“油基钻井液功不可没。”9月25日,刚完钻不久的威204H38-7井,较区块最短完钻周期减少4.73天,井深4985米,完钻周期54.96天,全程无复杂,钻井队技术员竖起大拇指。

  钻井液,是钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称,通常被称为钻井的血液。

  完成我国页岩气工程技术服务40%工作量的川庆钻探公司,自主研发高密度强封堵油基钻井液技术体系,突破了制约页岩气勘探的钻井液技术瓶颈,打破了外国公司技术垄断,使勘探成本大幅下降,页岩气勘探开发速度显著提升。

  成本高企怎么办

  “降成本,还是降成本。”在川庆钻探各类有关页岩气的会议上,听到最多的就是怎样实现页岩气效益开发。随着页岩气开发规模化和国家相应补贴、环保政策的逐步收紧,开发效益日渐微利化。页岩气要想实现效益开发,必须持续降低成本,走低成本可持续发展之路。

  从我国第一口页岩气井开始,油基钻井液就成为页岩气的必备技术,是绕不开的难题。钻井过程中,油基钻井液是成本大头。“以前国内没有掌握这项技术时,只有请国外公司。国外公司开什么价,国内油田公司都得接受。”川庆钻探油基钻井液技术体系主研人、川庆钻探二级专家李茂森直言。

  实现页岩气规模效益开发,关键核心技术的国产化、本土化才是上策。2012年开始,经过一年多努力,历经1万多套配方的室内高强度反复试验,川庆钻探最终形成了具有自主知识产权的油基钻井液技术,其性能与国外同类产品相当,塑化稳定性、流变性、封堵性等各项指标达到页岩气现场应用要求。

  性能相当,成本却大幅下降,国产油基钻井液成为中国石油规模效益开发页岩气的一把利刃。据川庆钻探钻井液公司统计数据显示,按照密度每立方厘米2.2克测算,国产油基钻井液成本比国外油基钻井液下降近20%。

  水平段越来越长怎么办

  川庆钻探自主研发的油基钻井液初期用在直井上。在四川广安、灌口、莲花山等构造须家河地层,应用油基钻井液,复杂时率大幅降低。在新疆油田霍101井、霍11井,分别只用了6.9天、4.75天快速穿越素有“死亡之海”之称的安集海河组。

  随着页岩气勘探开发进程不断加快,目的层水平段逐渐向2000米、2500米以上延伸,威远区块平均水平段长1842.8米,较前期增加347.8米,2000米以上的井达13口。长宁、昭通区块平均水平段长1828米,较前期1515米增加了313米。其中,YS112H12-1井水平段长2810米。

  “钻头要在二三十厘米宽的岩石孔道中穿行两三公里。如果孔道不稳定,钻井就不能顺利完成。”川庆钻探60001钻井队队长高鹏介绍,水平段增加一米,给钻井带来的难度就提升一倍,同时井壁稳定、井漏等复杂问题愈来愈突出,严重制约页岩气钻井提速。

  统计数据显示,井漏已成为制约页岩气钻井提速提效的瓶颈问题之一。川庆钻探研发的这套油基钻井液很好地解决了井漏问题,柴油基和白油基两大类强封堵油基钻井液技术及强封堵油基钻井液配套LCM堵漏技术等技术系列,利用独特配方,加入专门的防漏物质,成为防漏治漏首选。

  “页岩层像一页页的书页。这些书页轻薄却容易吸水,吸水后就容易垮塌破碎。如果用通常使用的水基钻井液,常常会使钻井井筒井壁垮塌、卡钻,不能顺利抵达油气层。”川庆钻井液公司页岩气项目经理部彭碧强坦言,页岩气钻井中70%以上的井眼问题是由岩层不稳定造成的。

  油基钻井液的主要介质是原油、柴油、矿物油,不会与页岩中的水敏矿物发生反应,也不会使岩层吸水膨胀,很好地保障了岩壁稳定。

  环保标准越来越高怎么办

  使用油基钻井液,就会产生油基岩屑。油基岩屑成分复杂,一般由油、水、钻屑、高分子化合物、其他杂质构成,这些物质通常难以在自然中降解。

  目前,根据地方环保局要求,川庆钻探采取的是现场甩干,回收有用成分,再将含油岩屑集中送到具有处理资质的指定处理厂进行无害化处理。今年年初以来,川庆钻探在页岩气勘探开发现场投入十多台甩干机,对钻井现场的含油岩屑进行初步处理。

  实际上,从开始使用油基钻井液起,川庆钻探就始终探索含油岩屑的处理技术。2014年,川庆钻探优选确定采用热脱附工艺橇装设备和萃取工艺橇装设备进行随钻处理。2015年3月,在威远和长宁区块建成油基岩屑深度处理装置并投产,资源化处理并回收油基钻井液或基础油,将岩屑的含油量降低至1%以下。

  处理后的岩屑,开展资源化利用实验,将岩屑固相作为水泥辅料和烧制建筑用砖进行资源化利用,彻底根除环境隐患。

  截至今年9月25日,川庆钻探使用自主研发的油基钻井液服务进尺40万米。在威远区块第二轮井,使用自主研发的油基钻井液,平均钻井周期仅63.1天,比第一轮下降28.1%。

  延伸阅读:国产化油基钻井液发展历程

  第一阶段:油基钻井液在低压储层的应用(1997年至1999年)

  为满足广安须家河低压储层的发现和储层保护,研究了密度小于每立方厘米1克的油基钻井液。

  第二阶段:水平井油基钻井液(2009年至2012年)

  在多个构造的水平井钻井中应用油基钻井液,初步认识了页岩地层垮塌的机理。

  第三阶段:油基钻井液技术合作阶段(2010年至2012年)

  通过与麦克巴、哈里伯顿合作,研发有土相油基钻井液和无土相油基钻井液。

  第四阶段:研发国产化油基钻井液(2012年至今)

  形成国产化强封堵油基钻井液特色技术。

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