□ 文、图/特约记者 翟文尚
超越总是在风雨中—亚洲第一深井—马深1井钻探纪实
□ 文、图/特约记者 翟文尚
2016年3月6日,中国石化郑重宣布:中国石化重点探井马深1井顺利完钻,完钻井深8418米,创亚洲第一超深钻井纪录。
业内评价:“马深1井为国内超深井钻探积累宝贵经验,标志着中国石化超深井钻井工程技术跨入世界领先技术行列。”
近几年中国石化部署的超过7000米的井位少之又少,而要打马深1井,作为川东北又一口1字号超深井,其背后所蕴含的勘探意义和市场价值不言而喻。而作为近水楼台的中原西南钻井分公司而言,坐落在四川省通江县的马深1井,他们是志在必得。
因为,早在4年以前,该公司就凭借敏感的触觉及时捕捉到了市场信息。为此,他们将原有的7000米全电动钻机和配套设备一次性升级为9000米电动钻机;又从中国石化申请到一个十分吉利的队号:90106ZY钻井队。
在整个云贵川渝地区,这是唯一一台9000米全电动钻机。也就是说,按照它的施工能力,所有9000米之内的井,无论难度系数多么大的探井、开发井和水平井,无论是常规勘探还是非常规设计,无论是石油勘探还是天然气开发,它都能干。毫无疑问,这是一台超级“金刚钻”。
可是,超级“金刚钻”究竟能不能拿下高难度“瓷器活”呢?
机会说来就来。
2012年2月,中国石化西南油气田在元坝区块部署了一口超深水平井—元坝101-1H井,设计井深7899米,井底最大位移1145.92米,最大井斜85.69度。论难度,这口井在整个元坝气田堪称“大哥大”级别。90106ZY钻井队中标之后立即投入施工。2012年2月27日开钻,2015年3月13日,元坝101-1H井安全高效完钻,4月20日,顺利完井。
2015年9月24日,新华网报道:“元坝101-1H井,创超深水平井井深7971米最深世界纪录。在开发建设中,中国石化攻坚克难形成了一系列技术创新,如生物礁发育模式及精细刻画技术、水平井优化部署技术、超深水平井钻完井和储层改造技术等等,同时,实现了部分关键工具、材料的国产化,从而大幅度降低了开发成本。”
其实,“创超深水平井井深7971米最深世界纪录”只是诸多纪录中的一项,这个纪录的背后还隐含着另外9项钻井高指标。元坝101-1H井钻井工程获评“优秀钻井工程”和“优秀钻井资料”双优工程。
可以说,90106ZY钻井队也因此一战成名。
但是90106ZY钻井队角逐马深1井的投标并不可掉以轻心。在整个石油行业进入寒冬季节、相当一部分钻井队都停工待命的紧要关头,面对天上突然掉下来的这么大一块“馅饼”,哪个不争?谁家不抢?有备而来的,中原人依靠90106ZY钻井队精良的装备和优异的业绩,依靠克服困难的技术方案和雄厚的后勤支撑,还赢得机遇再次降临,一把将马深1井搂入怀中。
“中标马深1井可把井队高兴坏了—终于又抱了个金娃娃!”可是,当平台经理李文兵拿到施工设计时,却愣住了:二开直径444.5/406.4毫米的大井眼进尺要钻到4295米!特殊的非常规设计让大伙心里没了底—难道这又是个烫手的山芋吗?
