石油工程科技创造胜利稳产奇迹

　　经过几代人几十年的艰苦奋战，胜利油田建成了我国第二大油田。但是，经过几十年的勘探开发，老油田复杂断块油藏、薄油层、厚油层顶部剩余油、低压低渗透低产储层、难动用储层、非均质储层越来越多。要想开发这些油藏，破解工程难题，像过去那样只要舍得吃苦、肯下力气就能上产出油的时代一去不返了。如今，石油工程技术水平已经成为老油田保持“油气硬稳定”的关键。

　　近年来，面对油田勘探对象日益复杂、老区稳产难度加大、新区勘探工程问题不断出现的新挑战，胜利石油工程科技人员树立“所有探明储量都可开采”理念，发扬新时期“铁人精神”，坚持原始创新、集成创新、消化吸收再创新等三大创新，形成了发现油气层、提高油井产量、降低钻井综合成本的16项石油工程特色技术系列，为确保油田持续稳定发展奠定了坚实基础，为打造石油工程铁军提供了强力技术支撑。2005年，“欠平衡压力钻井配套技术研究”荣获国家科技进步二等奖；2006年，；2007年，“浅海海底管线电缆检测与维修装置”荣获国家技术发明奖二等奖；2009年，“复杂结构井钻井技术开发与应用”荣获国家科技进步二等奖。

　　复杂结构井钻井技术油气藏高效开发的利器

　　为了成功采出地质勘探中发现的特超稠油和薄层稠油储量，把低品位边际储量转变为经济可采储量，扫除直井无法实现开发的障碍，科研人员积极寻找有效的解决办法。1990年9月23日，随着胜利油田埕科1井正式开钻，一种能够较大暴露油层、增加地层泄油面积，实现低效资源高效开发的水平井技术诞生了。埕科1井成为胜利油田第一口水平井，从此，吹响了我国水平井技术攻关应用的号角。

　　经过十几年的反复实践和改进完善，水平井技术成为一种成熟开发手段。2008年，胜利油田实现了水平井设计井数、累计产油量双过千。钻井科技人员没有满足已有的技术成果，坚持围绕如何最大可能暴露油层、扩大地层泄油面积来提高油气采收率展开攻关。针对不同类型油藏开发需要，科研人员在日趋成熟的定向井、水平井基础上，研究攻克了地质导向、旋转导向等先进钻井技术，相继开发出丛式井、多目标井、绕障井、分支井、大位移井、长水平段水平井、鱼骨状分支水平井等多种类型复杂结构井，形成了配套的钻井技术。

　　丛式井在海油陆采中有着得天独厚的优势。海上油气生产因为受到钻井平台面积和移动困难的限制，与陆地相比，打井难度极大。如何既能把海底油气成功开采出来，又能实现海上油田经济高效开采，正是这个开发的需要催生了丛式井的诞生。丛式井钻井技术可以实现在一个钻井平台上，沿着不同方位，打成数十口油井，既能实现开发目的，又能减少平台移动成本。它最大的困难，是怎么才能避免地下密密麻麻的井眼互不干扰独立存在。为了解决利用密集型丛式井组进行海油陆采工程技术难题，胜利油田石油工程科技人员开发出了大井眼、极浅地层表层预定向技术和小井距密集型丛式井组井眼轨迹防碰、绕障技术，实现了连续导向、地质导向、优快钻井和钻井液等专项技术的集成配套应用。2002年，成功完成了美国EDC公司的反承包项目CDXA密集型24口丛式井组。2008年，胜利油田KD12大型海油陆采94口丛式井组的钻井施工，地下井位密如蜘蛛网，最小井眼间距只有一米多，最浅定向井深70米，累计进尺19.4万米，建成了年产油60万吨的产能，成功实现了海油陆采目的。

　　近年来的勘探实践表明，国内老油田面临一个共同难题：资源品位越来越低，地下地质体越来越小。胜利油田新探明储量中被勘探人员称为“小土豆”的油藏越来越多，利用传统技术手段，这些油藏根本没有开采价值。目前，这个难题已经得到解决。胜利钻井工艺研究院依托国家重大专项“低渗油气田高效开发钻井技术”，组织开展的中国石化重点科技攻关课题——“长水平段水平井钻井技术研究”获得重大突破。这种技术能够把这些分散的一个个独立的“小土豆”串成“糖葫芦”开采出来。

