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七年磨一剑 锻造“深地工程”开发利器

2023-11-03 14:55:00    来源:能源科技

通讯员周维荣

 

习近平总书记在“科技三会”上发出“向地球深部进军”的号召,中国石化积极响应,矢志保障国家能源安全,吹响用科技创新向更高峰攀登,向“深地工程”开掘油气宝藏的号角。

2016年,中国石化西南石油工程公司与勘探分公司深度合作,出色完成集团公司重大专项《四川盆地超深探井钻井及测试关键技术》专题5的各项科研任务,成功研制直径112毫米耐压差85兆帕、耐温205摄氏度测试封隔器。以此为契机,西南石油工程公司在新工具、新材料、新工艺等领域持续创新研发,不断打磨产品提升各项性能指标,七年如一日,磨砺显真功,研发出系列高温高压测试封隔器,并在川深1井、营山6井、仁探1井等多口深井作业中屡有斩获。2023726日,该公司自主研发的直径108毫米测试封隔器超高温、超高压现场试验在四川盆地仁探1井取得成功,填补了国内外超高温、超高压差小尺寸测试封隔器空白,并首创全球超深小井眼全真工况试验模式。七度春秋,寒来暑往,诸多国家级的“深地工程”,见证了耐高温高压测试封隔器研制应用成长的足迹。

剑锋磨砺出   让研究成果和产品撑起超深井测试

自元坝会战起,西南石油工程公司以需求为中心,致力于酸性气井试气、测试工程技术的研究和实施,特别是对APR系列工具、测试封隔器、完井封隔器提出一系列优化改进建议,积累了较为丰富的现场研究及应用经验。测试技术和工具的突破,为这个世界上地质埋藏超深、建设难度较高的高含硫生物礁气田之一——元坝气田的诞生做出了积极贡献。

为确保国家的能源安全,提高天然气的自给率,近些年,中国石化积极展开稳健实施“深地工程”。据西南石油工程公司井下作业分公司技术专家介绍,“深地工程”的平均井深多超过珠穆朗玛峰,勘探开发面临超高温、超高压、小井眼等一系列难题,从地下“拿”出油气难度极高,对测试封隔器的挑战尤其重大。

2016年,西南石油工程公司选定井下作业分公司为研发主体,主攻“最难啃的硬骨头”,研发高性能指标的小井眼测试封隔器。

当时,5吋半测试封隔器在国内外的最高耐压差级别仅有70兆帕,随着超深层勘探开发向纵深推进,封隔器的性能显然不能满足施工需要。“有无适用的测试工具,成为超深层效益勘探开发的前提和关键。”

放眼国外,哈里伯顿等国际油服公司采取技术封锁,没有可借鉴的工具研究成果紧迫的超深层勘探开发形势时不我待,咽下“卡脖子”的“硬骨头”,井下作业分公司破釜沉舟,迎难而上。

“没有试验场地,我们自己搞,没有可借鉴的实验数据,我们自己来。”数不清多少个通宵的论证和制图,从简单的单向液压密封功能试验井筒,到双向高温高压密封试验井筒,再到可调附加载荷的全尺寸封隔器模拟工况试验井筒,并可满足温度300摄氏度、压差160兆帕、附加载荷30吨的高温高压试验系统,数年一个个难点被突破,终于建立了自己的实验系统。

试验系统的完成,揭开工具研发最漫长、最残酷“试错”的序幕。“试验井升温205摄氏度”“下放耐高温高压封隔器39号试验样机,坐封吨位20”“井口安装完毕,操作人员离开试验区,远控开始阶梯打压,目标105兆帕……重复多次的试验,意味着失败了多次。

“你看这些,每一组对象都经历过这样的试验,最长的一组将近100小时,但离我们的7天稳定时间还差3天。”几个主研人员指着工具置物架上堆着的上百个破损胶筒,娓娓道出攻关组的研发初衷:“研发指标不可能妥协,现场施工更容不得一丝侥幸!不但要在极限工况下保持稳定工作,还要模拟整个施工工况,特别是做好超指标的破坏性试验,才能让研究成果和产品完全支撑超深井的测试,让现场工程师放心使用。”

“三超井”现场  见证高端封隔器助力测试作业神奇

目光转向现在,2023726日,四川盆地仁探1井测试现场,由该公司自主研发的直径108毫米测试封隔器超高温、超高压现场试验取得成功,填补了国内空白。

多年来,西南石油工程公司联合勘探分公司精准聚焦、靶向发力,围绕测试封隔器潜心研究,先后攻克工具结构、胶件材料研发和锚定机构设计等世界级难题,最终研制出全球首个直径108毫米、耐温235摄氏度、工作压差105兆帕的测试封隔器。

在仁探1井,这个测试封隔器的现场试验结果令人振奋:在座封井深7841米、井温180.1摄氏度的条件下,成功完成压差105兆帕、酸压和压差70兆帕震荡试验,一个世界首创就此诞生!

近年来,在一个个“三超井”现场,像这样成功的高端封隔器应用成功的案例,不在少数。

2018年,川深1井现场。高性能指标的小井眼测试封隔器——XCHTP-1封隔器工具成功完成组装下入、坐封、验封等作业,在高压、高温条件下,配合酸化作业时间长达2小时38分钟,填补了国内外5吋半高温高压测试封隔器产品空白,突破重大装备技术瓶颈,为四川盆地9000米超深储层的勘探开发提供了强力的科技支撑。

技术瓶颈突破,不胜枚举。

——成功研制出直径108毫米、直径112毫米系列测试封隔器,最大工作温度235摄氏度、最大工作压差105兆帕、耐硫化氢浓度20%,充分满足极限工况下连续稳定7天以上的使用要求。

——成功解开超深、超高温、超高压酸性气井采用小尺寸尾管完井时,国内外可取式封隔器产品性能难以满足测试需求的难题。

——XCHTP系列耐高温高压测试封隔器在CS1井、YS6APR三联作测试大显身手,填补了超深酸性气井小尺寸测试封隔器的行业空白,为深层、超深层气藏勘探评价提供了关键技术支撑

近日,习近平总书记在《求是》杂志发表重要文章《加强基础研究 实现高水平科技自立自强》,再次对科技创新工作提出了新的要求,西南石油工程公司和勘探分公司将继续通力配合、奋力攻坚,努力按照守初心、担使命、找差距、抓落实的要求,把主题教育的成果体现到具体工作中,把科技进步的足迹,迈得更加坚实而有力!

 

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