油氣 “貪吃蛇”巡航海底油藏

○ 文／李天中

報道

油氣 “貪吃蛇”巡航海底油藏

○ 文／李天中

由中海油服研發(fā)的旋轉導向鉆井系統(tǒng)和隨鉆測井系統(tǒng),可引導鉆頭像“3D貪吃蛇”一樣準確命中油藏。

5月3日早上5點，渤海九號鉆井平臺，儀器鉆具從井下3000米返回海面，經過63個小時的連續(xù)作業(yè)，順利完成任務。這意味著由我國自主研發(fā)的旋轉導向鉆井系統(tǒng)、隨鉆測井系統(tǒng)完全具備了海上作業(yè)的能力。這兩項技術可以引導鉆頭像“3D貪吃蛇”一樣在地下幾千米堅硬的巖石里自由穿行，準確命中油藏。

對于作業(yè)日費高昂的海洋平臺來說，隨鉆測井/旋轉導向鉆井設備兩類儀器的多功能、高效率的施工技術，不但是完成高難度、高精度鉆井的基礎，也是節(jié)省時間、降低鉆井施工成本的保障，更是海洋油氣開發(fā)持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

國際壟斷“貪吃蛇”

上世紀90年代開始，國外三大油田服務公司研發(fā)制造的上述儀器在海上率先使用。此后，兩類設備在海上油氣開發(fā)得到迅速普及，在市場需求的驅動下，國際上相關技術得到大規(guī)模的發(fā)展。

在我國，上世紀末和本世紀初隨鉆測井儀器在海上石油鉆井首先投入使用。同時，國內石油服務公司相繼從國外公司進口隨鉆測井儀器。但是，國內進口儀器相比國外原廠的現(xiàn)階段儀器還是低端產品，導致國內的服務公司沒有能力完全滿足甲方的所有需求，只能與國外高端設備捆綁服務。

國際能源服務公司憑借多年測井技術儲備和持續(xù)的高投入，建立起完整的研發(fā)、制造、維保和現(xiàn)場服務等技術鏈條，始終占領技術的制高點，在國內能源服務市場不斷“攻城略地”。同時，由于自身缺乏核心技術，近年來國內進口設備缺乏有效的升級，現(xiàn)場運用水平和維保水平停滯不前，與國外技術水平有進一步拉大的趨勢。

伴隨著旋轉導向鉆井、隨鉆測井設備在海洋上的“常規(guī)化”使用，科技壟斷的“緊箍咒”帶來的問題日益凸顯。進口設備開始出現(xiàn)各種故障和問題：若自行維修，涉及核心部件只能整件更換，配件費用堪稱“天價”，且購買周期最短需要三個月；若是返廠修理，周期短則半年、長則一兩年，而儀器折舊期只有五年—使設備利用率大打折扣。這樣一來，只能請別人來提供作業(yè)服務。然而，曾經有外企拒絕對已賣出的設備提供任何形式的維修和配件上的支持，直接封死了一整條進口設備作業(yè)線重返大海的可能性，嚴重影響了生產經營。

如果不掌握核心技術，得到的始終是幫助這套技術延長使用壽命。只有依靠自主研發(fā)掌握核心技術，才能夠打破壟斷，獲得平等的市場競爭權利。

打破壟斷

相對于國內海上石油鉆井市場旺盛的需求，國內的隨鉆測井儀器研發(fā)相對滯后。大力發(fā)展兩類設備和技術的研發(fā)，解決石油鉆井高端設備長期依賴國外的現(xiàn)狀，已成為我國現(xiàn)階段石油行業(yè)的首要任務。

●由我國自主研發(fā)的旋轉導向鉆井系統(tǒng)、隨鉆測井系統(tǒng)已完全具備海上作業(yè)能力。 供圖/張 慶

這個過程并不容易，它凝聚著海油人辛勤的汗水。

2011年勞動節(jié)期間，改進完善后的旋轉導向儀器再一次奔赴塘沽進行現(xiàn)場試驗，初步驗證了儀器對井眼軌跡的穩(wěn)斜、增斜和扭方位控制功能，各項參數(shù)基本達到國際主流儀器指標。儀器的可靠性有了長足進步，但離滿足現(xiàn)場使用的目標依然有很大差距。就在科研人員千百次地嘗試和碰壁后，終于發(fā)現(xiàn)問題在于細節(jié)。原來，因為國內加工工藝、檢測手段、材料等各方面水平限制，正常的設計往往難以順利實現(xiàn)。為了確保儀器制造的質量，他們從設計、加工、檢測、裝配、測試等各環(huán)節(jié)入手，切實抓住每一個細節(jié)，并力求做到極致，儀器的可靠性大幅提高。

