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七年磨一劍 鍛造“深地工程”開發利器

2023-11-03 14:55:00    來源:能源科技

通訊員?周維榮??????

 

習近平總書記在“科技三會”上發出“向地球深部進軍”的號召,中國石化積極響應,矢志保障國家能源安全,吹響用科技創新向更高峰攀登,向“深地工程”開掘油氣寶藏的號角。

2016年,中國石化西南石油工程公司與勘探分公司深度合作,出色完成集團公司重大專項《四川盆地超深探井鉆井及測試關鍵技術》專題5的各項科研任務,成功研制直徑112毫米耐壓差85兆帕、耐溫205攝氏度測試封隔器。以此為契機,西南石油工程公司在新工具、新材料、新工藝等領域持續創新研發,不斷打磨產品提升各項性能指標,七年如一日,磨礪顯真功,研發出系列高溫高壓測試封隔器,并在川深1井、營山6井、仁探1井等多口深井作業中屢有斬獲。2023726日,該公司自主研發的直徑108毫米測試封隔器超高溫、超高壓現場試驗在四川盆地仁探1井取得成功,填補了國內外超高溫、超高壓差小尺寸測試封隔器空白,并首創全球超深小井眼全真工況試驗模式。七度春秋,寒來暑往,諸多國家級的“深地工程”,見證了耐高溫高壓測試封隔器研制應用成長的足跡。

劍鋒磨礪出   讓研究成果和產品撐起超深井測試

自元壩會戰起,西南石油工程公司以需求為中心,致力于酸性氣井試氣、測試工程技術的研究和實施,特別是對APR系列工具、測試封隔器、完井封隔器提出一系列優化改進建議,積累了較為豐富的現場研究及應用經驗。測試技術和工具的突破,為這個世界上地質埋藏超深、建設難度較高的高含硫生物礁氣田之一——元壩氣田的誕生做出了積極貢獻。

為確保國家的能源安全,提高天然氣的自給率,近些年,中國石化積極展開穩健實施“深地工程”。據西南石油工程公司井下作業分公司技術專家介紹,“深地工程”的平均井深多超過珠穆朗瑪峰,勘探開發面臨超高溫、超高壓、小井眼等一系列難題,從地下“拿”出油氣難度極高,對測試封隔器的挑戰尤其重大。

2016年,西南石油工程公司選定井下作業分公司為研發主體,主攻“最難啃的硬骨頭”,研發高性能指標的小井眼測試封隔器。

當時,5吋半測試封隔器在國內外的最高耐壓差級別僅有70兆帕,隨著超深層勘探開發向縱深推進,封隔器的性能顯然不能滿足施工需要。“有無適用的測試工具,成為超深層效益勘探開發的前提和關鍵。”

放眼國外,哈里伯頓等國際油服公司采取技術封鎖,沒有可借鑒的工具研究成果緊迫的超深層勘探開發形勢時不我待,咽下“卡脖子”的“硬骨頭”,井下作業分公司破釜沉舟,迎難而上。

“沒有試驗場地,我們自己搞,沒有可借鑒的實驗數據,我們自己來。”數不清多少個通宵的論證和制圖,從簡單的單向液壓密封功能試驗井筒,到雙向高溫高壓密封試驗井筒,再到可調附加載荷的全尺寸封隔器模擬工況試驗井筒,并可滿足溫度300攝氏度、壓差160兆帕、附加載荷30噸的高溫高壓試驗系統,數年一個個難點被突破,終于建立了自己的實驗系統。

試驗系統的完成,揭開工具研發最漫長、最殘酷“試錯”的序幕。“試驗井升溫205攝氏度”“下放耐高溫高壓封隔器39號試驗樣機,坐封噸位20”“井口安裝完畢,操作人員離開試驗區,遠控開始階梯打壓,目標105兆帕……重復多次的試驗,意味著失敗了多次。

“你看這些,每一組對象都經歷過這樣的試驗,最長的一組將近100小時,但離我們的7天穩定時間還差3天。”幾個主研人員指著工具置物架上堆著的上百個破損膠筒,娓娓道出攻關組的研發初衷:“研發指標不可能妥協,現場施工更容不得一絲僥幸!不但要在極限工況下保持穩定工作,還要模擬整個施工工況,特別是做好超指標的破壞性試驗,才能讓研究成果和產品完全支撐超深井的測試,讓現場工程師放心使用。”

“三超井”現場  見證高端封隔器助力測試作業神奇

目光轉向現在,2023726日,四川盆地仁探1井測試現場,由該公司自主研發的直徑108毫米測試封隔器超高溫、超高壓現場試驗取得成功,填補了國內空白。

多年來,西南石油工程公司聯合勘探分公司精準聚焦、靶向發力,圍繞測試封隔器潛心研究,先后攻克工具結構、膠件材料研發和錨定機構設計等世界級難題,最終研制出全球首個直徑108毫米、耐溫235攝氏度、工作壓差105兆帕的測試封隔器。

在仁探1井,這個測試封隔器的現場試驗結果令人振奮:在座封井深7841米、井溫180.1攝氏度的條件下,成功完成壓差105兆帕、酸壓和壓差70兆帕震蕩試驗,一個世界首創就此誕生!

近年來,在一個個“三超井”現場,像這樣成功的高端封隔器應用成功的案例,不在少數。

2018年,川深1井現場。高性能指標的小井眼測試封隔器——XCHTP-1封隔器工具成功完成組裝下入、坐封、驗封等作業,在高壓、高溫條件下,配合酸化作業時間長達2小時38分鐘,填補了國內外5吋半高溫高壓測試封隔器產品空白,突破重大裝備技術瓶頸,為四川盆地9000米超深儲層的勘探開發提供了強力的科技支撐。

技術瓶頸突破,不勝枚舉。

——成功研制出直徑108毫米、直徑112毫米系列測試封隔器,最大工作溫度235攝氏度、最大工作壓差105兆帕、耐硫化氫濃度20%,充分滿足極限工況下連續穩定7天以上的使用要求。

——成功解開超深、超高溫、超高壓酸性氣井采用小尺寸尾管完井時,國內外可取式封隔器產品性能難以滿足測試需求的難題。

——XCHTP系列耐高溫高壓測試封隔器在CS1井、YS6APR三聯作測試大顯身手,填補了超深酸性氣井小尺寸測試封隔器的行業空白,為深層、超深層氣藏勘探評價提供了關鍵技術支撐

近日,習近平總書記在《求是》雜志發表重要文章《加強基礎研究 實現高水平科技自立自強》,再次對科技創新工作提出了新的要求,西南石油工程公司和勘探分公司將繼續通力配合、奮力攻堅,努力按照守初心、擔使命、找差距、抓落實的要求,把主題教育的成果體現到具體工作中,把科技進步的足跡,邁得更加堅實而有力!

 

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