登顶“地下珠峰”,他们为什么钻得这样深?

2020年12月8日,国家测绘局测量队再次登顶世界最高峰——珠穆朗玛峰,重新将这座被人类征服的世界最高极精准锁定在海拔8848.86米。

而在攀爬陆上巅峰的同时,一群身穿红工衣的石油人,以9010米的数字,记录下还在不断延伸的钻井“地下珠峰”的高度,在人类对地层的探索篇章里,写下了一笔让人同样难忘的注解。

(双鱼001-H6井现场俯瞰)

“近年来,中国石油天然气集团公司和四川省科技厅持续加大对技术创新创效的支持力度,川庆钻探工程公司作为国内一流油气工程技术综合服务商,与西南石油大学、成都理工大学等成立创新联合体,围绕油气勘探开发进行攻坚,围绕(高)含硫超深井钻完井关键核心技术和装备的攻关,破解多项世界级技术难题,形成达国际先进、部分领先水平的6大专业、57项复杂深井系列工程技术和装备工具,成果也获得四川省科技进步一、二、三等奖十余项,全部转化为实际生产力。”川庆公司总工程师、教授级高工谭宾自豪地说,“川庆人一定将能源的饭碗牢牢端在自己手里!”

立秋之后,川渝大地一派收获的景象,位于四川省绵阳市的蓬深6井井场秩序井然、干劲正足。川庆控压钻井双探片区负责人唐明刚刚从钻台上下来,他盯着数据不断跳动的显示屏,这是他今年来在现场服务的第4口井。

“这口井和我们之前打的双鱼001-H6井虽然都是超深井,但在处理方式上这口井采用了不同的泥浆进行处理。”就在今年的6月23日,他带领作业队在190公里之外,协同打出了一个振奋人心的纪录——由川庆公司90011钻井队承钻的双鱼001-H6井安全钻至9010米井深完钻,这是中国石油历史上打成的第一口超9000米水平井,一举创造中国石油最深井和我国陆上最深气井纪录,打出了“复杂油气攻坚者”的气势和实力。

准备“登顶”

双鱼001-H6井是国内第一口9000米级超深含硫高温高压天然气水平井,该井位于地质条件异常复杂的龙门山断褶带与川北古中拗陷低缓带过渡区,该井的实施对中国石油复杂超深井钻井技术迈向万米深层具有重大探索意义。

为了这次“登顶”,早在两年前,川庆钻探钻采院钻井完井设计中心便接到了设计任务。

“再难也要啃下这块硬骨头!”任务伊始,设计中心主任乔李华便带领全体成员立下军令状。9000米,不仅是一个超越珠穆朗玛峰的数字,更意味着这份设计必须通盘考虑钻井过程中可能面临的种种难题。

围绕超深水平井存在地层压力高、压力系统复杂、裸眼段长、深部地层可钻性差、温度高等技术难点,他们在详细分析邻井实钻资料,总结侏罗系、二叠系等地层主要复杂发生的详细井段、原因及处理效果基础上,制定井身结构优化思路,并从复杂、钻速、时效、经济性等多方面对比优选。

2020年12月中旬,设计团队如期完成设计方案,刚刚打印出炉装订上封面的《双鱼001-H6井钻井工程方案》加急递送到业主方审查组,经在场专家一致审核确认,通过!

磨快技术“利剑”

超深井施工是世界级难题,首先就要精准判断深埋于地下数公里外几米厚的储层在哪里,必须中靶“甜点区”才能保证找得到油气,同时要控制钻头通过一根根钻具从地面延伸至地下9公里远,149.2毫米直径的钻头沿着储层走难度不亚于百米外穿针引线——这是该院定向井技术团队的拿手绝活。

“防斜打直、井筒质量和井下复杂控制、克服高温高压安全钻进,这是摆在我们面前的三道难关。”在深入了解双鱼001-H6井现场地质情况之后,身经百战的定向井公司技术员们也难免心情沉重:直井段地层倾角达15度,且要兼顾邻井防碰;要穿过加厚燧石高研磨性地层和大段易漏易垮塌井段;目的层井温超180摄氏度,压力超130兆帕:这三道难关一道更比一道高,一关更比一关险!

