钻井深度,成就中原铁军高度
中原铁军向地球深部进军,跋山涉水步履不停,山高水长映照初心。
文‖ 本刊记者 石杏茹 齐铁健 / 李向阳 袁旭光
“北线迩来传屡捷,逐鹿自古在中原。”
中石化中原石油工程有限公司所在地濮阳,是上古时期以黄帝为首的华夏族与蚩尤为首的九黎族“逐鹿中原”大决战的主战场,更是之后的城濮之战、章邯之战、铁丘之战、戚城会盟、宋辽澶渊之盟以及解放战争时期华东野战军整军司令部的所在地。
发轫于历来兵家必争之地,中原石油工程铁军血脉中浸染了敢于竞争的文化基因。在保障国家能源安全、端牢能源饭碗的使命召唤下,凭一腔孤勇,红衣怒马,扬鞭万里。一项项重点工程、一口口“1”字号井、一次次油气勘探突破……不同维度的独特标识,记录下中原铁军哪里有市场就冲、哪里有难井就上的非凡征程。
我国油气勘探开发的重点市场、难打的井在哪里?
“在深地。”中原石油工程公司执行董事、党委书记张百灵说,“近年来,中原铁军不断向地球深部进军,不断突破陆上深层、超深层油气勘探开发的关键技术、装备及钻井助剂产品,不断刷新深地油气勘探开发钻井纪录,在市场上闯出了‘中原深地’的名号。”
路遥“西北”三千界
时序更替,总有一些节点被岁月定格;华章日新,总有一些话语被历史铭记。
2016年,习近平总书记提出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%。
中国石化集团公司积极响应,向深地油气领域不断探索,相继在塔里木盆地中西部部署了几十口超深井,并于2022年8月建立“深地工程·顺北油气田基地”。这是我国第一个以“深地工程”命名的油气项目,也是中国石化向地球深部进军的重要代表,被誉为“深地一号”。
顺深1斜井是“深地一号”工程的第一口重点超深预探井,设计井深8462米,存在世界级的超深、超高温、超高压“三高”障碍,以及井下易漏、易垮、易卡等多道施工难关。
重锤破碍障,西北望,弓满张。中原石油工程公司凭借人才、技术、装备等优势和在新疆深耕多年的经验,中标并高标准完成顺深1斜井。“为实现安全快速钻井,我们在钻井液、破岩工具、固控设备等领域开展了一系列工作,做好了技术储备。”中原石油工程公司技术发展部经理兰凯说。
即使如此,面对这样的高风险作业,中原石油工程公司始终保持着高度的警惕和充分的准备。然而,突发情况还是不期而至。
“顺深1斜井地震剖面显示无异常,地震专家也认为不存在异常高压,所以我们使用的是105兆帕的设备。但是,在钻进至井深7937米和侧钻至8086米时,突然遇到钻具悬重下降、出口流量增加状况。”中原石油工程公司副总工程师兼塔里木分公司代表、党委书记苏前荣回忆说,“当时,我们迅速关闭井口并预留足够空间以应对井喷风险。公司领导第一时间到达生产指挥中心坐镇指挥,与驻井专家共同会诊,指导钻井队顺利处置了井控高套压事件,获得了甲方高度赞扬。”
顺深1斜井的成功,为中原铁军在“深地工程”中赢得了美誉,工作量接踵而来。如今,该公司共有8支钻井队在“深地一号”工程施工,成为参钻队伍最多的单位。在“深地一号”已经完成的50口8000米以上超深井中,中原石油工程独揽了25口的钻井任务。不仅交井数第一、钻井进尺最高,而且成功打出了11口日产千吨的油气井,占“深地一号”千吨井总数的45%。先后创出22项钻井施工高指标,钻井速度、施工质量位居同行前列……
能打超深井是本事,能低成本高质量打好超深井是中原铁军的真本事。
中原石油工程公司心怀“国之大者”和集团公司大局,坚决当好服务勘探开发的主力军,新技术新产品不断涌现,运行质效稳步提升,“四提”成果持续巩固。2023年,完成井超周期率同比下降12.5%,平均机械钻速同比提高10.9%。其中,顺北6-4X井完钻井深8316.58米,钻井周期97天,较设计钻井周期缩短35.7%,在国内首次将8000米以深的特深井钻井周期控制在百天以内。
“特别能战斗,攻坚打头阵;特别能担当,勇敢挑重任;特别能超越,热血建功勋……”
一首《中原铁军之歌》唱出了中原铁军在“深地工程”不断刷新钻井深度、钻井速度,不断突破超深层油气钻井极限的热血豪情。
忽来踏遍“西南”峰
在中原铁军志填膺、磨剑戟,奋战“深地工程·顺北油气田基地”同时,他们的身影同样闪耀在“深地工程·川渝天然气基地”。
8866米!
