超深水油气钻完井关键装备现状及技术展望

摘要:全球超深水油气资源主要集中在巴西桑托斯盆地、美国墨西哥湾、圭亚那盆地以及中国南海琼东南盆地等地区。近年来,中国海洋油气勘探开发实现了从浅水到深水、从深水到超深水的重大跨越,中国海洋油气钻探开发已迈入超深水行列。超深水油气资源开发是保障国家能源安全和实现能源转型的现实需要,目前南海琼东南盆地已成为中国最具潜力的超深水油气资源开发区域。为对标国内外深水关键装备的技术差距,明确技术发展方向,系统梳理了中国超深水钻井平台、精细控压钻井装备、旋转导向工具、水下生产系统和水下应急封井器的装备和技术现状,并与国际领先技术进行了对比分析,指出了中国超深水油气钻完井关键装备的发展方向。研究结果表明:①复杂的海洋环境、高风险作业条件和装备技术的进口依赖仍是制约超深水油气全面自主开发的重要瓶颈;②超深水油气开发面临复杂海洋环境、窄压力窗口及高温高压等多重挑战,核心钻完井装备的自主化、智能化和高效化发展是关键;③未来需加速关键装备国产化,构建智能化开发体系,创新适应极端环境的新型装备,并强化环保技术研发,积极构建自主、高效、绿色的开发能力,进而实现油气的绿色可持续发展。结论认为,通过技术创新和装备升级,可全面提升超深水油气资源的开发能力,以中国南海为核心的超深水油气区块开发取得了历史性突破,展现了中国在超深水钻完井领域的技术进步和实践能力,并为全球超深水油气开发提供了技术示范和实践经验。

钛合金在油气开采中的应用及研究现状

摘要:我国目前现有的油井管用钛合金都是在其他行业所用钛合金的基础上进行改进设计的,普遍存在抗腐蚀性能较差、成本较高等缺点,并且钛合金在我国油气开采领域还未得到大规模的生产与应用。总结了钛合金油井管在油气开采领域的应用以及油井管用钛合金抗腐蚀能力的研究成果,并且梳理了我国目前油井管用钛合金材料抗腐蚀性能的不足,为后续的研究提供参考。

页岩气随钻导向钻井技术发展现状与趋势

摘要:页岩气资源对保障国家能源安全及实现“双碳”目标具有战略意义,而我国页岩气储层普遍具有低孔隙度、低渗透率、非均质性强等特点,钻井过程中面临井眼轨迹控制难、储层钻遇率低等挑战。通过攻关随钻导向钻井技术,实时获取伽马、电阻率等随钻参数,快速迭代更新地质模型,动态调整井眼轨迹,大幅提高了浅层页岩气优质储层钻遇率和单井产量,形成了页岩气高效开发的核心技术。对比分析了随钻测量/井、地质导向分析决策、定向轨迹高效控制三大导向钻井核心要素的国内外技术差距,针对深层页岩气给随钻导向钻井技术带来的新挑战,明确了要进一步攻关极限测传技术、开展多学科一体化协同作业、研发高效旋转导向工具和发挥智能化大数据优势四大方向。研究结果对推动随钻导向钻井技术发展具有重要借鉴意义。

超高清磁电复合管道内检测器研制与应用

摘要:油气管道发生安全问题会对国民经济及社会安全带来严重损害。环焊缝失效是高钢级、大口径长输天然气管道失效的主要形式之一。因此,定期实施精准有效的内检测作业是保障长输天然气管道安全运行的重要措施。针对大口径天然气长输管道环焊缝失效隐患的检测需求,提出了一种超高清磁电复合内检测器。该内检测器整合了磁电复合传感器、交变磁场应力测量传感器以及测径传感器,构建了一套集多维感知、周向无缝、轴向超清于一体的多物理场管道内检测装备。通过对该装备开展实验室测试与现场试验,验证了其检测精度与可靠性。实验结果表明,该装备能够检测管道Φ3mm的针孔缺陷、开口为0.3mm环焊缝裂纹以及宽度为1mm的环焊缝微小缺陷,且对微小复杂缺陷的检出率达94.4%。该装备实现了高钢级、大口径长输管道附加应力内检测工业应用和缺陷的有效识别,能在一定程度上弥补大口径天然气管道内检测器的技术短板。

