從井筒工程降本增效看中國(guó)石油鉆采技術(shù)創(chuàng)新
國(guó)產(chǎn)化技術(shù)助力 勘探開(kāi)發(fā)新騰飛
入地難，難于上青天。尤其在常規(guī)、易采和優(yōu)質(zhì)油氣資源日漸減少的今天，如何保障油氣資源低成本、優(yōu)質(zhì)、快速、高效勘探開(kāi)發(fā)，越來(lái)越考驗(yàn)工程技術(shù)的創(chuàng)新和服務(wù)實(shí)力。
如今，油氣勘探開(kāi)發(fā)的觸角已經(jīng)伸向深層、低滲透、非常規(guī)。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)新發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量中，深層、超深層及非常規(guī)油氣資源約占2/3，國(guó)內(nèi)剩余油氣資源（包括陸地和海洋）40%以上分布在5000米以下的深部地層，近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的11個(gè)大型油氣田中，深層占8個(gè)。隨之而來(lái)的難題猶如一座座大山，阻擋在增儲(chǔ)上產(chǎn)的道路上。
平均井深超過(guò)6000米的塔里木庫(kù)車山前地區(qū)，深刻反映出深井勘探開(kāi)發(fā)之難。據(jù)了解，2010年，庫(kù)車山前地區(qū)一口井的建井周期長(zhǎng)達(dá)近兩年。如何解決高陡構(gòu)造的防斜打直？如何攻破地下數(shù)千米的“鹽膏層”？如何克服窄密度壓力窗口挑戰(zhàn)？這三大難題不解決，建井的質(zhì)量、速度和效益將無(wú)從談起。
低滲透和非常規(guī)油氣更面臨著開(kāi)發(fā)成本高和開(kāi)采效益低的困局。水平井+分段壓裂在提高單井產(chǎn)量方面展現(xiàn)出獨(dú)特魅力，已替代直井成為低滲透和非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)的主要方式。然而，由于水平井打長(zhǎng)、打快、打好關(guān)鍵技術(shù)不完善，分段壓裂工具主體依靠進(jìn)口，一些核心技術(shù)被少數(shù)國(guó)外服務(wù)商掌控，國(guó)內(nèi)企業(yè)不得不購(gòu)買(mǎi)其“天價(jià)”服務(wù)，導(dǎo)致建井成本居高不下。
核心技術(shù)創(chuàng)新呼聲愈發(fā)強(qiáng)烈：只有把核心技術(shù)掌握在自己手中，才能真正掌握競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。中國(guó)石油通過(guò)多年不懈攻關(guān)，一批批井筒工程技術(shù)利器頻頻亮相生產(chǎn)一線：建井和維護(hù)成本下降了！勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程加快了！油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)插上了騰飛的翅膀！
一項(xiàng)項(xiàng)利器成為一張張閃亮的“中國(guó)制造”名片，在中國(guó)石油工程技術(shù)與裝備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中熠熠生輝。
自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)是國(guó)產(chǎn)化技術(shù)助力氣井“揚(yáng)眉吐氣”的典范。這項(xiàng)技術(shù)解決了山前高陡構(gòu)造和逆掩推覆體的防斜打快難題，過(guò)去長(zhǎng)期被國(guó)外公司壟斷，日服務(wù)費(fèi)高達(dá)上萬(wàn)美元。中國(guó)石油自主研發(fā)成功后，國(guó)外公司日服務(wù)費(fèi)下降近1/3。目前，這個(gè)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用率已達(dá)40%左右，成為復(fù)雜深井鉆井提速主力軍。
精細(xì)控壓鉆井技術(shù)是解決窄密度窗口鉆井難題最有效的手段，可大大降低“漏噴同存”風(fēng)險(xiǎn)，減少泥漿漏失。早期由于沒(méi)有利器在手，中國(guó)石油不得不依賴國(guó)外公司服務(wù)，但幾十萬(wàn)元的高額日服務(wù)費(fèi)讓企業(yè)不堪重負(fù)。當(dāng)中國(guó)石油自主研發(fā)的精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)問(wèn)世，國(guó)外公司立即大幅下調(diào)服務(wù)價(jià)格，最終退出中國(guó)陸上市場(chǎng)。這項(xiàng)技術(shù)在塔里木、川渝和海外等地區(qū)已推廣應(yīng)用200余口井，產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)價(jià)格比國(guó)外同類產(chǎn)品降低50%以上。
水平井建井成本高一直束縛著油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的步伐。為突破水平井儲(chǔ)層改造關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)水平井規(guī)模化應(yīng)用，中國(guó)石油組織系統(tǒng)攻關(guān)，自主研發(fā)形成了水平井裸眼分段壓裂、分簇射孔、投球滑套、快鉆橋塞等系列工具，替代進(jìn)口，同比降低成本30%至50%，成為降本增效的新利器，加快了長(zhǎng)寧和威遠(yuǎn)、昭通等國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)建設(shè)，引領(lǐng)頁(yè)巖氣等新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