还没等井队回过神儿,公司指令搬迁。军令如山倒,开弓没有回头箭。管它是“金娃娃”还是“烫手的山芋”,既然干了,就必须干好。
2014年5月25日,马深1井搬迁正式开始。
大巴山腹地,峰峦叠嶂,山河纵横,那里的山比普光大,那里的河比涪陵深,山路崎岖,地势险要,交通极为不便。搬家的货车司机说,从通江诺水河岸边到达海拔760米的马深1井井场,需要转22道弯。
在四川打井难,在四川打超深预探井更是难上加难。通南巴构造带地质状况异常复杂,上部井眼尺寸大并且水层分布不均,气体钻井受限;下部地层坚硬可钻性差,井涌、井漏、井塌矛盾突出,并且富含硫化氢,最高温度预计达到200摄氏度,井底压力145兆帕,世界级的施工难题比比皆是,挑战可想而知。
公司经理徐泓来到现场,给大家加油:“我们一定要以舍我其谁的霸气和敢于创新的勇气,坚决打赢马深1井攻坚战,没有中原铁军啃不了的‘硬骨头’!”
干!干!干!开弓没有回头箭。
2014年6月8日,90106ZY钻井队破天荒地使用直径914.4毫米钻头导眼开孔,2014年6月15日18:00采用直径660.4毫米钻头第一次开钻。也就是说,一开井眼直径为660.4毫米,换算过来为66.04厘米,比两个成年壮汉的腰还要粗!
公司按照“单井突破”的提速工作思路,采用了大扭矩低转速螺杆+PDC钻头、旋冲钻井、涡轮+孕镶金刚石钻头、复合钻头和泡沫钻井等多项新技术,逐项突破钻井技术瓶颈,钻井速度得到了大幅度提高,达到了预期的提速目标。
在一开钻进施工中,马深1井连创中国石化直径660.4毫米井眼泡沫钻最深(893.66米)、机械钻速最快(5.14米/小时)、钻井周期最短(16.83d)等三项钻井新纪录,实现了开门红!
在二开直径444.5/406.4毫米,大井眼钻进要打到4295米,裸眼段长达3344米,这在中国石化钻井史上是第一次!不仅井眼大、裸眼段长,而且还面临着大井眼携砂困难、井壁不稳易坍塌、易漏失等难题,同时井队还必须解决因钻遇地层多、岩性变化频繁而导致的钻速慢的问题。
为了突破这些技术瓶颈,井队首先使用空气泡沫钻,可惜的是由于地层出水,被迫转为泥浆钻。这时离二开设计井深还有1000米,对比提速提效目标,平台经理李文兵有点着急。敢于亮剑,更要敢于挑战。在技术专家的指导下,井队大胆使用PDC加大扭矩低转速马达钻进,平均机械钻速达2.17米/小时,同比邻井机械钻速提高4倍以上。使用孕镶+涡轮高于须家河组平均机械钻速1.65倍,高于使用常规牙轮的2.11倍,是混合钻头的1.37倍,提速效果明显。
然而,困难远比预想得多,“拦路虎”又来了。
在钻井设计上,马深1井四开设有洗象池群地层,这正是马深1井的非常规之处。洗象池群地层的特点是胶结致密,岩性软硬交错频繁,钻进时快时慢、憋跳钻严重,很容易造成钻头先期严重损坏。在实钻中,单只钻头进尺在10-15米,平均机械钻速仅为0.5米/小时。井队在洗象池群组起出的一只复合钻头,外径磨损直径多达2厘米,基本上已经成了“和尚头”。公司主管技术的陶现林副经理感叹地说:“幸好你们起钻及时,这个钻头如果再打,很可能磨断落井,后果难以预料!”
是啊,7000多米深的地下、这么大的井眼,一只小小的钻头,真要打捞起来,无异于海底捞针。
在川东北打井,井控安全永远是井队的头等大事。
在硬件方面,90106ZY钻井队的所有井控装备都按要求进行精心安装和严格试压,泥浆储备罐多达38个,轻浆重浆共计1800立方米,为井控工作提供绝对保障。软件上,钻井队以练为战,把每次井控演练都当成实战操作,确保指令准确,动作标准,操作到位。在流程上,三岗连环,严格落实井控方针。
但是,钻井毕竟是高风险。“狼”真的是会来的。
2015年7月30日,马深1井四开钻至龙王庙组7354.61米时,坐岗人员测出溢流0.5立方米,此时正在钻台上检查工作的井控专家周喜勇马上下令关井。井队立即启动应急预案,班组成功实施关井作业。
溢流发生后,甲方领导和公司经理徐泓、井控专家陶现林等都在第一时间赶到井场,指挥抢险。马深1井龙王庙组储层深度深达7291米,井底压力大,导致钻井液密度窗口窄,在压井过程中极易发生井漏。谁知,屋漏偏逢连阴雨,马深1井在压井过程中还就是发生了严重漏失!
