中国掌握贪吃蛇钻井找油技术 破美垄断成世界第二

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2018-01-14

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打破垄断的贪吃蛇怎样地下找油5月3日清晨5时,中国海油渤海九号钻井平台。 经过63小时的连续作业,中国海油旗下中海油服自主研发的旋转导向系统Welleader、随钻测井系统Drilog联袂初演,在成功命中位于地下一两千米的三处油藏靶点后,顺利返回海面。

我国就此打破跨国公司在这一当今世界钻井、测井顶尖技术上的垄断,继美国之后成为全球第二个同时拥有这两项技术的国家。 用最短时间,尽量少钻井多打油,对海洋石油意味着什么?被誉为可以引导钻头像3D版贪吃蛇一样在地下几千米的坚硬岩石里自由穿行并准确命中油气藏目标的这两项技术,由中海油服油田技术事业部主导研发。 该部总工程师郭云在接受记者采访时介绍,一直以来,油气田开发都像是在做一道时效与成本的计算题,即如何在已知地下油气储层位置的情况下,用最小的成本和最快的速度完成钻井服务?换言之,若想开采物美价廉的油气资源,就必须用最少的井位完成最大范围的储量开采,并以最少的起钻次数实现最短钻井周期。

用最短时间,尽量少钻井,打出尽量多的油,对海洋石油意味着什么?郭云披露的这样一组数据道出原委目前的钻井设备日租金,陆上在人民币20万元以内;海上则通常不低于50万美元,而像海洋石油981这样的顶级设备,日费更高达百万美元。 海上钻井成本普遍高出陆上十几倍,倒逼出海上钻井设备的高可靠性和高效率。

定向钻在地层中任意方向钻进,目标瞄准难动用储层面对时效与成本的难题,全球范围内的油气公司不约而同地选择了定向钻井技术。 郭云介绍,与传统的直井不同,定向钻是能够在地层中三维任意方向行进的钻井技术。 它并非让钻头直达目的层,而是要求钻头能够在地层深处按照设计好的斜度钻进,直至命中深达几千米的地下油气藏靶心;主要适用于常规油气藏开发殆尽之后,原本难以动用的薄、差储层。

他解释说,普通的定向钻,是传统钻具加上一套螺杆马达,即在靠近钻头位置有一弯角,可以根据井眼轨迹调整钻进方向。 成本低是这种螺杆钻具的最大优点,因此而在当今的定向钻作业中占近60%。

其缺点是钻进斜度大了,工作效率低;而且井眼不够规矩,造成后期完井困难。 高难度定向井作业的撒手锏海上大斜度、水平井居多,旋转导向系统就派上了用场。

郭云表示,旋转导向系统的优势在于,能够实时控制井下钻进方向,实现类似于3D版贪吃蛇的钻具运行轨迹调整,从而一趟钻贯穿目标储层甚至可以让直径米的钻头在米的薄油层中横向或斜向稳定穿行,实现一趟钻横向移动1000米的长距离作业。

这种精准制导本身成本高于螺杆钻具,但能降低综合开发成本,最终实现油气田资源开发价值最大化。

目前,全球超过40%的定向井采用该系统钻成。

旋转导向系统能够在地下几千米完成作业,离不开随钻测井系统的导航指路。

郭云形容,随钻测井系统等于为井下设备加装了千里眼,能够随时将钻进沿途的地质数据反馈至地面,由测井工程师完成即时的信息处理和指令传达。 两套系统并肩作战,能够实现全井段定向旋转钻进,实时调整井眼轨迹,并测量井下环境参数;可极大提升作业效率,降低工程风险。 是进行超深水、水平井、大位移井等高难度定向井作业的撒手锏。 事实上,它也是跨国公司在国际市场呼风唤雨的撒手锏:由于研发难度大,多年来这两项技术一直被美国三大油田技术服务公司视为竞争核心,高度垄断。

根据全球范围作业量统计,2014年这两项技术至少为相关公司带来约200亿美元收入。

旋转导向系统、随钻测井系统究竟难在哪?旋转导向系统、随钻测井系统究竟难在哪,以至跨国公司拥其自重?在回答这一问题时,郭云表示,所有钻井仪器设备因其工作环境极度恶劣(高温、高压、大振动等),总体上都比普通设备要求高得多的可靠性。

具体到技术层面,他解释,旋转导向系统的难点在于,需根据地下情况随时实现地面控制,涉及大振动状态下的姿态测量(调整下一步动作的前提)、执行机构的控制精度(靠三套独立液压系统完成)、井下电源提供(泵送钻井泥浆同时推动发电机发电)、地面与井下数据实时传输(没有电缆,靠钻井泥浆循环压力变化获取)等,均属国内空白。 随钻测井系统难点在于,几乎用到所有已知的探测法,并需系统集成,包括电磁波、声波、核磁共振及通用传感等,以及相关的数据处理。

为此,中海油服在国家863计划支持下,2008年以来,历经艰辛攻关,仅基础检验设施就投资2亿多元,终于突破技术瓶颈,形成了具备自主知识产权的商标、系统技术和装备体系。

此次渤海作业中,两套系统一趟钻完成813米定向井段作业,成功命中米、米和米三处靶点,最大井斜,最小靶心距米,充分证明两套系统具备了海上作业能力。