钻头日行“两公里”揭秘

简短说明
作品以讲故事和现场感的形式,讲述了两次创造和刷新国内纪录的钻头日行“两公里”的复杂经历,但整篇稿件通俗易懂,把主要细节、情节和背景交代得非常清楚。

小雪节气过后,段卫卫从陕西靖边回到西安。当中国石油钻井工人19年来,他像一只春去冬来的候鸟,听从油气召唤,追赶石油的身影,在西气东输重要气源地陕西靖边和奔赴生产一线出发地来回奔波,今年他觉得满载而归。

今年,他顶着压力,冒着风险,带领川庆钻探长庆钻井总公司70518钻井队打井打出了名堂,让常规天然气钻井施工变得不同寻常。在一天24小时内,两次突破钻井进尺“两公里”,最高多达2221米,不仅加大了油气高效勘探开发的力度,更创造和刷新了此项纪录的“中国速度”。

发现

今年生产启动后不久,队长段卫卫在队干部会议上,“小范围”内提出要在单日钻井进尺上实现新突破。具体突破多少、怎么突破,并没有明确。

最近几年来,70518钻井队主要承担天然气探井以及少量常规井和煤岩气井施工任务,最高单日钻井进尺1280米,多数是在1000米以下。70518钻井队单日进尺再提速空间已经很小,更不用说突破指标了。

段卫卫实现“新突破”的想法并非一时心血来潮。今年初,顺应近年来中国石油各钻探公司提速提效的大趋势,70518钻井队所在项目部要求辖区钻井队“二开首日进尺破一千米”的目标。

所谓“二开首日”就是在同一口井上进行第二次开钻的第一天。5月下旬,新疆塔里木油田已经有一支钻井队突破了新纪录,实现单日进尺2006米。“沙漠腹地的地层比鄂尔多斯盆地可钻性差,人家能破两千米,咱凭啥不能!”对标千里之外的最优指标,段卫卫下定决心要突破和赶超。

队长段卫卫的这个决心和目标,首先遭到了队上许多人的质疑。一天时间,也就是24个小时之内,得使出多大的力气进尺才能突破“两公里”?队里管理层觉得没把握,操作层也没有底气。大家嘴上表示同意,心里明镜似的。努把力,一千米应该没问题,突破两千米,一方面,钻头“扛不住”,另一方面,设备“受不了”。

总之,凭钻井队多年的施工经历和作业经验,这个目标不可能实现。此时,70518钻井队正在陕西榆林补浪河流域靖字号钻井平台施工第5口井,平台共布井7口,井深均超3000米。从施工情况看,2000米井段内,需要穿越地下五个层位,越往后越难打,井漏风险越大,时效越难控制。在这些层位易卡易漏,再把排量、钻压、机械转速等钻井参数增大,井下作业风险势必也会增大。

段卫卫觉得,钻头不行,可以让厂家改进,作业风险,咱有能力管控。现在,最难的是从测井斜、接立柱等关键作业上找到突破点,增加纯钻进时效,压缩非生产时间。

一个电话,段卫卫把钻头制造厂家地区负责人和钻头设计师邀约到井场,几次商讨现用钻头改进事宜。厂家支持钻井提速,采纳了钻井队“打快”的改进建议,形成了个性化设计钻头产品。先是将五刀翼钻头上的15颗“牙齿”全部换成了进口齿,提升钻头的耐磨性和攻击性;其次是加深加宽了排屑槽,优化了形状,更有利于快速排出钻进过程中切削的岩屑;另外,还调整了钻头“水眼”的喷射角度和布置位置,使井底的液体流场更加通畅。

改进后的金刚石钻头很快派上了用场。第6口井钻速明显提起来了,可是在这个关键时刻,钻井泥浆泵却意外地接连发生故障。尽管及时进行了抢修,但还是损失了在二开首日钻进阶段的作业时效,结果这一天实现单日进尺仅1300米。



