕的考验,顺利完成了顺北4井高难度的测试施工任务。

经过多年的研发和改进,JMR封隔器性能指标已达到国际领先水平,累计应用21井次,施工成功率100%,创造了坐封最深深度7344.17米、承受最大压差67兆帕、单个封隔器累计压裂液量最大10920立方米等多项纪录,成为“深地一号”不可或缺的“功臣”。


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