川慶鉆探自主研發(fā)頁(yè)巖氣水平井水基鉆井液紀(jì)實(shí)

10月13日，川渝大地普降雨水，沿著成自瀘高速一路向南，剛過(guò)新場(chǎng)就看到兩臺(tái)鉆機(jī)并排挺立于山林間。在6000多平方公里的長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，遍布這樣的雙鉆機(jī)鉆井平臺(tái)。

處于探索階段的中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)，可持續(xù)發(fā)展之路充滿(mǎn)挑戰(zhàn)和不確定性，直到今年6月川慶鉆探自主研發(fā)的中國(guó)首套頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液(CQH-M1)體系首戰(zhàn)成功，關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一終于被打破，為中國(guó)頁(yè)巖氣可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一次突破性技術(shù)革命

以“頁(yè)巖氣”為關(guān)鍵詞在百度中搜索，找到相關(guān)新聞約7.28萬(wàn)篇，而以“頁(yè)巖氣+水基鉆井液”為關(guān)鍵詞搜索僅找到相關(guān)新聞124篇。這124篇，90%是各媒體轉(zhuǎn)發(fā)《中國(guó)石油報(bào)》的兩篇報(bào)道。這兩篇均是川慶鉆探頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液的相關(guān)報(bào)道。

顯而易見(jiàn)，縱觀國(guó)內(nèi)外，頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液都屬于“稀罕物”。川慶鉆探自主研發(fā)的這套鉆井液體系，到底怎么樣？

“從查閱的科研資料看，我們是國(guó)內(nèi)第一家研發(fā)成功的。對(duì)比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，我們的這套體系性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。”川慶鉆井液公司總經(jīng)理覃勇坦言，從準(zhǔn)備開(kāi)始研發(fā)高性能水基鉆井液之時(shí)起，鉆井液公司就瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)第一、國(guó)際先進(jìn)。

“首先是性能，我們的水基鉆井液性能與油基鉆井液基本相當(dāng)。”川慶鉆井液公司頁(yè)巖氣項(xiàng)目部經(jīng)理李茂森告訴記者，就拿最難控制的高溫高壓濾失量來(lái)說(shuō)，世界上鉆井液技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)際同行對(duì)于高性能鉆井液的標(biāo)準(zhǔn)定義是每30分鐘8毫升，而川慶鉆探達(dá)到每30分鐘小于5毫升，這個(gè)數(shù)據(jù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

截至目前，頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液已在長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)完成4口井。除了第一口井是從水平段開(kāi)始使用頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液外，其余3口井都是造斜段和水平段全程使用高性能水基鉆井液。4口井全部應(yīng)用成功，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異。

“通俗地說(shuō)，成功的水基鉆井液，就是要在高溫高壓的環(huán)境下，撐得住井壁，堵得住漏層，少向頁(yè)巖層滲漏，挾帶砂巖能力很強(qiáng)。”李茂森表示，從專(zhuān)業(yè)技術(shù)上講，這幾項(xiàng)性能因化學(xué)特性相互抑制，就像蹺蹺板，這邊下去，那邊起來(lái)，最大的難點(diǎn)就在于找到一個(gè)平衡點(diǎn)。

這個(gè)平衡點(diǎn)就是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。中國(guó)工程院院士羅平亞曾指出，頁(yè)巖直井井壁穩(wěn)定問(wèn)題，已基本得到解決，但在頁(yè)巖地層中鉆成井眼規(guī)則的長(zhǎng)水平段，國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有解決。鉆井中80%的井壁穩(wěn)定問(wèn)題發(fā)生在頁(yè)巖地層井段。

實(shí)踐證明，世界級(jí)難題現(xiàn)被川慶鉆探解決了。長(zhǎng)寧H13-3井水平段采用高性能水基鉆井液鉆進(jìn)，水平段長(zhǎng)1500米，平均機(jī)械鉆速每小時(shí)8.1米。同片區(qū)長(zhǎng)寧H12-4井水平段采用油基鉆井液鉆進(jìn)，水平段長(zhǎng)1500米，平均機(jī)械鉆速每小時(shí)5.97米。數(shù)據(jù)顯示，采用高性能水基鉆井液相對(duì)于油基鉆井液，機(jī)械鉆速明顯提高，無(wú)事故復(fù)雜。

朋友圈里“里程王”

9月22日，威204H11-3井，鉆井井深已經(jīng)達(dá)到3117米。按照生產(chǎn)計(jì)劃，這口井要進(jìn)行頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液施工。李茂森一來(lái)到井場(chǎng)，就被ZY5028鉆井液隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)肖彬拉到鉆井液室查看鉆井液性能。因?yàn)樗麄儼磁浞脚涑鰜?lái)的鉆井液性能不理想，需要進(jìn)行調(diào)整。