这就是钻井人最为担心的“上吐下泻”。专家组迅速成立了压井指挥小组,连夜讨论方案、制定措施。为保证压井抢险一次成功,西南钻井分公司连夜调集机关干部、项目部人员和附近兄弟钻井队等40余人奔赴现场抢险。
公司调度室和物资供应站紧急组织100吨堵漏材料和抢险物质连夜上井;中国石化西南地区三大应急救援中心迅速行动—元坝出动!普光出动!焦石坝出动!
加重!加重!加重!
压井!压井!压井!
经过116个小时连续奋战,2015年7月31日17时15分,马深1井出口与入口的钻井液密度基本平衡,压井终于成功。
事后,勘探分公司领导说:此次溢流是突然钻遇高压低渗含气水层引起,多亏及时发现,关井果断。在险情面前,中原铁军所体现出的团体作战能力和技术实力很强,1字号井交给中原,我们放心!
马深1井二开裸眼段长达3334米,采用444.5/406.4毫米钻头,井眼容积大,钻井液循环量最高达700立方米,遇到钻井液量大难处理、井壁易垮塌、膏岩层易污染三大难题。
针对这些难题,他们通过室内实验—其他井现场应用—改进完善—再实验—再应用—再完善,为了零点几个百分点的误差,常常需要一个又一个白天和黑夜的交织与煎熬,最终掌握了添加合适浓度的钙离子含量,成功研发出防塌钻井液体系。
在马深1井五开到完钻井深8418米,甲方设计钻井液体系时应该按照195摄氏度考虑,而现有的大部分材料均不能适用于该温度条件。为此,公司先后与中国石化工程技术研究院的杨小华博士和西南石油大学牛光州教授取得联系,在北京、成都和井场三地开展联合技术攻关。公司设计了两种材料所需要的指标与性能要求,再请两家技术单位进行研制生产,最终在现场取得成功应用,有效地解决了钻井液的抗高温问题及超深井段井壁稳定问题。正是因为高性能钻井液“保驾护航”,马深1井施工周期600多天,生产时效100%,全井井眼轨迹优良,固井一次合格率100%,电测一次成功率100%。
可以说,马深1井的成功钻探,不但是中原人不懈追求技术创新、技术进步、领军钻井的一个生动标杆,更是中国石化整个技术力量的大聚合、大集成、大展示。
紧锣密鼓之中,马深1井继续向地壳深处钻进。
2015年7月22日,马深1井钻进至设计井深设计井深7260米,目的层:下寒武统龙王庙组储层。之后,为了彻底摸清地下情况,勘探分公司四次下达加深钻探的通知,马深1井从7260米到7390米再到8280米,直到最后目标井深8418米,目的层:震旦系灯影组二段。
马深1井不断加深的背后,是中国石化地质专家热切渴望对地层进一步增加新的评判,尤其是进入主要目的层灯影组之后,为落实该地层储层物性、含气性、提高对川东北通南巴构造带马路背构造高部位灯影组的认识,甲方要求增加5次取心作业。这5筒心全部在8000米以下,断断续续分布在8053米—8377米,也就是说,90106ZY钻井队要在如此深的地下小心翼翼地“抠出”一节又一节岩心来,这功夫着实比绣花还要难。最后,在灯影组破碎地层取心5筒,进尺12.25米,心长8.03米,平均收获率65.55%,满足了甲方的要求,为地质学家研究这个构造含气情况提供了极其宝贵的地下实物资料。