天然氢气资源分布特征、勘探开发技术现状与挑战

摘要:传统化石能源的使用影响可持续发展,而天然氢气因热值高、零排放、价格低,被视为理想的清洁能源,目前已在多地发现天然氢气。但天然氢气藏专属勘探开发技术尚未成熟,系统性钻探实践较为有限,制约了中国天然氢气资源商业化开发利用。为此,分析了天然氢气藏的成因与分布、国内外勘探开发技术发展现状与挑战,展望了中国天然氢气藏勘探开发前景。研究结果表明:①天然氢气主要源于地核地幔脱气、蛇纹石化、水的辐解等地质作用,经断层裂缝向上扩散并聚集、形成天然氢气藏,是消耗- 补充的动态过程;②天然氢气藏勘探需结合遥感、地球化学、地球物理、测井等技术,在传统油气勘探方法基础上改进,研发更高灵敏度的传感器等以提高探测精度和效率;③天然氢气藏安全钻探需开发新型抗氢脆钻杆、井口装置、套管等全套钻具,以及专用钻井液添加剂和体系,并结合随钻录井技术实时分析地层特性和氢气显示,建立实时井控与钻井优化方法。结论认为:中国具备天然氢气成藏地质环境,通过对天然氢气成藏机理、分布特征的深入认识和勘探开发技术的创新,有望较快实现天然氢气资源商业化开发利用。

深地塔科1井万米特深井钻探关键技术进展与科学意义

摘要:为进行万米特深层地球科学探索和油气勘探,实现特深钻井工程技术的迭代升级,中国石油天然气集团有限公司2023 年在塔里木盆地部署了万米特深井深地塔科1 井。通过该井的成功钻探,地质认识方面取得突破性进展,首次获取了万米深层岩心、测井、录井、流体、温度及压力资料,认识到万米特深层仍发育有效烃源岩、碳酸盐岩储层及可动常规油气,打破了传统的油气地质理论认识,明确了塔里木盆地万米特深层油气勘探的巨大潜力并指出了有利勘探领域。工程技术方面形成了特深井复杂压力系统安全钻井、特深井复杂难钻地层优快钻井、特深井苛刻工况井筒质量控制、特深超高温复杂地层资料录取4 大关键技术体系。同时铸就了特深钻完井工程技术十大利器,顺利成功完钻了亚洲第1、全球第2 垂直深井,极大促进了对万米特深层地质条件的认识,助力中国成为具备特深井钻探核心技术的少数国家。

深层页岩气水平井井筒瞬态传热特性及降温策略

摘要:在四川盆地南部深层页岩气长水平井钻井过程中,旋转导向工具在地层温度超135 ℃时频繁失效,严重制约“一趟钻”技术实施,而传统降温措施随井段延伸受地层传热与循环摩阻影响加剧,工具适用性面临挑战。为此,基于能量守恒原理,建立了考虑钻头破岩、钻柱旋转、喷嘴水力耗散及循环摩阻等多热源耦合的井筒- 地层瞬态传热模型,系统分析了钻井参数、钻具结构及短起下钻循环工艺对井筒温度的影响,揭示了高温环境下井筒多热源耦合传热机理,进而提出了有效的降温调控策略。研究结果表明:①径向热传导是影响深井温度场计算的关键因素,忽略该效应将导致最高1.63% 的井底温度预测误差;②采用Ø139.7 mm 钻杆替代Ø127.0 mm钻杆可使井底温度降低3.2 ℃ ;③将钻柱内壁涂层热导率由45 W/(m·℃) 降至1 W/(m·℃) 时,理论最大降温幅度可达21 ℃ ;④现场应用证实,“短起下钻循环20 min+循环排量15 L/s”的协同降温策略可使井底温度实测降低3.0~5.2 ℃,与模型预测值4.5 ℃高度吻合。结论认为,该研究成果量化了多热源耦合传热规律及各项降温措施的效能,为高温环境下深层页岩气长水平井钻井提供了可靠的理论依据与可操作的温控策略,对保障深层页岩气安全高效钻进具有重要意义。

