来源:中国化工信息网
在155口井推广应用,平均钻井周期比立项前缩短43.59天,完井质量合格率100%,创经济效益12.1亿元,创造水平井垂深最深、超深水平井井深最大两项世界纪录,这就是中国石化研究团队开发的超深井钻井技术。石油工程技术界知名学者高德利院士和罗平亚院士评价该研究成果:“开创了应用超深水平井规模开发超深层酸性油气的世界先例,使国内超深井钻井技术跨人世界先进行列。”该技术因此获得2014年度中国石油和化学工业联合会科技进步特等奖。
超深钻井成为挑战
业界通常将4000~6000米深度井定义为深井,超过6000米深度则为超深井。近些年来,随着我国深层油气资源勘探开发步伐的加快,对超深井钻井技术的需要越来越迫切,对超深井钻井技术提出了更高的要求。中国石化面对的超深井普遍存在地层沉积古老、高温高压、压力系统变化大、流体多具有毒性等极为复杂的地质特征,钻井工程上面临设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题,在钻井施工中钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大,甚至有些井难以钻达目的层。
上述问题的存在严重制约了超深井安全优质快速钻井,迫切需要针对区域复杂地质条件下的超深井钻井技术进行攻关研究,解决复杂地质条件下地应力精确预测、异常地质条件下井身结构优化设计、深部硬地层提速提效、高温高密度钻井液、井筒强化技术、高酸性气田防气窜固井、超深水平井井眼轨迹控制技术等难题,为超深油气资源的勘探开发提供强有力的技术支撑。
七大创新破解难题
2005年以来,中国石化石油工程技术研究院联合石油高校、油田企业组成产学研攻关团队,针对川东北、西北等超深层油气勘探开发需求,在国家“863”项目《超深井钻井技术研究》、中国石化科技攻关项目《元坝地区优质快速钻井关键技术研究》、《麦盖提区块提高钻井速度关键技术研究》、《元坝超深水平井钻完井配套技术研究》等项目的资助下,研究形成了多信息综合反演钻井地质环境因素精细描述技术、基于钻井工程风险评价的井身结构优化设计方法、大尺寸井眼气体钻井及流体安全转换技术、高效破岩工具及配套技术、基于常规导向的超深水平井井眼轨迹控制技术、超高温及超高密度钻井液技术、高酸性气田胶乳防气窜水泥浆固井技术等7项技术创新成果,形成了超深井钻井配套技术。
该项目获得国内外专利23件(其中发明专利19件),软件著作权3项,发表核心期刊及权威会议论文75篇,形成16项各类标准与规范,具有完全的自主知识产权。元坝地区优质快速钻井技术研究与应用、超高密度钻井液技术、元坝超深水平井钻完井配套技术及应用3个子项目均曾获得工程院科技进步一等奖。
应用创效12.1亿元
研究成果在中国石化东部深层、四川盆地、新疆塔里木盆地等地区推广应用155口井,平均井深6737.41米,与立项前相比平均钻井周期缩短43.59天,完井质量合格率100%、无报废井,创经济效益12.1亿元。
其中,川东北地区47口井,直井平均井深7058.0米,平均机械钻速提高了20.25%,平均钻井周期缩短了22.09%;元坝水平井平均井深7595.12米,平均水平段长783.83米,平均机械钻速提高了35.8%,平均钻井周期缩短了25.3%;并创造了超深水平井井深最深(7971.00米)和垂深最深(6991.19米)两项世界记录,为元坝气田高效开发提供了重要技术支持。
塔河油田应用96口井,平均井深6574.76米,平均机械钻速提高了29.5%.平均钻井周期缩短23.4%;外围麦盖提地区应用12口井,平均井深6201.08米,平均机械钻速提高了10.6%,平均钻井周期下降了34.6%。先后成功完成了东部最深井“胜科1井”、西部最深井“塔深1井”、南方最深井——川科1井和世界最深超深水平井——元坝101-1H井等高难度井,发现并高效开发了元坝超深层高酸性气田、西北塔河油田及外围麦盖提区块,为超深油气资源勘探开发实现突破作出了重要贡献,推动了我国石油行业超深井钻井技术的发展。尤其是采用研究形成的超深水平井钻井配套技术,使元坝超深、低渗透、高酸性气田34亿立方米/年产能建设成为可能。
该成果的成功应用不断提升了超深井钻井技术水平,加快超深油气资源勘探开发进程,为国家超深油气资源经济高效开发提供了强有力的技术支持。