　　长水平段水平井钻井技术对于开发裂缝和低渗透等类型油气藏具有较好的效果，可用于钻新井和侧钻井，可以更有效地增大单一油气藏和多层油气藏的裸露面积，更大限度地降低断块或孤立油藏、衰竭油藏、低渗透油藏和天然裂缝油藏等的油气开发成本，充分挖掘油气田的生产能力，提高油气采收率，从而提高油气开发的综合效益。胜利钻井工艺研究院经过两年的理论研究、室内测试和阶段现场试验，优选出适合长水平段水平井的钻井液体系，提出了一种新的摩阻、扭矩计算方法，探索出一种钻井工艺配套技术措施，形成了钻井工程设计技术及筛管分段完井技术，编制了永1-平1井等多口井钻井技术方案，试制加工了减摩降扭工具。2008年5月1日，胜利钻井工艺研究院采用这项技术完成了胜利油田重点预探井长水平段水平井金平1井，创下了当时国内陆上油田位垂比最大纪录和集团公司位垂比最大、水平段最长两项纪录，实现了相当于7口直井的勘探目的。

　　长水平段水平井钻井技术能够提高同一水平位置上分散的一个个独立的小油藏开采效果；但是遇到垂直方向上多层油藏的时候，就显得力不从心了，只能采用直井射孔进行开采。怎样才能有效解决这个问题？胜利石油工程科技人员刻苦攻关，研发了一种更有效、更科学、更经济的储量动用方式——鱼骨状水平分支井技术。这项技术是综合利用水平井、分支井钻井技术提高油藏采收率的钻井新技术，它根据油藏条件进行井眼的空间分布，最大限度地增加油藏泄油面积，节约钻井费用，大幅提高采收率，打成的井有多个分支，就像鱼刺一样分列在主井眼两侧。2006年10月26日18时，中国石化集团公司第一口鱼骨状水平分支井埕北26B-支平1井顺利完钻，打成一个主井眼和四分支井眼，填补了国内空白，实现了鱼骨状水平分支井技术的重大突破。之后，胜利油田又成功部署了垦东34C-支平2井、垦东34C-支平1井两口鱼骨状水平分支井。3口井连创中国石化集团公司3项新纪录，一口比一口难度大，一口比一口打得好。至今，采用这项技术在胜利、江汉油田成功钻井7口。从效果看，单井产量为同区块水平井产量的3-6倍。埕北26B-支平1井，投产初期采用5毫米油嘴生产，油压6兆帕，日产油达100吨，为周围油井的3.3倍。

　　采用鱼骨状水平分支井技术打成的井，一口井能顶好几口水平井，单位投资效益明显提高。目前，已经成为高效开发油气藏的理想技术。更诱人的是它的研发前景，据胜利石油管理局油田油气工程首席高级专家、钻井院院长韩来聚介绍，“随着技术的不断成熟，我们不仅可以打出六分支、八分支，甚至可在分支上再打出分支，哪里有油层就把分支指向哪里，在地下能打成一棵‘树’。”

　　复杂结构井钻井技术创造着一个个科技创新和成果产业化的新纪录。1997年，施工完成了胜利油田乃至国内第一口51/2套管开窗侧钻水平井——义118-28侧平1井；2000年，施工完成了国内第一口四级完井分支水平井——桩1-支平1井；2001年，施工完成了第一口超短半径侧钻水平井——高12-39侧平1井；2006年，施工完成了中石化第一口鱼骨状水平分支井——埕北26B-支平1井；2008年，施工完成了胜利油田第一口长水平段水平井——金平1井……从陆地到海洋，从国内到国外，胜利石油工程科技人员足迹遍及胜利、新疆、东北、华北、华东、江苏、江汉、滇黔桂和哈萨克斯坦等国内外各大油田，成功完成1000多口复杂结构井的技术服务。

　　膨胀管技术钻井技术革命性突破

　　一件衣服穿久了破了一个洞，可以用一块布缝起来，这个大家都可以理解。要是说油井埋在几千米的地下金属套管损坏了，也可以用一段钢制管柱让它膨胀开补上套管损坏部位，人们可能难以相信。如今，在胜利石油工程科技人员的努力下，这个愿望变成了现实。

