【蛇钻技术】公司自主研发的旋转导向系统Welleader和随钻测井系统Drilog近日在渤海某井完成海上作业。这标志着我国打破了油气田定向钻和随钻测井技术领域的国际垄断,能够独立满足海上“丛式井”和复杂油气藏的需求,有望大幅降低国内油气田开发的综合成本。
揭示蛇钻技术的研发历史;旋转转向系统技术特性分析
旋转导向系统(RSS)是一种随钻实时完成导向功能的导向钻井系统,是20世纪90年代以来定向钻井技术的一大变革。RSS钻井具有摩阻和抗扭阻力小、机械钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、水平段长度易于调节和延伸等特点。被认为是现代导向钻井技术的发展方向。
2015年5月4日,我国自行研制的旋转导向系统和随钻测井系统在渤海联合完成钻井作业,掌握了“蛇形”钻井技术。中国打破了这两个技术领域的国际垄断,成为世界上第二个同时拥有这两项技术的国家。中国海洋石油总公司也成为世界上第四家公司,也是中国第一家同时拥有这两种技术的公司。
这标志着中国打破了油气田钻测井随钻尖端技术领域的国际垄断,能够独立满足海上“丛式井”和复杂油气藏的需求,有望大幅降低国内油气田的开发成本,为中海油服参与国际高端油田技术服务市场竞争增添重量级砝码。
长期以来,油气田的开发就像是在做一个时效性和成本的“计算问题”,即在已知地下油气藏位置的情况下,如何以最低的成本和最快的速度完成钻井服务?换句话说,要想开采“质优价廉”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,以最少的趟数实现最短的钻井周期。面对“精确计算”这一难题,石油公司选择了能够在地层中水平行进的定向钻井技术。
与一般的钻井作业不同,定向钻井作业不是让钻头“直”着到达目标地层,而是要求钻头按照设计的斜度钻入地层深处,直到打到地下储层深至几公里的“目标”。目前,世界上40%以上的定向井采用旋转导向系统钻井,其优点是能够实时控制井下钻井方向,实现类似“3D版Snake”的钻具轨迹调整,从而一趟钻穿分布在“三维”区域的目标地层——, 甚至可以让直径0.2米的钻头在直径0.7米的薄油层中稳定地水平或斜向穿越,从而实现一趟1000米的“水平”移动,这种精准导向对于降低开发成本、最大限度地开发油气田资源具有重要价值。
而旋转导向系统可以在地下几公里处完成作业,这离不开随钻测井系统的“导航和引导”。随钻测井系统可以随时将井下地质数据“沿钻井路径”反馈到地面,测井工程师可以完成即时信息处理和命令传输,相当于给井下设备增加了“千里眼”。两个系统并行工作,可实现全井段定向旋转钻井,实时调整井眼轨迹,测量井下环境参数,可大大提高作业效率,降低工程风险。是超深水、水平井、大位移井等高难度定向井作业的“王牌”。
但由于研发难度大,这两项技术多年来一直被美国三家油田技术服务公司垄断。据全球运营统计,这两项技术在2014年为相关公司带来了可观的收入。2008年,在“国家863计划”的支持下,中海油控股公司中国油田服务股份有限公司开始自主研发旋转导向钻井和随钻测井两大系统。经过艰苦的探索,终于突破了技术瓶颈,形成了具有自主知识产权的商标、系统技术和设备体系。本次渤海作业中,两个系统一次钻完813米定向井段,成功命中1613.8米、2023.28米、2179.33米三个目标,最大偏差49.8,最小目标距离2.1米,充分证明两个系统具备海上作业能力。
中国油田服务股份有限公司CEO、总裁李勇表示,近年来,公司不断加大科技投入,涌现出一大批自主研发成果。旋转导向钻井和随钻测井海上作业的成功,标志着公司成为全球第四家、国内第一家同时拥有这两项技术的企业。未来,公司将致力于这两项技术的产业化、推广应用,满足中国石油行业对高端技术的迫切需求,同时也将为中国石油企业“走出去”,参与国际高端油田技术服务市场竞争增添足够的信心。
目前,世界上40%以上的定向井采用旋转导向系统钻井,其优势如下
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,从而一趟钻贯穿分布在“三维”区域内的目标地层——甚至可以让直径0.2米的钻头在0.7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,对降低开发成本、最大化开发油气田资源具有重要价值。目前,全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成。根据全球范围的作业量统计,2014年这两项技术至少为相关公司带来约200亿美元的收入。