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四川油气田欠平衡钻井技术发展历程介绍
作者:    发布于:2013-12-17 21:43:33    文字:【】【】【
摘要:世界石油网讯:中石油欠平衡钻井技术推进会上透露的最新数据显示:四川油气田在15个构造采用欠平衡/气体钻井技术,在探井中发现193个显示层段,直接获工业油气井73口,井口天然气测试产量482立方米/日,原油测试产量269吨/日,累计获天然气三级储量3234亿立方米,现已建成14亿立方米/年的产量规模;上世纪末以来,累计欠平衡钻井266口井;2004~2006年,四川欠平衡钻井连续三年超过钻井总数的30%,达到发达国家的应用水平;四川欠平衡钻井创造的成果,连续三年入选中石油“十大科技进展”。

   九十年代末,当清洁能源的强劲需求对天然气主产地四川形成巨大压力的时候,当石炭系储层进入开发中后期,人们把资源接替的希望寄托在上三叠系碎屑岩储层的时候,面对该储层低孔、低渗、低压、强水敏、非均质性,采用常规技术难发现、难开采的难题,人们再次想到了欠平衡钻井。那时候,该技术在发达国家已经历了十年的快速发展,国内部分油田通过引进国外技术也已获得了巨大的油气发现。

        是依靠引进还是自主创新?对于当时属中石油特困企业之一的四川油气田来说,其实没有多少掂量的余地。在欠平衡钻井技术研发地川局钻采院,当时的院长马宗金告诉笔者:买一台进口旋转防喷器得花几十万美元,而自己造一台只需四分之一的花费。差距这么大,你说我肯买还是肯自己造?当时我们觉得,只要把水平搞上去,我这个防喷器就值几十万美元了。

  战略选择:靠别人不如靠自己

        中石油欠平衡钻井技术推进会上透露的最新数据显示:四川油气田在15个构造采用欠平衡/气体钻井技术,在探井中发现193个显示层段,直接获工业油气井73口,井口天然气测试产量482立方米/日,原油测试产量269吨/日,累计获天然气三级储量3234亿立方米,现已建成14亿立方米/年的产量规模;上世纪末以来,累计欠平衡钻井266口井;2004~2006年,四川欠平衡钻井连续三年超过钻井总数的30%,达到发达国家的应用水平;四川欠平衡钻井创造的成果,连续三年入选中石油“十大科技进展”。 

  四川欠平衡钻井技术能够创造今天的辉煌印证了一个道理:自主创新路,越走越宽广

  欠平衡钻井由于井筒液柱压力小于地层孔隙压力,如无足够井控能力,风险极高。上世纪六十、七十年代,四川的欠平衡钻井早期探索虽然发现了一批工业气藏,但因安全代价太大不得不停止应用。

  看到价格差距的同时,也看到技术水平的差距,四川欠平衡钻井技术的自主创新之路就这样开始了——

  第一招,在大量调研国外欠平衡钻井技术、装备资讯的同时,全面总结四川早期欠平衡钻井的经验和教训,从装备研发入手,先后设计研制出各种压力等级、处理能力、规格型号的旋转防喷器、不压井起下钻装置、真空除气器、增压机、欠平衡钻井数据采集系统等系列专用装备,形成了包括发明专利在内的11项自主知识产权,实现了对国外产品的全面覆盖,其可靠性接近或达到国外同类产品水平,部分产品如旋转防喷器密封胶芯的使用寿命甚至优于国外产品。

  第二招,积极开展校企联合,充分利用西南石油大学等高校在基础理论研究方面的智力资源和实验手段,形成了储层伤害系统评价、井筒-储层耦合流动规律、欠平衡/气体钻井的提速机理、孔缝洞地层的井漏机理、欠平衡/气体钻井的井壁稳定性、气体钻井井下燃爆机理等六项基础研究成果,建立起了全过程欠平衡钻井完井的理论体系。

  第三招,在基础研究和装备研制的同时,开展针对性的创新实践活动,形成了欠平衡钻井地层适应性评价技术、多种介质欠平衡钻井技术、不压井作业技术、欠平衡完井技术、欠平衡安全钻井技术、欠平衡钻水平井技术等11个技术系列。

