2014年01月02日 星期四
横刀立马志,科技凌苍穹
——中石化西南油气田科技创新纪略
本报记者 李倩 特约记者 姜月平 符华勇

  这是一场自上而下的战役,穿梭在绿林与绝漠之间,上演着最惊心动魄的石油争夺战;这是一场由内而外的革新,科技大旗飘扬在凛冽的风中,见证着英雄史诗的笔下生辉。

  科技是生产力,更是源源不断的前进动力,指引着勇敢的探索者迈向新的领域,开启新的篇章。

  是的,科技如此绚丽多姿,在中石化西南油气田更是因此绽放出别样的光彩。

  在这里,科技是会战取胜的法宝,是战士们奋勇向前的号角;在这里,科技是提速增产的利器,是创造未来的不竭动力;在这里,科技更是破解难题的钥匙,是撰写新篇章的浓重笔墨。

  走进西南油气田,科技如花,繁花似锦;倾听西南油气田,科技似乐,铿镪顿挫!

  会战篇

  科技聚力齐发,战场三足鼎立

  这是一支翘勇善战之师,他们倚靠着科技的力量,在一个又一个的战场上书写着传奇。

  中石化西南油气田用自己的方式创造着历史!

  在川西,科技凯歌频奏!

  在中石化西南油气田工程技术研究院,有一支知识技术密集型的科技团队,职工平均年龄36岁。

  2013年以来,他们立足于川西背景复杂的地质情况,勇立川西会战潮头,求实创新,在川西浅层水平井二开制井身结构应用和中江、孝泉沙溪庙组水平井开发方面,取得两项重要突破。

  “这群科技人员真了不起,他们为了取得可靠的研究参数,在井场一住就是三四个月,取回来的数据,对开展岩石力学、地应力、储层敏感性等实验和研究很有帮助,他们这股子攻克难题的牛劲,让人佩服。”工程院院长戚斌说。

  在工程院钻井工艺所,有这样一组令人振奋的数字:

  通过优化形成针对川西浅层蓬莱镇组的二开制水平井钻井配套技术,在试验的五口井中,平均钻井周期仅30天,比三开制井缩短20天;推广应用聚胺仿油基钻井液体系,引进水力振荡器、雾化钻井等技术,有效提升了钻速,都蓬9-1H井创蓬莱镇水平井最短35.21天钻井周期纪录,创川西水平井最高日进尺316.43米,水平段最高平均机械钻速14.22米/小时的纪录,孝蓬2-1H井创川西地区2501~3000米水平井位垂比最大、水平位移最大、水平段最长三项纪录。

  “让难动用储量经济高效的动起来”,让水平井技术,尤其是水平井分段压裂改造技术,成为破解难动用储量的“杀手锏”……地质研究是基础,储层改造是核心。

  如何让这“临门一脚”产生优质高效的力量?成为这群科技人员孜孜以求的目标。

  一年来,他们分别对裸眼完井、衬管完井、套管完井不同方式下的分段压裂工艺进行对比适应性评价分析,同时,在改造方案优化上,充分结合储层砂体展布特征和应力方向特征,优化施工参数和配套措施,以最优化的技术,挖掘储层产能的最大潜能。

  在江沙3-1H井,通过9段压裂,日产气6万立方米;在孝沙1-1H井,经过10段压裂,日产气5.3万立方米;在孝沙1-2H井,8段压裂作业成功,日产气4.3万立方米,“多级多缝”水平井套管封隔器分段压裂技术的全面推广应用,已成为开发沙溪庙难动用气藏和新马等新区气藏的利器。

  在元坝,科技尖刀出鞘!

  “作为西南油气田三大会战的主战场之一,川东北工区汇集了几乎国内各大油田地层测试队伍,精英云集。西南井下凭借过硬的技术,已成为元坝区块最具竞争力的测试队伍。”西南井下测试队在元陆27井成功提供OMNI阀及其应用技术服务后,勘探南方分公司做出了这样的评价。

  业内人常说:“川东北工区每口井都是重点井、复杂井,以为十拿九稳的时候,意想不到的情况却常常不期而至。”

  在征战有世界级勘探开发难题的元坝海相的应用实践中,西南井下APR测试面临诸多技术疑难和挑战。

  井下作业分公司提出了“积累、总结、探索、革新”的APR作业八字要求。

  “打造特色技术,形成品牌优势”成为刘生国、向伟等技术骨干的奋斗目标。他们从测试工艺优化与创新、测试工具结构与性能改进两方面入手,开展了一系列技术提升和疑难攻关。

  他们先后完成了《APR测试工具开发应用》《APR加砂压裂测试工艺》等6项科研项目,解决了一系列APR测试技术难题,其中《三高气井APR测试工具应用技术》获西南局科技进步奖。

