從井筒工程降本增效看中國石油鉆采技術創(chuàng)新
國產(chǎn)化技術助力 勘探開發(fā)新騰飛
入地難，難于上青天。尤其在常規(guī)、易采和優(yōu)質(zhì)油氣資源日漸減少的今天，如何保障油氣資源低成本、優(yōu)質(zhì)、快速、高效勘探開發(fā)，越來越考驗工程技術的創(chuàng)新和服務實力。
如今，油氣勘探開發(fā)的觸角已經(jīng)伸向深層、低滲透、非常規(guī)。數(shù)據(jù)顯示，我國新發(fā)現(xiàn)的油氣儲量中，深層、超深層及非常規(guī)油氣資源約占2/3，國內(nèi)剩余油氣資源（包括陸地和海洋）40%以上分布在5000米以下的深部地層，近年來新發(fā)現(xiàn)的11個大型油氣田中，深層占8個。隨之而來的難題猶如一座座大山，阻擋在增儲上產(chǎn)的道路上。
平均井深超過6000米的塔里木庫車山前地區(qū)，深刻反映出深井勘探開發(fā)之難。據(jù)了解，2010年，庫車山前地區(qū)一口井的建井周期長達近兩年。如何解決高陡構造的防斜打直？如何攻破地下數(shù)千米的“鹽膏層”？如何克服窄密度壓力窗口挑戰(zhàn)？這三大難題不解決，建井的質(zhì)量、速度和效益將無從談起。
低滲透和非常規(guī)油氣更面臨著開發(fā)成本高和開采效益低的困局。水平井+分段壓裂在提高單井產(chǎn)量方面展現(xiàn)出獨特魅力，已替代直井成為低滲透和非常規(guī)油氣開發(fā)的主要方式。然而，由于水平井打長、打快、打好關鍵技術不完善，分段壓裂工具主體依靠進口，一些核心技術被少數(shù)國外服務商掌控，國內(nèi)企業(yè)不得不購買其“天價”服務，導致建井成本居高不下。
核心技術創(chuàng)新呼聲愈發(fā)強烈：只有把核心技術掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發(fā)展的主動權。中國石油通過多年不懈攻關，一批批井筒工程技術利器頻頻亮相生產(chǎn)一線：建井和維護成本下降了！勘探開發(fā)進程加快了！油氣增儲上產(chǎn)插上了騰飛的翅膀！
一項項利器成為一張張閃亮的“中國制造”名片，在中國石油工程技術與裝備國產(chǎn)化進程中熠熠生輝。
自動垂直鉆井系統(tǒng)是國產(chǎn)化技術助力氣井“揚眉吐氣”的典范。這項技術解決了山前高陡構造和逆掩推覆體的防斜打快難題，過去長期被國外公司壟斷，日服務費高達上萬美元。中國石油自主研發(fā)成功后，國外公司日服務費下降近1/3。目前，這個系統(tǒng)國內(nèi)市場應用率已達40%左右，成為復雜深井鉆井提速主力軍。
精細控壓鉆井技術是解決窄密度窗口鉆井難題最有效的手段，可大大降低“漏噴同存”風險，減少泥漿漏失。早期由于沒有利器在手，中國石油不得不依賴國外公司服務，但幾十萬元的高額日服務費讓企業(yè)不堪重負。當中國石油自主研發(fā)的精細控壓鉆井系統(tǒng)問世，國外公司立即大幅下調(diào)服務價格，最終退出中國陸上市場。這項技術在塔里木、川渝和海外等地區(qū)已推廣應用200余口井，產(chǎn)品和技術服務價格比國外同類產(chǎn)品降低50%以上。
水平井建井成本高一直束縛著油田增儲上產(chǎn)的步伐。為突破水平井儲層改造關鍵技術瓶頸，實現(xiàn)水平井規(guī)模化應用，中國石油組織系統(tǒng)攻關，自主研發(fā)形成了水平井裸眼分段壓裂、分簇射孔、投球滑套、快鉆橋塞等系列工具，替代進口，同比降低成本30%至50%，成為降本增效的新利器，加快了長寧和威遠、昭通等國家級頁巖氣示范區(qū)建設，引領頁巖氣等新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
泥漿作為鉆井的“血液”，是打成井、打好井、打快井、降低鉆井成本的主要技術瓶頸。中國石油通過系統(tǒng)攻關試驗，創(chuàng)新形成油基鉆井液、大位移井鉆井液、高溫高密度有機鹽鉆井液等特色配套技術和服務能力，大幅提高了復雜深井鉆井液技術水平。油基鉆井液技術填補了國內(nèi)空白，逐步取代進口成為復雜深井和頁巖氣水平井的安全快速鉆井關鍵技術。頁巖氣水平井高性能水基鉆井液在昭通、長寧和威遠地區(qū)試驗應用10余口井，主體技術指標達到油基鉆井液水平，在滿足環(huán)保要求的同時，與使用油基鉆井液相比，成本降低一半以上。