泥漿作為鉆井的“血液”，是打成井、打好井、打快井、降低鉆井成本的主要技術(shù)瓶頸。中國(guó)石油通過(guò)系統(tǒng)攻關(guān)試驗(yàn)，創(chuàng)新形成油基鉆井液、大位移井鉆井液、高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液等特色配套技術(shù)和服務(wù)能力，大幅提高了復(fù)雜深井鉆井液技術(shù)水平。油基鉆井液技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，逐步取代進(jìn)口成為復(fù)雜深井和頁(yè)巖氣水平井的安全快速鉆井關(guān)鍵技術(shù)。頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液在昭通、長(zhǎng)寧和威遠(yuǎn)地區(qū)試驗(yàn)應(yīng)用10余口井，主體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到油基鉆井液水平，在滿足環(huán)保要求的同時(shí)，與使用油基鉆井液相比，成本降低一半以上。
高溫、高壓且含有大量有毒硫化氫的井下環(huán)境給試油測(cè)試技術(shù)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。由于我國(guó)試油測(cè)試裝備技術(shù)水平和能力不足，深層天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)遭遇瓶頸。105兆帕試油測(cè)試作業(yè)系列裝備的研發(fā)迎來(lái)了天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)的春天，為高溫高壓高含硫氣井的試油測(cè)試提供了安全保障。目前，已在我國(guó)塔里木、川渝等地區(qū)取代進(jìn)口,推廣應(yīng)用超過(guò)400口井，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
工欲善其事，必先利其器。國(guó)內(nèi)石油行業(yè)進(jìn)入低谷期，更需要利器創(chuàng)新闖出一片新天地。（記者 廖秋雯）
數(shù)讀新聞
精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)大大降低單井漏失量和復(fù)雜時(shí)效
亮點(diǎn)技術(shù)
21/35MPa氣井帶壓作業(yè)技術(shù)與裝備
突破了氣井環(huán)空動(dòng)密封技術(shù)瓶頸，研制試驗(yàn)定型了21MPa/35MPa氣井帶壓作業(yè)機(jī)，形成了配套工藝技術(shù)，具備了21MPa氣井帶壓作業(yè)能力，覆蓋了中國(guó)石油60%左右的氣井，打破國(guó)外壟斷，降低成本50%，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用146井次，使一批老氣井恢復(fù)生產(chǎn)、隱患得以消除，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益顯著。其中，在長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)和焦石壩頁(yè)巖氣井作業(yè)68井次，成為頁(yè)巖氣井完井試油測(cè)試安全作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，與使用國(guó)外技術(shù)相比，累計(jì)節(jié)約作業(yè)成本億元以上。
105MPa試油測(cè)試成套裝備
研制成功105MPa/180攝氏度的試油測(cè)試成套裝備，具備數(shù)據(jù)與視頻全程自動(dòng)監(jiān)控記錄功能，綜合性能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，在塔里木、川渝、華北等地區(qū)成功替代進(jìn)口，推廣應(yīng)用40余套、作業(yè)400多口井，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益5億元以上，為“三高”氣井試油測(cè)試的安全控制和精確計(jì)量提供了自主技術(shù)裝備保障。
水平井儲(chǔ)層改造工具系列
研發(fā)了水平井裸眼分段壓裂、分簇射孔、投球滑套、水力噴射、快鉆橋塞等水平井多段壓裂系列工具，為水平井經(jīng)濟(jì)有效分段壓裂提供了自主技術(shù)支撐，成為復(fù)雜油氣藏有效動(dòng)用的關(guān)鍵技術(shù)。2011年以來(lái)，中國(guó)石油采用自主工具共實(shí)施水平井分段壓裂3832口，占施工總井?dāng)?shù)的89%。長(zhǎng)慶蘇里格氣田水平井壓裂改造后單井初期日產(chǎn)量為5.7萬(wàn)立方米，達(dá)到直井的3倍以上，僅占總井?dāng)?shù)10%的水平井產(chǎn)量貢獻(xiàn)達(dá)到32%。
自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)
通過(guò)國(guó)際合作與自主研發(fā)相結(jié)合，研制成功BH-VDT和XZ-AVDS系列自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)井下主動(dòng)糾斜、保持井壁垂直，通過(guò)解放鉆壓，提高機(jī)械鉆速，縮短了鉆井周期。整體性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，打破了國(guó)外壟斷，大幅度降低了技術(shù)使用成本。