  他们通过对RTTS封隔器、OMNI阀、RTTS安全接头、液压循环阀等测试工具结构改进,提升了关键设备在复杂工艺条件下的适应能力,显著提升了APR作业能力。《RTTS封隔器容积管扒拉器》、《RTTS自助解封安全接头》等项目获得国家专利。

  淘尽黄沙始见金。五年探索,五年征战,测试队掌握了APR测试领域典型工艺技术,探索形成了具有西南特色的地层测试工艺,具备了在井深7500米、座封井斜56.5度、井底压力180兆帕、井底温度160摄氏度的作业能力。

  其中,超深海相储层APR射孔酸化测试三联作、超致密储层APR加砂压裂测试联作特色工艺技术居国内领先水平。

  目前,西南井下的APR测试成功率已达96%以上,在川东北工区会战测试队伍中名列第一,刷新RTTS座封井斜、测试工具绝对承压、井下工作时间、高压差工作时间、配合改造最高压力及最大规模等多项中石化APR测试纪录。

  西南井下的APR地层测试技术,已成为促进元坝油气突破的一把“尖刀”。

  在新疆,科技砥砺向前!

  近年来,为实现塔里木沙漠地区增储上产计划,中石化西南石油工程第二物探大队(以下称二物)多次挺进“死亡之海”——塔克拉玛干沙漠腹地,通过“近地表结构调查”“单、双井微测交互解释”以及“沙漠检波器埋置器”等一系列科技创新,创造了优秀的施工业绩,积累了宝贵的沙漠地区施工经验。

  地震采集施工,在高速层激发能够取得能量强、高信噪比的地震单炮记录。 “基于低测成果,逐点进行井深药量设计”,已成业内普遍认同的最优设计思路。

  “打针之前,要先做皮试,我们激发前也要把地表结构搞清楚。否则,将对后期资料处理中的静校正量精确求取产生直接影响。”

  2008年中标麦盖提二维项目时,二物总工杨继友曾向249队室内技术人员形象讲解潜水面调查的重要性。

  然而,塔克拉玛干沙漠浩瀚无边,沙漠地表起伏剧烈,潜水面变化趋势与高程相近,且埋深变化太大。如何获得第一手的近地表资料,确保激发井深高于潜水面埋深,成为室内技术人员急需解决的头等大事。

  通过多年苦心钻研,长期在沙漠里摸爬滚打的249队技术人员积累了一套行之有效的近地表结构调查法宝。

  2011年9月,二物成功中标塔里木首轮会战项目——顺一井西三维项目。项目意义重大,兼之超多道接收、全沙漠覆盖,数以万计的检波点要是埋不好,资料品质会是什么样子?后果不言而喻。

  曾荣获西南石油局技术能手的陈光辉当起了249队技能攻关带头人。他发现,沙子虽然很疏软,但很耐磨,要是能把检波器当钻头用,钻穿表层疏松沙层,该多好。

  陈光辉活学活用“杆杠原理”,给检波器装上了一个套筒,借助套筒,工人们站着就能轻轻把检波器旋转插入60公分的表层以下,还可自动调节旋转角度,便能使检波器达到“平、稳、正、直、紧”的标准。

  就这样,看似简单的沙漠专用检波器埋置器诞生了。

  专用埋置器的产生,极大地提高了埋置效率和埋置质量。

  随之而来的,革新了二物沙漠区野外大班施工组织模式,提升了顺一井西三维项目的施工速度、提高了资料质量,在包括胜利、中原物探等强手在内的9个会战单位中,二物率先完成野外采集施工,受到公司领导层的高度赞扬。

  突破篇

  科技震荡风雷,强弩正中靶心

  这是科技带来的巨大转变,是不断的创新精神积累起来的胜利——突破,从愿望变成现实,科技功不可没!

