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强抓科研攻关 助推钻井提速提效

来源:中国科技网-科技日报 作者: 2016年05月30日 01:29
[导读] 在我国最大的含油气盆地——塔里木盆地北部,有一座被誉为“是中国第一个古生界海相亿吨级大油田”——塔河油田。
强抓科研攻关 助推钻井提速提效
——记西北油田分公司超深井复杂地层井筒强化技术攻关团队
彭明旺



顺托一井压井现场指挥



顺北区块钻井现场指导
    在我国最大的含油气盆地——塔里木盆地北部,有一座被誉为“是中国第一个古生界海相亿吨级大油田”——塔河油田。这片中石化第二大油气田,丰富的油气资源主要储存于深部缝洞型碳酸盐岩油气藏中,埋深6000—7500米。在钻井过程中复杂地层多,泥岩地层易水化分散和膨胀垮塌,卡钻事故频发;裂缝和溶洞型地层多,漏失和应力坍塌系数范围小,钻井液漏失速度快且漏失量大;高钙盐水层多,压力系数大,易污染钻井液。造成钻井工程井身结构复杂、故障多、速度慢、周期长、成本高,每年经济损失高达数亿元。
    “我们面前的困难犹如崇山峻岭,层峦叠嶂,但解决这些难题已刻不容缓。”时任西北油田分公司钻完井工程管理处处长的张平道出了当时的紧迫感。长期从事深井超深井钻井技术研究与工程管理、负责过多项中石化级科研项目攻关的张平,主动请缨并亲自“挂帅”,挑选了56名技术“精锐”,组建了一支塔河油田钻井攻关团队,着力解决影响塔河安全快速钻井的两大难题。
    要攻关,就要突破、要创新,而创新源于思想的解放。团队把理论研究、技术攻关及管理保障紧密结合,以不竭的科技创新推动了油田的二次跨越。
    理论创新,认清复杂地层井壁失稳机理
    这不是一块容易啃的骨头。
    “上天难,入地更难,这注定是一场硬仗。”张平介绍,钻井过程中井壁失稳是一个世界性难题,长期以来,多数学者进行了大量行之有效的工作,使井壁失稳现象大为减少,但仍解决不了塔河油田深井复杂地层井壁失稳问题。张平带领攻关团队充分依托中石化石油工程技术研究院岩石力学实验室,不断创新研究技术,丰富研究手段,分别建立了含弱面的井壁稳定预测模型和基于力学的井漏钻前预测模型,并以纳米成像技术为核心,揭示了弱面的形成与扩展,项目组通过反复实验和模型修正,明确了塔河油田井壁失稳机理,建立了井壁稳定预测及控制方法。
    技术创新,保障安全快速钻井
    尽管国内外防塌的钻井液体系很多,但对于塔河油田如此复杂的地质环境,想找出一种有效的防塌体系可谓难上加难。要在国内外碳酸盐岩深层井壁稳定技术研究的空白画卷上写下浓墨重彩的一笔,必须迎难而上。怀揣着这样的信念,张平带领团队开始研究一种全新的防塌防漏钻井液技术。
    面对研究全新的防塌和堵漏技术的严峻挑战,攻关团队基于井壁稳定预测及控制方法,提出复合构建控制弱面的井壁稳定技术与缝洞地层防漏堵漏技术,从概念、理论、设计方法到技术实现,需要一点一点地突破。
    五年的坚持,张平带领团队成功研发了基于井下触变的恶性漏失与高承压封堵技术、基于控制弱面扩展的强抑制强封堵钻井液技术、基于低粘度效应的抗高温高钙高密度钻井液技术等三项特色技术,来增强井筒完整性,隔离地层与井筒的流体和压力传递,达到防塌防漏目的,显著降低了钻井风险。
    集成应用,推进油田高效开发
    历经五年的产、学、研联合攻关,项目团队完成了我国具有自主知识产权的井筒强化关键技术。截至2014年底,超深井复杂地层井筒强化技术已在塔里木盆地现场应用了529口井,钻井周期由126天缩短至72天,累计节省钻井周期6900余天,节约钻井液10万余方,共节约投资9.89亿元。
    这项技术的成功应用,为我国在复杂地质条件下超深井钻井提供了理论和关键技术,可在新疆地区、四川盆地及海外区块等深井复杂地层钻井中推广应用,为我国石油行业实现安全、快速钻井,提高超深井勘探成功率和油气产量作出了积极贡献。
    项目研究实施过程中,建立了一支井筒强化研发团队,共培养博士后6人、博士3人、硕士15人,获得国内外授权专利17项、中石化专有技术3项,发表论文46篇、专著1部,促进了学科发展,提高了国际学术影响力。
    张平团队的超深井复杂地层井筒强化技术系列成果得到了国内外同行的充分肯定。罗平亚院士这样评价:“该项目较好地解决了深井复杂地层井壁失稳和大型恶性漏失难题,为这些地方深部复杂地层油气勘探开发做出了重要贡献,具有重要的理论和实用价值,为我国相同类型难题的解决提供了理论指导和成功借鉴。”苏义脑、孙龙德、李阳等院士及学者评价说:“该项目建立了复杂岩性井壁围岩坍塌与破裂的多场耦合模型,提出了井壁稳定性预测及防漏堵漏新方法,形成了一支较强研究能力和较高学术水平的研究团队,非常值得在石油工程界大力推荐。”
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