中国石油又一“黑科技”问世,万米深层油气开发添新利器

马哥能源 2024-09-25 13:06:40

2024年9月,中国石油集团测井有限公司(简称“中油测井”)发布了新一代“先锋”超高温超高压射孔器系列,最大耐温突破260℃/72h,相当于在25%的岩浆温度中保持3天不失效,最高耐压突破245Mpa,相当于两个马里亚纳海沟最深处海底的静水压力。

据了解,这两项关键指标超越了国际顶尖油服公司的同类产品,实现了真正意义上的“遥遥领先”。

特别值得一提的是,随着我国油气勘探开发的不断深入,超深层油气勘探开发已全面跨入8000m时代,并向万米特深层进军,射孔施工面临超深、超高温、超高压等极端环境挑战。

鉴于此,本次发布新一代“先锋”超高温超高压射孔器,其意义不只是打破了国外技术垄断,更重要的是万米深地井射孔有了量身定制的“黑科技”。

目前,中油测井“先锋”超高温超高压射孔器凭借其无惧井底“水深火热”的优异性能,已通过国内唯一射孔器材检查中心权威认证以及现场先导性试验,取得了阶段性突破,成为了释放超深层油气的技术利器。

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“无惧水深火热”的黑科技

射孔被誉为油气勘探开发的“临门一脚”,其原理是通过多种传输方式,将射孔器精确对准油气井目的层位,利用射孔弹爆炸产生的高能金属射流,依次穿透套管、水泥环并进入地层,建立起油气层与井筒之间储层改造和油气产出的高效通道。

可以说,油气井产量很大程度上取决于射孔质量的好坏,尤其是开发成本更高的陆上超深层、海上超深水等油气资源时,需要温压指标更高、穿孔性能更优、安全可靠的系列化成套化超高温超高压射孔器。

围绕超深层油气这一射孔需求,中油测井此次发布的新一代“先锋”超高温超高压射孔器,集成了高强度高韧性射孔枪、超高温超深穿透射孔弹、超高温起爆传爆火工系统三大部分,具有耐温耐压指标高、高温穿孔性能优、火工品安全冗余、长跨度传爆可靠等特点。

为提升射孔器材耐温耐压指标,中油测井联合研制了添加稀土元素的高强度高韧性管材,设计了“O型全氟橡胶密封圈+高分子塑料挡圈”结构,在抵御井筒高温高压环境的同时,又兼具优良的抗酸碱能力。

同时,为改善高温穿孔性能下降问题,药型罩采用了纳米金属粉末材料特殊结构,实现了超长金属射流。

按国家试验标准测试,新一代“先锋”超高温超深穿透射孔弹最大穿深达829mm,最大孔径10.6mm,分别是国家标准规定值的1.57倍和1.51倍。

当然,中油测井在追求射孔耐温耐压和穿孔性能的同时,并未忽视石油行业尤为重视的安全性和可靠性。

为提高火工品安全冗余,中油测井对火工品采用了钝化处理,降低了炸药撞击集摩擦感度50%以上,避免了火工品在运输、装配、使用过程中可能出现误起爆情况。

为确保火工品起爆传爆稳定可靠,中油测井攻关形成了多段增强起爆传爆、自动补偿隧道传爆等关键核心技术,提高了火工品间传爆性能,从而实现2000m跨度射孔段、数万发射孔弹同时可靠起爆传爆。

正是经过精心打磨与技术创新,中油测井发布的新一代“先锋”超高温超高压射孔器,作为高温高压射孔技术的集大成之作,最大耐温突破260℃/72h,最高耐压突破了245MPa,最大作业深度突破12000m,能够满足目前国内外绝大多数高温高压井及超深井的施工需求。

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敲开深地油气的大门

如果说超高温超高压射孔器是打开深层油气大门的“金钥匙”,那么中油测井一路走来,已经将这把宝贵的钥匙紧紧攥在了自己的手中。

在我国油气勘探开发实践中,将埋深超过6000米和8000米的地层分别定义为深层和超深层,根据全国油气资源动态评价,我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量,占全国油气资源总量约1/3。

可以说,开发深层、超深层油气资源是保障国家能源安全,实现油气增储上产的必由之路。

遗憾的是,21世纪初期,国内深层、超深层油气开发领域的高端装备及技术被国外油服公司主导,超高温超高压射孔技术便是其中之一。

面对当时国外技术封锁、国内无经验借鉴的困局,中油测井经过十余载攻关研究,2015年率先定型了210℃/175MPa系列射孔器材,突破了射孔弹结构、药型罩结构与配方等多项关键卡点难题,将射孔弹穿深指标提高了40%以上,创下当时世界射孔穿深纪录。

自此开始,中油测井“先锋”射孔器材及配套技术,陆续进入塔里木、西南、青海等高温高压深井区块,打破了国外油服公司的射孔技术垄断,将射孔完井施工费用降低了50%以上。

高端射孔市场取得重大突破的中油测井,并未放缓脚步,而是乘胜追击。

为满足国内深层油气勘探开发需求,中油测井陆续定型了温压指标更高的系列化射孔器。2022年9月,中油测井采用自主研制的89型210MPa射孔器,完成了西南油气田LX 1井射孔作业,井底施工压力突破200MPa大关,创造国内射孔作业施工压力最高204.6MPa纪录。

如今,中油测井带来再度升级的“先锋”超高温超高压射孔器,已经过多口井的现场试验及验证,俨然成为国内深层、超深层油气开发的“新利器”。

在西南油气田,创造了亚洲射孔垂深最深8880m纪录。在中海油WZ 11-2-C4H平台,实现了上千米跨度、20000余发射孔弹、超半吨炸药同时起爆。

或许,随着越来越多类似“先锋”超高温超高压射孔技术的不断涌现,我们有理由期待,国内深层油气勘探开发将不断前行,迈向更深、更广的领域。

文 | 李妍僖 余雷 孙金朋

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