控压钻井技术与装备现场试验.pdf

孙海芳 等控压钻井技术与装备现场试验 1 项 目组织运行概况 在集团公司科技管理部统一组织和部署下， 遵循“ 主 营业务战略驱动、发展目标导向、顶层设计”的科技创 新理念，项 目采用 “ 顶层设计、产研结合 、节点控制、 强化监管”的一体化组织管理模式 ，实现了高效运行 J。 1 。 1 顶层设计 “ 4 5 1 1 ” 目标 为了尽快缩小与国外技术差距， 实现技术产业化 ， 集 团公司科技管理部多方咨询业界专家和精细控压钻 井装备研发单位 ，按照技术需求、技术实施、技术提 供三方一体化组织的原则进行顶层设计 ，确定 了 “ 形 成 4 套关键装备、5项技术标准、1 套重大工艺 、1 个 技术基地”的 “ 4 5 1 1 ”试验 目标 ，以确保项 目试验形 成技术的先进性与实用性。 1 ．2 建立合理高效的项 目组织 在顶层设计思路下，统筹建立 了项 目领导小组 、 专家咨询组 、管理办公室和项 目研究组，多层级 、多 部门共同参与，保证了项 目实施过程的统筹协调。 按照技术实施 、技术提供和技术需求一体化的创 新组织模式 ，进行了项 目研究团队建设和项 目组织运 行 ，发挥 了各 自的技术优势和长处 ，整合 了中国石油 的内部资源。鉴于中国石油集团川庆钻探工程有限公 司 简称川庆钻探 在井控 、欠平衡钻井 、处理复杂 等方面的多年技术沉淀和在精细控压钻井研发方面已 有基础，确定川庆钻探作为技术实施方牵头负责 ，重 点负责现场试验的实施和工艺研究 ；鉴于中国石油集 团钻井工程技术研究院 简称钻井院 已有精细控压 钻井系统样机，确定该 院为技术提供方，重点负责装 备的提供和改进 ；基于生产需求和试验先易后难 的原 则 ，选择西南油气 田分公司、塔里木油 田分公司和冀 东 油 田分公 司为 技术需 求 方 ，重 点负 责试 验条件 的落 实和试验效果的评价。 技术需求单位 、工程实施单位和装备研发单位 的 “ 产、研 、用”有机结合 ，打破 了以往研发单位难 以 找到试验机会 、 生产技术服务企业缺乏高端装备研发、 而油气 田分公司急需的工程新技术和新装备不能轻易 尝试 的僵局 ，为重大工程技术与装备现场试验顺利开 展奠定 了坚 实的基 础 。 1 ．3 强化试验节点的控制 为现场试验顺利实施 ，确立 了关键节点控制、强 化 执行 的组 织管 理原则 ，紧 紧 围绕 试验 总体 目标 ，结 合工程样机可靠性需大量试验检验的要求，提出了 “ 先 单元试验再集成试验”的思路。 按照 “ 由易到难、由浅入深”的原则，根据川渝 、 冀东、塔里木等区域技术与生产、技术与装备特点 ， 筛选了川中须家河组、下川东长兴组一梁 山组 、磨溪 高石梯 的嘉陵江组一筇竹寺组、冀东南堡 2号构造古 潜山、塔中 I 号潜山地层作为单元试验和集成试验 目 标区。 根据现场试验的主要 内容，制定试验总体实施方 案和分阶段推进方案，编制试验总体运行进度计划大 表 ，确定 分 阶段 的考核 指标 ，实 现关 键节 点 的把控 ， 为项 目的顺利实施创造了坚实条件。 1 。4加强试验过程的监管 在现场试验过程 中，由技术 实施方 川庆钻 探牵头进行现场试验方案的编制 ，详细考虑各区块地 质工程特点，制定有针对性 的施工方案和应急预案， 确保实施过程的安全 、环保和实施效果 ；由技术需求 方油田分公司进行全过程审核和监督；由技术提 供方钻井 院负责全程试验过程的装备管理，参与 精细控压钻井工艺技术决策。单井实施完毕 ，项 目团 队进行试验效果评估和改进方案讨论 ，由技术提供方 和装备研发方进行工艺和装备的改进完善。 2现场应用效果 精细控压钻井技术与装备通过在川渝、塔中地区 3 8口井 5 3 井次 的单元试验和在川渝、 冀东、 塔里木 、 华北等地区4 0口井的集成试验与应用 ，实现了装备的 完善定型和技术的成熟配套，完成了由工程样机到工 业应 用 的重大 跨越 ，打破 了 国外 公 司对 该领 域 的技术 垄断，平抑 了国外公司服务价格 ，为窄安全密度窗口 等复杂地质环境油气勘探开发提供了新的技术利器， 实现了 “ 提升能力 、提升水平 、提升效益”的目标。 该现场试验项 目成果获得 2 0 1 3 年中国石油与化工联合 会科技进步特等奖 、2 0 1 2 年集团公司技术进步一等奖。 2 ． 