2016年1月,四川,通江,诺水河碧绿如带,完全没有了夏季的汹涌咆哮,温柔而安静地潺潺着。石船山上,90106ZY钻井队的队旗依旧在高高飘扬,在蓝天白云的映衬下,那鲜红更加明亮。我们的钻机依旧在山两侧深邃的山谷里回响。
2016年1月22日,太阳隐隐,夜幕降临,倦鸟归巢。傍晚时分,山野中的这群中原人却格外兴奋。钻台上司钻房内,一班司钻胡鹏稳稳地操纵着刹把手柄,钻具一点一点下探,指针在缓慢地移动:8417米、8417.5米、8417.8米、8418米。可到底啦!胡鹏微微舒展眉头,抬头看,时针正好指向20:30。一直站在身后的平台经理李文兵、党支部书记董温杰和甲方钻井监督刘绍成相视一笑,几个人紧紧地握了握手。
技术员汤分周翻开工作日志本记下:马深1井钻井周期593.52天。
至此,马深1井安全完钻。
马深1井全井安全无事故,刷新了5项中国石化钻井指标记录和6项区域指标。中国石化指标是:
—三开中完井深6204米,直径273.1毫米技术套管下深6203.5米,创中石化直径273.1毫米技术套管下深最深纪录;
—四开中完井深7699米,直径193.7毫米套管下深7699米,创中石化直径193.7毫米套管下深最深纪录;
—完钻井深8418米,刷新亚洲第一超深钻井纪录;
—完井直径146.1毫米尾管下深8418米,创中国石化直径146.1毫米套管下深最深纪录;
—取心井段最深8377米-8377.3米,创中国石化取心井段最深记录。
十一项钻井高指标牢牢锁定亚洲第一深井的荣耀。
2016年6月22日,农历夏至。四川通江依旧是万里晴空,20多天没有下雨了,石船山上骄阳似火,两侧山谷里飘过来的风也都是热辣辣的。马深1井现场欢声笑语,《我为祖国献石油》《今天是个好日子》等优美雄壮、悦耳动听的歌曲播放着。工人们全部换上了崭新的红工衣,每个人的脸上都洋溢着幸福和喜悦。
上午9时,在马深1井创亚洲第一深井纪录立功授奖会上,作为马深1井施工突出贡献的集体,中原石油工程公司西南钻井分公司90106ZY钻井队被授予“集体一等功”;陶现林、马洪会、李文兵、汤分周等14人分获个人一、二、三等功。
中国石化勘探分公司总工程师李真祥说:“马深1井的工作是标志性的,在南方勘探钻井史上具有划时代的意义。上部大井眼高研磨性地层提速、深井段工艺优化、全井优化钻井达到了探区最好水平。”
“标志性”和“划时代”。六个字,或许,马深1井的意义就在于此。
当井队庆功时,我的记忆一下子被拉到了2001年的11月3日—普光1井开钻的日子。就是这支队伍,当时的队号是7019钻井队。此后奉命改为70128ZY钻井队,现在叫90106ZY钻井队。时光荏苒15年,这支队伍人员换了一茬又一茬,不但保存了普光1井时代的骨干,更让人惊奇的是,优良的队伍作风和过硬的管理,以及敢打善战的血性仿佛刻在每个人的心中。精、气、神历久弥新!大约,这就是中原铁军精神的熏陶罢。15年的光阴,中国石化“功勋钻井队”“金牌钻井队”、中原工程“标杆钻井队”“十佳工人先锋号”“三基建设示范基地”等诸多荣誉是对他们的褒奖更是对他们的鞭策。
没有比脚更长的路,没有比钻杆更深的井。
更远更高的油气发现之旅正期盼着他们整装待发、再次启航。
作者单位: 中国石化中原石油工程公司西南钻井分公司