水平井打出“長城”水平

○ 文／田文武

“水平井鉆完井多段壓裂增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用”技術(shù)突破了水平井技術(shù)在中國石油復(fù)雜油氣藏應(yīng)用的瓶頸，提升了工程技術(shù)服務(wù)能力，增添了競爭實(shí)力。

1月下旬，長城鉆探工程公司獲得了一項(xiàng)國家科技進(jìn)步一等獎，獎勵項(xiàng)目有一個很專業(yè)的名字——“水平井鉆完井多段壓裂增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用”。這是中國石油“九五”以來在石油工程技術(shù)領(lǐng)域獲得的最高獎項(xiàng)。

該技術(shù)突破了水平井技術(shù)在中國石油復(fù)雜油氣藏應(yīng)用的瓶頸，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。不僅如此，長城鉆探在參與研發(fā)實(shí)驗(yàn)這一項(xiàng)目過程中，提升了工程技術(shù)服務(wù)能力，增添了競爭實(shí)力和自信，更為轉(zhuǎn)變發(fā)展方式邁出了堅實(shí)的腳步。

“養(yǎng)在深閨”少人識

在保障油氣過程中，中國石油工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)經(jīng)歷了一番角色和定位的轉(zhuǎn)變。原來，工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)多以保障中國石油國內(nèi)油氣生產(chǎn)為主。隨著國內(nèi)逐年增加的低品質(zhì)、難動用儲量效益開發(fā)，勘探開發(fā)對工程技術(shù)服務(wù)的依賴越來越大，開發(fā)條件越來越復(fù)雜，井越來越深。這些新挑戰(zhàn)和新目標(biāo)對工程技術(shù)服務(wù)的保障能力和市場競爭力提出了更高的要求。在快速發(fā)展過程中，國際一流技術(shù)服務(wù)公司都依靠自己的核心技術(shù)獲得了市場份額，同時也滿足了油公司一些新的要求。

在與國際公司同臺競技中，國際市場份額占到半壁江山的長城鉆探對于技術(shù)突破的渴望愈來愈強(qiáng)烈。以水平井技術(shù)為例，2004年開始，遼河孕育多年的水平井技術(shù)終于發(fā)芽、開花、結(jié)果，并迅速在國內(nèi)市場嶄露頭角，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。然而，這項(xiàng)成熟技術(shù)卻一直“養(yǎng)在深閨”，無法到國際市場一展身手。長城鉆探公司在蘇丹市場打拼多年，也未能突破這一領(lǐng)域。究其原因，作為高端市場——蘇丹水平井市場相當(dāng)成熟，招投標(biāo)時對儀器裝、技術(shù)合成和施工經(jīng)驗(yàn)有一套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。能否邁過這道“門檻”，成為長城鉆探進(jìn)入蘇丹水平井市場的關(guān)鍵。

而此時的國際市場，被斯倫貝謝等國際知名公司壟斷。他們不僅擁有自主研發(fā)的“專業(yè)”設(shè)備，而且擁有雄厚的研發(fā)隊伍。為保持這一壟斷優(yōu)勢，這些公司對儀器設(shè)備實(shí)行嚴(yán)密“封鎖”。

沒有金鋼鉆，難攬瓷器活兒。有著多年海外市場發(fā)展經(jīng)歷的長城鉆探有著更深的感受，渴望擁有越來越多的核心技術(shù)。正因?yàn)槿绱耍L城鉆探始終堅定依靠科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)變發(fā)展的決心和信心。

●水平井示意圖。

水平井技術(shù)能夠在遼河油區(qū)迅速發(fā)展，除了領(lǐng)導(dǎo)層的密切關(guān)注外，更重要的原因是，當(dāng)時遼河乃至國內(nèi)油田普遍面臨降低生產(chǎn)成本，提高油田開發(fā)效益的壓力。在油氣資源緊缺、勘探開發(fā)難度日益增大的情況下，迫切需要通過水平井來開發(fā)低壓、低滲、薄油層和稠油油藏以及常規(guī)技術(shù)難以有效開發(fā)的低效油藏。

在遼河油田，長城鉆探1992年實(shí)施第一口水平井冷平1井以來，經(jīng)過多年的發(fā)展，水平井技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)能夠初步滿足油田不同油藏和油品開發(fā)的需求。據(jù)統(tǒng)計，水平井總量與產(chǎn)量逐年增加，2003年實(shí)施了6口水平井，2005年增加到65口，為提高產(chǎn)能建設(shè)的整體效果和產(chǎn)能建設(shè)任務(wù)的完成起到了重要作用。水平井開發(fā)效益明顯，同區(qū)塊油藏利用水平井開發(fā)，操作成本比直井降低了三分之一左右。

基于水平井技術(shù)在遼河成熟應(yīng)用，2006年，中石油總經(jīng)理蔣潔敏批示：“一定要使水平井成為增長方式轉(zhuǎn)變的主要手段，形成配套、成熟、適用技術(shù)。”按照蔣總的最新批示精神，長城鉆探認(rèn)真貫徹中國石油集團(tuán)公司的部署和領(lǐng)導(dǎo)的要求，在思想觀念上跟上形勢發(fā)展的步伐，把實(shí)施190口水平井作為長效新技術(shù)推廣任務(wù)。