1 实现了产品定型和技术配套，大大促进了技 术进步 试验定型了基于 F F总线控制方式与 D C S 分散控 制 集中操作模式 、具有微流量和随钻压力监测功能 2 0 1 5年第 1 期 石油科技论坛1 5 的 P C D S I 和 C QMP D I 精细控压钻井系统，形成了成 套精细控压钻井工艺，制订了 8 项企业技术标准、注 册软件 1 套 、获得专利授权 2 2 件，其中发明专利 4 件 、 P C T 1 件、实用新型专利 1 7件。打破了国外公司的垄 断局面，突破了传统钻井方式被动的压力控制局面， 实现了自适应 、快速响应、精确控制的 自动化井筒压 力控制 ，迈开了 自动化钻井的步伐，大大促进了国内 钻井技 术的进 步。 2 _ 2 大幅度 降低 了成本 ，扩大 了应用规模 ，勘探 开发效果 良好 精细控压钻井技术的成熟配套 ，抑制 了国外公司 在国内的服务价格，使其由最初的每天 4 8 万元 ，下降 到每天 2 4万元 ，并逐步退出中国大陆市场。服务费用 门槛降低后 ，精细控压钻井技术的应用规模得到迅速 扩大 。 精细控压钻井技术与装备先后在川渝 、冀东 、塔 里木 、华北等地区深层复杂地层成功开展现场集成试 验与应用 4 0口井 ，有效解决 了 “ 喷漏共存 ”钻井难题 ， 减少工程直接成本约 2亿元 、间接成本约 4亿元 ，综 合经济效益显著。实现了川渝复杂地层、塔 中 I 号气 田裂缝性碳酸盐岩地层 、环渤海湾潜山裂缝性地层等 复杂 地层 的安全 高效钻 井作 业 ，有 力支撑 了复杂 深层 的勘 探开 发。此外 ，该技 术在 印度尼 西亚苏 门答腊 岛 N E B B a s e me n t l 井钻井中，有效解决该区块花岗岩地 层 “ 钻速慢、钻井难”的技术难题，为该技术实现 “ 走 出去”的目标 、提升集团公司自主知识产权新技术的 海外竞争力开 了好局 。 降低 了窄安全密度窗 口地层漏失量和复杂时效 ，保 证 了安全有效钻进 。在冀 东南堡 2 号构造 、塔 中 I号构 造等区块 ，同层段和常规钻井方式相比，大大降低了漏 失量和复杂时效。冀东南堡 2 号构造奥陶系同比漏失量 降低了9 7 ． 5 ％，复杂时效降低了9 3 ．9 ％，平均钻速提高 了 9 9 ．2 ％；塔 中 I 号构造漏失量降低了 9 8 ．9 ％，复杂时 间降低了 1 0 0 ％，平均钻速提高了 1 5 6 ％。 大 幅度 提 升 了水 平 段 延 长 能 力 ，有 助 实 现 地 质 目标。冀东南堡 2号构造 、塔 中 I 号构造整体采用水 平 井开发，应用精 细控压钻井技术与装备显著提高 了水平段延长能力 ，冀东 2号构造水平段完成能力 提高了 9 2 ． 2 ％，塔中 I 号构造水平段完成能力提高了 1 6 石油科技论坛 2 0 1 5年第 1 期 2 9 1 ％，使油气 田勘探开发顺利实施 ，整体开发效果 大大提高 ～ 4 1 。 该技术不仅能在深井、超深井应用，而且在特殊 工艺井、海洋石油钻井、中亚 “ 四高” 及中东活性沥 青等复杂储层钻井中也都有广泛的应用前景，若进一 步推广应用必将创造更大的经济效益。 2 ． 3 培养了一批专业技术人才。彰显了集团公司 创新能力。提升了工程技术水平 在一体化创新性项 目管理模式下，培育形成了精 细控压钻井装备制造基地 北京 、广汉 、实验与培 训 基地 天津 、广汉 和生产 技术 服务 基地 广汉 、 天津 ，形成了一系列有形化成果 ，造就了精细控压 钻井技术与装备研发核心团队，形成了集团公司专家 2 人 、局级专家 6 人 、局级学术带头人 1 1 人 、技术骨干 3 0余人的人才梯队和 1 0支精细控压钻井技术服务 队 伍 ， 作业队获得中国质量协会 “ 用户满意服务明星班组” 称号，提升了集团公司在该领域的工程技术水平和企 业创新能力 。 3 几点认识与体会 3 ． 1 重大 工程技术现场试验项 目是科研成果 向生 产力快速转化的绝佳平台 历史的经验告诉我们 ，不少有价值 、有前景的新 技术、 新装备、 新产品，由于受资金、 技术 、 试验条件、 市场预期 、相关各方利益等制约，其价值得不到现场 试验证实机会，迟迟不能转化为生产力，甚至遭遇一 出实验室即被束之高阁的命运。重大工程技术现场试 验项 目在 集 团公 司强有 力 的组 织下 ，各 种 资源得 到统 筹协调并形成合力，现场试验得以高效展开，加快了 创新成果 向生产力转化的步伐。这种集中力量办大事 的方式是值得推广的技术产业化创新性管理模式。 