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   第7版:中国石化报07版
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发挥大兵团优势 攻克关键核心技术 支撑特深层油气勘探突破和效益开发

2023年04月03日 来源: 中国石化报  作者: 曾义金
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定向钻井示意图

■中国石化集团公司首席专家 曾义金

特深层油气藏埋藏超过8000米,是我国增储上产的重要阵地,而以定向井、水平井为代表的定向钻井技术是有效开发的关键手段。在超深地下精准控制钻头钻探油气储层,相当于隔着一座地下珠穆朗玛峰“定向打靶”,难度不亚于百米外“穿针引线”,业内称这些井为“地下珠峰”井。特深层具有超深、超高温、超高压和复杂岩性、复杂流体、复杂应力的特性,多因素叠加,常常导致井下仪器损坏、材料失效、井眼漏失坍塌、钻井轨迹偏离等复杂事件,给钻井带来巨大挑战,是世界级难题。常规定向钻井技术基本“打不成”,急需攻克定向钻井新技术、研发新装备,支撑特深层油气高效开发。

“深地一号”顺北油气田项目是我国典型的特深层油气田,油气平均埋藏深度超过8000米,最高温度超过200摄氏度。针对特深层钻井的技术挑战,中国石化发挥大兵团作战优势,强化技术创新和科技自立自强,通过持续攻关,基本形成了8000~9000米特深层定向钻井系列技术。在轨迹设计方面,瞄准地球物理对断控缝洞储集体空间精准定位,创建了基于地应力分布和缝洞地层控制的“一井多控”轨道设计方法,实现了单轨迹多储集体贯通控制、酸压长缝沟通的油气藏增产目标;在钻井装备方面,研制了国内首套底座净空高12米的9000米自动化钻机及140兆帕大通径节流压井管汇,配套了高强度钻杆和套管,为钻达特深层提供了安全保障;在提速方面,创新了基于安全密度窗口拓宽的井身结构设计技术,研制了高性能钻头、大扭矩螺杆和减振稳扭冲击器等提速工具,硬地层机械钻速提高35%~64%;在井筒稳定方面,研发了耐温220摄氏度、密度2.2~2.4克/立方厘米高温高密度钻井液及高效承压堵漏体系,开发了高温无固相钻井液、200摄氏度纳米液硅-胶乳高温防气窜水泥浆及204摄氏度平衡液缸尾管悬挂器,为特深层安全成井奠定了安全基础;在高温测量技术方面,研制了185摄氏度MWD(随钻测量仪),创建了“单断单栅、单断多栅、多断多栅”结构体的轨迹贯通控制技术,研制了耐温200摄氏度、耐压206兆帕的常规测井仪器系列、电缆测井+钻具直推存储式的双功能测井系统,突破了高温测量仪器卡脖子技术;在测试压裂方面,研制了204摄氏度、105兆帕气密封测试封隔器及180摄氏度高温交联酸体系,形成了“双级缓速压得远、暂堵分流压得宽、工具分段压得多”三种酸压沟通模式,以及“五阀一封”测试-酸压/酸化联作工艺,为高产井提供了技术保障。

这些关键技术的突破,确保了顺北油气田定向钻井精确中靶,形成了系列技术规范,实现了从“打不成”到“打得成”再到“打得准、打得快”的重大跨越,支撑了17亿吨油当量油气资源的发现和产能建设。截至2022年底,顺北油气田完成了88口井深超8000米特深层定向钻井,钻井速度大幅提高,钻井周期和工程成本显著降低,规模储集体钻遇率提升了16.5个百分点,高产井成功率提高至87.5%,斩获22口千吨井。2021年,顺北56X井完钻井深9300米,创造了年度亚洲最深井纪录;顺北84X井完钻垂深8956.25米,刷新了亚洲陆地定向井最大垂深纪录。

我国深层油气资源丰富,达671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%,主要分布在塔里木盆地和四川盆地。随着油气勘探开发深度不断增加,并向1万米进军,地质环境复杂加剧,不确定因素增多,特深层工程技术面临作业风险更大、工程质量控制更难、技术可靠性要求更高、作业周期更长等一系列难题,急需对高性能重载自动化钻机装备、特深层钻井地质环境因素描述及风险预测、200摄氏度超高温随钻测量仪器、高性能提速工具及测试工具、240摄氏度钻井液固井液技术、超高压井控技术、超高温缝洞储层压裂技术等进行持续攻关并取得突破,形成我国陆上原创技术策源地,支撑特深层油气勘探重大突破和效益开发,奠定我国在世界超深油气领域勘探开发的领军地位。

 

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