高温+高压“大炼炉”里采油气——记南海高温高压钻完井关键技术和研发与应用

来源:中国海洋报   发布时间:2018-04-10 10:55:48 

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■ 本报记者 纪岩青


  3月3日,位于我国南海西部莺琼盆地乐东区块的又一口超高温高压井开钻,这是南海高温高压钻完井技术的应用与验证。

  该套技术对于勘探开发我国南海深层油气、推进南海万亿大气区体系建设具有重要意义。“南海高温高压钻完井关键技术及工业化应用”因此荣获2017年度国家科学技术进步奖一等奖。



南海超高温高压油气储量大、开采难


  南海是我国海洋石油起步的地方。那里被形容为油气资源储藏的一块“甜点”——《全国油气资源动态评价》显示,我国南海油气资源量高达350亿吨。

  同时,这又是块“硬骨头”,因为在350亿吨油气资源中,有15万亿立方米的天然气蕴藏在高温高压区域。

  高温高压,业界称之“猛于虎”,在国际上也是难题。全球最早发现的高温高压气田——位于北海挪威海域的古德龙气田,就是由于钻井难度太大,直到将近40年后的2014年才正式投产。德士古(Texa-co)和英国石油(BP)两大巨头于1981年在英国北海发现高温高压油田,也由于技术所限,直到16年后的1997年才有了第一口井。

  我国南海地处欧亚、太平洋和印澳三大板块的交汇处,与美国墨西哥湾、英国北海为全球三大海上高温高压海区。

  中国海油南海西部石油管理局总工程师李中介绍:“南海的温度、压力更高。地层最高温249℃,压力系数2.38,相当于1平方米的面积承受1.25万吨的重量,而且南中国海台风频繁,地层中二氧化碳含量很高。可以说,南中国海高温高压区是一个名副其实的‘大炼炉’。”

  “与常规技术相比,开发海上高温高压油气田,技术条件要求极为苛刻。”中国海油高温高压首席工程师李炎军说,此次在南海完成测试作业的高温高压探井,温度接近200℃,井底压力接近1000个大气压,相当于1万米水深的压力,是全球业界公认的油气勘探开发禁区。这么大的勘探开采难度,如果没有相应的技术,就意味着我国南海有1/3的油气资源难以利用。


四大难题让国外公司望而却步


  上个世纪80年代,为了开发南海高温高压油气资源,我国曾先后引进英国石油等6家跨国石油公司,10年内在南海钻探了15口井,但都因为技术难度太大而失败。

  “南海高温高压区域油气勘探面临四大难题。”李中分析,一是如何精准预测异常压力。高压的成因很复杂,钻井前的压力预测误差大,井身结构设计无法“量体裁衣”,再加上作业时地层压力难控制,极易造成溢流井漏甚至井喷,井眼的报废率高达30%。二是如何保障井筒安全。受到地层二氧化碳含量高的腐蚀影响,井筒泄露风险较高,一不小心就可能给钻井平台

  造成毁灭性的灾难,而这一问题全世界尚未有效解决。三是如何确保测试成功。由于海上平台空间狭小,再加上受到台风、冲蚀、震动等影响,测试作业风险高,成功率低,据统计,在对海上高温高压井的测试中,作业成功率仅有56%。四是如何实现优质高效。海况恶劣、地层复杂,高温高压钻井作业周期长、成本高,“即使打得了,也打不起”。


20年卧薪尝胆突破关键技术


  南海高温高压储量是我国能源重要的战略接替。在国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”确定的“十二五”期间重点实施的内容中,就包括“攻克非常规天然气高效增产”“研制深水油田工程支持船”等。

  外国石油公司离开后,中国海油以国家重大科研专项为依托,与国内石油院校、企业共同攻关。

  经过20多年的反复研究和实践,2010年我国终于突破了高温高压钻完井关键技术:在地质认识方面,创新了高温高压天然气成藏理论,确定位于我国南海的莺琼盆地蕴藏着丰富的天然气;在钻完井技术方面,形成了多源多机制压力精确预测、多级井筒安全保障、多因素多节点测试、优质高效作业等四大创新技术,破解了“噩梦”般的四大难题。经实践检验,四大技术的11项关键技术里有8项世界领先或处于前列。

  李中说,所有技术突破最后归结于一点——优质高效作业,也就是“既要打成井,更要又好又快地打井。”以最关键的作业工期为例:国际同行海上高温高压单井作业平均175天,我们仅需52天。对于日费动辄以百万元计、甚至以几百万元计的海上钻井平台来说,这意味着什么,不言自明。

  运用这一技术,中国海油在莺琼盆地中深层先后于2010年、2012年、2015年发现了东方13-1、东方13-2、乐东10-1等5个高温高压气田,打开了一扇通往南海油气“宝藏”的大门,我国也由此成为继美国之后全球第二个具备独立开发海上高温高压油气能力的国家。不仅如此,该技术的成功加快了我国海洋石油工业从浅海走向深水的步伐,也使我国向世界提供了一份完整的高温高压区天然气开发的“中国方案”与“中国智慧”。

  目前,该技术在国外高温高压区块48口井中应用成功,其中美国墨西哥湾8口、英国北海7口、伊拉克米桑18口。这套技术在国内外的全面应用,实现了直接经济效益216亿元,间接经济效益3565亿元。


查看原文:http://epaper.oceanol.com/shtml/zghyb/20180409/72701.shtml

 


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