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向难而进 征战“地下珠峰”

——川庆钻探公司全力备战深地川科1井纪实

特约记者 黄茹霖

7月20日,随着一枚直径0.914米的巨型钻头深入地表,中国第二口万米深井深地川科1井在四川盆地开钻。

这口井位于四川省广元市剑阁县,由川庆钻探公司承钻,设计井深10520米,完钻层位为前震旦系。这是继完钻9026米的蓬深6井后,川庆钻探公司在超深井钻探领域探索的又一大壮举和挑战。

对标全球13项油气勘探工程难度指标,深地川科1井7项指标位居世界前列。挑战前所未有,川庆钻探公司以舍我其谁的担当迎难而上,加大科技创新力度,提升数字赋能水平,提档升级软硬件能力,坚决打成打好深地川科1井,为国家“深地工程”贡献川庆力量。

创新先行 数字赋能技术突破克难关

“这口井井身设计六开六完,备用两开套管,使得泥盆系及以上地层井眼较邻井扩大两倍,444.5毫米及以上井段超过7000米。深部地层最高温度达224摄氏度,最高地层压力138兆帕,且同一裸眼段压力系统非常复杂。”川庆钻探公司工程技术处副处长胡军介绍,深地川科1井具有大尺寸井眼段长、难钻地层可钻性差、多压力系统、深部地层超高温几大工程难题。这些地质特点将导致在钻井施工过程中,井筒质量难控制、钻井速度慢、钻具负荷大、井筒清洁难,漏喷同存、漏垮同存风险高。超高温带来的则是钻井仪器、井下工具、钻井液体系失效以及引发次生故障复杂等。

近年来,川庆钻探公司在四川盆地成功完钻15口8000米以深超深井,其中9000米以深两口。破解多项超深井钻完井关键核心技术和装备难题,形成六大专业、60余项复杂深井系列工程技术和装备工具,已经具备万米深井施工能力。

但这也带来更大的挑战。带着一系列难题,川庆钻探公司提前部署万米深井钻完井技术及装备重大攻关项目,立项40余个科研项目,参与集团公司前瞻性基础性项目《万米超深层钻探关键工程技术与装备研制》开题设计,牵头承担课题《超长超大尺寸深层钻井提速技术集成配套与应用》研究任务,攻关、引进、集成工艺工具,强化生产组织,解决超大井眼尺寸、超高温度压力带来的各项问题。

经过在邻井进行模拟实验,取准取全一系列现场实钻数据后,CQ-OPS有机盐系列钻井液技术、CQ-SCO抗高温强封堵系列油基钻井液技术、大尺寸裸眼长时间浸泡防塌技术等成熟钻井液体系及配套技术被成功纳入这口井的钻井液设计。“从实验室数据来看,我们自主研发的油基钻井液体系已经能抗240摄氏度高温,但万米以下的地层情况可能比我们预想的更复杂,所以我们目前正在加紧研发抗260摄氏度高温的油基钻井液体系。”川庆钻探公司科技处处长谢祥锋对深地川科1井揭榜挂帅的各个科研项目如数家珍。圆满完成这些项目是这口井实现“打成井、取全资料”的必要条件。

“数字化井场”的打造也在紧锣密鼓进行着。为实现万米钻机全方位感知需求和数字赋能目标,川庆钻探公司在EISC平台基础上,优化新建起下钻防卡钻的智能预警与处置模块、设备信息实时动态跟踪功能、设备预警维护功能、巡检及问题整改闭环等4项功能模块,新增钻机实时采集数据1394个,实现卡钻预警准确率95%、阻卡预警准确率80%,成为安全钻井的“神兵利器”。

提档升级 硬件领先软件过硬保支撑

工欲善其事,必先利其器。在深地川科1井现场,川渝地区第一台国产ZJ120钻机矗立井场。“这台钻机配备了70兆帕超高压五缸钻井泵、全流程管柱自动化装备、顶驱软扭矩及扭摆减阻控制系统等先进装备与技术。”川西钻探公司装备部工程师蒋宇鸿参与了这台钻机从设计到落地的全过程,对钻机配置十分了解。此前,川庆钻探公司针对钻机技术方案开展多次专项调研,组织多次专家论证,形成专家评审意见数十项,通过远程交流与钻机制造厂商进行了百余次技术协商,确保钻机配置科学、先进、经济。

