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地质工程一体化为攀登“地下珠峰”赋能
发布时间:2023-08-18 11:49
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  B体育APP下载从资源的角度看,公司是由无数的生产要素组成的,而不同职能的单位将这些要素切割开来,如果单位之间的目标和举措不一致,这些资源就不能形成创效合力。西北油田深入推进地质工程一体化,通过多专业、多单位合作形成强大创效合力,实现效率效益双提升。

  3月14日,西北油田在顺北8号断裂带取得油气勘探重大突破,顺北84斜井在以8937.77米的垂深,刷新了亚洲陆上最深千吨井的纪录,成功在顺北地区发现了第4个亿吨级油气区带。这是西北油田持续深入推进地质工程一体化,在“地下珠峰”采油的又一重大成果。

  随着塔河油田、顺北油气田向地层深处探索的步伐不断加快,向地下万米挺进正成为油气藏勘探的趋势。

  面对油田发展趋势,西北油田积极推进地质工程一体化,打破单位界限选拔精兵强将、打破单专业壁垒提升质量效益,通过地质工程、方案设计、生产运行、现场决策一体化,展开基础理论、工艺研发、装备制造等卡脖子技术的科技攻关,勘探质量效益大幅提升,全面推进新井工程提质提速提效提产。

  截止目前,探井成功率64.3%创历史新高,已在顺北油气田落实四个亿吨级油气区,钻井平均周期下降32%,复杂时效降低52%,建产率大幅提高达到88%,钻探垂直深度超过8000米的油气井已达49口,其中千吨井达22口,探明储量发现成本大幅下降,保持国内领先水平,创多项钻井工程新纪录,荣获集团公司油气勘探8项大奖。

  “地质工程一体化是技术更是理念。要从思路上改进,才能实现高效开发。” 西北石油局有限公司执行董事、,西北油田分公司代表、地质工程一体化项目组长张煜在推进地质工程一体化会上说。

  工欲善其事必先利其器。2019年,西北油田提出了地质工程一体化攻关模式,推行“一体化管井提效、一体化布井提质、一体化钻井提速、一体化完井提产”的工作思路,通过推进地震-地质、地质与钻井、地质与完井的一体化深度融合,提升地质工程效率,实现储量的高效动用。

  据悉,过去新井方案设计分属不同的单位负责,井位论证、地质设计、工程设计、钻井工程、完井方案、测试等环节接力进行。

  地质工程一体化打破原有“技术条块分割、管理接力进行”模式,立足地质、钻井、完井、储改四大工程,抽调相关部门单位、采油厂等单位的专家、专业骨干技术力量,相继组建了顺北项目部、塔河项目部,在井位部署、方案论证、设计编写、随钻跟踪、完井改造和试油评价等6个环节,整合资源优势,一体化组织实施,群策群力优化方案设计、优化钻井参数、共商提速提效对策。

  从顺北项目部的人员结构图上看,他们中有来自勘探、工程、开发、生产运行方面的专家,也有采油厂、安全、监督中心等方面的技术骨干,有从事地质研究、工程研究的,确保设计既保证油藏开发需求,又兼顾钻井提速提效诉求。

  顺北1201斜井是部署在顺北12号断裂带的一口探井。在井位设计和方案论证时,地质上预测覆地层可能钻遇二叠系火成岩段、志留系裂缝发育段、桑塔木侵入岩段等复杂层段,提示钻遇风险;工程上根据地质风险提示,将四开井优化为三开井身结构,大幅节省了勘探投资。

  打破单位、部门界限选拔精兵强将,实现强强联手,一体化项目化运作模式,全流程一体化管控,促使科研人员换位思考,推动了理论认识的创新和技术的迭代升级。

  3月14日,顺北84斜井再次突破,成为该区块第22口千吨井。该井在设计井深斜、垂深在原设计基础上分别增加1038 米和761 米的情况下,钻井周期较原设计提前40天油气储量提交的深度从653米提高到了1088米,不仅大幅降低了勘探成本,还大幅扩大了顺北地区的资源储备量。

  自地质工程一体化以来,遇到问题,利用已钻井动态资料,从工程、地质、勘探、开发等多个角度综合考虑解决办法,对正在钻进的井随时进行调整和优化,地质方案设计上尽可能精细预测,优化井轨迹,避风险点,更好实现地质和工程目的。

  顺北84斜井在钻遇目的层过程中,地质分析断裂带的油气柱高度可能比想象的更大,决定尝试将钻探目标选择在更深的位置。

  但是,钻探目标更深就意味着钻井过程中工程实施难度和风险更大,其中最难解决的就是地层温度太高,导致井无法有效钻进。

  面对这种状况,通过工程地质协同,技术人员从目标靶点、钻井仪器、钻井液、物资保障准备等多个方面研究探讨,综合优化调整了井轨迹,将井斜角度从原来的79.45°减少到50.26°,把造斜点和稳斜点设置在一个工程技术上相对可实现的温度,最终实现了地质目标又减小钻井风险。

  顺北油气藏走滑断裂带内部非均质性极强,大沙漠区复杂地层结构高陡断裂带强非均质性缝洞体精细成像与描述难,单井成本近2亿元,勘探面临技术与效益的双重难题。

  研究表明,顺北 8 号断裂带属于油气资源的“富矿区”。2022年初,西北油田决定对该条带规模化动用。

  在地下7000米多米的地方找油,就像盲人摸象,解决“看得清”的难题,储层发育模式识别技术的有效性是关键。

  一体化攻关团队深化地震-地质一体化融合,开展储层精细成像和精细描述研究,地质上从构造演化、沉积背景、成藏规律等基础地质问题入手,物探上总结顺北超深断控油气藏储集体类型,率先突破了储层认识,首次提出走滑断控缝洞型储集体“栅状结构”,将储层识别从断裂轮廓扩展到“一体多栅”,储层从过去的一个断裂带扩展到多个断裂,构建了断控储集体“栅状”储层模型,解决了目标靶点空间精准定位。

