Loại đầu tiên ở Trung Quốc! Công nghệ khoan mỏ khí đá phiến Fuling "Ba thu nhỏ" cải thiện lợi ích phát triển dầu khí

Gần đây, giếng III thu nhỏ đầu tiên ở mỏ khí đá phiến Fuling, giếng Jiaoye 23-Z2HF, đã được hoàn thành thành công. Giếng này áp dụng công nghệ cấu trúc giếng III thu gọn đầu tiên của đất nước, giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư của dự án khoan và đáp ứng nhu cầu về dầu khí đá phiến. Việc kích thích hồ chứa đòi hỏi phải giải phóng một số lượng lớn các vị trí giếng, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình phát triển khí đá phiến trong nước hiệu quả và chi phí thấp.

Công nghệ khoan mỏ khí đá phiến Fuling "Ba thu nhỏ" cải thiện lợi ích phát triển dầu khí

Phát triển lợi ích đòi hỏi khẩn cấp sự phát triển công nghệ
Trong giai đoạn đầu khai thác mỏ khí đá phiến Fuling, kết cấu giếng khoan là một giếng khoan có đường kính 215,9 mm và vỏ ống có đường kính 139,7 mm. Do thân giếng có kích thước lớn nên chu trình khoan kéo dài, lượng vật liệu đầu vào cao và chi phí khoan cao. Vào thời điểm đó, Baima, Sản lượng thấp của các khối có vị trí sâu như Fenglai cũng dẫn đến tỷ lệ đầu vào-đầu ra thấp, khiến cho việc phát triển có lãi không thể đạt được.
Để giảm chi phí, từ năm 2020 đến hết năm 2022, mỏ dầu Jianghan đã đề xuất và phát triển thành công 2 loại kết cấu giếng khoan: giảm béo loại I và loại II. Trong số đó, giảm béo loại I là công nghệ nội địa đầu tiên và loại II là công nghệ quốc tế đầu tiên. Cấu trúc giếng loại I thu gọn sử dụng lỗ giếng có đường kính 171,5 mm, phù hợp với lớp vỏ hoàn thiện có đường kính 114,3 mm và được sử dụng cho các giếng nông có độ sâu thẳng đứng dưới 3.500 mét. Cấu trúc giếng loại II thu gọn sử dụng giếng khoan có đường kính 190,5 mm, phù hợp với đường kính hoàn thiện vỏ 139,7 mm được sử dụng cho các giếng sâu có độ sâu thẳng đứng hơn 3.500 mét.
"So với cấu trúc giếng thông thường truyền thống, cấu trúc giếng thu gọn giúp giảm kích thước của từng giếng và kích thước của vỏ tương ứng. Sau khi được phát huy và sử dụng trong mỏ khí đá phiến Fuling, nó đã giảm được lượng vật liệu như vỏ và chất thải rắn từ nguồn sản xuất, giảm chi phí khoan và có tác dụng rất tốt trong việc giảm chi phí và nâng cao hiệu quả." Lu Heping, phó chủ tịch Học viện Kỹ thuật cho biết.
Khi việc thăm dò và phát triển mỏ khí chuyển sang khối Fuxing, trữ lượng dầu khí dồi dào trong đá phiến lục địa Fuxing tương đối thấp. Để đạt được sự phát triển có lợi nhuận, cần phải xây dựng lại quy mô lớn hơn để cung cấp trữ lượng giếng đơn và vỏ ống phải được tăng lên một cách thích hợp để đáp ứng nhu cầu dịch chuyển công trình nứt gãy lớn hơn. Nếu áp dụng cấu trúc giếng khoan I thu gọn, giếng khoan nhỏ hơn sẽ đáp ứng các yêu cầu giảm béo, nhưng vỏ sẽ nhỏ hơn và sẽ không đáp ứng các yêu cầu kích thích vỉa chứa. Nếu sử dụng cấu trúc giếng II thu gọn, kích thước ống vách lớn hơn sẽ đáp ứng nhu cầu kích thích vỉa chứa, nhưng chi phí dự án sẽ tăng lên, gây khó khăn cho việc phát triển có lãi.
Đối mặt với vấn đề phát triển hiệu quả, các kỹ thuật viên và chuyên gia mỏ dầu đã quyết định phát triển cấu trúc giếng mới đáp ứng điều kiện phát triển của các lô mới như Fuxing.

