功课成对水平井技术 西部钻探打破国外技术垄断

08.11.2014  11:07

“L”形让“烛泪”变“”不间断 西部钻探打破国外技术垄断

新技术解难题

关键词:稠油超稠油注采法

关注石油开采的人常会听到这样几个词:轻质油、稠油、超稠油,这是按照原油的密度和流动性对其进行的区分。

轻质油开采最容易,超稠油最难。如果把轻质油形容为“”,可以很轻松采出的话,超稠油就像“烛泪”,需要经过加热才能开采出来。尽管地下几千米的温度可能会达到几百摄氏度,但仍无法让“烛泪”变成“”。也正因如此,超稠油的开采成为一项世界级难题。

在能源紧缺的今天,稠油和超稠油是深埋地下的宝藏,如何将它们从地层中开采出来是钻探科技工作者一直追求的目标。

上世纪90年代,在了解了稠油和超稠油的特性后,我国采取注采法,就是从井口注入蒸汽,把“烛泪”变成“”之后停止注汽,再从井口开采变成“”的超稠油,这就是注汽井。这种方法的缺点是无法连续采油。当井底温度降低后,“”再次变为“烛泪”,这时就要停止作业,重复此前的操作,周而复始。

上世纪末,加拿大一项名为成对水平井(简称SAGD)的技术成功解决了超稠油开采中需要重复操作的问题。为了保持垄断地位,加拿大一直对这项技术奉行“只提供技术服务,不出售设备”的政策,在施工关键阶段,连仪器房都不允许外人进入。

揭开神秘面纱

关键词:“L”形探索

2006年前后,新疆油田公司注意到了SAGD技术,并先后多次前往加拿大考察。但加方技术人员只说该技术的优势,对于关键环节、技术难点等问题总是回避。

同时,西部钻探工程有限公司技术专家、钻井工程技术研究院首席研发师罗维也关注着SAGD技术。

SAGD 技术之所以叫成对水平井,就是因为每一个钻井平台上都不是一口井,而是两口井——I井与P井。罗维的团队将这两口井呈“L”形发展,从地面的井口开始,它们像一对孪生兄弟,竖直往下,进入稠油或者超稠油油层后,这对兄弟则要打一段水平井段,也就是“L”中的一横。

进入油层以后,I井在油层的顶端,用于注入蒸汽,P井在油层的下端,用于开采。被I井持续加热后的稠油或超稠油变成“”,由于重力的原因,“”会流入到P井的采油管道中,继而进行开采。I井持续注汽,P井连续开采,这样就不必采一段、停一段。

这一新技术也带来新难题,I井和P井这一对孪生兄弟必须保持绝对的平行,尤其在水平段,如果垂直方向的误差大于5米,就无法顺利开采;如果水平方向的误差大于1米,甚至会开采不出来。可是在几千米深的地下,看不见、摸不着,如何能做到这种绝对的平行呢?

通过上百次的理论研究和探索,罗维和他的团队决定用磁力去解决。

试验紧张进行

关键词:铁架启动开发

找到了方法,剩下的工作就是要验证其可行性了。

2012年5月初,在钻井工程技术研究院克拉玛依分院的停车场上,有5个穿着红色工作服的小伙子,他们正围着一个铁架忙活着。很多人不太明白,他们为什么不在厂房里做试验。

因为厂房里的设备很多都是铁的,而且还有很多电线,这些都会产生磁场,将影响我们试验数据的准确性。”罗维说。

5人之一的唐亮说,为了验证磁场能在运动中确定轨迹,研发小组制作了一个双层铁架,上面一层模拟I井,他们在这一层放了一个磁铁,下面一层模拟P井,来追踪I井的轨迹,最终目的是达到绝对平行。

这个试验需要一个人在铁架一端操作摇臂模拟钻井过程,一个夏天,唐亮等人已摇坏了3个铁架、6个摇臂。

西部钻探工程有限公司总经理马永峰问罗维:“你们能不能把SAGD成对水平井磁定位技术搞出来?

已经做过一些试验的罗维心里有了底,很有底气地回答道:“一定能!

这一年,新疆油田公司启动56对成对水平井的开发工作。如果真能成功,不仅可以为西部钻探工程有限公司创造效益,还可以在工程技术方面打破国外公司的垄断,不再受国外企业的制约。

考核最终完成

关键词:下井认可

搞科研的过程是枯燥的。罗维、唐亮等项目组的成员在无数的数据、模型、图纸中度日。终于,2012年6月8日,他们迎来了最终考核的日子。

为了做到心中有数,钻井工程技术研究院的领导通过私人关系找到了一口井,决定让他们先下井检验一下效果。可6个人折腾了大半天,设备还是没能入井。钻井工程技术研究院克拉玛依分院所有的男人都被临时调拨到井上,大家干了整整一个通宵,设备才顺利入了井。这时项目组的6个人已经在井上连续干了24小时体力活。

5个小伙子在长条凳上打盹,罗维却不敢闭眼,他死死地盯着屏幕上的各种波形。试验结束后,罗维发现入井后的波形比在停车场上的试验数据还要好。

当时的兴奋劲儿就别提了,哪怕再干24小时也值!”罗维说。波形好并不代表没有问题,第一次入井只引导了垂直方向的轨迹,水平方向的轨迹数据太粗糙,角度还是有一些偏差。经过技术修改之后,他们又开始第二次入井试验。然后是第三次、第四次,直到第五次入井,SAGD成对水平井磁定位技术最终受到新疆油田公司的认可,第六次入井试验的井已经由西部钻探独自承担定位工作了。

2013年西部钻探工程有限公司从新疆油田市场拿到9对成对水平井的工作,还促使国外技术服务价格大幅下降。(宋卫国)