  从四川欠平衡钻井的发展脉络看,正是因为自主创新,该技术得以打破国外装备技术的垄断,实现低成本入市,迅速扩张地盘,最终在做大中做强。

  创新实践:在不断超越中突破

  一次成功就是一个起点,不断超越自己才能不断创造未来。在四川欠平衡钻井技术的发展历程中,技术升级、生产发展、油气发现的每一次突破,无不是解放思想、超越自己的结果。

  突破之一:从单一欠平衡钻进到全过程欠平衡钻井

  2002年,充深1井采用欠平衡钻井技术钻开产层时中途测试获天然气日产量3.7万立方米,但在压井、完钻、固井和射孔作业后,日产量竟然降至0.3万立方米。对该井进行的案例分析认为:经欠平衡钻进打开的产层,极有可能在后续各工序的“正压差”作业中被伤害,致使油气藏“胎死腹中”。这一判断促使工程技术人员开始全过程欠平衡钻井的思考与攻关。经过对各种工况下欠平衡作业进行的理论推算、室内试验和不压井作业装置的改进完善,2003年成功地在邛西3井进行了国内首次全过程欠平衡钻井完井试验,创造了欠平衡钻进、欠平衡取心、不压井测井、不压井起下钻、不压井下油管完井的全国纪录,获日产43万多立方米的高产气流,实现了川西前陆盆地勘探开发的重大突破。此后采用全过程欠平衡钻井技术对邛西构造进行整体开发,获控制储量263亿立方米,探明储量152亿立方米,建成年产能120亿立方米。

  突破之二:从欠平衡钻直井到欠平衡钻水平井

  欠平衡钻井能够最大限度保护储层,钻水平井则可以最大限度提高钻遇率和井口产能,实现少井多产。在四川自主发展欠平衡钻井技术的历程中,把欠平衡和水平井两大前沿技术结合应用于低产储层、能量衰竭储层的经济开发,是一个重要的创举。在白马庙构造钻成的全国第一口气体钻水平井白浅111H井,产层欠平衡水平钻进245米,获得的测试产量是同井场常规钻直井的22倍;在广安构造002-H井,采用欠平衡旋转地质导向钻井技术,钻成了水平段长2010米的国内最长水平段欠平衡水平井,测获天然气日产量16.42万方,是同井场直井广安2井产量的13.2倍。

  突破之三:从发现和保护气藏到提高钻井速度

  四川欠平衡钻井的最初目的是发现和保护油气藏,然而在实践过程中,人们深深感受到欠平衡钻井对于治理井漏卡钻、提高钻井速度的强大功效。近年来,随着对欠平衡钻井提速机理的深入研究,四川用于提速的欠平衡井呈逐年增加态势。在川中磨溪构造,2004年以来欠平衡钻过高研磨性的须家河地层25口井,机械钻速是常规钻井的2.2~5.8倍,成为“磨溪速度”的核心动力,有力的确保了嘉二气藏实现当年探明、当年建成120万立方米/日产能。

  四川超深井钻井速度慢、事故多,钻井周期动辄数百天甚至数年,严重影响深部地层勘探开发进程。2005年以来,在超深井应用气体钻井技术,打成的七北101井在钻速最慢的须家河地层提速十倍以上,全井5287米156天完钻;东升1井创造多项提速纪录,全井6288米245天完钻。“一号工程”开工以来,采用在非储层上部井段空气钻井提速,在最难打的须家河储层段氮气钻井提速的气体钻井提速路线,以五分之一的时间完成全井一半以上的进尺,创造了井深6530米145天完钻的新纪录,为四川深部地层钻探提供了典型的工程范例。

  突破之四:从欠平衡钻井到控压钻井

  如今渐趋热门的“控压钻井”其实是一种更加精确的井底压力控制技术,它需要欠平衡钻井的核心装备和技术作支撑,主要解决喷漏同存的窄压力窗口地层安全钻井问题。近年来,四川欠平衡钻井作业队伍先后在渤海10号平台、缅甸英雄区块的多口井上应用控压钻井技术,在泥浆密度高达2.20g/cm3、喷漏同存、无法正常钻进的情况下,保护了油气储层,安全钻过井漏地层。借着欠平衡钻井技术打下的基础,四川在这个新的技术领域又走在了前头。

  展望未来:广阔天地大有作为

  从更大范围看,目前全国难动用储量已达到石油50亿吨,天然气20万亿立方米,煤层气35万亿立方米;在中石油内部,欠平衡井在钻井总量中所占比例还很低——欠平衡/气体钻井技术有着十分广阔的市场需求和发展空间。为了推动这项技术的进一步发展,四川油气田正以两项“国家863项目”为载体,以龙岗、广安两大工程为依托,进一步强化、深化欠平衡/气体钻井技术的攻关研究和创新实践。相信随着一系列瓶颈难题的一一破解,这项被称为“革命性进步”的创新技术,必将为石油天然气的高效开发做出更多、更大的贡献。

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脚注信息
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