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向下,不断钻出新地标

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11月13日,《中国石化报》第七版整版刊出《向下,不断钻出新地标》文章,详细介绍了胜利石油工程公司不断加强技术迭代创新和装备升级,助力“深地工程”提速提效,勇担保障国家能源安全、把能源饭碗牢牢端在自己手中的历史重任,不断探索进取和做出的不懈努力。

8848米,是地表最高峰珠穆朗玛峰的高度。如果将空间反转,向下掘进,可以到达的深度是多少?在塔克拉玛干沙漠,塔里木分公司给出的答案是——9195米。

6000米、7000米、8000米、9000米……33年,塔里木分公司不断向地层深部挺进,向下扎根,打造钻井新地标,累计完成进尺467万米,相当于向下钻出了528座珠穆朗玛峰的高度,创出31项全国钻井纪录,打破263项西部工区钻井纪录。

如虎添翼

11月3日,塔克拉玛干沙漠腹地顺北12-1井场,钻机轰鸣,塔里木分公司80121钻井队正开足马力向8300米的地下钻进。

漫漫黄沙下,埋藏着丰富的石油和天然气。塔里木盆地超深层油气资源极为丰富,埋深超过6000米的石油和天然气分别占全国同类资源的83%和63%,是我国最大的深地油气富集区。

作为西北油田的后起之秀,顺北油气田是中国石化“十四五”重要的增储上产阵地——拥有世界上埋藏最深的油气藏,油层平均埋藏深度超过7300米,目前已落实4个亿吨级油气区。2022年,中国石化将其命名为“深地工程·顺北油气田基地”。

向下攀登“地下珠峰”绝非易事。塔里木分公司副经理孙玉庆介绍,顺北油气田普遍面临超深、超高温、超高压等勘探开发技术难题,钻井到达一定深度后,每向下钻进1米,难度呈几何级增长。当钻进达到5000米时,钻杆就像“煮熟的面条”;钻进达到8000米以上时,地下温度高达180摄氏度、压力高达200兆帕,普通的钻井设备和仪器就会损坏失效。

钻头不到,油气不冒。顺北油气田二叠系普遍发育玄武岩,是由火山喷发的岩浆在冷却后凝固而成的一种致密岩石,就连坚硬无比的金刚石材质制成的钻头也甘拜下风,屡屡遭遇崩齿。

80121钻井队平台经理朱海平对玄武岩的“杀伤力”心有余悸。在顺北10斜井,当钻井行进到7000多米时遇到了玄武岩地层,刚钻进三五米,一个金刚石钻头就报废了。

更换钻头,需要起下钻具。7000多米深的井,一趟起下钻要耗时3天,而正常钻进只能持续一天就又要换钻头。

为了提高机械钻速,各种型号的钻头在顺北10斜井试了个遍。最终,他们融合牙轮钻头的破岩性能和金刚石钻头的耐磨性优势,研发出了“狮虎兽钻头”。

有了高性能钻头加持,钻井按下了“快进键”。5月1日,顺北10斜井完钻,和设计钻井周期360天相比,提前98.54天完钻。

工作8年,朱海平早已把个人的成长系于井队的发展。他手机号后四位就是井队番号,将自己的命运和井队的未来绑在了一起。

2023年,一向身处沙漠腹地默默无闻工作的他和井队赚足了眼球。“五一”假期,央视“打卡”顺北10斜井,对试油测试作业进行全程直播。强大的气流从井底喷出,瞬间在地面燃起一道熊熊烈火。伴随着顺北10斜井获得重大勘探突破被送上“热搜”,80121队也频频被各大主流媒体报道,成为“网红”。

提高钻速,技术装备进步是关键。“原来,七八千米的井是钻机的‘天花板’;现在,七八千米的井是主流,即使上万米的井也不再遥不可及。以前,钻成8000米的井需要300多天,如今只需100多天。”塔里木分公司经理田辉说,技术装备的进步不仅加快了钻井的速度,而且拓展了向下的深度,让钻井如虎添翼。

扭冲工具被喻为钻头的“黄金伴侣”,安装在近钻头处,有助于提高机械钻速。顺北9斜井创新采用“混合钻头+扭冲工具”钻穿玄武岩,创出了区块单个钻头进尺最高纪录;顺北84斜井深9195米,创亚洲陆上垂深最深井纪录……

田辉的办公室里挂着三幅图:塔河油田井位交通图、顺北油气田道路交通图和准噶尔盆地及周缘勘探形势图,上面标注了每部钻机的具体位置。这三幅图犹如作战图,根据井位部署,他可以排兵布阵,匹配合适的钻机,规划合理的搬迁路线。

鱼和熊掌兼得

在顺北油气田打井,井队普遍担心遇到断裂带。

“顺北油气田地层发育很多断裂带,当钻遇断裂带,有的地层发生钻井液漏失,有的地层坍塌,还有的又漏又塌。”塔里木分公司井控首席专家余福春说。

在顺北4-10H井,余福春就遭遇了上漏下塌的“狙击”,漏了堵、堵了漏,前前后后治理了30余次,钻井一度举步维艰,进尺原地踏步。

钻井液体系的选择是治理地层漏失和坍塌的关键。钻井液被喻为钻井的“血液”,在钻井过程中不仅起到携带岩屑的作用,而且具有稳定井壁的功能,其性能直接决定着钻井质量和速度。

