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[技术基础]“生命禁区”里钻探大国深度 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2020-06-01 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网



油气资源是人类生存和文明发展的重要物质基础。长久以来,国际间的竞争愈发激烈,油气资源日益成为保障一个国家强盛发展的“底气”。我国是一个油气资源生产大国,但同时更是油气资源的消耗大国。近几年间,我国的油气需求量以及对外依存度持续攀升,能源安全问题已经成为制约我国高质量发展的一大瓶颈。


油气藏勘探开发业务的特性决定了这是一项逆水行舟的艰巨事业,不进则退。作为保障国家能源安全的主力军,中国石油人必须有破冰前行、不断创新、挑战极限的信念和斗志。随着全球石油工业勘探开发的不断深入,走到今天,浅层油气藏基本已经开发殆尽,深部地层油气藏的勘探开发成为重点。据统计表明,世界新增油气储量60%来自深部地层,而我国83%深地油气有待探明和开发。为此,习近平总书记特别提出了关于能源革命、向地球深部进军的重要战略思想。坚持走深地复杂油气藏钻完井工程的可持续发展之路,推动我国深层和深水复杂油气勘探开发工程技术进步,是保障我国油气能源供给安全的必由之路。


塔里木盆地是国家最重要深地油气战略接替区,深地油气资源成为塔里木石油人当前和未来油气勘探开发的重要领域,随着深地油气勘探开发的深入和复杂程度的提高,对工程技术的要求和依赖也进一步提高,使得工程技术也面临着前所未有的难题和挑战。


深地复杂油气藏钻完井工程是一项复杂的系统工程,需要有科学的理论、先进的技术及装备、高素质的人才队伍和科学的管理作为支撑,它是一个国家或企业钻井完技术综合实力的体现。


以胥志雄为首的项目团队,依托“大型油气田及煤层气开发”国家科技重大专项、中国石油重大专项,对标国际前沿工程技术,历经十余年产学研用联合攻关,突破了深地复杂压力系统安全封隔、复杂难钻地层快速钻井、极端环境下井筒完整性三大关键技术瓶颈,大力发展深层、超深层复杂结构井钻完井技术,实现提速、提质,成为实现油气效益开发的重要保障。


钻完井关键技术的进步和突破,使得以往久攻不克、没有经济效益的油气资源逐步得到挖掘和有效的开发,深地复杂井钻完井技术的快速发展,拓展了油气勘探开发的纵深和空间。近两年,塔里木油田实现了7000米超深井钻井常态化,并已具备万米钻井能力,每年钻探6000米以上超深井超过110口,占到我国超深井钻探的一半以上。“十三五”以来,钻探的7000米以上超深井占到我国超深井数量的75%以上,成功钻探轮探1、克深21等6口8000米以上超深井。以胥志雄为第一完成人的“复杂超深层钻完井关键技术及应用”荣获了2019年中石油科技进步奖一等奖,他们用科技利器强力支撑起油气持续稳产上产,交出了一份闪亮的“成绩单”,在“生命禁区”里钻出大国深度。