  在储集体地质模型指导下,超深层储层立体成像技术和缝洞体精细雕刻技术、三维立体量化描述技术和“三参数”靶点空间定位技术等一批关键核心技术成果相继确定,成功解决了储层地质建模与井型设计、储量估算与井网构建、风险预测与优快钻井、储层描述与分类改造等复杂难题,大幅提高了储层设计精准度。

  “将走滑断裂带及缝洞体成像精度断距识别能力从30米提高到15米,大幅提高了方案设计精准度,也为顺北油气田数口千吨井实现提供了保障。”任文博说。

  最终,在深埋地下近9000米的目的层找到了亿吨级储量,实现顺北8号带北段的突破,拉开了“少井高产”的序幕。

  地质精细预测风险,工程优化井身结构,形成标准化设计模版,有效降低了成本。2021年以来,新发现顺北4号、8号两个亿吨级增储区带,规模储集体钻遇率由71%上升到 80%,测试大于300吨高产井比例达87.5%,油田探明储量发现成本25.4元/吨油当量,保持国内领先水平。

  地质工程一体化后,首席专家包区、专家包井、工程师包技术措施执行,现场同钻井公司研究制定口井优快钻井技术措施和单井井控风险措施,随钻出现复杂情况,地质及时对邻区类似井修正预测,工程提前应对,遭遇战变成了“伏击战”。

  顺北85X井是油田公司部署在顺北油田8号断裂带的一口勘探井,该井三开8000~8018米井段钻遇辉绿岩,出现了井壁失稳憋停顶驱的复杂情况。地质工程相互结合研究,将原设计改成三开侧钻井以避开复杂井段,工程上据此优选了超深大尺寸井眼单弯螺杆侧钻工艺技术,不仅实现了大尺寸井眼侧钻与定向一趟钻顺利投产,也为顺北超-特深井侧钻提速提效提供了借鉴。一体化团队还据此调整了顺北6X和61X井的预测结果。

  围绕顺北超深、超高压、超高温的特点,以及“一体多栅”的需求,加大工程技术攻关,攻克了超高强度套管、钻杆、钻井液、测控仪器、完测工具等核心关键技术,探索形成了一套具有顺北特色的8000米级复杂超深层井身结构设计及配套技术和标准规范20项,井筒强化技术使井壁失稳复杂周期较前期减少73%,分层提速技术实现提速50%以上、储层定向解决了定向难,实现储层高温定向中靶率100%,实现了由“打不成”到“打得快、打得准”的重大跨越。

  顺北21斜井井底压力163MPa,钻井难度世界罕有,西北油田运用堵漏浆随钻堵漏钻井液技术、“异型齿PDC钻头+垂直钻井系统+大扭矩螺杆”防斜打快技术、控压钻井及高压气井完井技术,逐步攻克了古生界深部岩石强度高、储层破碎易塌、超高压开关井等重点难题,创造了塔里木盆地台盆区“关井压力最高、生产压力最高、分支断裂产量最高”的三项新纪录。

  储层改造是顺北建产增产的重要手段。针对顺北多栅储层分段增产的需求,提出了工具-暂堵宽带酸压改造思路,将过去1体1段转变为1簇1段的精细分段,构建形成了“单断单栅”“单断多栅”“多断多栅”三种栅状储层结构井轨迹空间优化技术;在改造工艺体系上,历经“地质-力学”双约束高精度应力场反演算法,建立了酸蚀-渗流-力学三场耦合作用下的裂缝扩展模型,沟通距离大幅提升到150米,达到国际领先水平,动用储集体能力由2个提升到5个;研发耐高温酸液充分释放多栅储层产能,一系列深地工程技术,有效保障了工程技术突破“深度极限”。

  顺北4-5H井采用自创工具-暂堵宽带酸压技术,完钻井深较设计井深超过457米,实际钻井周期节约34.68天,周期节约率17.6%。投产以来,产能是同制度下顺北44X井的1.3倍。该技术在顺北区块应用12井次,增油23.89万吨,其中7井次达到千吨井,千吨井达成率58.3%。

  工程技术研究院副院长张雄说:“采用工具-暂堵分段酸压可精准改造多断多栅结构,控制带宽100-150米,特别是局部应力场计算预测误差≤5%,有力支撑了地质工程一体化轨迹及方案的优化设计。”

  顺北4-12H井优选异型齿PDC钻头和大扭矩螺杆、应用垂钻防斜等技术,机械钻速提升30%以上,全井钻井周期128天,创顺北二区周期最短纪录;顺北801X井实钻温度192℃,中靶半径仅8.9米,实现由“不能打”向“打得优”转变。

  自2019年以来,在井深逐渐增加的情况下,钻井周期总体缩短42%,其中钻井周期下降32%,复杂时效降低52%,钻井周期从280天降至128天,总体缩短42%,创多项钻井工程新纪录,垂深超过8000米的井已达49口,累计发现22口千吨井。

  任重道远需策马,风正潮平好扬帆。随着主干断裂带逐步实现整体探明与开发,西北石油人探索的脚步已向主干之外及万米深层领域的挺进,在更深更复杂的地下寻找更多油气资源,为保障国家能源安全奋进新征程。