在塔里木山前地區(qū)逐步替代國(guó)外產(chǎn)品，為解決高陡構(gòu)造和逆巖推覆體等復(fù)雜地質(zhì)條件下的防斜打快鉆井難題提供了自主技術(shù)支持。
精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)
自主研發(fā)成功的PCDS-I型、CQMPD—I和XZMPD-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)，井底壓力控制精度優(yōu)于國(guó)外同類技術(shù)，打破國(guó)外壟斷，迫使國(guó)外公司服務(wù)日費(fèi)由42萬(wàn)元降低到24萬(wàn)元且現(xiàn)已退出中國(guó)石油市場(chǎng)。這項(xiàng)技術(shù)在塔里木、川渝和海外等地區(qū)應(yīng)用200多口井，國(guó)內(nèi)服務(wù)日費(fèi)不到10萬(wàn)元，為有效解決“漏噴同存”鉆井難題提供了經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)，節(jié)約直接成本超10億元，成功開(kāi)拓印尼等海外技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)，具備與國(guó)際知名技術(shù)服務(wù)公司同臺(tái)競(jìng)技的實(shí)力。
系列新型鉆井液
發(fā)展形成的系列新型鉆井液特色配套技術(shù)和服務(wù)能力，大幅提高了集團(tuán)公司復(fù)雜深井和頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)水平、服務(wù)保障能力和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
油基鉆井液技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈和服務(wù)體系填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，逐步取代進(jìn)口；BH-WEI強(qiáng)抑制、高潤(rùn)滑、大位移井鉆井液體系與使用進(jìn)口鉆井液相比，費(fèi)用減少50%，實(shí)現(xiàn)了低成本國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)；頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液主體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到油基鉆井液水平，與使用油基鉆井液相比，成本降低一半以上，有望成為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)降本增效和綠色環(huán)保的主體接替技術(shù)。
權(quán)威點(diǎn)評(píng)
填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白 躋身國(guó)際一流
中國(guó)工程院院士 羅平亞
隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)向深層、復(fù)雜地層發(fā)展，復(fù)雜地層深井鉆井井下復(fù)雜與安全問(wèn)題日趨突出，成為我國(guó)鉆井液技術(shù)必須解決而國(guó)內(nèi)外都未能很好解決的重大技術(shù)難題，也是當(dāng)前鉆井及鉆井液技術(shù)發(fā)展的前沿課題。
中國(guó)石油組織全國(guó)優(yōu)勢(shì)力量進(jìn)行攻關(guān)取得重大成果，并形成有效解決這些重大難題的系列新型鉆井液體系與應(yīng)用技術(shù)。其中，油基鉆井液技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，完善了我國(guó)鉆井液技術(shù)體系，成為復(fù)雜深井和頁(yè)巖氣水平井安全快速鉆井的關(guān)鍵技術(shù)；BHW強(qiáng)抑制強(qiáng)潤(rùn)滑鉆井液為我國(guó)復(fù)雜地層特殊結(jié)構(gòu)井的優(yōu)質(zhì)、快速鉆井提供了技術(shù)支持；BH-WEI高溫高密度有機(jī)鹽鉆井液成為塔里木、川渝和海外復(fù)雜深井安全提速提效的主體技術(shù)。這些技術(shù)總體上達(dá)到國(guó)際同類技術(shù)先進(jìn)水平，具有明顯的特色和優(yōu)勢(shì)，在顯著提高國(guó)際高端鉆井液技術(shù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，豐富和發(fā)展了我國(guó)鉆井液技術(shù)水平。
突破我國(guó)“三高”氣井試油技術(shù)瓶頸
國(guó)家“863”項(xiàng)目首席科學(xué)家 劉合