Công nghệ khoan mỏ khí đá phiến Fuling "Ba thu nhỏ" cải thiện lợi ích phát triển dầu khí

"Hãy nhét sợi dây mỏng vào lỗ mắt nhỏ trên thân cây"
Các chuyên gia khoan mỏ dầu đã quyết định thu nhỏ hơn nữa cấu trúc giếng giảm béo loại I, giữ nguyên kích thước lỗ hoàn thiện ở mức 171,5 mm, thay đổi đường kính ngoài của kích thước vỏ hoàn thiện từ 114,3 mm thành 127 mm và phát triển thành công cấu trúc giếng giảm béo loại III . công nghệ.
Qin Wenbin, chuyên gia về công nghệ khoan mỏ dầu, cho biết cấu trúc giếng mới này là công trình đầu tiên thuộc loại này ở Trung Quốc và có hai vấn đề chưa từng có cần phải khắc phục.
Đầu tiên, với công nghệ kết cấu giếng khoan Slim Type III, ống vách có đường kính 127 mm phải chạy qua giếng đường kính 171,5 mm đến đáy của đoạn nằm ngang dài đường kính 171,5 mm nhưng khoảng cách giữa giếng và ống vách chỉ là 22,5 mm. , và Giếng khoan dài hơn 5,{8}} mét và được chia thành các phần giếng đứng, phần giếng nghiêng và phần giếng ngang. Quỹ đạo của giếng rất phức tạp và cực kỳ khó vận hành.
"Quá trình đi xuống giống như nhét một sợi dây mỏng vào một lỗ sâu nhỏ trên thân cây. Lỗ sâu nhỏ, dài và quanh co. Dây mỏng đi trơn tru khi mới đi vào lỗ sâu, nhưng khi sợi dây mỏng đi sâu hơn, Hoặc là Đầu ren nằm ở thành bên của lỗ sâu, hoặc dùng một lực nhỏ để uốn ren, đầu ren khó đưa vào cuối, vì vậy, để giải quyết vấn đề này, chúng ta phải bắt đầu từ quỹ đạo giếng, bôi trơn dung dịch khoan , các biện pháp vận hành và kết cấu dây ống.. Nghiên cứu kỹ thuật đảm bảo quỹ đạo giếng trơn tru và đều đặn hơn.
Thứ hai, áp dụng công nghệ cấu trúc giếng Slim III. Khi ống chống được đặt vào lòng giếng ở tâm, người vận hành sẽ đổ xi măng vào khoảng không gian hình khuyên giữa ống vách và thành giếng để tạo thành một vòng xi măng không gian hình khuyên. Sau đó, hoạt động bẻ gãy theo giai đoạn sẽ mở một lỗ trên vỏ xi măng làm kênh nối giếng và tầng bên ngoài lỗ khoan, để chất lỏng bẻ gãy đổ ra từ lỗ khoan trong quá trình bẻ gãy sau này có thể đi vào tầng bên ngoài lỗ giếng thông qua kênh và thực hiện các hoạt động bẻ gãy. . Nếu vị trí của ống vách đặt trong giếng không chính giữa thì ống vách sẽ chạm vào thành giếng và tạo thành một bức tường trong không gian hình khuyên. Xi măng đổ sau sẽ không thể xuyên qua tường, tạo thành khoảng chết dưới tường nếu không đổ xi măng. Chất lỏng nứt gãy dễ rò rỉ vào các góc chết, gây ra khuyết tật. Nó không đủ lực để xé toạc hệ tầng để giải phóng khí đá phiến, khí đá phiến sẽ di chuyển lên trên theo vòng xi măng bịt kín lỏng lẻo đến đầu giếng, gây ra tai nạn mất an toàn. Vì vậy, việc giữ cho ống vách ở vị trí trung tâm là rất quan trọng và cần tiến hành nghiên cứu kỹ thuật để đảm bảo chất lượng xi măng.
Khi đã xác định được hai ý tưởng nghiên cứu chính này, các nhà nghiên cứu của Học viện Kỹ thuật sẽ có hướng nghiên cứu.

Công nghệ khoan mỏ khí đá phiến Fuling "Ba thu nhỏ" cải thiện lợi ích phát triển dầu khí

