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川慶鉆探自主研發頁巖氣水平井水基鉆井液紀實

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川慶鉆探自主研發頁巖氣水平井水基鉆井液紀實

發布日期:2015-10-23 00:00 來源:http://www.srkdaa.live 點擊:

 10月13日,川渝大地普降雨水,沿著成自瀘高速一路向南,剛過新場就看到兩臺鉆機并排挺立于山林間。在6000多平方公里的長寧—威遠國家級頁巖氣示范區,遍布這樣的雙鉆機鉆井平臺。

  處于探索階段的中國頁巖氣開發,可持續發展之路充滿挑戰和不確定性,直到今年6月川慶鉆探自主研發的中國首套頁巖氣水平井高性能水基鉆井液(CQH-M1)體系首戰成功,關鍵技術瓶頸之一終于被打破,為中國頁巖氣可持續發展奠定堅實基礎。

  一次突破性技術革命

  以“頁巖氣”為關鍵詞在百度中搜索,找到相關新聞約7.28萬篇,而以“頁巖氣+水基鉆井液”為關鍵詞搜索僅找到相關新聞124篇。這124篇,90%是各媒體轉發《中國石油報》的兩篇報道。這兩篇均是川慶鉆探頁巖氣水平井高性能水基鉆井液的相關報道。

  顯而易見,縱觀國內外,頁巖氣水平井高性能水基鉆井液都屬于“稀罕物”。川慶鉆探自主研發的這套鉆井液體系,到底怎么樣?

  “從查閱的科研資料看,我們是國內第一家研發成功的。對比國外同類產品,我們的這套體系性能達到了國際先進水平?!?a style="margin: 0px; padding: 0px; list-style: none; color: rgb(34, 85, 136); font-family: 'Microsoft Yahei'; word-break: break-all;">川慶鉆井液公司總經理覃勇坦言,從準備開始研發高性能水基鉆井液之時起,鉆井液公司就瞄準國內第一、國際先進。

  “首先是性能,我們的水基鉆井液性能與油基鉆井液基本相當。”川慶鉆井液公司頁巖氣項目部經理李茂森告訴記者,就拿最難控制的高溫高壓濾失量來說,世界上鉆井液技術領先的國際同行對于高性能鉆井液的標準定義是每30分鐘8毫升,而川慶鉆探達到每30分鐘小于5毫升,這個數據達到了國際先進水平。

  截至目前,頁巖氣水平井高性能水基鉆井液已在長寧、威遠區域現場試驗完成4口井。除了第一口井是從水平段開始使用頁巖氣水平井高性能水基鉆井液外,其余3口井都是造斜段和水平段全程使用高性能水基鉆井液。4口井全部應用成功,各項指標優異。

  “通俗地說,成功的水基鉆井液,就是要在高溫高壓的環境下,撐得住井壁,堵得住漏層,少向頁巖層滲漏,挾帶砂巖能力很強?!崩蠲硎?,從專業技術上講,這幾項性能因化學特性相互抑制,就像蹺蹺板,這邊下去,那邊起來,最大的難點就在于找到一個平衡點。

  這個平衡點就是解決問題的關鍵。中國工程院院士羅平亞曾指出,頁巖直井井壁穩定問題,已基本得到解決,但在頁巖地層中鉆成井眼規則的長水平段,國內外都沒有解決。鉆井中80%的井壁穩定問題發生在頁巖地層井段。

  實踐證明,世界級難題現被川慶鉆探解決了。長寧H13-3井水平段采用高性能水基鉆井液鉆進,水平段長1500米,平均機械鉆速每小時8.1米。同片區長寧H12-4井水平段采用油基鉆井液鉆進,水平段長1500米,平均機械鉆速每小時5.97米。數據顯示,采用高性能水基鉆井液相對于油基鉆井液,機械鉆速明顯提高,無事故復雜。

  朋友圈里“里程王”