2022年底,中国石化部署在四川盆地的重点风险探井元深1井,钻达目前四川盆地埋深最深的油气层——灯影组台缘丘滩气层,顺利完钻。完钻垂深8866米,一举打破四川盆地勘探开发垂深最深纪录,成为油气勘探开发的又一里程碑。
“在这口井的钻探过程中,我们遇到了前所未有的技术难题。”时任中原石油工程公司西南钻井分公司副经理杜小松感慨道,“我打了这么多年的井,还没遇到过这么复杂的情况。这口井的钻探过程,真是克服了许多世界级难题。”
杜小松进一步举例说明。比如,在上部井段,一次下入的大尺寸套管重量高达517吨,给钻机和套管带来了极大的负荷挑战;超高温、高压,使得钻井液的流动性和稳定性变差;垂深超过8000米的小井眼取芯,很难找到合适的工具和工艺……稍有疏忽,就可能引发重大安全事故。
最难打的井,需要最强悍的人。
甲方指定由中原石油工程公司来打这口井。
成就甲方就是成就自己。面对钻具拉伸余量小、泥浆处理难度大等难题,中原石油工程公司不断优化钻井方案,根据地质特征应用泡沫钻井技术,提高浅部地层大尺寸井眼机械钻速;应用“涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”和“旋冲钻具+混合式钻头”提速技术,解决陆相高研磨性地层机械钻速低的难题;应用耐高温防漏堵漏钻井液,配套“高效PDC钻头+大扭矩螺杆”提速技术,实现海相多压力体系复杂地层安全快速钻进;用微心PDC钻头钻进目的层,在满足岩屑录井需要的同时,提高了钻井效率……
钻井难,固井更是不易。面对复杂地质结构,调配和灌注固井泥浆需要极高的精准度和稳定性,一个小小的参数调整都可能影响全局。所以,固井准备时间往往漫长且充满变数。
在长达三四个月的时间里,中原石油工程公司固井科研团队完成了上千次实验,最终成功调配出适应元深1井地质条件的泥浆体系。“顺利完成国内首例如此深度的泥浆完全上返地面固井,标志着我国在超深井固井技术方面取得了重大突破。”中原石油工程公司固井公司代表、党委书记赵建胜说。
元深1井创下了中国石化直径476毫米套管下深最深、套管悬重最重,四川探区取芯井段最深、取芯收获率最高、泡沫钻井眼尺寸最大、泡沫钻井最深,四川盆地完钻垂深最深7项高指标,实现了“元坝之下找元坝”的勘探目标,为四川盆地超深井钻井积累了经验,为中国石化“川渝天然气基地”向万米进军奠定了基础。
“通过元深1井,我们在南方海相复杂深井钻探领域创新攻关,技术水平、钻井能力上了一个大的台阶。以后遇到类似复杂情况和难题,我们的手段会更多、能力会更强。”中原石油工程公司副总工程师兼西南钻井分公司代表、党委书记赵润琦说。
事实正是如此。如今,在川东北、川南、川西,中原铁军用“礁石”般的硬气、“地火”般的激情,创出了深井、超深井的一项项纪录,打出了“国之底气”,写就了四川探区的“中原样本”。
其中,普陆页1井助力普光气田形成海陆相并存开采的生产格局,普陆4井助力落实川东北页岩气资源量6500亿立方米,新页1井助力中国石化开辟第二个万亿立方米页岩气资源阵地,金石103HF井助力川渝地区国家天然气(页岩气)千亿立方米级产能基地建设,雷页1井助力我国首次在二叠系大隆组地层实现海相深层页岩气勘探突破……
山川无言,但记住了中原铁军每一次艰难的前进,沉淀了中原铁军每一段滚烫的年华。
逐鹿“中原”百战功
中原大地,古老而厚重。
49年前,濮参1井喷出高产工业油流,掀开了中原铁军在东濮凹陷这片横跨河南、山东两省,覆盖6市12个县区的广阔地带,定鼎中原的历程。
好景不长。在中原油田成长为我国第四大油田后没多久,东濮油气黯然失色。中原铁军不得不走出去闯市场,一步步成长为完全市场化、高度国际化的石油工程技术综合服务商。
走得再远,牵挂的还是故乡。中原铁军一直在问:东濮凹陷这把斜挂的“金琵琶”真的没油了吗?日产三五吨就算高产井的历史真的没办法终结吗?
