項目攻關(guān)組在現(xiàn)場研究討論綜合錄井曲線。本報通訊員 裘新農(nóng) 攝
鉆井工程研究所的工作人員正把井上的泥漿樣品裝車送檢。
技術(shù)攻關(guān)小組在現(xiàn)場指揮部進行技術(shù)研討。 本報通訊員 裘新農(nóng) 攝
????技術(shù)背景????作為非常規(guī)油氣資源的典型代表，頁巖油是常規(guī)油氣資源的重要接替領(lǐng)域之一。因此，加快頁巖油業(yè)務(wù)發(fā)展是保障國家能源安全的一條現(xiàn)實途徑。
????雖然儲量喜人，但吉木薩爾頁巖油的開采條件并不理想——地面條件復(fù)雜，地表存在大面積的農(nóng)田、公益林、水庫等，征地環(huán)評費用高、難度大，井位部署受限，長期以來，這些因素都制約著該地區(qū)頁巖油經(jīng)濟、高效的動用。
????技術(shù)研發(fā)
????為了保障3000米超長水平段水平井的順利開發(fā)，工程技術(shù)研究院攻關(guān)小組形成井壁穩(wěn)定與減摩降阻技術(shù)、軌跡優(yōu)化與精細(xì)控制技術(shù)、井眼清潔與井壁修正技術(shù)、套管安全下入與固井技術(shù)4項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)有力支撐保障。
????技術(shù)應(yīng)用
????今年8月2日，JHW00421井順利固井碰壓，成為新疆油田首口水平段超3000米的水平井，并以3100米超長水平段刷新了國內(nèi)陸上非常規(guī)油氣藏最長水平段和套管固井完井最長水平段兩項國內(nèi)紀(jì)錄；11月11日，JHW00422井順利固井碰壓，以水平段長3500米宣告新疆油田超長水平段鉆完井技術(shù)再上新臺階。
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????今年1月，中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院發(fā)布《2018年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》稱，2018年中國的石油進口量為4.4億噸，同比增長11％，石油對外依存度升至69.8％。
????這意味著，構(gòu)建全面開放條件下的油氣安全保障體系，提升國際油氣市場話語權(quán)，成為當(dāng)務(wù)之急。
????而作為非常規(guī)油氣資源的典型代表，頁巖油是常規(guī)油氣資源的重要接替領(lǐng)域之一。因此，加快頁巖油業(yè)務(wù)發(fā)展是保障國家能源安全的一條現(xiàn)實途徑。
????高效開發(fā)困難重重
????準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組頁巖油儲量巨大，是中國陸相頁巖油的典型代表之一。
????然而，雖然儲量喜人，但吉木薩爾頁巖油的開采條件并不理想——地面條件復(fù)雜，地表存在大面積的農(nóng)田、公益林、水庫等，征地環(huán)評費用高、難度大，井位部署受限，長期以來，這些因素都制約著該地區(qū)頁巖油經(jīng)濟、高效的動用。
????為解決頁巖油開采的實際問題、實現(xiàn)增速上產(chǎn)，新疆油田公司積極借鑒北美非常規(guī)油氣資源長水平段（3000-5000米）開發(fā)方式，以期借鑒他山之石，探索頁巖油產(chǎn)能建設(shè)新模式、打敗阻攔產(chǎn)量“變現(xiàn)”的攔路虎。
????然而，確保超長水平段（＞3000米）安全鉆完井、為后期體積改造和采油作業(yè)提供優(yōu)質(zhì)井筒條件是這項“探索”成功與否的第一道難關(guān)。放眼國內(nèi)，水平段超3000米的水平井鳳毛麟角，超長水平段鉆井技術(shù)并不成熟。截至去年，新疆油田鉆成的歷史最長水平段也僅僅為2066米。
????水平段每增加1米，風(fēng)險就會增加一分，3000米水平段的施工難度可想而知。此外，超長水平段水平井更擺出了一道道鉆完井難題——摩阻扭矩大、井眼清潔困難、長裸眼段井壁易失穩(wěn)、油層?。▋H2.5-3米），井眼軌跡控制要求高……
????今年以來，新疆油田工程技術(shù)研究院成立技術(shù)攻關(guān)小組，圍繞“安全、高效、優(yōu)質(zhì)”開展超長水平段鉆完井技術(shù)攻關(guān)。秉承地質(zhì)工程一體化的理念，與地質(zhì)研究人員精心論證、反復(fù)探討，選取油層橫向發(fā)育相對穩(wěn)定的東南部區(qū)域開展3000米超長水平段水平井開發(fā)試驗。
????四項技術(shù)形成支撐
????為了保障3000米超長水平段水平井的順利開發(fā)，工程技術(shù)研究院攻關(guān)小組形成4項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)有力支撐保障。
????第一項技術(shù)是井壁穩(wěn)定與減摩降阻技術(shù)。研發(fā)人員基于薄弱地層風(fēng)險評價、各工況側(cè)向力和下套管摩阻分析，優(yōu)化技術(shù)套管下深至A靶點，降低套管下入摩阻12%以上，封隔造斜段不穩(wěn)定褐色泥巖，有效降低側(cè)向力，為水平段專打創(chuàng)造有利條件。同時，為保障超長泥頁巖裸眼段井壁穩(wěn)定、進一步降低摩阻扭矩，兼顧成本與性能，優(yōu)選白油基鉆井液體系并優(yōu)化其油水比。這項技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的流變性和電穩(wěn)定性，使套井身結(jié)構(gòu)與油基鉆井液相輔相成，釋放油層段實鉆鉆井液密度壓力，實現(xiàn)了零復(fù)雜安全鉆井。