  9月22日,威204H11-3井,鉆井井深已經達到3117米。按照生產計劃,這口井要進行頁巖氣水平井高性能水基鉆井液施工。李茂森一來到井場,就被ZY5028鉆井液隊隊長肖彬拉到鉆井液室查看鉆井液性能。因為他們按配方配出來的鉆井液性能不理想,需要進行調整。

  “哪怕實驗室實驗做得再好,也不足以完全應付現場地下的復雜情況,我們還要根據現場情況,對配方做出及時調整?!崩蠲鳛檠邪l和現場試驗的負責人,時刻關注現場的纖毫變化,及時調整鉆井液性能。

  作為現場試驗的主力,鉆井液公司西部項目部經理何濤經歷了不同尋常的60天。在頁巖氣水平井高性能水基鉆井液現場試驗過程中,從施工前準備開始,為及時掌握鉆井液性能,他連續60多天駐井,每天平均繞井場巡檢12圈,每天的行走距離6公里多。他把運動手環中的數據分享到朋友圈里,連續兩個月,他都是500多名好友中的第一名。這位朋友圈里的“運動達人”,用近400公里的巡檢不僅帶來了現場的實驗成功,還帶來了6公斤體重的消耗。

  “看到我的白發了吧!”只有36歲的何濤直言現場試驗期間,川慶鉆探公司領導、鉆井液公司領導都密切關注他們的情況,讓他們備受鼓舞的同時,也深感壓力之大。在第一口井試驗完井作業時,何濤在鉆臺上守了30多個小時,直到作業完成才回到宿舍。

  不可持續就是死路

  國家《頁巖氣發展規劃(2011—2015年)》明確指出,大力發展頁巖氣是國家戰略,能夠緩解我國天然氣供需矛盾,促進能源結構優化,提高我國天然氣供給安全和能源保障能力,必須加大頁巖氣勘探開發力度,加快攻克頁巖氣勘探開發核心技術。

  長水平段水平井鉆井系列配套技術,是頁巖氣能否有效開發的關鍵技術。頁巖氣長水平段鉆井最大的挑戰,就是頁巖地層極易坍塌和高密度下長水平段水平井高摩阻等復雜井下問題。如何保障鉆井作業在長水平段頁巖地層中高效施工,成為世界性課題。

  “目前,對于鉆井液技術來說,一種是油基鉆井液,另一種就是水基鉆井液?!贝☉c鉆探技術專家、鉆井液公司副總工程師楊蘭平自豪地告訴記者,這兩種解決方案川慶鉆探都實現了自主研發,而且水平井高性能水基鉆井液還是國內首家研發成功。

  中國能源網首席信息官韓曉平表示,頁巖氣開發中的油基鉆井液回收處理是很大的問題,目前美國油基鉆井液都采用工廠化回收處理,我國下一步隨著頁巖氣鉆井的增多,油基鉆井液回收處理一定會提到議事日程上來,因為一旦在環境上出問題,對行業將是滅頂之災。

  “水基鉆井液是頁巖氣有效開發必須攻克的關鍵技術,也是國內外都沒有能很好解決的重大技術難題?!敝袊こ淘涸菏苛_平亞這樣認為。

  隨著新《環境保護法》實施,對于油基鉆屑環境影響的要求也更加嚴格。含油巖屑根據《國家危險廢物名錄》(2008年8月1日),被劃入了危險廢棄物的名錄,其管理和處置需按照危險廢棄物相關規定執行。

  顯然,不管是環保風險還是成本缺陷,注定油基鉆井液都將成為頁巖氣可持續發展“不可承受之重”,要想完成頁巖氣可持續發展大業,世界油氣專家必須攻克水基鉆井液的難關。

  業界專家認為,水基鉆井液代替油基鉆井液的做法,是降低環保壓力的有效方式。川慶鉆探依靠技術引領發展的理念,以行業領先的工程技術服務水平,將帶領頁巖氣勘探開發進入可持續發展的新世界。


 


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