3 ． 2 有效推进重大工程技术现场试验项目，必须 建立利益共享责任共担的有效机制 必须承认，参与项 目的各方 ，无论技术需求方 、 技术实 施方 ，还是技 术提供 方 ，都 有其不 同的关 切重 点和利益诉求 ，在重大工程技术现场试验项 目一体化 组织管理模式下 ，一定要从资金分配、责任分担、成 果分享等方面兼顾各方关切和利益 ，明确各方权利和 义务 ，强化激励与约束，从而充分调动各方的参与积 孙 海 芳等 控 压 钻 井 技 术 与 装 备 现 场 试 验 I 极性 ，打破利益壁垒，使各方互通有无 、互相支持 ， 实现在共事 中共赢。精细控压钻井现场试验项 目能够 达到预期 目的， 是与建立了一个使参与各方各负其责 、 各尽其能、各得其所的有效机制分不开的。 3 ． 3 市场导向必须贯穿技术创新活动的全过程 精细控压钻井技术之所以能快速转化为生产力 ， 在于立项之初充分准确的市场调研和需求分析 ，在于 现场试验过程中根据市场反馈的信息，不断对精细控 压钻井技术改进完善 ，其技术价值在满足市场需求的 过程中得到验证和发展；欲使精细控压钻技术推向更 广阔的市场仍然离不 了对 目标市场的深人分析和准确 判断。事实上，技术创新的过程 ，也是人才和市场培 育的过程 ，技术和人才成熟了，市场认可度 即可建立 起来，技术的发展方向和市场前景也就明确了。 【 参考文献 】 ⋯ 方朝亮 ， 钟太贤 ， 罗凯 ， 等 ． 加强顶层设计 创新科技 管理支撑 引领 集 团公 司主营业务发展 U 】 ． 石油科技 论坛 ， 2 0 1 4 ， 3 3 5 4 9 ． F a ng Ch a o l i an g ， Zh o n g Ta i x i a n ， L u o Ka i ， e t a 1 ． En h a n c e t o p l e v e l d e s i g n a nd t e c h n o l o g i c a l ma n a g e me n t c r e a t i on f o r C NP C ma i n b u s i n e s s d e v e l o p m e n t [J ] ．Oil F o r u m, 2 0 1 4 ， 3 3 5 4 9 ． 【2 ] 杨玻 ， 左星， 韩烈祥 ， 等 ． 控压钻井技术在 NP 2 3 一 P 2 0 1 6 井的应用 ． 钻 采工 艺 ， 2 0 1 4 ， 1 1 1 1 3 ． Ya ng Bo ， Zu o Xi n g， Ha n Li e xi a n g， e t a 1 ． Ap p l i c a t i on of ma n a g e d p r e s s ur e d ri l l i n g t e c hn o l o g y i n we l l NP2 3 P 2 0 1 6 U ] ． Dr i l l i n gP r o d u c t i o n Te c h n o l o g y ， 2 0 1 4 ， 1 1 1 _1 3 ． 【3 ] 杨雄文 ， 黄书君 ， 周英操 ， 等 ． 控压钻井试验检测系统 研 制 开发与应 用 【 『 】 ． 天 然气工业 ， 2 0 1 2 ， 7 4 3 4 7 ． Ya n g Xi o n g we n ， Hu a n g S h u j u n ， Zh o u Yi n g c a o ， e t a 1 ． Re s e a r c h d e ve l o pme n t a n d a p p l i c a t i on o f m a na g e d p r e s s u r e d r i l l i n g t e s t d e t e c t i o n s y s t e m[ J 】 ． Na t u r a l Ga s I n d u s t r y ， 2 0 1 2 ， 7 4 3 4 7 ． 1 4 】 汪崇华 ， 曾明昌 ， 韩烈祥 ， 等 ． 利用液位探测仪在宝 0 0 1 1 井泥浆帽控压钻 井试验 叨 ． 