Đổi mới có hệ thống để giải quyết vấn đề
Để giải quyết những vấn đề trên, các nhà nghiên cứu của Học viện Kỹ thuật đã thực hiện một số lượng lớn các nghiên cứu đổi mới có hệ thống.
Ví dụ, để giải quyết vấn đề vận hành ống vách vào giếng một cách trơn tru, làm thế nào để đảm bảo giếng giếng bằng phẳng và trơn tru trong quá trình thi công. Để đạt được mục tiêu này, các nhà nghiên cứu từ Học viện Kỹ thuật đã thiết kế một quỹ đạo giếng hợp lý sau khi nghiên cứu và thông qua việc kiểm soát thông số hợp lý trong quá trình xây dựng, một giếng khoan ngang dài và phẳng đều đặn đã được khoan.
Các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển một hệ thống dung dịch khoan có tính lưu biến và độ bôi trơn được nâng cấp. Khi được sử dụng trong thi công khoan lỗ nhỏ, nó không chỉ đảm bảo cho giếng khoan không bị sập mà còn đảm bảo cho giếng khoan trơn tru và ít ma sát hơn.
Liệu vỏ ống có thể chạy trơn tru xuống đáy giếng với một khe hở nhỏ hay không cũng là một bài toán khó. Sau khi nghiên cứu các vấn đề chính, trước tiên, các nhà nghiên cứu đã bổ sung một bộ tập trung con lăn và guốc dẫn hướng vào đáy ống vách để giữ cho ống vách dưới cùng ở trạng thái "ngẩn đầu" nhằm đảm bảo ống vách sẽ không chọc vào thành giếng khi hạ xuống. giếng khoan. Thứ hai, luân phiên lắp đặt các bộ định tâm con lăn và bộ định tâm cứng trong ống vách để định tâm ống vách trong giếng, giảm sự tiếp xúc giữa thân ống vách và thành giếng, giảm thiểu ma sát, giúp vận hành êm ái hơn. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng phát triển các biện pháp vận hành ống chống nghiêm ngặt để đảm bảo ống chống có thể chạy trơn tru vào giếng với một khe hở nhỏ.
Cấu trúc giếng III được thu gọn lại có những khoảng trống nhỏ và quá trình trám xi măng là thách thức nghiêm trọng cuối cùng. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một công thức vữa xi măng phù hợp để đảm bảo vữa xi măng có thể chảy trơn tru và không đóng rắn trong quá trình thi công giếng nhỏ, đồng thời có thể đảm bảo cường độ của xi măng sau khi hóa rắn. Thứ hai, do khe hở không gian hình khuyên giữa ống vách và giếng khoan nhỏ hơn nên dễ dẫn đến áp suất quá mức khi bơm vữa xi măng và nghiền nát hệ tầng, từ đó gây ra nguy cơ vữa xi măng rò rỉ vào hệ tầng. Sau khi nghiên cứu, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã phát triển công nghệ Xi măng đảm bảo tính lưu động tốt, không rò rỉ, hiệu suất dịch chuyển cao, chất lượng bịt kín tốt trong quá trình phun xi măng và giếng khoan đủ tiêu chuẩn cho sản xuất tiếp theo.
Cuối cùng, dựa trên kết quả nghiên cứu, các nhà thiết kế kỹ thuật đã thiết kế toàn diện kế hoạch thiết kế cấu trúc giếng giảm béo III, khắc phục một loạt ba vấn đề về giảm béo thân giếng và quyết định bắt đầu thử nghiệm xây dựng ở giếng Jiaoye 23-Z2HF .
Cuộc thử nghiệm được tiến hành vào tháng 6 năm 2023. Vào ngày 9 tháng 10 năm 2023, "giếng giảm béo loại III" Jiaoye 23-Z2HF đầu tiên của mỏ dầu đã được hoàn thành thành công. Giếng được khoan tới độ sâu 5.011 mét, tiết diện ngang 1.961 mét và chu kỳ khoan là 33,88 ngày. Đồng thời, so với giếng giảm béo loại II, chi phí tiết kiệm thêm 8%. Thử nghiệm giếng đã thành công, xác minh tính khả thi của việc giảm khe hở vòng lỗ giếng trong các điều kiện công nghệ khoan hiện có, thực hiện nâng cấp lặp đi lặp lại cấu trúc lỗ khoan được thu gọn, tạo nền tảng vững chắc cho việc quảng bá và ứng dụng tiếp theo cũng như cho bước tiếp theo hiện thực hóa Khối Fuxing Mục tiêu của chu kỳ khoan 20-ngày đã thực hiện một bước quan trọng.
Những người trong ngành tin rằng cấu trúc giếng khoan "Slim Type III" đã được nghiên cứu và thử nghiệm thành công, đặc biệt là ý tưởng thiết kế sử dụng giếng khoan có đường kính 171,5mm để vận hành vỏ giếng có đường kính 127mm, đây là công nghệ đầu tiên trên thế giới và đã mở ra một hướng đi mới cho tăng tốc nguồn, giảm chi phí và tăng hiệu quả. Những ý tưởng mới giúp đạt được sự phát triển ổn định lâu dài, năng suất cao và sinh lời của khí đá phiến. Đồng thời, cấu trúc giếng này có thể được thúc đẩy ở nhiều lô khác nhau của Mỏ dầu Jianghan để đạt được một mô hình mới về giảm chi phí và tăng trưởng trong phát triển mỏ dầu, điều này sẽ đóng góp lớn hơn vào việc đạt được mục tiêu chiến lược "Hàng nghìn và Trăm" của mỏ dầu và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.