与此同时,川庆钻探公司全方位升级钻井工具,大排量抗冲蚀及耐高温高压MWD仪器研制、防斜打直工具升级等多项新工具、新方案的研发被提上日程。精细控压全新非标尺寸旋转防喷器、全新大尺寸大通径自动节流控制系统等“独家定制”工具也陆续准备就绪。川庆钻探公司还创新设计了10刀翼PDC钻头,升级钻具尺寸,优选钻头型号,应用大扭矩长寿命螺杆、垂直钻井系统等新型提速工具,以此应对井眼大和地层可钻性差的问题。“我们将首次使用65/8寸钻杆钻至7360米。”据川西钻探公司副总经理、总工程师贺明敏介绍,65/8寸钻杆是目前国内钻探领域使用直径最大的钻杆。

除了设备、工具提档升级外,川庆钻探公司在这口井选优配强钻井队人员,通过多维度考察,遴选出具有红星1井、SY001-H6井等超深井作业经验的精兵强将组成了高学历高素质高水平攻坚钻井队——川庆120006队。该队共配置博士4名、硕士3名、高级技师1名、技师6名,共有14名党员,实现“班班有党员”。为进一步加强班组管理,保障生产、安全工作落实落地,公司在每个班组增设“带班负责人”岗位,增强万米钻机风险管控能力,并在钻井队现场组建多单位、跨专业的专家支撑组,为生产运行、工程技术、安全环保、质量管理等提供全面支撑。

快马加鞭 组织有力推进有序显实力

4月上旬,川庆120006队员工首次集结,随后,22名关键岗位骨干奔赴陕西,入驻宝鸡石油机械厂,协同排查钻机制造隐患问题,参与钻机联调。带队的副队长、三级工程师郭茂磊研究生毕业后,扎根钻井一线8年,曾2次参与自动化钻机监造工作,拥有丰富的自动化钻机及其附属设备的理论知识和实操经验。前期,他曾9次参与修改万米钻机制造方案。“驻厂期间,我们逐日形成隐患排查清单,与厂商沟通整改。”从郭茂磊的工作笔记里可以看到,在两个月时间里,581项改进意见被及时提出、准时销项,确保钻机出厂时无隐患。

6月16日,随着一声汽笛长鸣,满载钻机底座、水柜等主体设备的首批次运输车队抵达钻井井场。从宝鸡石油机械厂到深地川科1井,运距约585公里。为减少车辆放空、优化配车,运输公司分别在一头一尾和中转场成立三个现场组,建立搬安通联群,通过手机终端实时监控车辆运行动态,共享三地运输信息,采用“拖车+运输车”的模式实现设备周转无缝衔接,确保运输途中设备不落地。

首批钻机主体设备运达井场后,钻井队就立即投入安装工作。在川庆钻探公司第一位博士钻井队长彭浩的带领下,全队员工紧盯时间节点,倒排工期,天天计划,日日落实。“我们通过每日定岗定员,合理调配吊车资源,采用早6时开工、晚8时收工,附加夜间辅助作业的模式,确保钻机安装安全高效。”彭浩介绍道。6月25日,钻机井架成功起升。该钻机从厂内发运到起完井架仅用时11天,同比川庆钻探公司ZJ90DB钻机创造的最快纪录整整提前了4天。

十年磨一剑,有条不紊的工作推动凝聚着川庆钻探公司十余年累积的技术管理合力。近年来,川渝地区一口口超深井鸣笛开钻,一座座“地下珠峰”被成功征服,川庆钻探公司厚积薄发,技术、设备、工具、人员得到全面升级,最终以绝对的钻探硬实力拿到这张深地勘探的“入场券”。如今,“万米深井”钻探时代的序章已经奏响,川庆钻探公司铁军斗志昂扬,誓为国家深地探索留下浓墨重彩的一笔。

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