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中国海油成功研发并推广随钻测井、旋转导向两系统

文章来源:中国海洋石油总公司  发布时间:2015-11-23

11月20日,自2014年11月成功在辽东湾首次海试一年以来,由中国自主研发制造的随钻测井系统(Drillog)、旋转导向钻井系统(Welleader)频频现身渤海湾,先后高质量完成渤海油田8口井的作业,两项技术的国际垄断被打破,也撬动了国外公司曾经高企不下的相关技术服务价格和一度全面封锁的产品技术。

作为系统和技术的研发与制造方——中国海油所属中海油田服务股份有限公司名副其实地成为世界第四家、全国首家同时拥有这两项技术并实现商业化作业的企业。他们是如何做到的?

他们为何走上自主研发之路?

旋转导向和随钻测井两套系统是油气行业在定向钻井、随钻测井技术领域的两大“撒手锏”,代表着当今世界钻井、测井技术的最高水平,是进行超深井、大位移井等高难度定向井作业的利器。

近年来,随着国内外大部分油田相继进入开发后期,而新探区大部分都处于特殊地质环境,勘探开发难度和成本增大。为了提高油气采收率、降低油田整体开发成本,超深井、大位移井、多底井等特殊工艺井技术相继出现,而旋转导向技术和相配套的随钻测井系统成为钻成这些高难度井眼轨迹井的关键技术。

仅以定向井为例,目前全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成,其优势在于能够实时控制井下钻进方向,实现类似于“3D版贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整,一趟钻贯穿分布在“三维”区域内的目标地层,甚至可以让直径0.2米的钻头在0.7米的薄油层中横向或斜向稳定穿行,实现一趟钻横向移动1000米以上位移的水平井作业。这种精准制导对最大化开发油气田资源具有重要价值。

旋转导向系统能够在地下几千米完成钻井作业,离不开随钻测井系统的“导航指路”。随钻测井系统能够随时将钻进沿途的井下地质数据反馈至地面,由测井工程师完成即时的信息处理和命令传达,相当于为井下设备加装了“千里眼”。

两套系统并肩作战,能够实现真正的地质导向功能,实时根据钻遇地层调整井眼轨迹,可极大提升油层钻遇率,是大幅降低油气田开发成本、高效开发海洋油气资源的重要法宝。然而,当时中海油服在这两套系统上只能受制于人。

“对中海油服而言,我们当时面对的是完全加密的技术封锁和从不出售的产品垄断。”中海油服油田技术事业部(下称油技事业部)总经理余峰说。

20年来,国外在这一领域的研究已具有较高水平,但那时出于垄断需要,国外拥有核心技术的几家大公司,都是只提供日租金高达数万美元的技术服务,而不出售产品。

业界普遍认为,要完全自主研发旋转导向技术难度大、风险高。但是,如果走集成创新、以系统点的突破来研发替代型的国产产品,会因为国外系统升级换代过快导致国产化的某些部件跟不上新系统而无法适用。由此,自主研发独立系统成为不得不走的“华山道”。

他们凭什么能快速成功?

在国际测井、定向井领域,全球顶尖油田技术服务公司在百年石油工业技术的基础上,也用了20多年才逐渐研发形成了这两大顶尖技术体系。

2008年,中海油服的科研人员出发了。在那个时间段,先后出发的还有国家科技部和中石油、中石化以及西南石油大学等政府部门、企业以及科研院所。

“对前路的坎坷和风险,中海油服和油技事业部的管理层是有心理准备的,”余峰坦言,“但我们必须这么做。”

从1985年开始,作为海油系统专门从事油田技术服务的单位之一,他们充分认识到,对高端技术和系统纯靠外部购买和引进将带来高成本压力和经营风险。带着强烈的自主研发意识,他们从电缆测井研发起步,经历了30年的坎坷,其中不乏失败和挫折,几经起落。

如今,中海油服油技事业部自主研发制造的90%以上的电缆测井设备都能与国际顶级公司同类产品比肩。

这30年的坎坷,也让油技事业部从产品研发到成果转化再到应用推广这一整套流程上,积累了丰富的技术经验和人员储备,对相关关键环节有着深刻的认识。

在2008年启动随钻测井和旋转导向系统自主研发项目时,研发团队在已有的经验和技术、人员积累基础上,对研发的目标和路径、方法做出了准确的定位,在中海油服管理层的积极推动和有限公司的大力支持和帮助下,确保了仪器的快速研制和迅速投产。

2015年以来,两套系统先后在渤海的埕北、曹妃甸、旅大等油田完成了8口井的连续作业,作业成绩良好,累计进尺超过3849米,工作时间超过566.5小时。

整个作业过程中,旋转导向钻井系统指令接收成功率高,仪器造斜率、轨迹调整能力表现出色;随钻测井系统采集的伽马和电阻率测井数据得到甲方人员一致认可,运行稳定无故障。

但卢涛也坦言:目前系统跟国际同行的三代、四代升级版本相比,还属于基本型,主要差距在于工具尺寸和性能的完整性上,比如我们目前还没有针对小井眼尺寸的工具;在垂直造斜和近钻头测量等性能方面,我们需要进一步研发。但是,工具的核心性能——造斜率、轨迹控制上已达到国际水平,甚至还能做得更好。

“目前,系统已经具备了商业化批量制造生产的条件,下一步亟待考验的是能否制造出符合现场需要的实用机和是否拥有足够优秀的现场技术团队和维保团队。”油技事业部副总经理刘俊彦对产品的下一步发展重点如是说。

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