　　膨胀管技术，是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。它是将管柱下到井内，以机械或液压方法，使管柱发生永久性塑性变形，为易塌、易漏地层和损坏套管打“补丁”，使井眼或生产管柱内径扩大，优化套管层次，改善井身结构，节约钻井成本，是钻井、完井和修井的全新方法。膨胀管技术，最初是为了解决套损问题。2003年，为了修补因长时间受到地层液体侵蚀套管，胜利钻井工艺研究院引进美国技术，在胜利现河采油厂成功进行两口侧钻井实体膨胀管完井技术现场应用。当亲眼目睹长度达390米的钢管在井下胀开时，科研人员惊呆了。

　　经过多年来的勘探开发，胜利油田存在大量套管损坏的油水井，采用厚壁管补贴技术或者波纹管补贴技术，可靠性及补贴效果相对较差，且修复套管长度有限，面对大井段套管损坏无能为力。而“膨胀管补贴技术”成功率高，且具备上千米套管补贴能力。想到油田生产的需要，看到进口的工具和钢材、一天数十万美元技术服务费，胜利科技人员真眼馋。想学习美国人的技术，人家保密。想购买人家的工具，买不成。怎么办？胜利石油工程科研人员没有停留在“惊叹”上，他们开始了技术攻关和工具研发进程。2004年，他们申报中国石化集团公司“实体膨胀管技术研究及应用”课题，进行科技攻关，并取得重大进展。

　　2005年9月，胜利油田在现河采油厂进行了第一口膨胀套管补贴，为这口井成功实施了“打补丁”手术。2006年，钻井工艺研究院竞标国家863计划“膨胀管钻井技术”和“膨胀筛管关键技术研究”项目取得成功，开始对膨胀套管技术、膨胀筛管技术、等井径膨胀套管技术、膨胀波纹管技术、井眼扩眼技术等内容进行全面研究与开发。随着研究的深入，科技人员逐渐认识到，“膨胀管”不仅是一种技术，更是一种概念，利用“膨胀”的概念可以开发各种新型工艺及工具。在这种理念的支配下，胜利油田膨胀管技术研发8年来实现三级跳，相继攻克了膨胀套管材料、螺纹选择及加工、膨胀机构设计及制造和缺陷涡流检测等7项技术难题，开发及应用膨胀套管修复技术、侧钻井膨胀套管完井技术、膨胀式尾管悬挂器技术等6项新技术，解决了老油田中后期开发中存在的套管损坏问题，为油田开发完井及修井工程提供了一种新的技术手段和方式。

　　胜利膨胀套管技术从2005年9月，在胜利油田王70-63井实现国内首次现场试验成功开始，至今已经在胜利油田、江苏油田、大港油田等单位成功地完成54口井58井次膨胀套管作业，累计应用膨胀管3333.67米，膨胀螺纹接头375个，膨胀管最大下深3311.47米，最长一次施工长度520.17米，先后创造了9项国内施工新纪录。膨胀管修套技术在哈萨克斯坦南萨里布拉克58井试压成功，实现海外市场首次应用，标志着胜利钻井工艺研究院一直处于国内领先水平的膨胀管技术，不仅满足了胜利本土和国内其他油田的需要，而且开始走出国门，迈向国际市场。

　　自动化、智能化钻井引领未来钻井方向

　　实现自动钻井、智能钻井，是几代石油钻井科技人员的梦想，而这个梦想正在胜利油田新一代石油钻井科技人员的手中逐步变为现实。早在上世纪90年代后期，随着石油工程技术的飞速发展，智能化、自动化钻井已经成为胜利油田的攻关重点。要实现自动化、智能化钻井，就要使钻头学会自己找油层，这就需要给钻头装上“眼睛”，而这个“眼睛”就是先进的地质导向仪器。