  川西,西南油气田增储上产的主战场。

  说起在川西施工的首口井—川孝135井,西南石油工程重庆钻井人满是自豪。

  近年来,川西地区勘探开发重点已转向深层,面对海陆相地层交互,高温、高压、喷漏同层、研磨性强、可钻性差等难点,重庆钻井公司开展科技创新,形成一整套川西深井钻头选型技术、无固相钻井液体系、大位移中深定向井施工技术等,破解了制约提速提效的难题。

  新21—1H井创7项纪录,并获高产;新场6井使“赶超磨溪速度”成为现实,新深1井、新209井……,一口口“王牌井”的诞生,重钻人业绩彪炳,响彻川西。

  2009年,时任川西采气厂厂长张百灵曾在慰问重庆钻井70143井队时说:“你们不愧为‘西南铁军’,井交给你们打,我们放心”。

  2012年,重庆钻井4支井队又站在了川西会战提速先锋的行列:

  40681井队施工都蓬9-1H井,创蓬莱镇组三开制水平井钻井周期最短纪录、水平段平均机械钻速最高等三项纪录。

  50102井队施工孝沙5-1H井,创二开制沙溪庙组水平井水平段最长、水平井造斜施工机械钻速最高纪录。

  40510井队施工新沙23-9H井,创3001米~3500米水平井钻井周期最短、什邡16-1H井创同类型井钻井周期最短、水平段机械钻速工区最高纪录,什邡16-3HF井钻井周期20天刷新同类井26.7天的西南石油局纪录……开年至今,重庆钻井川西工区累计完成井24口,21口井实现提速目标,创造新纪录15项,井下事故率为零。

  2012年10月26日,在当年西南油气田第三季度钻井提速提效达标工程项目和创新指标表彰会上,重庆钻井分别获得了34.7万元和7万元特别奖励,成为队伍平均获奖金额和创新指标最多的施工单位。

  创新指标13项,重庆钻井占据9项,含国内纪录1项。

  川西气田,“重钻速度”再次吸引同行眼球。

  在西南石油工程井下作业分公司,突破是义无反顾的前进,是所向披靡的锐气,更是一次又一次的自我实现!

  众所周知,以往压裂施工,规模都在几百方到几千方这个范围,井下作业分公司早已驾轻就熟。

  但是对须五气藏压裂改造,工艺技术如何改进,配套设施如何完善,构成了须五开发的一道道必须翻过的“门槛”。

  川西会战以来,井下作业分公司通过科技攻关、新设备投入使用、队伍结构优化,实现须五压裂工艺从无到有、压裂规模从“千立方米”到“万立方米”质的飞跃,在须五施工中,西南井下人最大压裂规模达19372立方米;最大排量10.5立方米;单层入地液量6038立方米,砂量490立方米,先后刷新12项西南油气田纪录。

  须五压裂技术工艺突破,有力推进了川西须五气藏的动用投产。

  截至到 2012年12月16日,西南井下人已完成18口须五井的压裂,大部分井均获得工业产量。其中,新21-4H更是获得12万方的高产。

  “须二、须四通过多年压裂施工,我们拥有完整的工艺体系。面对须五超万方规模的压裂,在工艺技术、设备能力、配套设施上都面临巨大考验。”在新场23井,现场指挥谭福吉说。

  西南井下人通过对须五地层研究后发现,川西须五存在页岩、泥岩及其泥页岩共存,泥包砂、泥夹砂,孔渗性极差的特征,和国外地层具有不同的地域特性,在压裂工艺和压裂液的选择上,不能照搬国外模式,必须自己创新工艺。

  “须五的地层特点和页岩气非常像,因此我们借鉴了新页HF-2井、新页HF-1井的压裂改造经验”。就在须五攻关遇到瓶颈的时候,井下作业分公司首席专家曹学军提出借鉴页岩气的相关施工经验对须五进行改造的新思路。

  根据页岩气井的压裂经验,他们对须五井裂缝参数、压裂参数进行全面优化,对液体加入方式和返排液管理也进行变更。通过借鉴页岩气改造经验,不断进行工艺创新和现场试验,川西须五非常规气藏核心技术“体积压裂技术”应运而生。

  该技术采用复合压裂液体系、多次压裂工艺和间歇式加砂方式,实现了大液量、大排量、低砂比的压裂方式,有助于压裂时网络裂缝的形成,达到增加压裂改造体积的目的,适应了须五地层特点。

  同时,他们根据多年现场经验,自行研发了“连续加油系统”“无线监控系统”以及“双通道管汇台设计”等多项须五压裂配套工艺。

  压裂规模实现从千方到万方质的飞跃。

  创新永无止境,突破创造辉煌!

  在西南石油工程四川钻井分公司,突破无处不在,提速大展身手!