2013年9月12日，旋轉導向鉆井系統(tǒng)成功完成新疆三口定向井實鉆實驗。此次實驗歷時40天，累計工作進尺3686米，最大井深2411米，儀器可實現(xiàn)單趟鉆完井作業(yè)，各項技術參數(shù)逐步接近海上作業(yè)的要求，系統(tǒng)即將轉入設計定型與小批量試生產。

而在這之前，項目組負責人尚捷帶領大家把三串儀器的上百塊電路板一一做高溫和振動測試，再對十幾支儀器短節(jié)逐個進行高溫高壓和振動測試，最后再將三套儀器分別接起來做水循環(huán)測試。測試出現(xiàn)問題就找原因，改進再重做，試驗前的準備測試持續(xù)了三個多月。

扎實的準備換來的是試驗的成功：在8月開始的實鉆試驗中，3口井的定向鉆進都順利中靶，旋轉導向鉆井系統(tǒng)井下無故障連續(xù)工作時間超過150小時，整個團隊信心大振。

隨鉆測井系統(tǒng)的研發(fā)也并非一帆風順。2010年1月23日，項目組將要進行第一次地面循環(huán)試驗。參與工作的人員熱火朝天地組裝完儀器串后，尚捷建議先開水泵試試設備。因為隨鉆系統(tǒng)的關鍵技術在于泥漿脈沖信號遙傳，要是信號解不出來，井下儀器等于是在盲打，完全喪失了隨鉆技術的優(yōu)勢。隨著水泵打開，儀器內部發(fā)出脈沖器的脈沖聲音，大家非常興奮。然而，竟出現(xiàn)了意外情況。

“怎么不解碼呢？”軟件工程師張松煒對尚捷說。尚捷仔細查看地面數(shù)據，設備沒有解得任何數(shù)據。“先采集一段波形吧，回去再調調。”尚捷輕描淡寫地囑咐張松煒。話音雖輕，但能聽出他心中的忐忑?；氐今v地，張松煒立刻回放波形，調試解碼算法。經過反復觀察波形功率譜和噪聲規(guī)律，張松煒輸入一組解碼參數(shù)，眼前閃過一道光亮——數(shù)據解出來了。那電光石火間數(shù)據質量的好轉令張松煒至今記憶猶新。

第二天，循環(huán)試驗正式開始了。大家都神情凝重地看著數(shù)據顯示屏?！斑?，數(shù)據解出來了！成功了！”尚捷又驚又喜地叫道，回頭問張松煒，“怎么信號就好了？”“保密！”張松煒笑著賣了個關子。

降低國內油田開發(fā)成本

隨鉆測井技術和旋轉導向鉆井技術結合的成功，打破了國外壟斷，我國能夠直接參與國際“定價權”， 在市場議價和商務談判中，占據優(yōu)勢。更為重要的是，這兩項技術將直接降低國內高端鉆井測井服務成本，提升整體的服務水準。

隨鉆測井技術和旋轉導向鉆井技術的結合實現(xiàn)了地質導向功能，有效提高了油層鉆遇率，降低了作業(yè)成本。隨鉆測 井與旋轉導向鉆井系統(tǒng)組合，可邊鉆井邊獲得井下多種（地層、工程、環(huán)境、井眼軌跡等）信息，將數(shù)據實時傳送至地面井場，結合專家決策系統(tǒng)對現(xiàn)場作業(yè)進行實時決策。

旋轉導向在控制造斜井段，可以實現(xiàn)全旋轉鉆進，提高巖屑返出效率，減少鉆具吸附和壓差卡鉆事故風險；旋轉導向在水平井開發(fā)過程中可避免鉆頭脫壓現(xiàn)象，大幅提高鉆井時效1～2倍，有利于分別廣泛的薄油氣儲層開發(fā)。

隨鉆測井技術實現(xiàn)了在鉆井的同時完成測井的任務，提高了鉆井效率；在鉆開地層同時獲得地層信息，避免了泥漿侵入對地層污染；在大井斜、水平井等電纜測井困難或無法作業(yè)時，采用隨鉆測井。

未來，上述兩項技術可應用于陸地和海上大斜度定向井開發(fā)、海上油氣田叢式井開發(fā)、陸地和海上油氣田水平井開發(fā)、 頁巖氣開發(fā)中的水平井應用。

責任編輯：趙 雪

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