3月15日,设备入井,这趟钻要进A点。但到了3月18日,当钻至7800米、距A点仅25米时,钻时遽然降至每米100分钟——托压现象,这个把定向井技术人员恨得牙痒痒的“老熟人”如期而至。

“特别是在8650米到8700米那一段,太难了!”作业组长胥鹏程不胜感慨。当时正在作业的他们突然接到地质方指令:“应地质情况变化,为更好追踪储层,从90度增斜至91.5度。”8650米的井深,严重的托压现象导致扭矩传不下去、工具面摆不准,为了有效增斜,他们24小时坚守钻台,每钻进30厘米或者30分钟,准时提示司钻将钻具提离井底,重新设置工具面,再下放钻进,如此反复每10厘米就要定一次向:短短50米进尺,他们硬是磨了4天5夜。

(川庆钻探公司钻采院精细控压钻井作业队助力双鱼001-H6井创造中国石油最深井和我国陆上最深气井纪录)

而另一边,该院精细控压钻井技术团队面对的,又是不一样的难题。

“我们此前了解到,邻井在飞仙关—茅口组井段均发生不同程度井漏复杂,单井钻井液漏失量500~1000m³,伴强烈气液置换,又漏又喷,复杂处理时间最长20天以上,不但严重影响该构造油田勘探开发进程,还给钻探作业造成极大井控风险。”精细控压钻井作业队长许强已将难度值写在了脸上。

双鱼001-H6井属于双鱼石构造,该构造地层压力系统复杂多变,高低压力层段同时存在,极易出现严重井漏、又漏又喷的井下复杂情况。

登顶的艰难时刻已到,轮到川庆榜样杨玻带队、四川省劳模李枝林博士领衔研发的精细控压钻井技术出马了。

作为国际钻井工程前沿技术之一,该技术是世界公认的解决深井钻井中由窄安全密度窗口、多压力系统引起的严重井漏、喷漏同存等井下复杂情况的“杀手锏”,而川庆公司的“钻、测、固、完全过程精细控压钻完井技术”更是在理念和工艺方面处于国际领先地位,这是团队最大的底气。

“云端”加持

如果说向上登顶是直面风云变幻,那么不断向下延伸的地质攀爬同样是“波谲云诡”。

“多亏了EISS系统强大的数据流转支撑功能,整合了钻井、测录井等现场多专业数据资源及工程参数,实时在线分析模块还能形成报警算法,真正实现了对复杂事故的预判和提前介入。”90011钻井队队长王坚感慨这是一剂强心剂,而他提到的EISS便是钻采院信息化团队以川庆钻探一体化平台为基础升级打造的中油技服工程作业智能支持系统。

“再深也不慌,因为我们还有一支最强的后援团!”而在两百公里外的大后方,一场场“头脑风暴”也实时进行着。在EISS系统的大数据智能分析加持下,以川庆公司专家为主的精英技术力量以中心为平台集结成“最强大脑天团”,将建议准确无误地传达至一线。

“登顶”时刻

6月23日13时10分,随着最后一道指令的落下,备受瞩目的双鱼001-H6井安全钻至9010米井深顺利完钻,为这次“地下珠峰”登顶之旅画下完美句点。

9000米的突破,攻克了“超高温、超高压、高含硫”等带来的世界级技术难题,更为钻井工程技术发展提供了宝贵经验。

“我们的目标就是全力将钻头安全且精准送的至地层更深处,幸不辱命!”定向井公司片区经理杨瑞帆激动不已。这次,他们成功将直井段井斜控制在1度以内,为下部井段定向提供了优质环境;轨迹控制质量达标率100%,目的层钻进扭矩仅16000-18000牛米,较邻井动则超30000牛米的数据有了质的提升,上提摩阻不超过25吨;全井段仪器及工具失效率同比降低31.74%。

向更深处进发

科技创新既是发展问题,更事关生存问题。

“未来,我们还将向着地层更深处继续进发,万米登顶我们依然信心百倍!”双鱼001-H6的顺利完钻,为超深井优快钻井技术积累了宝贵经验。

接下来,川庆钻采院将根据储层解释情况,加快该井完井、试油方案论证和实施;同时,进一步加大特色技术研发,让更多拥有自主知识产权的新工艺、新技术破茧而出;为气矿打赢“建产50亿”新会战贡献力量,也为西南油气田公司上产500亿、奋斗800亿作出新贡献,用实际行动迎接党的二十大胜利召开。

(供稿:川庆钻探公司钻采工程技术研究院 许期聪、陈倩、吴玲瑶;四川省科学技术厅成果处 杨佼佼、刘欣)