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挑战极限!亚洲最深直井诞生记

图为90025钻井队员工进行下套管作业。金添 薛柯 摄

  2月14日,四川盐亭县大兴回族乡广裕村,丘陵起伏的油菜花田中,一眼就能看到蓬深6井高耸的井架。川庆钻探90025钻井队在这里以完钻井深9026米创造了新的亚洲纪录。

  “这口井井温超过200摄氏度,地层压力超过150兆帕,硫化氢含量超30克/立方米,尤其是7990米以深的井段无可供对比的邻井资料。但是这种种困难,都被我们一一克服了。”川庆川东钻探公司副总经理、总工程师贺立勤直言,这口井遇到的都是世界级难题,“啃下”硬骨头靠的是自主研发的核心技术和装备。

  川庆钻探作为中国石油创新型企业和数字化转型智能化发展首批试点单位之一,常年征战复杂深井超深井油气田,攻关形成了六大专业57项复杂深井钻完井技术和装备工具。其中,“钻、测、固、完”全过程精细控压钻完井等自主研发的核心技术和装备,在解决蓬深6井工程技术难题过程中发挥了关键作用。

  地下深度超过珠峰 核心技术力保打得成

  精细控压技术是世界公认的解决超深井井下复杂的“灵丹妙药”,是国际钻井工程前沿技术之一。川庆钻探自主研发的全过程精细控压钻完井技术和装备,在国内市场占有率超过80%,成为复杂深井作业必备的工程利器。

  “打了近20年井,我过去最深只打到过地下6800米。这次直接干了个亚洲之最,能夸一辈子。”川庆钻探90025钻井队队长田清江笑言。完钻后的轻松,掩藏不住疲惫的面容。为了打好这口超深井,田清江每晚都是头枕对讲机和衣而睡,一有动静就立刻上钻台。

  蓬深6井位于蓬莱气区。这是四川盆地未来天然气上产的重要区域,万亿立方米的增储新阵地已基本落实。西南油气田工程技术处副处长马勇告诉记者,蓬深6井原设计井深为7990米,但钻到地下8000米左右后发现含气性依然很好,如果不接着打下去就太可惜了。

  对比钻井设计,表面上看,比设计井深只多打了1000多米,但难度增加了数倍。四川盆地的地层复杂程度在全国数一数二,蓬深6井穿越了10多个地层,每个地层的岩石、流体、温度、压力等都不一样,钻井过程中很容易出现井漏、卡钻等事故。田清江还记得不久前的惊险一幕。当时蓬深6井打到7711米出现了井漏,他和队员们马上进行处置,只用了8个小时就成功恢复了钻进。

  面对如此复杂的井况,川庆钻探拿出自主研发的“钻、测、固、完”全过程精细控压钻完井技术和装备,成功解决蓬深6井钻井中井漏、喷漏同存等井下复杂情况,保障钻完井顺利完成。“精细控压技术是世界公认的解决超深井井下复杂的‘灵丹妙药’,是国际钻井工程前沿技术之一。”川庆钻探精细控压钻井技术团队技术总负责人李枝林博士表示,川庆钻探自主研发的全过程精细控压钻完井技术和装备,在国内市场占有率超过80%,累计转化推广268井次,较常规钻井减少漏失量91%,复杂时效降低86.9%,节约钻井液漏失、钻井周期费用12.33亿元,成为复杂深井作业必备的工程利器。

  200℃的考验 自研神奇“魔液”保平顺

  川庆钻井液复杂深井钻井液技术进入了快速发展的新时期,形成了体系完备、功能齐全的复杂深井钻井液系列技术,保障了200余口复杂深井成功钻探。

  随着深度的增加,喷、漏、事故复杂等越来越严重,解决这些问题的关键要靠优质的钻井液。每往下打100米,地层温度就会升高2.3至2.5摄氏度。超过9000米的井深,让蓬深6井的井温超过200摄氏度。高温带来了巨大挑战——钻井液会稠化,就像煮稀饭一样,超高温会让钻井液流不动。而钻井液是钻井的血液,血液不循环,钻井施工就无法进行。

  第一次加深钻井任务至8100米,川庆钻探采取了自主研发的CQ-JFS超深井钻井液技术。这项技术具有抗高温、抗多种污染、即时封堵胶结近井壁带微裂缝和层理间隙、即时形成油润湿性致密滤饼等特性,能有效解决一般情况下深井超深井温度高、易垮塌等难题。在其助力下,蓬深6井成功完成第一次加深钻井任务。

  第二次加深任务更具挑战性。根据地层预计,在到达目的层前,会钻遇水敏性极强的地层,井壁失稳是施工期间将面临的重点难题。经过多方研讨与论证,为了保证井下安全,川庆钻探最终采用拥有自主知识产权的CQ-SCO抗高温强封堵系列油基钻井液技术进行加深钻进,钻井液密度最高达到2.39克/立方厘米,最高抗温可达220摄氏度。这项技术配套全国产化油基钻井液系列处理剂,热稳定性、流变性、沉降稳定性、高温高压滤失量等性能较好,施工过程无阻卡、起下钻顺利,助力蓬深6井顺利钻至目的层位,创下纪录。