????第二項技術(shù)是軌跡優(yōu)化與精細(xì)控制技術(shù)，該技術(shù)依托地質(zhì)工程一體化研究，建立綜合甜點評價描述方法，明確了體積改造的甜點目標(biāo)，兼顧大尺寸造斜和完井作業(yè)難度，設(shè)計合理的靶前位移。試驗井組為3井平臺，依據(jù)不同偏移距進行個性化軌跡設(shè)計——小偏移距采用底部集中增扭五段制軌跡，大偏移距井則進行三維軌跡二維優(yōu)化。造斜段鉆進過程中與地質(zhì)方緊密結(jié)合，追蹤油層以上發(fā)育的兩套標(biāo)志層，確保了軌跡精準(zhǔn)入靶；水平段優(yōu)選高精度地質(zhì)導(dǎo)向工具，配合碳酸鹽和巖屑礦物分析，準(zhǔn)確判斷甜點鉆遇情況，確保了實鉆軌跡平滑和油層高鉆遇率。
項目攻關(guān)組在現(xiàn)場討論鉆井巖屑樣本。本報通訊員 裘新農(nóng) 攝
項目組成員正在探討超長水平井的數(shù)據(jù)圖表，以便制定科學(xué)的鉆井方案。
項目組成員正在分析實鉆過程中油基鉆井液的性能參數(shù)。
項目組成員正在分析目標(biāo)井周圍分布的鄰井情況。
????第三項技術(shù)是井眼清潔與井壁修正技術(shù)。攻關(guān)小組建立了水平環(huán)空巖屑運移三層幾何模型，對鉆桿旋轉(zhuǎn)對巖屑分布及運移速度的影響規(guī)律進行數(shù)值模擬，將理論模型和數(shù)值模擬結(jié)果進行數(shù)學(xué)回歸得到多參數(shù)耦合的穩(wěn)態(tài)巖屑床高度工程模型。此外，以井眼“干凈”為約束條件，明確了超長水平段井眼清潔的關(guān)鍵參數(shù)（排量、轉(zhuǎn)速和鉆井液性能關(guān)鍵指標(biāo)）；基于等效變形彎矩分析，以剛度比1為約束邊界，選取對應(yīng)井眼曲率的等效剛度系數(shù)，從而優(yōu)化通井鉆具組合、修正井壁，為套管安全下入提供支撐。
????第四項技術(shù)是套管安全下入與固井技術(shù)。攻關(guān)小組以提高水泥漿頂替效率為約束，定量計算套管居中度，合理優(yōu)選套管扶正器類型（考慮頁巖儲層屬中等強度地層，選用輪徑較大、本體外徑較小的螺旋滾輪扶正器）并優(yōu)化其安放位置，達(dá)到提高套管居中度、控制混漿帶的目標(biāo)；優(yōu)化水泥漿柱結(jié)構(gòu)、采用變排量注替水泥漿，實現(xiàn)固井中井底ECD大于地層壓力的目標(biāo)，確保固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。
????連破兩項國內(nèi)記錄
????通過4項關(guān)鍵技術(shù)的運用，工程技術(shù)研究院全力保障了頁巖油超3000米水平段水平井的安全優(yōu)質(zhì)鉆完井。
????在施工階段，工程技術(shù)研究院聯(lián)合工程技術(shù)處、開發(fā)公司、西部鉆探等相關(guān)部門成立了“超長水平段鉆井技術(shù)支持小組”，緊密跟蹤鉆井動態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題立即組織相關(guān)專家和技術(shù)骨干剖析癥結(jié)并及時反饋解決，工程技術(shù)研究院更是派駐科研骨干進駐項目部全程跟蹤，為現(xiàn)場提供高效技術(shù)支持。
????在三開水平段鉆進、通井下套管等關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，公司相關(guān)負(fù)責(zé)人及專家?guī)ш犐钊氍F(xiàn)場進行技術(shù)指導(dǎo)，尤其是下套管固井作業(yè)環(huán)節(jié)，工程技術(shù)處、工程院與開發(fā)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人及專家團隊一同進駐現(xiàn)場，晝夜不休、現(xiàn)場決策，鏖戰(zhàn)48小時指導(dǎo)鉆井隊順利完成3100米超長水平段完井作業(yè)，力保該井完美收官。
????今年8月2日，JHW00421井順利固井碰壓，成為新疆油田首口水平段超3000米的水平井，并以3100米超長水平段刷新了國內(nèi)陸上非常規(guī)油氣藏最長水平段和套管固井完井最長水平段兩項國內(nèi)紀(jì)錄。11月11日，JHW00422井順利固井碰壓，以水平段長3500米宣告新疆油田超長水平段鉆完井技術(shù)再上新臺階，證實了項目組攻關(guān)形成的“頁巖油超長水平段鉆井技術(shù)”的可復(fù)制性和可推廣性，標(biāo)志著新疆油田躋身超長水平段鉆井技術(shù)的第一梯隊，標(biāo)志著新疆油田在探索頁巖油效益開發(fā)新模式的實踐之路上邁出了堅實的第一步。
????目前，吉木薩爾頁巖油區(qū)已獲批建立國家級陸相頁巖油示范區(qū)，該技術(shù)將為新疆油田持續(xù)增儲上產(chǎn)提供有力支撐，更為國內(nèi)頁巖油的效益開發(fā)提供先進示范和技術(shù)借鑒。
????無署名圖片由本報記者 蔣劍 攝
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