钻采工艺 ， 2 0 1 1 ， 2 1 3 ． W a ng Cho n g hu a ， Ze n g M i ng c h a ng ， H a n Li e x i a ng ， e t a 1 ． Ex p e r i me nt o f mud c a p ma n a g e d p r e s s u r e d r i l l i ng wi t h fl u i d l e v e l mo n i t o r i n we l l B A O， 0 0 1 1 U 】 ． Dr i l l i n g P r o d u c t i o nTe c h n o l o g y , 2 0 1 1 ， 2 卜3 ． 收稿 日期 2 0 1 5 0 1 3 0 Fi e l d Te s t o f M a na g e d Pr e s s u r e Dr i l l i ng Te c hno l o g y a nd Eq ui pm e nt S u n Ha i f a ng ， Xi e Zh e n g ka i ， Li J i e ， Zh o u Yi n g c ha o ， S o n g Zho uc h e n g ， Fe n g J i n g h a i 1 ． C NP C C h u a n q i n g Dr i l l i n g En g i n e e r i n g Co L t d ， Ch e n g d u 6 1 0 0 5 1 ， Ch i n a ； 2 ． C NP C T e c h n o l o g y Ma n a g e me n t De p a r t me n t ， B e ij i n g 1 0 0 0 0 7 ， C h i n a ； 3 ． P e t r o C h i n a S o u t h we s t Oi l a n d G a s F i e l d C o m p a n y , C h e n g d u 6 1 0 0 5 1 ， C h i n a ； 4 ． C N P C D r i l l i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e ij i n g 1 0 2 2 0 6 ， C h i n a ； 5 ． P e t r o C h i n a T a r i m Oi l F i e l d C o mp a n y , K o r l a 8 4 1 0 0 0 ， C h i n a ； 6 ． P e t r o C h i n a J i d o n g Oi l F i e l d Co mp a n y , T a n g s h a n 0 6 3 0 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t P r e c i s e ma n a g e d p r e s s u r e d r i l l i n g MP D t e c h n o l o g y i s a k e y t e c hno l o g y t o e n s ure t h e s a f e d r i l l i n g i n n a r r o w s a f e t y d e n s i ty wi n d o w f o r ma t i o n s a n d p r e s s ure s e n s i t i v e f o r ma t i o n s ． T h e t e c h n o l o g y a n d e q u i p me n t a r e ma t ure a b r o a d ， b u t t h e s e r v i c e p ri c e i s r a the r h i g h ． Th e p r o t o t y p e r e s e a r c h wa s c o mp l e t e d d u r i n g t h e n a t i o n ’ s 1 l t h F i v e Ye ar P l a n P e ri o d ， b u t t h e p r o t o typ e wa s no t b r o u g h t u n d e r fie l d t e s t n o r p u t i nt o i nd us t r i a l i z e d a p pl i c a t i o n ．