攀登“地下珠峰”
8882米!比世界最高的珠穆朗玛峰还要多出34米。
这就是2020年1月19日成功出油出气的轮探1井钻入地壳的深度,一举打破了亚洲纪录,成为亚洲陆上第一深井。在此之后的试油阶段又创下封隔器坐封位置、电缆穿孔深度等多项最新纪录。这一切都标志着塔里木油田深地复杂油气藏钻完井工程达到了世界陆上领先水平。
钻探深度树起新地标,能够取得这样的成绩,与胥志雄团队多年来坚持不懈地钻研深地钻完井技术分不开,作为项目带头人,他说:“这口井的成功更加激励我们科研人员持续攻关,进一步追寻大场面。”
据胥志雄介绍,轮探1井位于新疆轮台县境内,目的层为寒武系肖尔布拉克组,对塔里木油田建设3000万吨大油气田、寻找战略接替层系具有重要意义。但是,轮探1井地质资料极度匮乏,尤其在井深6800米后可参照的邻井资料几乎为零,面对着超深、超高压、超高温、高含硫等钻探难题,存在溢流、垮塌、钻具易疲劳损坏等风险,现有钻完井技术面临着极大的考验。
“埋藏更深,压力更大,工艺技术更为复杂,我们钻探的理论和技术也必须更新换代,能否攻克这些难题,关系到整个气田能否顺利投产。”摆在胥志雄和他团队面前的是一系列崭新课题,更是一次超越自我的挑战!
早在20世纪80年代,石油地质届就已公认塔里木盆地地质结构是世界罕有的复杂与独特,油藏深度为国内之最,也为中国陆上钻完井工程的难度之最,要想在如此深的油藏进行钻井施工,其难度等同于在地下七八千米精确制导实现百步穿杨。
团队成员们并没有被困难吓倒,他们迎难而上,无数次在图纸前凝神苦思,收集一切可能收集到的资料,开展相关实验,加班加点研究计算,探讨方案。自2018年6月28日开钻以来,胥志雄和他的同事们常驻钻井现场,加强井控管理,细化各开次施工方案。加强液面监测,预防溢流事故发生。加强钻具探伤,及时更换保养,全力保障生产组织安全平稳运行,一点点地勾勒出了可通往8800米以下的“寻宝路径”,开启了地下深层油气宝库的大门。
项目团队坚持工程地质一体化,精细地质分层研究,从井身结构、钻具抗拉、水力学等方面开展优化论证。优化设计井身结构为四开四完,备用五开五完。优选定制小接箍高强度钻杆及配套胶皮护箍,增加钻具抗拉强度,减少对套管的磨损,确保井筒完整性。根据现场实际情况试验和摸索出目的层钻进的最佳钻井液配方与体系。开展水泥浆体系高温性能评价实验,确保超高温固井安全施工,为目的层固井做好充足的技术储备。针对轮探1井地层岩性特征,在轮南地区首次采用防斜控斜的垂直钻井技术,优选X516定制钻头,较常规PDC钻头提速约17.6%。最终,这口井实现安全高效钻进,也刷新了取芯、测井亚洲最深纪录。
技术的突破加快了我国石油天然气工业从深层走向超深层的步伐,推动了塔里木油田天然气勘探开发有质量、有效益、可持续发展,也使我国向世界提供了一份完整的深地复杂油气藏钻完井关键技术的“中国方案”与“中国智慧”。
在油气工程技术领域,钻井深度一直是一项重要指标,也是科技研发力量的一块试金石,已然成为一个国家科技力量的综合体现。然而在20多年前,我国深井超深井钻井技术与国外先进水平还存在着很大差距。尤其是与美国、俄罗斯等国相比,我国井下复杂和事故时效多、钻井周期长、费用高,主要表现在地层工程特性参数预测精度低,复杂层段井眼失稳严重,高陡构造井斜严重,钻具事故较多,难钻地层的机械钻速低,防斜打直未配备先进的垂直钻井系统,钻井液体系与处理剂配套应用效果差,井口机械化与自动化整体水平低,尤其是先进的钻井、测井工具还依赖于进口。业内有专家甚至坦承,我国深井超深井钻井技术与国外先进水平的差距约为5~10年,而井下工具及测量仪器方面与国外先进水平差距在10~15年。
尤其是在历经“整体挤压、分层变形、垂向叠置、联动递进”多期构造变形,油气藏埋深普遍在6000~10000米的塔里木盆地,它甚至被地质学家形象地比喻为“一个被摔碎的盘子,然后又被踹了几脚”,可见地理构造极其复杂,钻完井工程技术面临的都是“全球少有、国内独有”的难题。
由于技术水平有限,在没有立项攻关之前,为了开发深地复杂油气藏,塔里木油田曾先后报废了4口井,损失超十亿元,从而令众多国内外技术服务公司望而却步。这么大的钻完井难度,也严重制约了塔里木盆地石油勘探开发的步伐,如果没有相应的技术出现,就意味着我国有一大部分的油气资源将难以利用,我们只得望油兴叹,所以,对中国石油人而言,深地复杂油气藏钻完井技术的研发和应用迫在眉睫。
面对挑战,塔里木石油人“坐不住”,也“等不起”。从20世纪90年代初期,研究人员就开始围绕钻完井技术难题展开科技攻关。他们长期深入塔里木盆地等地的石油钻井平台,了解工程施工情况,分析解决施工难题,为钻完井技术进步奠定坚实基础。当时年轻的胥志雄也在风霜雨雪的锤炼中得到了成长,成为了今天的中坚人物。
为加快我国超深井研究步伐,中石油塔里木油田分公司承担起超深井钻井技术研究这一国家重点科技攻关课题,他们与国内石油院校、企业共同攻关,组成课题组。中石油集团高度重视超深井钻井技术研究,投入大量资金用于设备更新改造、工艺技术研究和队伍人员培训
作为项目带头人的胥志雄带领团队经历了调研和学习、引进与消化吸收再到同塔里木实际情况相结合的独立创新,通过反复攻关实践,使得超深井钻井技术从理论到工艺均取得了长足的发展和进步。随着钻井装备和配套工艺技术的不断进步,新技术新工艺的成功研发和应用,获得了巨大的技术成果,钻达了以前不能钻达的深度和层位,发现了以前发现不了的油气藏,钻探能力显著提升,钻井速度大幅提高,经济和社会效益显著改善。回顾10多年前,塔里木盆地打第一口7000米超深井的时候,用了将近两年的时间。而10多年后的今天,再钻一口同类型同深度的井平均钻完井周期已经下降到200天左右。“如果把以前的速度比喻为普快列车的话,现在就是高铁速度。”胥志雄自豪地说。

破解“世界级难题”
6000米、7000米、8000米
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只看该作者 1楼 发表于: 2020-10-24 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
继续,很快我们就成为超级大国,日本震精了,美国惊呆了
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只看该作者 2楼 发表于: 2020-11-05 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
这两年中石油中石化不断刷新“亚洲第一深井”纪录,马上,这个8882又要被中石化打破了。

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