突破7500米！刷新海洋鉆井“石化深度”
時(shí)間：2024-05-08 14:55
來源：網(wǎng)絡(luò)
作者:小編
3月12日13時(shí)，由上海海洋石油局勘探七號(hào)承鉆的海域某調(diào)整井完鉆井深達(dá)7504米，較原紀(jì)錄提升1002米，標(biāo)志著中國石化海洋鉆井進(jìn)入7500米時(shí)代，海洋超深井鉆探能力和配套工藝有了新的突破。
挺進(jìn)7500米以深的海底，需要耗費(fèi)5只鉆頭、連接800余根鉆桿，穿透7套地層；井底壓力67.73兆帕，是家用高壓鍋運(yùn)行壓力的近1000倍……這個(gè)深度的鉆探，對(duì)工藝設(shè)計(jì)、鉆井裝備、操作技能，都是一次艱難的綜合考驗(yàn)。
一深帶萬難
此次完鉆的井屬于大位移井，井眼軌跡為S形。這種井的垂深大、水平位移大，大位移井技術(shù)是目前中國石化在海上滾動(dòng)擴(kuò)邊、快速建產(chǎn)的重要手段。鉆探大位移井的鉆頭并非直達(dá)目的層，而是如同“3D版貪吃蛇”，按特定軌跡精準(zhǔn)穿梭，瞄著油層去、聞著油味鉆。
“海域大位移井僅占開發(fā)井總數(shù)的15%，但油氣產(chǎn)量占比卻達(dá)到32%。相比直井，大位移井性價(jià)比高，但鉆進(jìn)難度更大。以扭矩這個(gè)衡量難度的重要指標(biāo)來說，該井最大扭矩達(dá)65千牛·米，相當(dāng)于用1米杠桿撬動(dòng)4輛小轎車的力才能使鉆頭旋轉(zhuǎn)起來。”勘探七號(hào)平臺(tái)經(jīng)理周賽杰說。
按照國際通用標(biāo)準(zhǔn)，井深超過6000米即為超深井，鉆井難度隨著鉆井深度呈指數(shù)級(jí)增長，泵壓高、扭矩高、懸重高，鉆探井超深、水平位移超大、裸眼井段超長的“三高”“三超”挑戰(zhàn)，是鉆探這口井時(shí)面臨的一道道坎。
井底起鉆噸位為265噸，相當(dāng)于用一根直徑0.5米的鋼絲繩，支撐起5架C919大飛機(jī)的重量，難度可想而知。由于鉆穿層系多，若出現(xiàn)壓差卡鉆，可能導(dǎo)致井眼報(bào)廢，造成極大的安全風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。因此，鉆井隊(duì)在作業(yè)前進(jìn)行了充分的技術(shù)交底，摸透每套層系、每個(gè)井段的“脾氣秉性”，根據(jù)不同地層巖性更換適配鉆頭，調(diào)整鉆井液配比，保證每一米進(jìn)尺都安全穩(wěn)定。
此次二開套管裸眼段長4349米，是勘探七號(hào)平臺(tái)截至目前所鉆探的73口井中裸眼段最長的井。“超長裸眼段，意味著出現(xiàn)井壁坍塌、套管粘卡、井漏等復(fù)雜狀況的概率高。”鉆井隊(duì)隊(duì)長雷新明說，“平臺(tái)人員在開鉆前就對(duì)鉆井關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了專項(xiàng)維護(hù)保養(yǎng)，作業(yè)期間安排專人坐崗值班，保證設(shè)備安全運(yùn)行。”
如果把鉆井液泵比作鉆井的“心臟”，那么井眼、鉆井液和巖屑分別是“血管”“血液”和“垃圾”。隨著鉆井深度增加，需要提高大排量鉆井液的攜砂能力。鉆井隊(duì)完成了3臺(tái)泵9個(gè)6英寸缸套的更換工作，保證鉆井液連續(xù)循環(huán)，防墜沉砂，使井眼清潔通暢。
工欲善其事，必先利其器
承鉆這口最深井的勘探七號(hào)是由我國自主建造的自升式鉆井平臺(tái)，最大作業(yè)水深122米，最大鉆井深度10668米，自2016年投產(chǎn)以來，總進(jìn)尺達(dá)26.5萬米，在高難度大位移井作業(yè)中積累了豐富的鉆井、完井、修井一體化經(jīng)驗(yàn)。
作為挺進(jìn)深藍(lán)的“大國重器”，勘探七號(hào)平臺(tái)配備了國際先進(jìn)的動(dòng)力、鉆井、井控和升降系統(tǒng)，生產(chǎn)更“智慧”、管控更高效，是中國石化目前最先進(jìn)的海上石油鉆井平臺(tái)之一，已10次打破中國海油海上最短鉆完井周期紀(jì)錄，擦亮了海域作業(yè)的“金字招牌”。
這些高科技智能化的裝備都藏在哪兒？井架上的雙電機(jī)大功率頂驅(qū)最大輸出扭矩達(dá)128千牛·米，最大轉(zhuǎn)速達(dá)220轉(zhuǎn)/分鐘，“toolface”工具面模式能精確調(diào)整鉆具旋轉(zhuǎn)角度并進(jìn)行自動(dòng)鎖定。司鉆房?jī)?nèi)配有自動(dòng)鉆進(jìn)系統(tǒng)，是平臺(tái)的“智慧大腦”，司鉆只需設(shè)定好參數(shù)，系統(tǒng)就能夠集中控制頂驅(qū)、鉆井絞車、貓道機(jī)、泥漿泵等大型鉆井設(shè)備，相比人工更精準(zhǔn)高效。鉆臺(tái)上配有離線接立柱功能，可實(shí)現(xiàn)邊打鉆邊接鉆具，相比傳統(tǒng)接立柱，平均每4500米能節(jié)省近30小時(shí)。平臺(tái)的DIS系統(tǒng)（電子安全防碰報(bào)警系統(tǒng)）好比給設(shè)備加了“電子圍欄”，防止作業(yè)中因人工誤操作產(chǎn)生的設(shè)備碰撞、損壞等。泥漿泵配有電子安全閥系統(tǒng)，當(dāng)泵壓達(dá)到設(shè)定的最大值時(shí)能自動(dòng)降低脈沖，防止憋泵，有效保證鉆井作業(yè)的安全性。