“哪怕實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)做得再好，也不足以完全應(yīng)付現(xiàn)場(chǎng)地下的復(fù)雜情況，我們還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)配方做出及時(shí)調(diào)整。”李茂森作為研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的負(fù)責(zé)人，時(shí)刻關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)的纖毫變化，及時(shí)調(diào)整鉆井液性能。

作為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的主力，鉆井液公司西部項(xiàng)目部經(jīng)理何濤經(jīng)歷了不同尋常的60天。在頁(yè)巖氣水平井高性能水基鉆井液現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，從施工前準(zhǔn)備開(kāi)始，為及時(shí)掌握鉆井液性能，他連續(xù)60多天駐井，每天平均繞井場(chǎng)巡檢12圈，每天的行走距離6公里多。他把運(yùn)動(dòng)手環(huán)中的數(shù)據(jù)分享到朋友圈里，連續(xù)兩個(gè)月，他都是500多名好友中的第一名。這位朋友圈里的“運(yùn)動(dòng)達(dá)人”，用近400公里的巡檢不僅帶來(lái)了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)成功，還帶來(lái)了6公斤體重的消耗。

“看到我的白發(fā)了吧！”只有36歲的何濤直言現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間，川慶鉆探公司領(lǐng)導(dǎo)、鉆井液公司領(lǐng)導(dǎo)都密切關(guān)注他們的情況，讓他們備受鼓舞的同時(shí)，也深感壓力之大。在第一口井試驗(yàn)完井作業(yè)時(shí)，何濤在鉆臺(tái)上守了30多個(gè)小時(shí)，直到作業(yè)完成才回到宿舍。

不可持續(xù)就是死路

國(guó)家《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011—2015年)》明確指出，大力發(fā)展頁(yè)巖氣是國(guó)家戰(zhàn)略，能夠緩解我國(guó)天然氣供需矛盾，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高我國(guó)天然氣供給安全和能源保障能力，必須加大頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)力度，加快攻克頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)核心技術(shù)。

長(zhǎng)水平段水平井鉆井系列配套技術(shù)，是頁(yè)巖氣能否有效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。頁(yè)巖氣長(zhǎng)水平段鉆井最大的挑戰(zhàn)，就是頁(yè)巖地層極易坍塌和高密度下長(zhǎng)水平段水平井高摩阻等復(fù)雜井下問(wèn)題。如何保障鉆井作業(yè)在長(zhǎng)水平段頁(yè)巖地層中高效施工，成為世界性課題。

“目前，對(duì)于鉆井液技術(shù)來(lái)說(shuō)，一種是油基鉆井液，另一種就是水基鉆井液。”川慶鉆探技術(shù)專(zhuān)家、鉆井液公司副總工程師楊蘭平自豪地告訴記者，這兩種解決方案川慶鉆探都實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)，而且水平井高性能水基鉆井液還是國(guó)內(nèi)首家研發(fā)成功。

中國(guó)能源網(wǎng)首席信息官韓曉平表示，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中的油基鉆井液回收處理是很大的問(wèn)題，目前美國(guó)油基鉆井液都采用工廠化回收處理，我國(guó)下一步隨著頁(yè)巖氣鉆井的增多，油基鉆井液回收處理一定會(huì)提到議事日程上來(lái)，因?yàn)橐坏┰诃h(huán)境上出問(wèn)題，對(duì)行業(yè)將是滅頂之災(zāi)。

“水基鉆井液是頁(yè)巖氣有效開(kāi)發(fā)必須攻克的關(guān)鍵技術(shù)，也是國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有能很好解決的重大技術(shù)難題。”中國(guó)工程院院士羅平亞這樣認(rèn)為。

隨著新《環(huán)境保護(hù)法》實(shí)施，對(duì)于油基鉆屑環(huán)境影響的要求也更加嚴(yán)格。含油巖屑根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2008年8月1日)，被劃入了危險(xiǎn)廢棄物的名錄，其管理和處置需按照危險(xiǎn)廢棄物相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

顯然，不管是環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)還是成本缺陷，注定油基鉆井液都將成為頁(yè)巖氣可持續(xù)發(fā)展“不可承受之重”，要想完成頁(yè)巖氣可持續(xù)發(fā)展大業(yè)，世界油氣專(zhuān)家必須攻克水基鉆井液的難關(guān)。

業(yè)界專(zhuān)家認(rèn)為，水基鉆井液代替油基鉆井液的做法，是降低環(huán)保壓力的有效方式。川慶鉆探依靠技術(shù)引領(lǐng)發(fā)展的理念，以行業(yè)領(lǐng)先的工程技術(shù)服務(wù)水平，將帶領(lǐng)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展的新世界。

中國(guó)非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與中國(guó)能源網(wǎng)研究中心將于2015年12月10日在北京舉辦“2015非常規(guī)油氣合作伙伴峰會(huì)暨非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟年會(huì)”，詳情請(qǐng)點(diǎn)擊
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