  截至2013年5月10日,四川钻井分公司在川西地区施工33口井,29口井实现钻井提速目标,提速率87.88%,其中开发井21口,20口井达到提速目标,钻井周期缩短率20.87%,钻井提速提效率居川西工区各钻井参战单位榜首。

  2012年,该钻井公司累计施工102口井,钻井进尺23.22万米,完成西南油气田年度21万米钻井实物工作量目标的110.57%,钻井进尺同比创历史之最的2011年,增加4.05万米。

  一组组骄人数据的取得,是四川钻井人高擎科技利剑、勇于创新的结果。

  在经济发达、人口稠密的川西地区,地层研磨性强、地层压力高、井壁稳定性差等地质条件,严重制约着“川西速度”。

  如何来突破这一瓶颈,实现钻井提速提效?

  敢于“吃螃蟹”的四川钻井人,迎难而上。率先成立了钻井技术难点攻关小组,破解施工难题,切实提高钻井施工效率。

  该公司通过对川西前期多口中深水平井“会诊号脉”,找出了制约钻井提速的“病灶”,开出了一剂“良方”。

  在大力实施“上部井段以简保快,中间井段以快保稳,下部井段以稳保快”的优快钻井模式基础上,在斜井段推广运用新工艺、新工具,成效明显。

  “选用大度数弯螺杆和优选PDC钻头造斜工艺,减少了造斜滑动钻进井段。”四川钻井分公司钻井技术专家杨祀勇说,“有针对性的选用新工艺、新工具,大大提高了斜井段施工效率,使斜井段平均作业时间缩短了30%左右。”

  40863XN井队最先尝到科技创新的“甜头”:通过合理选用随钻井壁修整器新工具,保持了井壁光滑,解决了钻进托压问题。先后施工的孝蓬2-1H、新沙21-24H、新沙21-28H三口井,创新7项技术指标。

  科技创新,为四川钻井分公司提速提效注入了新活力,催生了四川钻井人书写一个又一个钻井提速提效“神话”。

  探索篇

  科技长缨在手,誓破金汤城池

  探索是打破常规,是用新的视角发现问题、解决问题,而西南油气田在不断超越自己、超越过去的同时,用科技打开了一扇通往新征程的大门。

  他们用科技破解难题,他们用创新铸造传奇!

  “直接发现油气层,监测预警有毒有害气体,发现非烃类气体矿藏。”是录井气体检测技术的三大目的。

  长期以来,在录井工程现场,传统的气相色谱技术,成了西南石油工程录井公司(以下简称西南录井)探秘地下油气资源的重要抓手。

  然而,随着近些年来国内油气勘探程度不断深入,油气勘探开发“低、深、隐、难”等问题愈加突出。

  有差距,就去追赶,有问题,就去解决,拉曼激光技术,开始走进西南录井人的视野。

  2010年,西南录井设立了《拉曼激光气体分析仪在录井中的应用研究》项目,项目科研人员,第一次见到了8道气体分析的拉曼光谱气体分析仪。

  同年11月,拉曼仪正式投入川西致密砂岩水平井新沙21-4H井的现场试验,项目组现场蹲点,随时收集资料,随时调整参数,随时解决突发故障。

  2011年3月,新沙21-4H井完钻,技术人员对拉曼仪分析采集数据与色谱仪分析数据进行全面比对,检测效果与色谱完全一致,油气层发现率100%,在稳定性、及时性等方面更明显优于色谱仪。

  2011年4月15日,由中石化石油工程管理部组织的数十位国内众多录井专家齐聚绵阳,高度评价西南录井拉曼技术创新。

  初战告捷,没有停止西南录井人前行的脚步。

  因为实验成功的8道拉曼激光气体分析仪分析气体种类少,不能完全满足越来越高的复杂钻井地质条件下录井气体检测的需要,特别是对非烃气体。

  同时,由于实验中的拉曼气体分析仪是个完全独立运行的系统,若不与录井其它数据整合,再好的数据都没有实际意义。项目组以录井现场的需求为己任,在现有仪器的基础上进行了深入探索。

  2012年9月,在国内三大石油(中石油、中石化、中海油)公司联合举办的首届石油工作录井技术交流会上,西南录井拉曼光谱技术震惊众多录井设备制造商,获广泛好评。

  中国测试技术研究院权威确认,拉曼检测仪各项性能指标均达到或超过气相色谱仪,更适合复杂钻井地质条件下非常规油气资源的发现,将替代传统气相色谱仪。

  2012年,拉曼激光气体检测技术获西南油气田2005-2011年度科技进步三等奖。同年,《一种拉曼激光气体检测系统及其检测方法和应用》获国家发明专利和实用新型专利。

  拉曼光谱技术的优势显而易见,作为此领域的领军者,目前,西南录井人正通过深入研究,着力推进拉曼录井气体检测技术的产业化进程。

  探索是一次发现新大陆的机会,更是一种创造新价值的能力。

  谁说不能后来居上,谁说一定要跟随别人的脚步,西南油气田这一次走到了前面!