大模型时代的石油化工行业高质量数据集:挑战与机遇

摘要:通用大模型性能的提升与开源生态的完善,正推动人工智能迈入行业深度赋能的新阶段。石油化工行业作为典型的流程工业,长期运行中积累了海量原始数据。然而,这些数据普遍存在碎片化、非结构化和标注不足等问题,难以直接用于大模型训练。因此,通用大模型在石化专业知识的理解和应用上仍存在局限,幻觉问题频出,制约了其在石化行业的应用。聚焦大模型在石化行业应用的关键——行业高质量数据集,系统梳理了石化行业高质量数据集建设面临的挑战与机遇。结合行业数据特征,提出了一个面向石化行业高质量数据集建设与应用的通用框架,旨在为石化行业构建适用性强、可扩展的高质量数据集体系,最后探讨了数据集赋能行业应用的前景与发展方向,以促进大模型与石化行业的深度融合与应用。

深层煤岩气超2000m水平井段钻井关键技术

摘要:长水平段水平井钻井技术在提高深层煤岩气单井产量和降低钻井成本方面具有巨大优势,已成为实现高效开发的关键。针对鄂尔多斯东缘斜坡带深层煤岩气水平井长水平段钻井面临的井壁失稳、轨迹控制难、摩阻扭矩大等难题,通过模拟计算井眼轨迹偏移距与摩阻扭矩的关系,优化确定了安全避障的偏移距;将井身结构由“导管+二开”优化为“导管+三开”井结构;采用“双二维+小三维”模式的六段制“直—增—稳—扭—增—稳”轨道剖面实现轨迹优化;钻井中集成应用“PDC 钻头+1.25°单弯单扶螺杆+水力振荡器”增斜钻具组合与“PDC 钻头+近钻头方位伽马+1.25°单弯双扶螺杆+水力振荡器”稳斜钻具组合,实现了精准轨迹控制;从“封堵防塌、化学疏水、润滑防卡”三个关键点入手,优化形成了强封堵、强抑制、强润滑的钻井液体系。最终,集成形成了以地质工程一体化设计、井眼轨迹控制、防塌钻井液及井眼清洁技术为核心的深层煤岩气长水平段钻井技术体系。该技术在JS6-3 井台进行了现场试验,完钻3 口井水平段长均突破2 000 m,并创造水平段“一趟钻”2 104 m 记录,平均钻完井周期较设计缩短21.3%,水平段平均复合钻进比例93.8%,黑金靶体钻遇率96.0%。该技术为鄂尔多斯东缘斜坡带深层煤岩气高效开发提供了重要技术支撑,可为国内深层煤岩气长水平段水平井钻井提供技术参考和借鉴。

低腐蚀耐高温高密度无固相完井液技术研究

摘要: 针对南海某高温高压井极端工况对完井液耐高温、高密度、低腐蚀速率和储层保护等性能的要求,通过优化高价金属盐离子配比来调控溶液结晶点与密度梯度,构建了耐高温高密度无固相完井液体系。采用高温老化试验、腐蚀测试和渗透率恢复测试等方法,测试了完井液的密度稳定性、天然气水合物抑制性、腐蚀速率和储层保护性等关键性能。结果表明:高密度无固相完井液密度可达1.85 kg/L,在170 ℃ 温度下老化3 d 后密度波动仅为0.01 kg/L;具有良好的天然气水合物抑制性能,结晶温度≤−12.5 ℃;高温高压条件下完井液密度变化率仅为3.8%;腐蚀速率低于0.076 mm/a,满足行业指标要求;平均岩心渗透率恢复率达87.94 %。现场应用验证了无固相完井液在控制水锁效应、有效抑制天然气水合物生成、维持井筒完整性方面的有效性,投产后增产效果好,实际产气量是配产气量的133 %。无固相完井液为高温高压油气田完井作业提供了新的技术途径。