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    科技創(chuàng)新
    特深層油氣鉆完井工程關(guān)鍵技術(shù)跨入9000m大關(guān)——深度解析《石油工程技術(shù)研究院2021年十大科技進(jìn)展》系列(一)
    來(lái)源:      發(fā)布時(shí)間:2022-03-11     分享:




    編者按:

    2021年,石油工程技術(shù)研究院在集團(tuán)公司黨組的正確領(lǐng)導(dǎo)下,聚焦上游勘探開(kāi)發(fā)需求和院核心任務(wù)及目標(biāo),強(qiáng)化重大科技攻關(guān),加強(qiáng)基礎(chǔ)前瞻研究,形成了多項(xiàng)具有影響力的科技創(chuàng)新成果。經(jīng)全院征集、學(xué)術(shù)委員會(huì)專(zhuān)家評(píng)審?fù)镀保罱K遴選出石油工程技術(shù)研究院2021年度十項(xiàng)具有代表性的科技進(jìn)展,現(xiàn)予以正式發(fā)布:


    為更好地展現(xiàn)石油工程硬核實(shí)力,我們將在微信公眾號(hào)開(kāi)設(shè)專(zhuān)欄,推出系列報(bào)道,為大家介紹石油工程技術(shù)研究院2021年十大科技進(jìn)展。本期推送關(guān)于特深層油氣鉆完井工程關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,敬請(qǐng)關(guān)注。


    詳情點(diǎn)擊回顧:2021年度石油工程技術(shù)研究院十大科技進(jìn)展發(fā)布!



    背景與需求


    國(guó)內(nèi)油氣資源對(duì)外依存度逐步攀升,向超深、特深層找油氣是保障國(guó)家能源安全的重大戰(zhàn)略舉措。塔里木盆地地質(zhì)構(gòu)造特殊且?guī)r性復(fù)雜,其中順北油氣田位于新疆塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠北緣,油氣儲(chǔ)層平均埋藏深度超7300m,最深埋深超9000m,儲(chǔ)層溫度超200℃,壓力最高達(dá)180MPa,破碎性地層發(fā)育……,這是順北油氣田、四川南方下組合等特深層地質(zhì)特征,也是當(dāng)前世界最復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境之一,國(guó)際上還沒(méi)有成功開(kāi)發(fā)如此復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境油氣田的先例,如何安全高效的完成特深層鉆完井施工,面臨的都是世界級(jí)挑戰(zhàn)。


    特深層定向鉆井,相當(dāng)于從珠穆朗瑪峰峰頂精準(zhǔn)鉆孔至海平面以下,對(duì)工程技術(shù)和裝備均提出了極高的要求,對(duì)工程技術(shù)要求極高,鋼鐵鉆具“軟得像面條”,定向鉆井軌跡控制難、儀器高溫故障率高、機(jī)械鉆速低等是公認(rèn)的“世界級(jí)”工程技術(shù)難題。如何精準(zhǔn)命中9000m以深的油氣藏,如何讓鋼鐵鉆桿與金剛石鉆頭精準(zhǔn)鉆達(dá)近萬(wàn)米深的油氣藏,為推動(dòng)特深層油氣勘探突破及效益開(kāi)發(fā),中國(guó)石化首個(gè)工程板塊重大項(xiàng)目《特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)工程關(guān)鍵技術(shù)與裝備》應(yīng)運(yùn)而生,石油工程技術(shù)研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng):工程院)作為項(xiàng)目牽頭單位,立足科技創(chuàng)新,突破“卡脖子”技術(shù),扛起構(gòu)建特深層油氣鉆完井關(guān)鍵技術(shù)體系重任,開(kāi)啟了支撐特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)之路。