队长段卫卫和队干部、技术员分析钻进参数 苏建军摄

首战“失利”,队干部、技术人员再次坐在了一起。经过分析、讨论和测算,发现这个破纪录落差的“短板”可以补齐。因为第6口井没有在二开首日破纪录,客观上,是因为泥浆泵出了故障,耽误了一些时间。主观上,接立柱的速度慢,说明全队上下思想没统一,信心不坚定,没有形成一盘棋、使出一股劲。 在保证设备、仪器等运转正常情况下,能把测井斜、接立柱等各工序作业时效再提升,很有希望实现单日进尺突破两千米目标。

在二开快速钻进阶段,队长段卫卫和工程技术员丁永昌还发现了一个更大的“秘密”,对提效率、破纪录发挥了重要作用。在工程房值夜班的段卫卫惊奇地发现,正常钻进阶段,从电脑上显示出来的井斜数据,与15分钟前静态测斜数据差别不大。

他当即通过防爆对讲机询问司钻霍正星“刚才是不是测井斜了?”司钻回答“没测。”段卫卫继续观察下一个接立柱过程中产生的井斜数据后再次发现:几组数据对比下来,差别都基本一致,井斜增降率都是在预想之中。

第二天,队长段卫卫把这个“新发现”告诉了工程技术员丁永昌:“我反复比对、验证后发现,停泵测斜与不停泵测斜,产生的井斜数据误差很小,你可以再观察一下!”当天下午,丁永昌向段卫卫汇报:“确实误差不大,最大误差是0.8度,最小0.2度。”“咱们先通过这口井继续观察验证,如果剩余井段显示数据都是这个规律,下一口井就可以采用不停泵测斜方法。”对段卫卫的叮嘱,丁永昌表态道:可以尝试。

改变

机会青睐有准备的人,破纪录的曙光近在眼前。

7月11日凌晨,承载70518钻井队梦想的第7口井如期开钻。开钻之前,该队召开了一次职工大会,队长段卫卫对“单日进尺突破两千米”事宜首次公开作了总动员,明确了实现目标的步骤和措施。

当时,从产建部署和时间任务情况看,这将是70518钻井队从失利走向胜利的最后一次机会了,只能背水一战。这口井完成后,后续还有没有井位、施工什么井型、能不能保持快速钻进等等,全是未知数。一定要在这口井上稳操胜券,弥补缺憾,让目标变现,全队员工都铆足了干劲。

“单日进尺突破两千米”,是一场竞速竞技挑战赛,时间非常紧迫,“规定动作”也十分苛刻。钻头要在规定日子、规定时间、规定井段内,从165.1毫米井眼里一口气至少钻进“两公里”。竞赛“哨声”从第二次开钻的那一刻吹响,“赛跑”全程时长不得超过24个小时,起跑线划定在直井段上,既考验速度,又挑战技能。

灯光照亮了井场,第7口井一开钻便受到技术人员的高度重视。子夜时分,随着钻头转动,一组组数据开始从井下传向电脑屏幕,技术员丁永昌和技术副队长帅力渤,盯在工程房里,一夜没合眼,一块商量如何进行精细化钻井轨迹控制,预判穿越每个层位会出现什么情况,怎么样精准快速处置,从技术层面为井筒作业时效留出足够提速空间。



安排部署同平台钻井的防碰绕障工作 苏建军摄

多年来,无论是气井施工,还是油井作业,各区块钻井队在装备水平、技术实力以及队伍数量等方面大同小异,创进尺、破纪录,各有各的绝招,而测井斜和接立柱的时效,一直是制约生产提速提效的两大共性问题。

测井斜作业,事关井身质量,涉及井眼轨迹和钻进方位控制。通常做法是,先停泵停钻一分钟,再开启泥浆泵等待井斜数据传输,通称“静态测斜”,这个过程至少需要4-6分钟,而且是钻井工程必须必要的作业工序。按照施工要求,每50米直井段和稳斜段分别需测斜一次,造斜段10米-20米一次。

首次尝试不停泵测斜方式,也叫动态测斜,70518钻井队在第7口井第二开次共计2883米直井、造斜和稳斜段上,先后测斜52次,其中不停泵测斜37次,以静态测斜方式验证动态测斜数据15次。

