7月14日，涪陵頁巖氣田焦頁18-10HF井，江漢石油工程鉆井一公司創(chuàng)新研制的高性能水基鉆井液體系，在涪陵工區(qū)首次成功應(yīng)用，完成長(zhǎng)達(dá)1378米的水平段施工，在綠色鉆探的道路上邁出了重要一步。
用水基鉆井液替代傳統(tǒng)的油基鉆井液，江漢石油工程鉆井一公司已經(jīng)進(jìn)行了5年的艱難探索。
為油找“替身”
西南地區(qū)多雨，在這里打井的鉆井人尤其怕下雨。
“除了塌方、泥石流等自然災(zāi)害，井場(chǎng)存放的油基泥漿藥品也是我們關(guān)注的重點(diǎn)。”鉆井一公司50805JH鉆井隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)劉陽說，除了做好遮蓋防護(hù)，他們還要加密巡檢，以免因藥品泄露造成環(huán)境污染事故。
泥漿即鉆井液，被稱作鉆井的“血液”，在國內(nèi)頁巖氣勘探中，鉆井施工三開水平段使用油基泥漿，已經(jīng)是行業(yè)慣例。“水平段巖層非常脆弱，對(duì)鉆井液的封堵和潤滑性能要求很高，油基泥漿恰恰具有這兩方面的特性。”鉆井一公司副總工程師周超群說，涪陵頁巖氣田打井500多口，均是采用這一做法。
油基泥漿在帶來施工便利的同時(shí)，同樣帶來諸多挑戰(zhàn)，其基礎(chǔ)配方是柴油，無法進(jìn)行生物降解，所以施工過程中要嚴(yán)防泥漿落地，環(huán)保壓力很大。
不僅如此，油基泥漿作為?；?，后期處理也很麻煩，一口井一般會(huì)產(chǎn)生約400噸油基鉆屑，而且隨著涪陵二期產(chǎn)建的推進(jìn)，超深井超長(zhǎng)水平段井越來越多，每口井的油基鉆屑處理量會(huì)進(jìn)一步增大。涪陵工區(qū)目前已經(jīng)建成了2個(gè)油基鉆屑處理廠。
綠水青山就是金山銀山。“為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，我們從2014年底開始了新的泥漿體系研究。”江漢石油工程公司首席專家游云武表示，四川盆地是我國頁巖氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)，要徹底解決這一環(huán)保難題，必須找到油基鉆井液的替代品。
水的“變形計(jì)”
在鉆井一公司鉆井液創(chuàng)新工作室里，上百個(gè)藥劑瓶一字排開。技術(shù)人員趙素娟從中選出一種，小心地取樣、稱重、記錄，然后開始調(diào)配。
2015年初，由鉆井一公司專家和技術(shù)人員組成的攻關(guān)小組，經(jīng)過調(diào)研和論證，確定了高性能水基鉆井液的研發(fā)思路。
在 2000多米深的井下，壓力會(huì)達(dá)到25兆帕以上，溫度 100—150 攝氏度，讓水具備油的潤滑特性，幫助鉆具在井下快速前進(jìn)，絕非說說那么簡(jiǎn)單。
“首先要解決水基泥漿潤滑、封堵等關(guān)鍵問題，這就需要找到合適的處理劑和最佳配比。”趙素娟說，幾十種處理劑，每一種又有多個(gè)類別，哪怕是一毫克的差別都會(huì)使性能產(chǎn)生變化。這就如同26個(gè)英文字母，可以組合成無數(shù)個(gè)單詞，要找到最合適的那個(gè)，難度之大可想而知。
在經(jīng)歷了上千次試驗(yàn)之后，技術(shù)人員終于找到高效潤滑劑和減磨劑這對(duì)好搭檔，在160度的高溫下，潤滑系數(shù)降低率達(dá)到86.66%。
頁巖層內(nèi)存在細(xì)小的裂縫，鉆井時(shí)又會(huì)產(chǎn)生新的孔隙，“封堵劑里的粒徑越小，對(duì)微裂縫的封堵效果就越好。”該公司鉆井液高級(jí)技師陳長(zhǎng)元表示，直到去年初，他們才找到一種合適的納米級(jí)封堵劑，“它只有一根頭發(fā)絲的萬分之一大小，在鉆頭破巖時(shí)就能迅速進(jìn)行封堵，嚴(yán)絲合縫。”
經(jīng)過不懈努力，去年7月，鉆井一公司終于研制出2.0g/cm3的高密度水基鉆井液，去年10月份在中石油陽105H1-2井中成功應(yīng)用，在固相含量超過50%的情況下，仍然能像牛奶般自如流動(dòng)，而且經(jīng)過測(cè)試，抗高溫、無毒、環(huán)保，能夠滿足長(zhǎng)水平段頁巖地層鉆井需求，為下一步完善推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
綠色鉆探“利器”
涪陵氣田地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，今年6月，焦頁18-10HF井被確定為氣田首個(gè)應(yīng)用水基鉆井液的試驗(yàn)點(diǎn)。
該井是一口大三維井，井眼軌跡復(fù)雜。水平段位于五峰組，可鉆性、穩(wěn)定性差，與實(shí)驗(yàn)室制成的小樣不同，現(xiàn)場(chǎng)泥漿配比動(dòng)輒幾十噸至上百噸，水基鉆井液作為一次全新嘗試，能取得成功嗎?
“光是方案論證會(huì)，我們就開了7次。”在現(xiàn)場(chǎng)駐井的公司鉆井液專家劉浩冰說，他們針對(duì)涪陵地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良和完善，研制出配套的高性能水基鉆井液JHGWY-1體系，具有強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵、強(qiáng)潤滑、低失水的特點(diǎn)。
該井 6月14日開鉆，技術(shù)人員全程駐井，每打一米，都要記錄摩阻、扭矩、鉆時(shí)、巖屑數(shù)據(jù)，然后傳回江漢的工作室同步分析。陳長(zhǎng)元說，這樣的數(shù)據(jù)累計(jì)超過上萬個(gè)。
施工過程中，曾三次遭遇雷電暴雨導(dǎo)致停電，鉆具在地下靜置十幾個(gè)小時(shí)，憑借水基鉆井液良好的性能，始終保持了井壁穩(wěn)定。7月4日凌晨5:30，焦頁18-10HF井僅用時(shí)19.98天，順利完成三開施工任務(wù)，水平段機(jī)械鉆速同比提高28%。
對(duì)于水基泥漿帶來的好處，鉆井施工人員無疑擁有發(fā)言權(quán)。“以前使用油基鉆井液，沉砂含油，掏罐要用鐵鍬鏟，一個(gè)星期才能掏完。”劉陽說，“現(xiàn)在用水基鉆井液，沉砂可以直接用水沖，一天就完成了。”
綠色能源綠色開發(fā)。“該井的成功鉆探，進(jìn)一步證明了高性能水基鉆井液在頁巖氣水平井施工中具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色鉆探具有重要意義。”游云武說。