　　2002年，胜利钻井工艺研究院展开中石化十条龙科技攻关项目“地质导向钻井技术研究”工作。经过几年的探索与实践，研制出具有自主知识产权的MWD无线随钻测量仪、随钻伽马测量仪、随钻电阻率测量仪和正脉冲无线随钻测量仪，并编制了国家行业标准，形成了双地质参数和井眼轨迹参数地质导向测量系统。有了先进的地质导向测量仪器，就像给钻头装上眼睛、安上鼻子，让钻头看着地层前进，闻着油味前进，能自动识别沙泥层和油水层，并能准确地捕捉到油层，就是埋藏在几千米地下小于1米的薄油层也难逃这双“眼睛”，从而使可利用水平井开发的油藏厚度由4米精确到0.8米。目前，采用这项工艺技术已经完成了25口薄油层水平井的地质导向钻井现场试验，平均水平段长301.82米，水平段井眼轨迹在油层中的平均有效延伸率达94.39%，形成了地质导向钻井工艺配套技术，打破了国外技术垄断局面，为开发复杂油气藏提供了强有力的技术支撑。

　　胜利钻井工艺研究院研制的地质导向随钻测量仪器，已达到年产无线随钻测量仪器100多套、LWD仪器30多套的生产能力，仪器销往大庆、华北、辽河、新疆、陕西、中原等油田以及俄罗斯等国，先后在哈萨克斯坦、新疆等国内外油田完成现场技术服务近900井次，仪器整体无故障率达98%。节约仪器进口费用6500多万美元，外部市场创收2亿多元。2006年，“地质导向钻井技术研究”成果获中国石化集团公司科技进步一等奖。

　　为了让钻头的“眼睛”能够看得更远、得到更加丰富的信息，2007年，胜利钻井工艺研究院正式向国家科技部申报了“十一五”国家863科技攻关项目“先进钻井技术与装备”——随钻地震技术专项课题，并获得批准。经过3年的刻苦攻关，该项目取得了突破性进展。自主研制的新型随钻地震采集装置实现了高采样速率、高采样精度、高信噪比数据采集，开发了监控中心实时监控软件，实现了高速无线数据传输，可根据随钻地震信号特点，远程在线设计，利用独立成分分析技术提取钻头源信号，实现了对待钻地层的地层孔隙压力预测。2008年5月，随钻地质项目在官130井进行了现场试验，成功采集了2476米至3286米连续深度的随钻地震信号，完成了钻头接触井底产生的震动信号采集和传输，完成了随钻地震波场传播特性分析研究、随钻地震信号在钻柱中传播规律研究及岩性等对随钻地震信号的影响。

　　有了钻头和“眼睛”，如何让钻头自动朝着油层打，这就需要给钻头装上一个“方向盘”，而这个“方向盘”就是目前国际先进的旋转导向钻井技术。钻井工艺研究院先后依托国家级课题“旋转导向关键技术研究”、“旋转导向样机研制”等科研项目进行研究攻关，目前，该工程样机已经研制完成并成功进行了井下试验。

　　高陡构造条件下的井斜问题，不仅使得机械钻速低、钻井成本高，而且往往造成井身质量差，严重时导致中途填井重钻或报废，甚至达不到勘探开发的目的，在我国西部和南方海相地区尤为突出。为了解决直井自动垂直钻井的“方向盘”问题，降低油气开发成本、提高油气采收率，胜利油田在研究旋转导向钻井技术的基础上，2005年6月，开始了国家863资源与环境技术领域的重大专项课题“自动垂直钻井系统研制”。经过3年刻苦的研究攻关，“自动垂直钻井系统研制”项目先后进行了上百次的设计更改、几十次的关键单元室内模拟试验，先后研制了捷联式稳定平台装置、垂直钻井测试试验台架、捷联式数学模型及其软件技术，开发了2套自动垂直钻井井下工具系统样机，开展了5轮30多次的地面测试，取得了突破性进展。2008年9月，自动垂直钻井系统在坨-181井进行了首次现场试验并获得成功。钻进进尺1689.04米，累计纯钻时间为41.79小时，平均机械钻速高达每小时40.43米，全井段井斜控制在1度以内，纠斜效果明显，成功实现了钻进模式与纠斜模式正常转换，解决了高陡构造、大倾角地层等易斜地层防斜打快问题，有效降低了钻井成本。

　　如今，胜利油田以地质导向为“眼睛”，以随钻地震为“望远镜”，以旋转导向钻井技术和自动垂直钻井系统为“方向盘”的智能化、自动化钻井的雏形已经形成，实现自动钻井、智能钻井的梦想，正在新一代石油钻井科技人员的手中逐步变为现实。