手指划破了,可以通过凝血因子实现自我愈合,钻井液体系能否加入一种类凝血因子的材料,实现自主修复?顺着这条思路,他们创新加入堵漏剂,在上部地层形成一层致密的微纳米层膜,既降低了钻井液漏失风险,又达到了稳定井壁的目的。

“性能好的钻井液体系,事半功倍;性能差的,事倍功半。”朱海平说。

根据地层压力梯度情况,顺北油气田油井普遍采用四开制钻井模式。为降低钻井投资、缩短钻井周期,2023年,西北油田探索三开制钻井模式。

四开变三开,考验的是钻井液的性能。设计井深8309米的顺北12-1井是一口三开制井,原本5400米的中间段属于两个压力梯度,一个用1.24~1.25克/立方厘米密度的钻井液,另一个用1.35克/立方厘米密度的钻井液,需要两个开次,如今两步并作一步走,需要兼顾。

选用高密度钻井液能够稳定井壁,但面临漏失风险;采用低密度钻井液能减少漏失风险,但井壁有可能失稳。鱼和熊掌不可兼得,朱海平陷入两难抉择。

留给朱海平的窗口期正在收窄。权衡再三,他选择了密度1.3克/立方厘米的钻井液,配合随钻堵漏剂,实现了封堵防塌,鱼和熊掌兼得。

在西部工区闯市场,田辉认为,干好了,是职责所在,干不好,就是砸了胜利的招牌。

2023年,塔里木分公司承担了中国石化在西部工区的大部分探井,集团公司十分关注。身处聚光灯下,容不得田辉有半点闪失。每天早晨,他的案头都会放着一份塔里木分公司生产日报表,钻井参数、钻头型号、钻井液性能……上面事无巨细地记录着每口井的生产动态。

作为钻井工程技术服务商,田辉关注钻井指标,更在意油井有没有油。有时,听到油井出油,他比甲方还激动。

今年早些时候,当听到由塔里木分公司承钻的顺北84斜井获得日产千吨高产工业油气流时,他高兴得彻夜未眠,“有了重大突破,后续就不愁工作量,井队打井就有保证”。

让听见炮火的人指挥战斗

不知不觉,胜利石油工程公司高级专家余冬青已在90128钻井队驻井近5个月了。

塔里木分公司驻地在南疆轮台县,但余冬青坐在办公室的时间屈指可数。这几个月,他不是在南疆的沙漠腹地,就是在北疆的茫茫戈壁。

塔里木分公司认真贯彻落实主题教育部署要求,该公司领导和机关人员纷纷下沉一线,融入一线,现场发现并解决问题。凡是风险探井、重点井或复杂井,必须有塔里木分公司领导、专家及科室负责人驻井盯防。

“炮火在一线,只有把做决策的人放在前沿阵地,才能快速、高效地作出正确的决策。”塔里木分公司党委书记刘乐期望把井队打造成一个能单独作战的“独立连”。

90128钻井队承钻的征深101井是中国石化重点示范井。2022年,征10井在埋深6700米的油层获得高产工业油气流,实现了准中地区超深层勘探重大发现。2023年,胜利油田部署评价井征深101井。

“征深101井不仅承担着评价含油气面积、落实储量规模的任务,而且担负着建立超深层优快钻井指标体系、树立区块标杆的使命。”胜利油田对这口井寄予厚望。

根据优快钻井指标,相比征10井,征深101井平均机械钻速要提高16%、钻井周期要缩短20%。余冬青不敢有丝毫懈怠,“任何一个复杂情况或者故障,都有可能延误工期”。

征深101井是一口直井,设计井深7800米。当钻至5200米时,钻井轨迹偏离铅垂线2度,如果不能及时纠斜,钻头有可能脱靶,打不到目的层。

解决井斜通常的策略是在钻具上加装扶正器,但选择扶正器是有讲究的。“棱长的扶正器,能够起到降斜作用;棱短的,井斜不降反增。”余冬青的说法超出了90128钻井队党支部书记杨坤的认知范围,这是他闻所未闻的“解题思路”。

按照余冬青的方案,井斜很快解决了,钻井回归正轨。

有了领导专家驻井,提前发现问题、及时解决问题,把问题解决在萌芽状态,故障少了,钻速快了。11月3日,征深101井钻至8313米,钻头提速30%,钻井周期缩短25%。

在杨坤看来,余冬青就像是西部超深井、高难度井的“守护神”。在余冬青的精心呵护下,10多年来,塔里木分公司有20多口井“转危为安”,有的井甚至从废弃的边缘重获新生,挽回了近千万元的经济损失。

奎屯1井是中国石化风险探井,承担着重要的油气勘查使命。这样的“1”字号在钻井行业通常被称作“野猫子井”。由于缺乏可借鉴的地质资料,在钻进过程中,奎屯1井频繁遭遇卡钻故障,钻速提不起来,有时连续几天零进尺。

听到消息,余冬青匆匆赶赴现场。他根据奎屯1井的地质特点,结合钻时岩屑和钻头磨损程度分析,量身定制了一款异型齿高效PDC钻头,更换后,机械钻速提高两倍,一趟钻进尺从200米提高到700米。

奎屯1井钻井周期570天,而余冬青的驻井时间长达10个月。3月16日,奎屯1井完钻,完钻井深8620米,创下准噶尔盆地完钻井深最深纪录。

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