答案是否定的!突破点在深层非常规油气藏。
2023年11月,中原石油工程公司钻井工程技术研究院收到了一封来自中原油田的表扬信。信中,对该院设计团队在东濮第一口页岩/致密油水平井——濮7601H井设计与施工过程中精细严谨的工作态度和务实精进的专业水平,给予高度赞扬。
作为区块内第一口水平评价井,濮7601H井设计井深5538.7米,水平段长1506米。虽然没有达到超深层井的标准,但它是中原工区斜深最深、水平段最长的水平井。加上地层破碎亏空、泥页岩水化膨胀等地质风险挑战,以及可能发生漏失、垮塌、卡钻等钻井复杂情况,难度不亚于超深井。
接到濮7601H井任务之初,设计团队负责人席宝滨就知道,这口井承担着探明区域储量的重任,对于东濮凹陷勘探开发具有深远意义。
历时8个月反复改进完善,他们最终编制形成了满足地质和工程双向需求的钻井方案,从源头上为顺利施工提供了保障。中原石油工程公司钻井一公司代表、党委书记李忠庆说:“我们钻井施工的这口井实现日产油量 11 立方米、日产气量 2600 多立方米,刷新了区域水平段最长、完钻井最深、井温最高等 13 项纪录,有力推动了中原工区水平井钻井技术进步。”
濮7601H井的成功不是个案。
黄河滩再唱会战歌,金琵琶重奏奋斗曲。今年7月17日,部署在东濮凹陷文留构造东翼斜坡的预探井——文东1井成功完钻。这口井实际完钻井深4510米,也属于深井。
面对复杂的地质条件,文东1井的钻井过程充满了挑战。首先,复杂盐膏层的存在如同拦路虎,给钻井作业带来了巨大困难。中原石油工程公司钻井二公司技术攻关团队迎难而上,采用先进的复杂盐膏层钻井技术,成功扫除了这一障碍。
钻井不断深入,新的挑战随之而来。由于地层深处温度高、压力大,常规钻井液助剂无法满足施工要求。特别是抗温150℃的助剂,在高温高密度环境下效能大幅降低,甚至无法达到预期效果。面对这一难题,中原石油工程公司总经理陈宗琦、副总经理班国亲自指挥,带领钻井液专家团队现场指导,果断引入了磺酸基抗温200℃的助剂。这一创新之举不仅满足了钻井、取芯及完井作业的施工要求,更确保了文东1井的安全顺利完钻。
在钻井过程中,技术团队还精心运用了定向井技术、深层5½英寸套管开窗侧钻技术等一系列先进技术,提高了钻井效率,激发了断块油藏新活力,为东濮凹陷油气勘探开发注入了新的动力。
随着文东1井的成功完钻,东濮凹陷这把“金琵琶”正被逐渐唤醒,为中原油田实现老油田焕发新生、持续稳产上产指明了勘探开发的战略方向。
鼎移斗转谁争锋
考验如火,正在淬炼真金。
9月6日,中原石油工程公司钻井二公司50206钻井队经历了一场惊心动魄的17级台风。“台风‘摩羯’过后,我们位于海南海口的福深热1井钻井营地野营房被刮得七零八落,只留下了一口锅完好无损。”钻井二公司代表、党委书记桑峰军说道。
吃饭的家伙事还在!如此有象征意义的一幕将长久地留在中原铁军心中。
福深热1井是国家重点研发计划项目“深层地热资源探测评价关键技术研究”的配套工程,也是国内首口超过5000米的深层干热岩地热科学探井。
干热岩的独特性在于不含水分或流体,热能只能通过基岩导热等方式获取。因此,如何将水精准注入干热岩地层并使其达到预定高度,成为亟待解决的技术难题。
“为了攻克这一难关,我们三次奔赴北京,与相关部门进行长时间沟通与协作,从前期方案规划到最终施工方案的确定,每一步都凝聚了团队的心血。”中原石油工程公司油气开发工程高级专家于洋感慨道。经过无数次的试验、论证与调整,团队制定出了切实可行的施工方案。
利用地热能,保持温度稳定是另一大挑战。为此,中原石油工程公司固井公司专门研发了低密度泡沫泥浆,不仅有效降低了密度,而且通过创新性地加入石墨烯成分,提高了保温效果。
最终,该井顺利完钻,井深达5200米,刷新了我国地热科学探井的最深纪录,为深层地热资源的开发利用积累了宝贵的经验,对助力区域能源绿色低碳转型具有重要意义。
让我们把目光从天涯海角转到青藏高原上的羌塘无人区。
羌塘与罗布泊、阿尔金和可可西里并称为中国四大无人区,平均海拔在5000米左右,因此被称为世界屋脊的屋脊,是名副其实的生命禁区。但中原铁军2019年在这里完成了藏北高原第一口油气地质科学探井、迄今世界上海拔最高的科探井——羌科一井。
中原石油工程公司钻井液工艺专家高小芃回忆起当年钻井过程,有个细节让他印象深刻。“工作区附近有一群狼,它们经常捡食职工们的剩饭剩菜。然而,最寒冷的时候,我们突然发现狼群不见了。后来才知道,狼群受不了那刺骨的严寒,迁移到了距离井场六七十公里外的双湖县附近。”
狼都走了,中原铁军却依然在坚守。
跋山涉水步履不停,山高水长映照初心。中原铁军向地球深部进军,每一米钻井进尺都是一次创新与勇气的融合,每一次踏上征程都是“国之大者”的使命担当。
就这样,一直走下去就是巅峰。