T o p us h o n i t s l o c a l i z a t i o n a n d i n d u s t r i a l i z a t i o n，s o a s t o s o l v e s i mi l ar d r i l l i n g p r o b l e ms i n s t r a t e g i c o i l ／ ga s fie l d s i n Ta r i m，S i c h u a n an d Ch o n g q i n g， Ch i n a Na t i o n a l P e t r o l e u m C o r p o r a t i o n h as s e t u p a p r o j e c t f o r fi e l d t e s t o f p r e c i s e MP D t e c h n o l o g y and e q u i p me n t ． T h r o u g h t o p d e s i g n o f “ 4 5 1 1 ” t arg e t s ， r e aso n a b l e e ff e c t i v e p r o j e c t o r g a n i z a t i o n ， s tr e n g t h e n e d n o d a l c o n t r o l ， a n d s t r i c t p r o c e s s mo n i t o ri n g ， the c o mp l e t e s e t o f MP D t e c h n o l o g y a n d e q u i p me n t i s c o n fig ure d， a s t r i d e f r o m t h e e n g i n e e rin g p r o t o t y pe t o c o mme r c i a l a p p l i c a t i o n o f M PD i s r e a l i z e d， an d a f a s t l an e for t h e c o n v e r s i o n o f M PD i n n o v a t i o n i n t o p r o d u c t i o n f o r c e s i s b u i l t ．T hi s M PD t e c h n o l o g y an d e q ui p me n t h a s b e e n wi d e l y u s e d i n S i c h u a n a n d Ch o n g q i n g ，J i d o n g， Ta r i m a n d o v e r s e a s b l o c k s t o s u p p o t h e p e t r ol e u m e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t ， r e s u l t e d i n r e mark a b l e e c o n o mi c e ffic i e n c i e s ． I t h a s e mb o d i e d C NP C i n n o v a t i o n c a p a c i ty, h o i s t e d C NP C e n g i n e e rin g t e c h n o l o g y t o a n e w l e v e l a n d e n h a n c e d CNPC c o mp e t i t i v e n e s s a t o v e r s e a s ma r ke t s ． Ke y wo r ds d r i l l i n g ，p r e c i s e pr e s s u r e ma n a ge me n t ，t e c h no l o g y a n d e q ui pme n t ，fie l d t e s t ，a c hi e v e me n t t r a n s f o r ma t i o n， j n d u s tri a l i z a t i o n 2 0 1 5年第 1 期 石油科技论坛1 7