采用动态测斜方式,让工程技术人员更能做到“心中有数”,分析和判断井斜数据仅需10秒,而且真实可靠,误差保持在可控范围内。更重要的是,动态测斜既不影响测斜,又不影响钻进,还能在测斜中见到钻井进尺。

“静态和动态测斜都会产生井斜数据这个规律一直存在,只是没有人去发现、对比、研究和尝试。”70518钻井队副队长杨增波介绍说,“经过我们队一段时间以来的跟踪和验证,发现动态测斜确实具有参考价值和提速效果。”



检查出井螺杆在大排量钻井中的使用情况 苏建军摄

为了在二开首日24小时内实现破纪录目标,70518钻井队推行极限钻井法,大幅压缩了接立柱时间。一组立柱3根钻杆,通常接一组立柱需要6-7分钟。这次,该队从前端时效入手,提前完成清理和涂抹立柱丝扣润滑油等辅助工作,开创性地为司钻安排一名大班“副手”,专门负责操作二层台机械手,从钻具指梁里拉立柱,让司钻腾出手,不再一人分饰三角,专心操作顶驱接立柱钻进。司控房里,一站一坐,一拉一接,密切配合,高效操作,完成一组接立柱时间缩短至3-4分钟。

7月15日,70518钻井队在第7口井第二开次首日实现进尺2020米,刷新了两个月前国内单日进尺纪录。这次突破和刷新纪录,该队平均每小时实现钻井进尺114米,平均一分钟接一根钻杆,通过采用”动静结合”测斜方式和提高接立柱时效,节省时间将近9个小时,为24小时内破纪录争取了更多时效。

首次突破单日进尺纪录后,队长段卫卫通过视频会议在长庆钻井总公司周工作例会上作了经验分享,一位公司主要领导现场表扬说:“打得好,讲得也好。”

7月22日,中国石油集团油田技术服务有限公司(简称中油技服)给川庆钻探公司发来贺信,对70518钻井队首次实现鄂尔多斯盆地日进尺“两公里”的重大突破,尝试“四个极限”予以特别祝贺:大胆尝试极限趟次、极限参数、极限工序、极限泥浆比重等极限钻井法,充分释放提速潜力,全力支撑了长庆油田油气高效勘探开发,用实际行动践行了“将能源的饭碗必须端在自己手里。”

贡献

从追求年进尺、月进尺到日进尺,时间在缩短,时效在提升,加快了从油气钻探到交井投产的步伐。



通过滤饼分析钻井液性能 苏建军摄

70518钻井队今年在两次“单日进尺突破两千米”的关键施工阶段,员工们来回上厕所都是一路小跑,时刻保持着准备和冲锋姿态。

9月15日,70518钻井队今年第8口井开钻,再破单日进尺纪录的机会又来了。这口井也是小井眼天然气定向井,“复制”了第7口井的提速模式和施工经验,各道工序衔接更加紧密,单日实钻效率更高,再次突破和刷新了单日进尺新纪录,实现进尺高达2221米,比该队第一次纪录多出201米,超出之前国内最新进尺纪录19米。2221米进尺,成为目前国内陆地、海洋钻井工程同类指标之最。

9月19日当天,和70518钻井队同破纪录的队伍,还有CC50113钻井队。围绕“快打井、快交井”的共同目标,两支钻井队相互学习借鉴,不断突破自我、挑战施工极限,实现了同时搬迁、同时开钻、同时破纪录,携手并肩走稳走好“两公里”的勘探开发之路和提速增效之路。



两支破纪录钻井队举办喜迎国庆篝火晚会 吴庆摄

9月26日,川庆钻探公司三支钻井队第一次同时出现在中油技服祝贺突破“两公里”纪录的贺信里。70518钻井队、70292钻井队和CC50113钻井队,实现了单日进尺从“一英里”“一海里”到“两公里”的三级跨越,并短时间内再次刷新纪录。