作業(yè)人員也是提質(zhì)增效的關(guān)鍵一環(huán)。工程隊(duì)伍具有甲級(jí)資質(zhì)，平臺(tái)從副司鉆、司鉆、鉆井領(lǐng)班到平臺(tái)經(jīng)理等各崗位人員加強(qiáng)井下故障復(fù)雜預(yù)控工作，在防漏、防卡、防噴等各環(huán)節(jié)提前做好相應(yīng)處置預(yù)案。在JSA風(fēng)險(xiǎn)分析會(huì)上，為提前評(píng)估施工風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)人員通過“海上融合共建黨支部”與甲方、第三方認(rèn)真細(xì)致地做好技術(shù)交底，同時(shí)積極總結(jié)以往作業(yè)中遇到的復(fù)雜工況相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，以精細(xì)的操作方法和過硬的鉆井服務(wù)水平保障每一次作業(yè)高效安全。
技術(shù)，打開深海寶藏的密鑰
前方叩問深藍(lán)不停，后方科研攻關(guān)不止。每一次高效鉆探的背后，都離不開精密復(fù)雜的鉆井工藝設(shè)計(jì)，對(duì)于中深海鉆井更是如此，一套完整的鉆井設(shè)計(jì)包括工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、機(jī)具能力分析、井眼軌跡及井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鉆井液設(shè)計(jì)等10余個(gè)環(huán)節(jié)。近年來，海洋油氣資源持續(xù)滾動(dòng)勘探開發(fā)，大位移井作業(yè)正向著水平位移5000~8000米、完鉆井深7000~10000米進(jìn)軍，這對(duì)工程設(shè)計(jì)和技術(shù)革新提出了更高要求。
2020年前，上海海洋石油局的海上大位移井作業(yè)有過一段沉寂期，由于實(shí)施井次少、鉆井周期長、作業(yè)成本高、復(fù)雜情況頻發(fā)，科研人員一度望“油”興嘆。為解好“海上大位移井”這道難題，上海海洋石油局抽調(diào)精銳力量，成立專家組和現(xiàn)場(chǎng)支持小組，以解決各類難點(diǎn)和消除隱患為突破口，對(duì)前期實(shí)施的大位移井認(rèn)真復(fù)盤，對(duì)惡性卡鉆事故井敢于“刮骨療毒”，并積極向系統(tǒng)內(nèi)外同行取經(jīng)，不斷完善整改提升方案。
同時(shí)，為鑄就中深海鉆探的科技“利劍”，科研人員不斷解放思想，在工程設(shè)計(jì)優(yōu)化、井筒工作液改進(jìn)、降摩減阻等方面孜孜求索，打出一系列科研攻關(guān)“組合拳”：設(shè)計(jì)階段，采用“擬懸鏈線+圓弧”軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)，即模仿兩端固定自然下垂懸鏈線的形式設(shè)計(jì)軌跡，有效降低摩阻、縮短進(jìn)尺；淺部井段，建立坍塌周期模型預(yù)測(cè)井眼安全裸露時(shí)間，“大扭矩馬達(dá)+PDC（聚晶金剛石復(fù)合片）”的鉆具組合提升機(jī)械鉆速55.72%，將海水開路鉆進(jìn)深度提升到3000米；中部花港-龍井組井段，優(yōu)選封堵劑增強(qiáng)井壁穩(wěn)定性，解決雜色泥巖井段垮塌問題，三開井段延伸極限提升620米；深部高強(qiáng)度難鉆地層，針對(duì)不同抗鉆特性匹配相應(yīng)鉆頭和提速工具參數(shù)，形成工區(qū)普適的提速鉆具組合模板。
技術(shù)的突破，增添了向更深層進(jìn)軍的底氣。上海海洋石油局海上大位移井作業(yè)也實(shí)現(xiàn)了從“打不成”，到復(fù)雜地層“打得遠(yuǎn)”、易塌地層“穩(wěn)得住”、堅(jiān)硬地層“破得開”、邊際儲(chǔ)量“夠得著”的重大跨越。2021年以來，大位移井作業(yè)平均機(jī)械鉆速提高84.06%，復(fù)雜時(shí)效降低74.8%，平均鉆井周期縮短37.09%，節(jié)約成本約1.8億元，新增動(dòng)用儲(chǔ)量超100億立方米，相關(guān)攻關(guān)成果獲中國石化科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)、上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
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