    突破與創(chuàng)新


    針對(duì)特深井鉆井提速提效等關(guān)鍵工程技術(shù)難題,工程院依托國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)石化重大攻關(guān)項(xiàng)目等科研課題持續(xù)科研攻關(guān)。創(chuàng)新了基于安全密度窗口拓寬的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù),提出了充分考慮超深硬地層工程地質(zhì)因素的鉆頭優(yōu)選、鉆進(jìn)方式及參數(shù)優(yōu)化的三要素協(xié)同提速方法,研制了高性能鉆頭、大扭矩螺桿和減振穩(wěn)扭沖擊器等提速工具,研發(fā)了耐高溫高密度鉆井液、氣滯塞、高效致密承壓堵漏及納米液硅膠乳防竄水泥漿等耐高溫高性能鉆井與固井工作液體系,研發(fā)了氣侵溢流早期監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)、耐高溫V0級(jí)平衡液缸尾管懸掛器及尾管頂部高壓封隔器,創(chuàng)建了特深層安全快速鉆井關(guān)鍵技術(shù)。突破了耐高溫高壓MWD卡脖子技術(shù),研發(fā)了耐高溫環(huán)保型低摩阻鉆井液體系,揭示了不同工況等對(duì)造斜率的影響規(guī)律,提出了特深縫洞型儲(chǔ)層水平井軌道設(shè)計(jì)方法,創(chuàng)建了特深復(fù)雜地層水平井軌跡精準(zhǔn)測(cè)控關(guān)鍵技術(shù)。自主研制了耐高溫高壓測(cè)試封隔器,打破了國(guó)外對(duì)該技術(shù)的壟斷,創(chuàng)建了基于生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的斷控體儲(chǔ)層試井分析方法,構(gòu)建了特深層完井測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)明了耐高溫交聯(lián)酸體系,建立了“非均勻刻蝕+自支撐+暫堵轉(zhuǎn)向”深穿透高導(dǎo)流酸壓工藝,研發(fā)了特深超高溫高壓縫洞型儲(chǔ)層深穿透高導(dǎo)流酸壓關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了7500~9000m特深層安全高效鉆井、水平井軌跡精準(zhǔn)測(cè)控、完井測(cè)試及酸壓改造等特深層鉆完井關(guān)鍵技術(shù)體系構(gòu)建,可在9000米以深的地下三維空間中“指哪兒打哪兒,精確中靶”。

    9000m鉆機(jī)

    特深層鉆完井關(guān)鍵技術(shù)成果在塔里木盆地及四川盆地進(jìn)行了推廣應(yīng)用,高質(zhì)量完成了50余口超8000m油氣井施工(約占國(guó)內(nèi)85%),支撐了世界陸上最深大型油氣田—順北油氣田百萬(wàn)噸產(chǎn)能建設(shè)及南方下組合油氣資源勘探突破。先后創(chuàng)造了5次亞洲垂深鉆井紀(jì)錄、8次超深水平井世界紀(jì)錄,其中,塔深5井于2021年8月順利鉆至9017m,助力我國(guó)鉆井深度邁入9000m大關(guān),實(shí)現(xiàn)了由超深井到特深井的跨越。

    可循環(huán)尾管懸掛器工作原理

    以特深層鉆完井技術(shù)成果為核心的《超深-特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)工程關(guān)鍵技術(shù)與裝備》項(xiàng)目順利通過(guò)院士專(zhuān)家組鑒定,一致認(rèn)為此項(xiàng)特深層安全高效鉆井與水平井技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2022年1月,《超深-特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)工程關(guān)鍵技術(shù)與裝備》榮獲中國(guó)石化集團(tuán)公司2021年度科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),這也是中國(guó)石化“十三五”期間唯一獲此殊榮的工程技術(shù)成果。


    建議與展望


    減振穩(wěn)扭沖擊工具工作原理

    “十四五”期間,中國(guó)石化對(duì)塔里木盆地、四川盆地等特深層油氣鉆完井技術(shù)提出了高質(zhì)量發(fā)展要求,并不斷向地質(zhì)特征更加復(fù)雜的新區(qū)域和深層系拓展。基于《超深-特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)工程關(guān)鍵技術(shù)與裝備》取得的重大突破,中國(guó)石化推進(jìn)了特深層鉆完井技術(shù)攻關(guān)二期項(xiàng)目,仍由工程院牽頭,深化特深層鉆井地質(zhì)環(huán)境因素認(rèn)識(shí),完善及推廣8000~9000m特深層安全高效鉆完井關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建9000m以深特深井鉆完井工程關(guān)鍵技術(shù)體系,進(jìn)一步縮短特深層鉆完井周期,提高測(cè)試及儲(chǔ)層改造成效,支撐順北油氣田高效勘探及效益開(kāi)發(fā)、四川特深層油氣勘探重大突破,持續(xù)提升國(guó)家能源安全戰(zhàn)略保障力度,推動(dòng)我國(guó)石油工業(yè)技術(shù)發(fā)展。

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