【向深地进军】0.7度极致表现的背后
2024年1月26日,深地川科1井井深4286.68米,井斜0.7度,大幅优于4度的设计要求。
因大尺寸井眼导致钻井大排量强冲蚀,井下钻(工)具振动剧烈,防斜打直难度也随之陡增。然而自开钻以来井斜始终精准受控在0.7度以内,这是深地川科1井施工团队极致努力后交出的高分答卷。
一双巧手担重任
“所有难度系数都成指数级增倍。”防斜打直工具也逃不出深地川科1井大尺寸井眼引发的“万难效应”。
“工具只能定制,我们对接过多家顶尖垂钻工具制造商,国外公司高昂的要价激发了大家挑战自我的斗志。”深地川科1井副井长贺明敏目光坚毅。
不料,进军万米蜀道的征途只有更难,没有最难。2023年8月31日迎来三开,排量高达110-120升/秒、井下振动剧烈异常,国产定制垂钻工具顶着压力迎难而上,却连续三次因信号失联吃了个闭门羹。
钻井现场不能等停,川庆公司迅速转换思路将目光投向优化钻具组合。
团队经研究提出了双扶钟摆方案。但常规做法是采用一个扶正器。“如果在井眼上摆放两个扶正器,可能会减弱岩屑带出的效果。”川庆公司120006队副队长蔡明杰坦言,“为了兼顾钻具安全和井斜控制,在专家组远程指导下,现场实施组还是决定采用双扶钟摆。”
实施双扶钟摆时井队对钻井参数进行动态优化,摸索不同钻压、转速与井斜、钻时的变化规律,让钻井参数得到进一步解放。这个钻具组合就像一双巧手稳稳地控制住了井斜。
然而在肉眼看不到的井筒内,如何判断钻头是否沿正确的轨迹前进又是防斜打直的另一个关键。
一双慧眼创奇迹
因此,还须在井筒内增添一双眼睛去监测井斜。
身为“复杂油气攻坚者”,川庆公司不打无准备的仗。
早在深地川科1井开钻前的5个月,测斜的重担就压给了30多年来专攻轨迹监测工具研发应用的川庆钻采院定向井技术团队。
2023年3月,一纸军令状随之下达,自研出专用随钻测斜工具十万火急。川庆公司《随钻测斜工具研制》揭榜挂帅项目长陈东接到任务后就一个想法,“这件事只许成功,不许失败。”
得益于项目前期一年多的研究成果,此次团队仅3个月就研制出了能适应120升/秒大排量以及大井眼强振动环境下的直井随钻测斜工具。
“有次和兄弟们连续4周都扑在了办公室、加工厂和维修调试车间的三点一线。”回忆起最难熬和最难忘的经历,项目主研人员冯思恒笑着说,“虽辛苦,但值得。”最终他们针对常规工具高排量下冲蚀严重、故障率高、续航时间不足等问题,攻关突破了耐大排量冲蚀改进、低功耗电路及运行模式、快速编解码传输、电子电路集成等多项关键技术,推出了专用直井随钻测斜工具雏形,其设计排量较国内外同类产品提高70%,填补了100升/秒以上随钻测斜工具空白。
为了确保工具使用在深地川科1井万无一失,2023年6月在两口井做了试验,首次在相邻的鹤探1井接受了排量100升/秒的考验,紧接着转战平落坝构造,助力平深001井刷新平深444.5毫米井眼单趟纪录,更加坚定了团队的信心。
2023年8月31日,当工具下入深地川科1井,现场和后方人员既紧张又充满了期待。令人振奋的是,工具扛住了高达120升/秒的钻进排量,一举打破此前国外先进工具最高100升/秒的纪录。同年10月10日,又以国际最大随钻测斜工具脉冲器阀头尺寸指标,实现了超大井眼单趟超7天的工作时长。期间还同时助力单只钻头进尺510米,刷新了593.7毫米井眼单趟钻最高进尺纪录。“工具耐冲蚀性能表现优异,我们攀登了又一座高峰!”
最强智库保极致
能够成功“智伏”三开井斜拦路虎,靠的是一线作业人员和后方支撑团队之间的密切配合、联动作战。
随钻测斜工具入井后自动启动停泵测量、开泵传输模式。“我们到司钻台读取显示仪上的井斜数据,并和司钻一起配合调整钻压等参数进行井斜控制。”谈起流程,定向井作业队长沈晓辉再熟悉不过,“随后要立即将数据进行反馈,等待现场实施组的下一次指令。”
每个指令都离不开后方团队的强大技术支撑。
专用随钻测斜工具后方是拥有20余名研发、维保等人员的定向井技术团队,他们随时跟进前线情况,并由一级工程师牵头反复讨论,及时对仪器减振、关键部件抗冲蚀、密封性能、传动轴承等8项性能做了优化。
“在这口井,无论是工具还是工艺的迭代速度之快都是我们团队史无前例的。”升级后的“2.0版本”工具又被应用到后续钻进中,全力保障了这口井防斜打直与提速提效。
无独有偶,川庆公司《万米特深井大井眼钻柱安全分析与优化技术研究》项目副课题长陈宽说,“去年7月,我们和井队、高校等10余名成员一起开展了上部812.8-444.5毫米大尺寸井眼钻柱动力学模型研究。”一方面用大尺寸井眼钻柱动力学模型分析钻柱动力学特性,结合井斜控制需求,提出钻具组合及钻井参数优化建议,另一方面根据现场振动及井斜监测数据不断校正模型,从现场实践中总结摸索反哺于项目研究,形成了一个科学探索的良性循环。
非常之人成就非常之事。万米蜀道荆棘丛生,划不破复杂油气攻坚者的执着梦想。燃亮智慧的火炬去迎接每一个极限挑战,川庆人在国产测斜工具、工艺和技术的自主化进程中正创造着新的历史。肩负时代赋予的责任,未来川庆人还将在向深地进军的征程上不懈探索,续写下一个勘探奇迹。(钻采院/程阿师)