這注定是一場硬仗

水平井是提高儲量動用程度、提高單井產(chǎn)量的有效手段，低滲透儲層水平井只有通過多段壓裂改造才能獲得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。然而，雖然經(jīng)過“八五”以來的攻關(guān)，水平井技術(shù)取得了多項(xiàng)成果，但在多層、薄層、淺層、低滲透等油氣藏開發(fā)方面，仍存在許多亟待解決的技術(shù)難題。

●水平井的成功，筑牢了“長城”的鉆井根基。

多分支水平井是開發(fā)多層、裂縫性等油氣藏的有效技術(shù)，然而如何實(shí)現(xiàn)“一井多層、一層多眼”，確保主井眼與分支井眼的可靠連接、貫通和重入?yún)s是世界性難題。國外技術(shù)不夠成熟，在國內(nèi)應(yīng)用曾多次發(fā)生井下事故甚至全井報廢。

我國超淺層稠油儲量大，水平井是最有效的開發(fā)方式，然而如何在超淺、疏松地層，使大井眼從垂直到水平，如何下入滿足熱采要求的大直徑高剛度套管都是世界性難題。國外普遍采用斜直井鉆機(jī)、專用采油和作業(yè)設(shè)備，施工效率低，作業(yè)成本高，難以規(guī)模化應(yīng)用。

面對大量逐年遞增的低滲透原油儲量，如何攻克水平井多段壓裂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在“磨刀石中擠油”，把不可采儲量變成可采儲量，必須破解注水開發(fā)低滲透油藏井網(wǎng)縫網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計和水平井多段壓裂工具設(shè)計制造等難題。

…… ……

針對這些開發(fā)需求，中石油2005年開始，組織了1200余人的研發(fā)團(tuán)隊，開展多分支水平井、超淺層水平井、超薄儲層水平井鉆完井和水平井多段壓裂技術(shù)攻關(guān)。一項(xiàng)“水平井鉆完井和多段壓裂增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用”的重大科研項(xiàng)目悄悄誕生了。

這注定是一場硬仗。盡管眾多世界性難題擋在前路，困難重重，長城鉆探工程公司等中石油所屬的有關(guān)工程技術(shù)企業(yè)、油氣田公司和科研單位持續(xù)攻關(guān)，反復(fù)試驗(yàn)，最終過關(guān)斬將，贏得了一場漂亮的科技戰(zhàn)役，取得了四大技術(shù)創(chuàng)新。以遼河興古潛山為例，這項(xiàng)技術(shù)僅在這一地區(qū)應(yīng)用，使用61口多分支水平井建成了80萬噸產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)了2300米跨度7層油氣藏1.27億噸儲量的立體高效開發(fā)。與直井相比，節(jié)省投資14億元，采收率提高15%。這項(xiàng)技術(shù)的魅力可見一斑。

該項(xiàng)目共獲發(fā)明專利11件、實(shí)用新型專利89件、技術(shù)秘密39件、軟件著作權(quán)6件、發(fā)表論文127篇，中油科技評估中心組織了沈忠厚院士、韓大匡院士、袁士義院士、胡文瑞院士等16位專家對成果進(jìn)行了鑒定。鑒定結(jié)果認(rèn)為，該成果突破了水平井技術(shù)在中石油復(fù)雜油氣藏應(yīng)用的瓶頸，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

用數(shù)字證明改變

中國石油集團(tuán)多年來在致力于科技創(chuàng)新的同時，十分注重成果的推廣應(yīng)用，并取得了良好的成效。以長城鉆探參與合作開發(fā)的蘇里格蘇53區(qū)塊為例，該區(qū)塊原叢式井開發(fā)方案，建10億立方米產(chǎn)能，需鉆井300口；穩(wěn)產(chǎn)10年，需累計鉆井710口，采出程度35%。采用“水平井+多段壓裂”整體開發(fā)方式，僅用38口水平井就建成了10億立方米產(chǎn)能；穩(wěn)產(chǎn)10年，需累計鉆水平井112口，采出程度達(dá)到65%以上。

6年來，該技術(shù)共應(yīng)用水平井4179口，平均單井日產(chǎn)量是直井的3.57倍，新建產(chǎn)能2869萬噸。技術(shù)的推廣應(yīng)用獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，近三年增產(chǎn)3300萬噸油氣當(dāng)量。不僅如此，該技術(shù)的推廣應(yīng)用使得6年少鉆直井1.1萬口，少占土地23萬畝，節(jié)能減排成效顯著。同時，為中石油49.1億噸難采未動用油氣儲量經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)提供了技術(shù)手段。

這一串串?dāng)?shù)字，是項(xiàng)目完成情況最有力的說明，但是項(xiàng)目成果的意義遠(yuǎn)不止于此。

水平井鉆完井多段壓裂增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的突破不僅打破了國外公司的技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)了我國石油工程技術(shù)的升級換代，而且提升了中國石油海外工程技術(shù)核心競爭力，使中國石油在海外油氣資源競爭中更具效益優(yōu)勢，為中國石油海外油氣業(yè)務(wù)的快速發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

其中，2011年，海外水平井推廣應(yīng)用278口，占海外總井?dāng)?shù)的28%，為保障國家能源安全做出了積極貢獻(xiàn)。此外，成果的規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用還減緩了單井產(chǎn)量持續(xù)下降的趨勢，有力推動了中國石油逐年增加的低品質(zhì)、難動用儲量效益開發(fā)，支撐了中國石油維持年產(chǎn)1億噸原油穩(wěn)產(chǎn)，為國家油氣資源穩(wěn)定供應(yīng)做出了貢獻(xiàn)。