高溫、高壓且含有大量有毒硫化氫的井下環(huán)境給試油測試技術帶來很大挑戰(zhàn)。由于我國試油測試裝備技術水平和能力不足，深層天然氣資源勘探開發(fā)遭遇瓶頸。105兆帕試油測試作業(yè)系列裝備的研發(fā)迎來了天然氣資源勘探開發(fā)的春天，為高溫高壓高含硫氣井的試油測試提供了安全保障。目前，已在我國塔里木、川渝等地區(qū)取代進口,推廣應用超過400口井，社會經(jīng)濟效益顯著。
工欲善其事，必先利其器。國內(nèi)石油行業(yè)進入低谷期，更需要利器創(chuàng)新闖出一片新天地。（記者 廖秋雯）
數(shù)讀新聞
精細控壓鉆井系統(tǒng)大大降低單井漏失量和復雜時效
亮點技術
21/35MPa氣井帶壓作業(yè)技術與裝備
突破了氣井環(huán)空動密封技術瓶頸，研制試驗定型了21MPa/35MPa氣井帶壓作業(yè)機，形成了配套工藝技術，具備了21MPa氣井帶壓作業(yè)能力，覆蓋了中國石油60%左右的氣井，打破國外壟斷，降低成本50%，現(xiàn)場應用146井次，使一批老氣井恢復生產(chǎn)、隱患得以消除，經(jīng)濟及社會效益顯著。其中，在長寧、威遠和焦石壩頁巖氣井作業(yè)68井次，成為頁巖氣井完井試油測試安全作業(yè)的關鍵技術，與使用國外技術相比，累計節(jié)約作業(yè)成本億元以上。
105MPa試油測試成套裝備
研制成功105MPa/180攝氏度的試油測試成套裝備，具備數(shù)據(jù)與視頻全程自動監(jiān)控記錄功能，綜合性能達到國外同類產(chǎn)品水平，在塔里木、川渝、華北等地區(qū)成功替代進口，推廣應用40余套、作業(yè)400多口井，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益5億元以上，為“三高”氣井試油測試的安全控制和精確計量提供了自主技術裝備保障。
水平井儲層改造工具系列
研發(fā)了水平井裸眼分段壓裂、分簇射孔、投球滑套、水力噴射、快鉆橋塞等水平井多段壓裂系列工具，為水平井經(jīng)濟有效分段壓裂提供了自主技術支撐，成為復雜油氣藏有效動用的關鍵技術。2011年以來，中國石油采用自主工具共實施水平井分段壓裂3832口，占施工總井數(shù)的89%。長慶蘇里格氣田水平井壓裂改造后單井初期日產(chǎn)量為5.7萬立方米，達到直井的3倍以上，僅占總井數(shù)10%的水平井產(chǎn)量貢獻達到32%。
自動垂直鉆井系統(tǒng)
通過國際合作與自主研發(fā)相結(jié)合，研制成功BH-VDT和XZ-AVDS系列自動垂直鉆井系統(tǒng)，可實現(xiàn)井下主動糾斜、保持井壁垂直，通過解放鉆壓，提高機械鉆速，縮短了鉆井周期。整體性能達到國際先進水平，打破了國外壟斷，大幅度降低了技術使用成本。
在塔里木山前地區(qū)逐步替代國外產(chǎn)品，為解決高陡構造和逆巖推覆體等復雜地質(zhì)條件下的防斜打快鉆井難題提供了自主技術支持。
精細控壓鉆井系統(tǒng)
自主研發(fā)成功的PCDS-I型、CQMPD—I和XZMPD-I精細控壓鉆井系統(tǒng)，井底壓力控制精度優(yōu)于國外同類技術，打破國外壟斷，迫使國外公司服務日費由42萬元降低到24萬元且現(xiàn)已退出中國石油市場。這項技術在塔里木、川渝和海外等地區(qū)應用200多口井，國內(nèi)服務日費不到10萬元，為有效解決“漏噴同存”鉆井難題提供了經(jīng)濟實用技術，節(jié)約直接成本超10億元，成功開拓印尼等海外技術服務市場，具備與國際知名技術服務公司同臺競技的實力。
系列新型鉆井液
發(fā)展形成的系列新型鉆井液特色配套技術和服務能力，大幅提高了集團公司復雜深井和頁巖氣水平井鉆井液技術水平、服務保障能力和國際市場競爭力。
油基鉆井液技術產(chǎn)業(yè)鏈和服務體系填補了國內(nèi)空白，逐步取代進口；BH-WEI強抑制、高潤滑、大位移井鉆井液體系與使用進口鉆井液相比，費用減少50%，實現(xiàn)了低成本國產(chǎn)化目標；頁巖氣水平井高性能水基鉆井液主體技術指標達到油基鉆井液水平，與使用油基鉆井液相比，成本降低一半以上，有望成為頁巖氣開發(fā)降本增效和綠色環(huán)保的主體接替技術。
權威點評
填補國內(nèi)空白 躋身國際一流
中國工程院院士 羅平亞
