中石油钻井工程技术研究院:油井里迸发创新豪情

时间:2019-12-17 来源:admin浏览次数:134

2月中旬,高山环绕的西部边疆到处白雪皑皑。一片冰雪封冻中,唯有塔里木沙漠腹地核心区露出了黄沙起伏的真面目。
 
两个多月前,中国石油集团钻井工程技术研究院的一个科研团队来到塔里木油田公司的中古105H井上开展了一项试验,用以验证他们自主研发的PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统在塔中油田实际应用中的效果。《中国科学报》记者近日奔赴实地了解项目进展,亲身感受科研人员那“战天斗地”的创新豪情。
 
每天40多万服务费
 
“油井能否打出油和气,关键在于钻井,而钻井技术的关键在于控制井下油气层的压力。”塔里木油田塔中项目部副总工程师李怀仲对《中国科学报》记者介绍。
 
塔里木盆地地质结构复杂,像个摔碎了的盘子。这里不仅有油,还有天然气。这种构造如果钻井时使用的泥浆压力过大,油气会被挤压到其他地方,再也打不出来;如果压力过小,油气喷出地表,会造成井喷事故。
 
而且,这里油气层中含硫化氢通常高达10万ppm浓度,最高41万ppm,远超20ppm浓度的安全生产警戒值。一旦油井压力没有控制好,只要冒出一丁点儿硫化氢,呼吸一口,就会置人于死地。
 
为此,塔里木油田公司塔中项目部自2008年开始,累计花费近2亿元人民币引进了国外公司的精细控压技术。
 
“让人难以忍受的是,这一技术引进后,外国公司每天要收取40多万元的高额服务费。”李怀仲对此很是心痛。
 
为此,科技部、国家发改委2009年设立了“深井钻录、测试技术和配套装备”重大科技专项,由中国石油集团公司牵头研发,中石油钻井研究院院长石林为项目长。
 
其中,“窄密度窗口安全钻井配套装备”的研制任务,落在中石油钻井研究院钻井工艺研究所的肩上。钻井院副总工程师周英操带领攻关团队,经过2年多时间研发,终于掌握了核心技术,研制成功这套具有完全自主知识产权的PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统,并于2011年12月底运至塔里木中古105H井进行现场测试应用。
 
盯着电脑过春节
 
中古105H井处于塔中石油基地70公里外。2月18日,越野车将中石油钻井研究院一行带到距离井口约8公里处,再也不能前行。人们只能下车换乘轮胎宽厚的沙漠车,沙漠车在沙丘上跳跃着前进约20分钟后,30多米高的红色井架上,高高悬挂着的“中国石油”4个字呈现在了眼前。
 
井架周围摆放着大大小小的集装箱,里面不仅配备了各种打井设备,箱体还成为油井作业员工工作和临时休息的场所。
 
一个标有“PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统”的白色房子里,钻井研究院的3位年轻科研人员正坐在两台计算机显示器前,注视着屏幕上数字的变化。
 
郭庆丰、刘伟、翟小强,这几位从北京来的“80后”小伙子,自去年12月初来到塔里木后,还没离开过油井。春节时,他们就呆在这房子里,一直盯着屏幕坚持工作。大年初一那天,他们集体站在井架前,给家人拜了年。
 
“两个多月,难免枯燥。这里的电话信号不稳定,也不能上网。每天除了与设备打交道,眼里就是漫天黄沙。但没有时间想太多,每天都要操作、维护和汇报,做完这些工作已精疲力竭,只想睡觉,也只能睡觉。”
 
虽然疲惫,但小伙子们的笑容显得很开朗:“忙起来了经常接不到女朋友的电话,免不了挨骂。就说‘信号不好’呗。”
 
逼外国人降价
 
谈起试验中遇到的困难,现场试验负责人王瑛告诉《中国科学报》记者:“这套设备在塔里木油井是首次使用,面临冬季施工,这里夜晚最冷零下30多摄氏度,白天零下10多度,给设备保温是一项大困难。各种管线上的泵、阀以及管道等等,包括泥浆都不能被冻住。”
 
另外,塔里木的沙粒如尘土般细腻,很容易钻进这些自动化的精密仪器,而设备的润滑系统必须保持洁净。只要不需要外露的设备,他们一律用防风棚蒙上。
 
他们最大的压力来自钻井工况实时监测。有时高0.5MPa可能就会漏油,低0.5MPa又可能会溢油。必须时刻紧盯数据变化,根据实时工况随时调整控制参数。
 
自从开始精细控压以来,中古105H井已多次控制溢流,有效减少了关井、压井造成的时间延误,保证了正常钻进。而且,通过精确控制井底压力,也有效控制了泥浆漏失。
 
事实上,在“练兵”塔里木之前,这套设备已在天津的实验室里进行了1000多次仿真试验。2011年4月、8月,PCDS-I精细控压钻井系统又在四川的蓬莱等油井进行了控压钻井多种现场试验,包括钻进、起下钻、接单根、井涌、井漏、涌漏同段等9类18项控压钻井现场试验,各项指标均达到国际先进水平。
 
“每一个油田的地质情况不一样,即便同一区域,每一口油井的地质构造也不一样。因此,设备需要不断地在这种地质条件下完善技术参数和调试,才能真正全面推广应用。”研究人员告诉记者。
 
据悉,科技部、发改委立项后,李怀仲接到了外国公司的数个电话,询问中国是否立项研究该装置。每当外国公司问“中国想做什么”时,李怀仲就理直气壮地回答:“想替代你!”不久,外国公司的服务费在塔中油田就降低了一半。
 
王瑛告诉记者,这套设备将继续在不同地质特点的油井进行试验。成功后,会在各地油田全面推广应用。
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