目前，我國(guó)剩余油氣資源勘探開(kāi)發(fā)面臨越來(lái)越多的高溫、高壓、高含硫油氣藏，“三高”油氣井測(cè)試作業(yè)一直是世界性難題。川慶鉆探自主研發(fā)的105MPa試油測(cè)試成套裝備，突破了高壓旋流除砂器、RD循環(huán)閥等核心部件技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)105MPa高溫防硫耐酸地面測(cè)試裝備的空白，在塔里木、川渝等地區(qū)試驗(yàn)和應(yīng)用了400多口井，使得這項(xiàng)裝備的技術(shù)穩(wěn)定性、可靠性大幅提升，形成了配套技術(shù)服務(wù)能力，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)過(guò)程整合了多學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果，自主設(shè)計(jì)，依托自主開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了高溫高壓工況下的模擬實(shí)驗(yàn)，也為石油裝備自主開(kāi)發(fā)探索了一條具有借鑒意義的創(chuàng)新之路。
105MPa試油測(cè)試成套裝備的研發(fā)成功，打破了我國(guó)“三高”油氣藏高端防硫試油測(cè)試裝備一直依賴進(jìn)口的局面，為我國(guó)高溫高壓氣井試油測(cè)試提供了裝備保障，基本滿足了我國(guó)深層天然氣勘探試油的需要。
創(chuàng)新感悟
突破瓶頸 終獲成功
21/35MPa氣井帶壓作業(yè)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)
近年來(lái)，氣井帶壓作業(yè)技術(shù)成為井下作業(yè)技術(shù)發(fā)展的新亮點(diǎn)，但由于作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、對(duì)裝備安全性和可靠性要求極高等因素，在國(guó)內(nèi)發(fā)展速度緩慢，是一塊名副其實(shí)的 “硬骨頭”。這樣的難題，激發(fā)起研發(fā)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新斗志。
攻關(guān)過(guò)程中，技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)集中優(yōu)勢(shì)資源搞研究、破瓶頸，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)突破。立足國(guó)內(nèi)氣井帶壓作業(yè)現(xiàn)狀，團(tuán)隊(duì)按照壓力級(jí)別從低到高穩(wěn)步推進(jìn)技術(shù)升級(jí)，穩(wěn)扎穩(wěn)打，一步一個(gè)腳印前進(jìn)。在一次次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在不斷的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中完善提高。無(wú)數(shù)日夜不懈奮戰(zhàn)，換來(lái)裝備技術(shù)水平的不斷提升。裝備和技術(shù)定型后，團(tuán)隊(duì)又抓住川渝地區(qū)頁(yè)巖氣大開(kāi)發(fā)的機(jī)遇，迅速把技術(shù)成果推向市場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)。裝備投入市場(chǎng)后迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，大大降低了壓井后的產(chǎn)量損失，有效保障了致密氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣的開(kāi)發(fā)效果。
勇于創(chuàng)新 打破壟斷
BH-VDT5000垂直鉆井系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)
常規(guī)鉆井技術(shù)在西部油氣勘探開(kāi)發(fā)中，遭遇到高陡構(gòu)造防斜打快的世界性難題，成為制約勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程的瓶頸。面對(duì)外國(guó)公司的技術(shù)封鎖，研發(fā)團(tuán)隊(duì)吹響了自主創(chuàng)新的號(hào)角。
隨后，團(tuán)隊(duì)以大量細(xì)致認(rèn)真的調(diào)查為開(kāi)端，悉心鉆研技術(shù)難點(diǎn)和破解之道。嚴(yán)峻的經(jīng)營(yíng)壓力、引進(jìn)設(shè)備的不適應(yīng)、多輪實(shí)驗(yàn)的失敗，都沒(méi)有擋住創(chuàng)新的腳步。針對(duì)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)暴露出的缺陷，團(tuán)隊(duì)組織技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)，一次不行就兩次，憑著這股韌勁，跨過(guò)一個(gè)又一個(gè)坎。從設(shè)計(jì)方案中技術(shù)參數(shù)的確定，到配套研究中子系統(tǒng)的改進(jìn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)以大量精細(xì)認(rèn)真的工作，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)方式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，最終使具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的垂直鉆井系統(tǒng)面世，中國(guó)石油成為國(guó)際上第三家可以提供這項(xiàng)高端技術(shù)服務(wù)的公司。
2023-03-02
行業(yè)動(dòng)態(tài)
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