　　海洋工程技术护航海上油气生产

　　辽阔的海洋蕴藏着丰富的资源，但海的博大、狂野、多变，使得一切海上作业都充满挑战，以至不少专家感叹“上天易、下海难”。

　　海洋工程技术就是为海上作业特别是海上油气资源勘探开发提供所需的装备和技术，高投入、高风险、高回报的特征，使之成为当代高新技术领域的一员。为了实现海洋石油资源的有效开发，胜利油田在跟踪借鉴国外海工技术的基础上，从海洋石油平台设计入手，展开海洋油气工程技术研发。要想实现海洋油气资源开发，和陆地一样，首先需要一块能够树立井架、打井的平台。胜利油田首先开发了面向滩浅海油田的坐底式钻井、作业、采油等不同功能的海洋平台，为海上油气勘探开发作业提供一块海上陆地。随后，为了扩大滩浅海油田找油范围，又研发自升式平台，将坐底式平台只能适应10米以内滩浅海油田开发提高到目前水深达到50米。

　　为了保障和提高海洋资源开发施工质量，胜利油田根据海上作业需要，不断研发新的装备。随着试油、固井、铺管、破冰、拖带等工程船舶以及水下维修装置、管道内缺陷检测装置、浑浊水下成像装置、地基液化动态监测装置等安全保障装备的不断问世，一个具有胜利特色的海工技术已经形成，相继获得了包括10项发明专利在内的一大批知识产权，并建设了独具特色的滩海工程模拟实验室，为胜利油田300万吨海上产能建设作出了突出贡献。

　　近年来，胜利油田开发的海工技术装备应用范围不断扩大、水平不断提升，国家重大装备和新产品项目“浅海自升式钻修平台”研发成功后，胜利油田独立完成和参与完成了中石油集团公司的5、6、7、8、9、10号自升式钻井平台，中油海61、62、63号自升式修井作业平台，中海油281、282自升式工程支持平台，中海油161采油平台，中石化胜利作业3、4、5号自升式修井平台和50型自升式钻井平台等16个平台的设计，占据了国内浅海自升式平台设计2/3的市场，并且涉足到了国外。推广应用8座采修一体化平台，在埕岛油田推广大井组用移动式修井模块；浑浊水下成像装置在能见度2厘米的条件下清晰成像，在多项水下工程中得到应用。胜利油田海工技术装备的研发和应用，有力地促进了海上油气生产。

　　为了提高实验手段，胜利油田建立了中国石油石化系统惟一的大型海工实验室——滩海工程模拟实验室，可以全面模拟滩海地区浪、流、潮汐、地基各种要素的共同作用，真实再现滩海地区的实际海况。近年来，为了实现海底管道内变形及缺陷检测装置的检测模拟和参数率定，实验室又逐步增设了管线缺陷检测标定试验台。在这个实验室内，胜利油田已经完成了10余项国家863课题的试验研究。

　　在海洋油气生产需要的催生下，胜利油田海工科技项目不断取得新突破。研发的海上“救火车”——“海底管缆检测维修装置”，能够自动跟踪海底管缆，创造水下管缆无水检修环境，及时发现和抢修破损的海底管线电缆，减少原油泄漏造成海洋污染，获得国家发明二等奖；桶形基础平台和正压冲固平台两类浅基础平台，分别利用负压抽吸和正压喷冲进行下沉安装，通过降低外荷作用节省大量钢材，与传统导管架平台相比，海上安装时间节省了一半，并可以通过优势互补降低施工风险，分获中国石化集团科技进步一等奖和技术发明三等奖；“破冰型三用工作船”具备拖带、破冰、消防等功能，通过优化船型和破冰结构，减小吃水，提高破冰效率，获得中国石化集团科技进步二等奖；“滩海油田开发区泥沙运移控制技术”，能够利用自然动力实现海底泥沙的起动、运移、沉积，从而保护油区或疏浚河口，获得山东省科技进步二等奖。

　　拓展平台设计优势技术，深化研究管道缺陷检测、新型平台开发、水下储油技术，已经成为胜利海洋工程技术研发的新方向。胜利石油工程科技人员在科技增油理念的指引下，又一次踏上了新征途。（牛洪桐、李江辉）