科技创新支撑页岩气规模化开发

    胜利石油工程公司等单位合作完成的“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目,荣获2017年度国家科学技术进步一等奖。胜利石油工程公司立足涪陵页岩气规模化开发,创新形成了大型压裂施工工艺、泵送桥塞、连续油管及带压作业等先进技术序列,用科技创新强力支撑涪陵国家页岩气示范区规模化开发。

 

    1月8日,2017年度国家科学技术奖励大会召开,由胜利石油工程公司等单位合作完成的“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目,荣获2017年度国家科学技术进步一等奖。

    从陌生空白到创新集成,从借助外力到自主施工,四年时间里,胜利石油工程公司立足涪陵页岩气规模化开发,创新形成了大型压裂施工工艺、泵送桥塞、连续油管及带压作业等先进技术序列,用科技创新强力支撑涪陵国家页岩气示范区规模化开发。

    压裂“三级跳”的背后

     在胜利石油工程公司井下作业公司压裂工程部政治教导员、党委书记朱庆胜记忆里,自2014年进入涪陵页岩气市场至今,自身施工能力已实现“三级跳”。

    “未进涪陵前,我们压裂施工规模都在几千立方米。”朱庆胜说。进入涪陵页岩气市场后,在首口井焦页1-4HF,他们将施工规模提升至2.3万立方米。在焦页20井,他们首次实施双井交叉作业,施工规模提升至5.5万立方米,实现“三级跳”。

    施工能力的“三级跳”是涪陵页岩气商业化开发的形势需要。

    在页岩气开发中,每口井投产必须经过压裂,即通过高压加大地下自然裂缝,扩大页岩气渗透渠道,进而达到增产目的。

    不同于常规油气井开采,页岩气田特殊的地质构造在压裂施工时必须采用大排量、大规模压裂工艺,方能实现规模化增产。

    压裂施工是一项高度系统、高度连续的复杂工艺。原先,几千立方米的施工规模,涉及人员不过十几人,流程不过几十道。在涪陵,施工规模提到万级后,涉及车辆就达几十台,单井施工指令多达上百个。

    上百道流程、上百次操作、数十道工序、近百个指令单元,环环相扣、节节贯穿,哪一环出现差错,轻则影响施工进度,重则发生质量事故。

    面对困难挑战,2014年初,胜利石油工程公司井下作业公司着手编制《页岩气大型压裂施工工艺标准手册》。手册对每一项施工流程,何时干、该干啥、怎么干、干到啥程度,都一一明确。经过一年努力,最终编制出涵盖5大类、23子项的施工标准手册。

    “只要严格按照手册规定操作,再复杂的施工工艺,再繁多的施工流程,都能保持一个标准。”朱庆胜说。

    在焦页10-3HF井,通过应用施工手册,朱庆胜等人仅11天就优质高效完成20段压裂,实现23个流程200多个指令无缝衔接,十余个流程闸门精准无误开启上百次。2016年,依靠过硬的施工标准,胜利井下队伍创工区压裂施工段数最多、加砂最大纪录。

    “进步最快、技术最强、作风最硬”

     的胜利射孔铁军

    涪陵工区地层特性复杂,地层应力变化大,水平段长,地层压力高,工程技术难度极大。

    泵送桥塞射孔是将枪串用高压水流泵送至预定射孔位置,枪串在如此复杂的井况下,从电缆处泵脱是很难避免的行业性工程难题。

    胜利石油工程公司测井公司涪陵项目部经理张林记得,刚到涪陵时,整个工区泵脱率一度高达总井口数的30%,这让每支施工队伍都很头疼。

    为攻克这一难题,项目部技术人员在办公室的墙上贴满了泵送曲线,地板上铺满了压裂数据,逆向分析再现事故原貌,查找泵送差异、摸索压裂规律,创新形成了“蛙跳式”泵送新技术,在涪陵工区应用后,实现泵脱事故零发生。过硬的施工质量,很快引起甲方重视,在全工区推广后,整个工区泵脱率降低到10%左右。

    项目部独创的“蛙跳式”泵送新技术,在涪陵工区唯一实现了泵脱事故零发生。兄弟单位都感叹说:“这么短时间,就实现了泵脱事故零发生,真是‘涪陵奇迹’啊!”

    随后,针对涪陵页岩油气藏“井工厂”开发模式,项目部又独创了“多点挂接拉链式”施工法、“悬浮式”桥塞等一系列技术改进方法,极大提升了涪陵工区泵送桥塞射孔技术的成功率。

    在焦页21-1HF井施工中,项目部干部员工针对复杂的井身轨迹,优化射孔枪及工具串长度,严格按照节点控制法操作,23天完成4口井/79段的泵送桥塞射孔施工,创出4天完成14段泵送桥塞射孔的纪录,被誉为“进步最快、技术最强、作风最硬”的射孔铁军。

    甩开拐杖独立行走

     上世纪80年代起,欧美国家开发带压作业技术,施工时可一边生产一边作业,省去压井工序,最大程度保护储层及环境,大幅缩短施工周期和成本。

    涪陵页岩气开发,规模大、压力高,对储层保护要求严,甲方欲向市场引入带压作业技术。

    然而,在2014年开发之初,国内油服企业中,只有3家企业掌握高压气井带压作业技术,中国石化尚无一家。

    胜利石油工程公司井下作业公司与国外一家公司达成合作协议,双方在涪陵市场建立合作关系,井下以甲方身份,出设备劳力,外方出技术,双方共同开展带压作业服务。

     2015年,按照合同规定,外方公司派出5名技术人员,和井下共同开发涪陵带压作业市场。

    合作之初,由于不懂技术,康超等人只能干抬油管等体力活,累死累活忙一天,工作单上大部分工作量,还得计入老外名下。

    最让康超憋屈的是,虽然双方是合作关系,但老外对技术保护异常严格。施工时,老外在平台操作,他们只能远远看着,不能动设备,根本没有实践机会。

     当市场以极为残酷的方式,揭示出技术的实质时,也前所未有地激发出康超等人学技术的热情。

    一块黑板,稀松平常。但一块写着英文的黑板,却让带压作业1队工程师胡尊敬如获至宝。

    开工前,老外要开会商讨设计,黑板上往往留下他们讨论思路。发现这样一块黑板后,胡尊敬兴奋地掏出手机,飞快拍下照片,一头钻进屋子,啃起那些复杂流程。

    经历一年多自主学习后,2016年4月16日,康超等人仅用9天独立完成了焦页53-4HF井带压作业施工,一举填补中石化自主带压作业的技术空白。

    为进一步提升独立施工能力,他们对带压作业设备进行了本土化改造,创新形成“带压作业防油管憋弯装置”“带压堵塞器”获国家级实用新型技术专利,自主提出的“进口独立式带压作业设备的改进与应用”获山东省设备管理成果一等奖。

    截至目前,胜利石油工程公司已在涪陵工区累计完成42口带压作业井、1262个层段的压裂施工,以及102口井、1611个层段的泵送桥塞射孔施工,为涪陵页岩气规模化开发作出了积极贡献,被评为中石化涪陵页岩气田建成50亿立方米产能先进集体。

信息来源: 
2018-04-09