自主创新 持续攻关
中国石油工程技术研究院铸造超深井超长水平井连续管作业装备创新获关键突破
来源:中国企业报 作者:吕维平 刘家炜
美国页岩气革命以来,深层油气、页岩气和致密油等资源的开发成为我国石油发展战略的核心,我国页岩气、致密油具有埋藏深的特点,为保障深层油气资源的有效动用和经济开发,需要应用新的工程技术与方法。由于具有快速、安全、低成本等优势,连续管技术已成为油气开发降本增效、转变井下作业模式的重要工程手段,深井超深井井筒堵塞等问题严重,稳产难度大,用连续管“带压、不动管柱作业”取代油管“压井、动管柱作业”,是转变深井超深井作业方式的有效措施,井越深,优势越明显。
中国石油集团工程技术研究院科技团队以国家重大专项、中石油专项为依托,自主创新,持续攻关,推广应用,开展深层连续管作业装备、方法、工具、工艺技术等方面的技术攻关,发明了具有完全自主知识产权、整体达到国际领先水平、已规模应用的7000m级超深井超长水平井连续管作业技术与装备,荣获中国石油天然气集团有限公司技术发明一等奖。
自主创新 填补国内技术空白
研发团队发明了国内首套超深井连续管装备,创新了大容量滚筒、680kN重载注入头与塔架支撑技术,研制了2类大型自走式连续管作业机,其中车装型式容量达到2″-6600m,拖装型式容量达到2″-8000m,实现国内道路运输条件下连续管长度最大,轻量化注入头外形整体尺寸减小10%、重量减轻15%、夹持能力提升20%,塔架最大承载能力达到50T、最高抗风等级10级。
团队还独创了3种管柱组合对接方法,可扩容滚筒+连续管现场焊接、多种管径连续管井口带压连接、连续管与常规管柱组合等3种对接方法,破解了运载能力与作业深度之间的矛盾,达成了多井径井深7770m、井底压力134MPa的超深超高压作业;可扩容滚筒容量达到2-3/8″-8000m,创造了最长水平段下深3931m的国内纪录。
持续攻关 打造系列作业装备
通过10多年的技术攻关,项目团队已研制发明了7种超深井超长水平井高效作业工具。创新了液动控制和紧凑型工具结构,提升了作业能力和安全性。开发了2种连续管等径射流工具,最小外径38mm,实现了小尺寸井眼不动管柱作业;开发了2种压裂工具,长度<2.5m和外径<65mm,与国外相比长度缩短35%,寿命提高20%,实现高压水射流技术取代传统方式,降低起裂压力,提高裂缝连通效果;开发了3种钻磨工具,创新了钻压推加器、钻屑二次研磨器、钻磨循环阀结构,钻压波动小于10%,提升了载荷传递和井筒清洁效果,提高作业效率30%。
为满足深层、超深层油气田开发需要,团队发明了4种超高压安全关键作业方法,研制创新了连续管作业欠平衡控压方法,降低带压作业风险。一是形成高压井半压井技术方法,降低井口压力的同时避免地层漏失,实现关井压力最高95MPa的高压井施工。二是形成不动管柱带压解堵技术方法,转变深井超深井传统作业方式,突破最小缩颈48mm通过能力。三是形成恒钻压自适应钻磨控制技术方法、水平段延长下深一体化技术方法,实现安全高效控制。四是形成了7000m级超深高压小井筒解堵、3000m级超长水平段作业、一趟管柱30级以上压裂作业方法,助力超深层、非常规油气的经济高效开发。
推广应用 实现快速提质增效
如今,7000m级超深井超长水平井连续管作业技术与装备不断完善和产业化应用,在塔里木深井超深井、威远页岩气水平井、玛湖与陇东致密油水平井等油气田应用近千井次,推广应用2″-6000m以上大管径超深井连续管作业机70台(套)。近两年,在塔里木、玛湖等超深井区域,完成深井超深井钻磨、冲砂解堵、压裂配套作业等连续管作业26井次,在川渝、陇东页岩油气水平井区域,完成长水平井通刮洗、拖动压裂、钻磨桥塞等作业612井次,创直接经济效益1.98亿元,发明技术已成为深层油气、非常规油气经济开发的有力支撑,推动了连续管作业技术全产业链的高质量发展。