  “川庆钻井液复杂深井钻井液技术进入了快速发展的新时期,很好地解决了超高温、超高底层压力、非标井身结构、窄密度窗口、喷漏同层、高浓度复合盐(水)污染等难题,形成了体系完备、功能齐全的复杂深井钻井液系列技术,保障了200余口复杂深井成功钻探。”中国工程院院士罗平亚高度评价川庆钻探自研超深井钻井液技术。

  井眼最小直径仅15厘米 9000米地下精细操作显实力

  工程技术进步一小步,勘探开发上一新台阶。“Easy oil”时代已经过去,全球油气勘探开发已由浅层向深层、特深层进一步拓展。技术创新和高端装备研发,是油气勘探开发和保障国家能源安全的关键。

  钻头不到,油气不冒。因钻井施工对井下井筒结构的要求,井打得越深,井眼越小。蓬深6井的井眼最小直径只有15厘米,在地下9000多米的深度,如此小的钻井空间,对钻井的精度控制是极大的考验。而钻井精度事关钻头能否准确抵达油气层,为解放油气打开通道。

  在蓬深6井钻井平台司钻房里,90025钻井队副司钻郭雷正用手柄控制将套管放入井下。尽管钻井数字化技术应用水平不断提升,引入了机械臂、数字孪生技术等辅助钻井,但司钻操作的精细度,仍然是钻井的决定性环节。

  直径15厘米的小井眼,只有4.5寸的面碗碗口那么大。在这么小而深的空间里钻井,郭雷要靠娴熟精准的操作,让钻头上下左右运动。“在地下9000米,超长的钻杆就像绳子一样,钻头很难控制。”郭雷说,每打一米都是极限挑战。

  不只是操作,在蓬深6井施工作业中,地质录井将“钻井眼睛”的作用发挥得淋漓尽致。在8000米后的加深段,川庆钻探采用元素+伽马这两种特殊录井技术来判别地层微弱的变化。在加深段的每一米砂样都受到了“优待”,要分别经过岩屑甄别、烘烤小样、镜下拍照、元素伽马分析等一系列操作,找到从泥质灰岩到白云质泥岩再到白云岩的变化轨迹,而分层的关键就是及时找到灯三段底部的白云质泥岩到灯二段顶部云岩的分界点。

  2022年11月28日,在邻近理论井深时,8258米的砂样中,硅、铝等微量元素突然下降,而镁元素急速上升,同时综合录井仪发出气测异常提醒,灯二段的白云岩“现身”了。经过现场录井专家的综合研判,钻头顺利进入完钻层段,录井队为这一地区补上了灯三段与灯二段的分层空白。随后的768米钻进一切安全顺利,最终井深锁定在了9026米,亚洲最深直井纪录就此诞生。

  “工程技术进步一小步,勘探开发上一新台阶。‘Easy oil’时代已经过去,全球油气勘探开发已由浅层向深层、特深层进一步拓展。我国深层油气探明率仅为约17%。技术创新和高端装备研发,是油气勘探开发和保障国家能源安全的关键。”中国工程院院士孙金声直言。

  新的纪录已经成为过去,川庆钻探正联手西南油气田继续加大科研创新力度,为万米科探井做好准备,共同开创超深井勘探开发新时代。

工程院自主技术助蓬深6井成功固井

图为技术员、驻井专家及甲方监督一起测量出井钻头尺寸,判断磨损情况。金添 薛柯 摄

  中国石油网消息(记者耿莉 通讯员张华)2月11日,工程技术研究院采用自主研发的复杂超深井固井密封完整性控制成套技术,在西南油气田蓬深6井直径127毫米尾管固井中成功施工,为亚洲最深直井的顺利打成提供强有力的工程技术支撑,助力蓬莱气区天然气勘探开发。

  固井是保障优质快速建井和支撑油气勘探开发的关键工程技术,蓬深6井地质条件复杂,面临超深、超高温、超高压、高含硫和多套压力层系等挑战。聚焦系列技术瓶颈,工程技术研究院固井技术研究团队通过深入攻关、方案研讨和细化措施,攻克了超200摄氏度高温下的水泥浆调凝困难、水泥石强度低、韧性改造难度大,以及油基钻井液与水泥浆“见面稠”、驱替困难等多项技术难题,形成了以超200摄氏度高温水泥环密封完整性为核心的驱油型高效抗污染冲洗隔离液+精细控压固井等成套技术。在西南油气田的精心组织和大力协调下,工程技术研究院联合川庆钻探等单位,强化组织、多方联动、专家决策、逐项确认,实行全方位、全过程精细管控和精准固井,最终成功完成蓬深6井全井各开次固井施工。

  工程技术研究院将深入总结蓬深6井固井成功经验,进一步强化特深高温高压固井系列技术攻关,为下一步四川盆地打成打好万米科探井做好工程技术储备。

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