  页岩油气开采,始于美国,席卷全球,近年来的这场能源革命,正深刻改变着世界能源工业格局。

  我国页岩气选区评价表明,四川盆地及其周缘地区为目前页岩气勘探最有利区。但因地质情况复杂,高温、高压、工具易损,页岩气勘探开发耗时、耗力、成本昂贵。

  越是艰难,越需向前,道阻且长,别无选择。

  “攻克页岩气勘探开发难题,推进非常规页岩气会战。”工程院科研团队,被赋予新的使命。

  新页HF-1井,是为评价新场须五中亚段页岩气产能而部署的一口水平井,工程院在该井试用Halliburton旋转导向工具,由于钻井液密度高及设备原因,致使纯钻利用率偏低,试用效果不甚理想。

  经分析该井实钻情况后,采用“强化封堵抑制,增强润滑防卡”,有效提高了钻井液防塌能力。该井在采用水基钻井液+滑动导向钻进钻至井深3264.57米,起钻摩阻15吨左右,井壁稳定,日前,已完成技术方案,并组织实施10级分段压裂。

  提起一口页岩气井设计,工程院引以为豪的,就是金石1井。

  这口井是川西南寿保场—金石构造南翼高点的一口页岩气探井,由工程院设计压裂方案。

  针对该井目地储层埋深达3520米,页岩有效厚度312米的地质特征,为实现大比表面积“缝网压裂”目标,工程院在实验基础上,调试出具有“低摩阻、低稠化剂、低伤害”性能的低成本降阻水配方,为大排量缝网压裂提供了液体性能保障;同时,优化射孔方案,优选管柱结构,完善返排措施,确保了重点目标层段的充分改造和压后残液的及时返排。

  这一年10月17日,通过冲砂作业后,金石1井传来产量恢复的喜讯。

  该井页岩气藏压裂改造的成功,既进一步揭示了川西南页岩气藏良好的勘探开发潜力,也检验了西南油气田在页岩气大型压裂的自主设计能力和组织施工能力。

  科技给了探索最锋利的武器,让西南油气田在一条荆棘密布的道路上畅通无阻!

  记者在采访中了解到,灰岩地区勘探资料信噪比低,历来是国际石油物探同行公认的难题。

  近年来,西南石油工程第二物探大队着力改善龙门山前缘和重庆、贵州地区的灰岩区采集资料,通过创新“双线接收”观测、“空气钻引孔”技术、“高密度电法勘探调查”、“宽线采集”等系列技术,成功探索出一套适合灰岩地区的勘探方法。

  多年来,第二物探大队一直致力于改善灰岩区资料,在雪峰二维项目施工过程中,他们打破二维单线接收观测系统的传统思路,变为“双线接收”观测方式。剖面显示,同比单线接收,双线接收在资料信噪比和连续性方面有了一定程度提高,构造复杂区域波组特征更加清晰,有效信息更加丰富,较好解决了高陡构造地段资料差的问题。

  “控制点密度不够、成本较高,对岩层含水性、垮塌堆积物、溶洞等无法有效识别”,经过多年南方灰岩区施工过程中的探索发现,常规地震表层结构调查方法存在的缺陷,亟待突破。

  在南盘江二维项目施工中,二物引入“高密度电法勘探调查”方法,此法受地形影响较小,施工方法简单、成本低、效率高,不仅能在复杂地区开展工作,还能取得较好的勘探效果。

  中国南方,雨水丰沛,河流众多,河滩卵石区的成井问题一直是南方地区地震勘探的一个难点,二物通过技术创新,提出了“空气钻引孔”和“跟管钻进”技术。

  “河滩卵砾石区一般在几米深的卵砾石层下‘潜伏’着整块的基岩,用普通冲击钻只能突破卵砾石层,遇到基岩就无能为力了。使用水气两用汽车钻呢?更不行,河滩崎岖不平,汽车钻无法到达。” 负责这项技术攻关的248队钻机班长牟春来向记者说。

  “空气钻引孔”就是利用空气钻钻至大粒径卵石层以下,再由冲击钻继续钻井至设计深度。而基岩的克星空气钻在穿越卵砾石层时却又因井壁垮塌无法成井。唯一的解决办法,就是下导管护壁穿越卵砾石层,也就是“跟管钻进”工艺。

  通过两年多的研究试验,在2009年的巴中三维项目施工中,“跟管钻进”工艺终于取得了实质性成功。

  在全新的领域,第二物探大队满载而归!

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