隨著油氣勘探開發(fā)向深層、復雜地層發(fā)展，復雜地層深井鉆井井下復雜與安全問題日趨突出，成為我國鉆井液技術必須解決而國內(nèi)外都未能很好解決的重大技術難題，也是當前鉆井及鉆井液技術發(fā)展的前沿課題。
中國石油組織全國優(yōu)勢力量進行攻關取得重大成果，并形成有效解決這些重大難題的系列新型鉆井液體系與應用技術。其中，油基鉆井液技術產(chǎn)業(yè)鏈填補國內(nèi)空白，完善了我國鉆井液技術體系，成為復雜深井和頁巖氣水平井安全快速鉆井的關鍵技術；BHW強抑制強潤滑鉆井液為我國復雜地層特殊結(jié)構井的優(yōu)質(zhì)、快速鉆井提供了技術支持；BH-WEI高溫高密度有機鹽鉆井液成為塔里木、川渝和海外復雜深井安全提速提效的主體技術。這些技術總體上達到國際同類技術先進水平，具有明顯的特色和優(yōu)勢，在顯著提高國際高端鉆井液技術市場競爭力的同時，豐富和發(fā)展了我國鉆井液技術水平。
突破我國“三高”氣井試油技術瓶頸
國家“863”項目首席科學家 劉合
目前，我國剩余油氣資源勘探開發(fā)面臨越來越多的高溫、高壓、高含硫油氣藏，“三高”油氣井測試作業(yè)一直是世界性難題。川慶鉆探自主研發(fā)的105MPa試油測試成套裝備，突破了高壓旋流除砂器、RD循環(huán)閥等核心部件技術瓶頸，填補國內(nèi)105MPa高溫防硫耐酸地面測試裝備的空白，在塔里木、川渝等地區(qū)試驗和應用了400多口井，使得這項裝備的技術穩(wěn)定性、可靠性大幅提升，形成了配套技術服務能力，達到國際先進水平。
這項技術的研發(fā)過程整合了多學科領域的最新研究成果，自主設計，依托自主開發(fā)的試驗平臺實現(xiàn)了高溫高壓工況下的模擬實驗，也為石油裝備自主開發(fā)探索了一條具有借鑒意義的創(chuàng)新之路。
105MPa試油測試成套裝備的研發(fā)成功，打破了我國“三高”油氣藏高端防硫試油測試裝備一直依賴進口的局面，為我國高溫高壓氣井試油測試提供了裝備保障，基本滿足了我國深層天然氣勘探試油的需要。
創(chuàng)新感悟
突破瓶頸 終獲成功
21/35MPa氣井帶壓作業(yè)技術攻關團隊
近年來，氣井帶壓作業(yè)技術成為井下作業(yè)技術發(fā)展的新亮點，但由于作業(yè)風險大、對裝備安全性和可靠性要求極高等因素，在國內(nèi)發(fā)展速度緩慢，是一塊名副其實的 “硬骨頭”。這樣的難題，激發(fā)起研發(fā)團隊的創(chuàng)新斗志。
攻關過程中，技術攻關團隊集中優(yōu)勢資源搞研究、破瓶頸，實現(xiàn)了關鍵技術持續(xù)突破。立足國內(nèi)氣井帶壓作業(yè)現(xiàn)狀，團隊按照壓力級別從低到高穩(wěn)步推進技術升級，穩(wěn)扎穩(wěn)打，一步一個腳印前進。在一次次現(xiàn)場試驗中發(fā)現(xiàn)問題，在不斷的經(jīng)驗總結(jié)中完善提高。無數(shù)日夜不懈奮戰(zhàn)，換來裝備技術水平的不斷提升。裝備和技術定型后，團隊又抓住川渝地區(qū)頁巖氣大開發(fā)的機遇，迅速把技術成果推向市場進行檢驗。裝備投入市場后迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，大大降低了壓井后的產(chǎn)量損失，有效保障了致密氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣的開發(fā)效果。
勇于創(chuàng)新 打破壟斷
BH-VDT5000垂直鉆井系統(tǒng)研發(fā)團隊
常規(guī)鉆井技術在西部油氣勘探開發(fā)中，遭遇到高陡構造防斜打快的世界性難題，成為制約勘探開發(fā)進程的瓶頸。面對外國公司的技術封鎖，研發(fā)團隊吹響了自主創(chuàng)新的號角。
隨后，團隊以大量細致認真的調(diào)查為開端，悉心鉆研技術難點和破解之道。嚴峻的經(jīng)營壓力、引進設備的不適應、多輪實驗的失敗，都沒有擋住創(chuàng)新的腳步。針對先導實驗暴露出的缺陷，團隊組織技術攻關改進，一次不行就兩次，憑著這股韌勁，跨過一個又一個坎。從設計方案中技術參數(shù)的確定，到配套研究中子系統(tǒng)的改進，研發(fā)團隊以大量精細認真的工作，實現(xiàn)了試驗方式、系統(tǒng)結(jié)構、電路設計的創(chuàng)新，最終使具有自主知識產(chǎn)權的垂直鉆井系統(tǒng)面世，中國石油成為國際上第三家可以提供這項高端技術服務的公司。
