文/余麗雯 張艷妮 郭知龍
從工具研發、性能測試到現場施工,皆可見江漢石油工程公司自主創新迸發出的力量。

●全力攻關,井下測試技術不斷突破。 供圖/江漢石油工程公司

“試驗成功,可以進行現場應用了!”隨著HPHT封隔器從試驗井筒緩緩起出,中控室的檢測系統上顯示出3道曼妙的曲線,研發負責人郭知龍長舒了一口氣。這意味著中石化江漢石油工程公司自主研發的204℃/105MPa等級小井眼永久式封隔器獲得成功,意味著高溫高壓油氣井類型完井作業將擺脫對進口封隔器的依賴。
從上世紀80年代末入疆,江漢石油工程公司井下測試公司依托西部深層、超深層復雜油氣勘探開發,堅持自主創新,隊伍規模和技術能力持續突破,用30年時間打造了中國石油石化測試第一品牌。
有種說法,把油氣比作老虎。鉆井將老虎喚醒,用泥漿將它們關在地下,而地層測試則是將老虎放出地面,遛一圈,摸清它的脾性(地層產量、液性),再把它關回去。
“井下工具好比拴住老虎的鐵鏈。”江漢石油工程公司測試專家唐永祥在新疆從事高溫高壓測試完井技術研究20多年。他介紹說,塔里木盆地油氣勘探開發是一道世界級難題。順北油田目的層平均埋深7500米,最深已經超過9000米,具有超深、超高溫、超高壓、高含硫的特點。井下工具如果出問題,“老虎”掙脫鐵鏈而出,后果將不堪設想。
永久式封隔器是完井作業不可或缺的核心工具。長期以來,國內小井眼V0等級永久式封隔器指標停留在177℃/70MPa。“一些‘三高一超’的氣井,只能買進口工具回來施工。”唐永祥說。
為了解決這一“卡脖子”問題,江漢測試研發團隊從兩年前就開始了“一款適用于5 1/2″規格套管的204℃/105MPa、V0設計等級的永久式液壓完井封隔器”的研發攻關。
打破國外壟斷,絕不是一件容易的事。700多個日夜,研發團隊經過海量調研、結構設計、材料篩選、性能測試……從圖紙到實物,每個關鍵部件的“變現”,都是一座座橫在研發者面前的高山。
就拿封隔器上的卡瓦來說,良好的錨定能力需要卡瓦的材質非常硬,另一方面易鉆磨性則要求其材質柔軟。“又軟又硬的材料,實在讓人無從下手!”回憶起當初的一籌莫展,郭知龍感觸良多,“但好在知道自己要什么,朝著目標去干就是了。”
強大的目標感和執行力,給了研發團隊直面困難的勇氣。他們通過大量查閱文獻資料,與材料領域專業人員討論研究、反復實驗,最終采用了一種較為軟的合金材質,通過特殊的表面處理工藝提高了材料表面的硬度,實現了基體軟、表面硬。
目前,公司研發團隊研制的SSCJMR封隔器、SSC-DA雙通道常閉閥等12種井下作業關鍵工具均已大規模應用于現場,有效解決了超深井井筒準備周期長等工程作業上的疑難雜癥,獲得了業主的好評。
在XHY1-1H井測試現場,施工人員在泵車上每隔15分鐘匯報1次壓力,密切監測壓力變化趨勢,精準控制好工具下放速度。
經過72個小時的奮戰,終于完成了替液、封隔器坐封全過程。“這款新產品通過我們檢測中心的‘大考’,大家心里更有底了。”現場技術人員表示。
塔里木盆地復雜的地質條件和苛刻的井況工況使得井下工具失效頻發,造成作業周期延長、成本增加、井控風險增大。問題的出現主要是由于井下工具種類多、新工具前期試驗不充分,以及工區缺乏完善的檢測手段。國內測試行業急需一個權威的井下工具檢測機構。
2018年10月,江漢石油工程公司高溫高壓井下工具檢測中心應運而生。檢測中心擁有目前國內最高檢測指標:氣壓140兆帕、液壓210兆帕、溫度260℃,處于國內一流、國際領先地位。
“檢測中心為我們自主研發提供了極大的便利。”郭知龍表示。HPHT封隔器的研發過程中,在檢測中心測試了56次。“如果要送到國外的檢測機構,不僅時間成本和經濟成本大大提高,而且有技術泄密的風險。”
除了支撐公司工具自主研發和現場施工外,檢測中心還為塔里木盆地兩大油田提供技術支撐,開展四新工具評價以及現場施工問題的工藝驗證。
塔里木油田重點探井迪探2井采用分段壓裂新工藝,可溶橋塞和易鉆橋塞都是最新定制的。業主找到檢測中心,要求對橋塞的耐溫耐壓性能進行檢測。為此,中心自主設計了可溶橋塞試驗裝置,完成了12樣次橋塞評價,優選出了符合標準的橋塞,保障了迪探2井的順利施工。
2021年,檢測中心累計開展各類評價25樣次,完成工具檢測169樣次。成立3年來,中心不斷發展完善,先后獲得CNAS、CMA授權,是國內唯一取得“雙認證”的實驗室,制定了《地層測試工具性能檢驗技術規程》,為測試工具評價提供了理論依據,占領測試工具評價技術制高點,牢牢掌握了行業話語權。
2021年11月,在順北油田某重點風險探井,進口封隔器打了敗仗。業主找到了井下測試公司。
井下測試公司測試專業技術副經理王琮琳帶著隊伍來到現場后,看到的是從井底起出的破損不堪的進口封隔器。他和團隊總結出失敗的原因:這種封隔器的結構不適應泥漿環境,另外施工人員在現場替漿操作時壓力和排量控制不當,造成封隔器膠筒刺壞無法密封。
二次施工壓力倍增,他們只有背水一戰。
針對這口井井筒不穩定,鉆完井期間多次溢流,鉆遇漏失量大,泥漿性能不穩等難題,他們優化酸壓完井管柱,降低泥漿對封隔器的坐封影響。通過內防噴手段降低井控風險,優化油管灌液工藝,最終坐封一次成功。業主高度評價江漢的封隔器“下得去、封得住、測得成、起得出”。
“除了工具的可靠性外,現場操作至關重要。”王琮琳表示。他們之所以成功率高,是因為對各種復雜情況“見得多了”。
在西北工區,“江漢測試”的金字招牌深受各業主方認可,大多數重難點井點名讓他們去干。2021年,該公司測試作業施工成功率100%,創下橋塞坐封位置最高溫度、RD/RDS閥最高承壓、裸眼封隔器最大下深等9項行業紀錄。
從工具研發、性能測試到現場施工,井下測試公司立足自主創新,以高端工具研發、產業鏈拓展為主要發展方向,全面提升市場競爭力,實現特色發展。截至目前,測試專業已經取得國家專利授權32項,2021年累計施工630井次,完成產值同比增長40%。