■ 张俊 侯小鹏
●2018年的亚洲陆上最深井——顺北蓬1井。
●西北油田塔河四号联合站。
中国石化西北油田地处塔克拉玛干腹地,被誉为“死亡之海”。1978年,西北油田人怀揣梦想,挥戈西进,在荒漠戈壁寻找大油田,然而摆在他们面前的却是原油国内最稠、埋藏亚洲最深、工程中国陆上最难的尖端课题,这被职工们戏称为西北石油“三宗最”。
42年来,西北石油人敢为人先,用科技亮剑“三宗最”,创造了一个个奇迹,实现累产原油突破1.15亿吨,累产天然气超过285亿立方米,为保障国家能源安全作出了卓越贡献。
“十一五”以来,西北油田累计实现利润885亿元。十二五”期间,用中国石化1/200的员工贡献了中国石化1/10的利润,人均利润265万元,多项重要指标位列中国石化前三名。“十三五”期间,在经历两次油价“寒冬期”和新冠疫情严重影响下,西北油田依旧保持旺盛发展势头,重要指标位居中国石化上游首位,油气当量突破800万吨,并确立了在2022年实现1000万吨级油气产量宏伟目标。
一宗最:原油国内最稠
刚刚从地下7000米采出来的“黑疙瘩”,脱离了地下高温炽热的怀抱,迅速凝结成沥青,员工跳上去踩了几下,一点也不粘脚。这便是西北油田需要面对的稠油,可想而知,要开采它们,需要耗费多少精力和智慧。
经调研得知,西北油田拥有的超深井超稠油油藏为目前国内最稠和最深,这里的原油在常温状态下是呈沥青状的,再加上含盐量高、硫化氢含量高等特性,此类超深层稠油开采被公认为世界级难题。
知己知彼百战不殆,科研人员先从机理研究入手,经过一个多月的刻苦钻研之后,他们认为,超稠油致粘机理是由于胶质、沥青质的存在而导致,同时更是由于异常超高的金属、非金属元素促成的分子间里更强的强粘弹性空间网状结构的存在。于是,超深超稠油的“面纱”被技术团队一层层揭开。
技术人员首先想到了用稀油混配降黏的方法,他们在稠油井口加注稀油稀释稠油黏度,2002年一试成功,此后成为西北油田稠油开发的主流,此项技术如今成熟稳定,取得巨大成果。
面对掺稀难以化解的稠油,技术人员通过技术攻关和现场试验,最终将降粘方式锁定为化学降粘。项目组针对问题要害,通过半年技术攻关,研发了井下叶轮自动旋转降粘器专用装置和尾管悬挂专用装置,解决了无法有效乳化的问题。
针对西北油田稠油粘度超高、地层水矿化度超高的问题,项目组坚持问题导向,加大工艺技术集成优化,稠油复合降粘工艺取得新进展,通过查阅资料、认真分析、多次试验,研究开发了油溶性、水溶性和复合型三类降粘剂,同时对于中高黏度的稠油实行天然气降粘技术、对于中低粘度采用螺杆泵降粘举升技术、对于特高粘度采用矿物绝缘电缆降粘技术,精准发力,科技的力量终让地下“沥青”举手投降。
至2020年上半年,西北油田共生产稠油4550万吨。“超深井超稠油高效化学降粘技术研发与工业应用”荣获国家科技进步一等奖。
二宗最:埋藏亚洲最深
6月30日,顺北55X井顺利完钻,完钻井深8725米,创亚洲陆上定向钻井最深纪录,标志着我国超深井钻井技术持续领先国际。
西北油田应用该项技术已在顺北油气田钻成近40口超8000米超深井,成功开发亚洲陆上最深油气田。截至6月30日,顺北油气田累产原油206.79万吨、天然气6.25亿立方米,建成了95万吨的产能阵地。这一深度还能高产的油田,目前在全亚洲只有顺北油气田区域。
要想在如此深的地下精准掌握地下油气分布状况等同于盲人摸象,但是西北石油人不信邪,非要啃下这块硬骨头。顺北油气田为断溶体油藏,技术人员在断溶体油藏地质认识的指导下,以高分辨率数据体为基础,应用结构张量地震属性识别技术对断溶体油藏边界刻画,并通过井震结合,确定出断溶体边界,一张简单的二维“画像”对于复杂的地下来说,远远不够。技术人员通过实钻井标定,确定断溶体边界门槛值后,以断裂体系三维空间可视化分析为手段,开展断溶体三维立体雕刻,立体直观展示地下形态,使钻井由“摸着打”升级为“看着打”。
3月30日,顺北52A井获高产油气流。该井是西北油田部署5号断裂东侧分支断裂的一口重要探井,证实了分支断裂也富集油气。
主干断裂带像高速公路,而分支断裂则像这些主干公路上连接着的普通公路,形成了一个交通网络。经过寻找规律,5号断裂带发育多条分支断裂带,累计长度133公里,估算资源量1亿多吨。
已经投入开发的顺北1号和5号断裂带体形庞大,像是8车道的公路,科研人员称之为主干一级断裂带。而7号断裂带只是单反两个车道,体形较小,科研人员称为主干二级断裂带。4月30日,顺北71X井获高产油气流,证实了主干二级断裂带具备高产稳产的能力,是有利的勘探目标。
从摸着石头过河,到胸有成竹,西北油田先后在顺北8个断裂带部署油井超过60口,日产原油即将突破3000吨,它将成就西北油田从“希望之星”成为“希望之实”,也是该油田2022年实现千万吨级油田的核心所在。
三宗最:钻井中国陆上最难
5月8日,西北油田自主研发的微纳米封堵防塌技术在顺北53-2H井应用,三开钻井全程无垮塌,较邻井降低23.5%,创三开钻井周期最短21.48天纪录,这是西北油田向最深油井的又一次成功亮剑。
顺北属于特深油井,多数在8000米左右,地质情况也异常复杂,二叠、三叠系垮塌漏失、井壁稳定性差,志留系随机侵入、漏塌同层、局部高压等诸多难题,给钻井带来严重挑战。
“8000多米深度井中,钢铁钻具“软得像面条”,而且在这个深度我们没有任何经验可以借鉴,钻井存在工具匮乏、井眼轨迹难控制等难题。”钻井所副所长于洋介绍。
西北石油人有股子倔劲儿,越是卡脖子的地方,越是他们攻坚的力量。
针对顺北工区钻井状况,西北油田大力实施技术创新创效。推行顺北井身结构优化技术、顺北分层提速钻井技术、顺北5号断裂带志留系防漏堵漏技术等12项钻井技术,全力保障着顺北钻井提速提效。
“通过多年攻关和实践,形成集降摩减阻工具研发、无线随钻测量工具改进、井眼轨迹精确控制和水平井安全延伸评估于一体的超深水平井钻井技术,相当于给钻头加装精准导航系统,实现在8000米深的地下三维空间中‘指哪儿打哪儿’。”工程技术管理部副主任张红卫介绍。
今年上半年,技术人员优化井眼轨迹和钻具组合,攻关优化异型齿钻头,加大扭矩螺杆提速,开展膨胀管封隔易漏地层新技术试验,实现了二开、三开合并,新井结构由五级结构优化为四级结构,推广8000米及以上钻机使用2200马力高压泵并配套高压循环系统改造,实现大排量、高泵压等钻井参数的强化。
提高机械钻速的同时下步将引入抗高温螺杆和MWD,积极攻关异常高压井控技术、升级适合顺北特深井钻井的装备与工具等先进的工程技术,满足顺北高温、高压的开发要求。