关键装备国产化助页岩气高效勘探开发

  石化机械借助中国石化完整产业链优势,成功实现“井工厂”特色钻井、压裂关键装备和配套工具全部国产化,推出页岩气勘探开发装备一体化解决方案,广泛服务于焦石坝、彭水、丁山、南川等重点页岩气区块,有效打破国外垄断,显著提高生产效率。



  近日,石化机械旗下四机赛瓦公司提供的可溶桥塞用于涪陵页岩气田一井,实现泵送桥塞成功率和桥塞坐封有效率100%、可溶桥塞溶解率83%,试获33万立方米/日高产工业气流,创涪陵页岩气田上部气层井测试产量新高。

  此外,石化机械旗下三机分公司目前在涪陵气田投入运行增压压缩机达91台,日增产页岩气超1100万立方米,为涪陵气田今冬明春稳产保供提供了有力保障。

  近年来,石化机械借助中国石化完整产业链优势,承担多个国家科技重大专项、国家“863”和集团公司项目,加强装备工具研发攻关,举全公司之力服务涪陵国家级页岩气示范区建设,成功实现“井工厂”特色钻井、压裂关键装备和配套工具全部国产化。

  其中,石化机械牙轮钻头、固井压裂装备、油气井封层桥塞先后被工信部认定为制造业单项冠军。石化机械独家供应我国首个页岩气建设项目多规格直缝埋弧焊钢管、螺旋埋弧焊钢管、弯管、高频焊直缝钢管;牵头研发的超高压大功率油气压裂机组研制及集群化应用,获2015年国家科技进步二等奖,标志我国压裂装备研制水平跻身世界领先行列。

  在此基础上,石化机械坚持“制造+服务”,推出页岩气勘探开发装备一体化解决方案,广泛服务于焦石坝、彭水、丁山、南川等重点页岩气区块,有效打破国外垄断,显著提高生产效率,为我国页岩气勘探开发提供了重要装备技术服务支撑。

国产系列桥塞

  自产桥塞:倒逼进口桥塞价格大“跳水”

  开采页岩气如同从毛细血管中采血,而水平井分段压裂是关键开发技术。这种技术需要用到一种关键工具,即用于地下水平井分段压裂的分段器——桥塞,既要能承受高温高压,又要容易被钻头钻通,以便气体汇集。

  过去,涪陵页岩气田主要使用从美国进口的桥塞,单只价格15万元,每口井需要15个,单井购置费用高达225万元,而且常被国外技术“卡脖子”。在钻井技术、压裂技术相继实现国产化后,桥塞成为页岩气工程技术装备国产化的最后一块拼图。

  2016年,四机赛瓦公司针对焦石坝工区的工艺和套管特点,自主研制高强易钻复合桥塞,性能媲美进口产品,在涪陵工区连续刷新单只桥塞钻磨时间最短、单井钻塞周期最短等多项施工纪录。以钻塞时间为例,通常进口桥塞全部钻完平均需要7~10天,而国产桥塞全部钻完平均周期是5~7天,且成本远低于进口桥塞。

  石化机械掌握核心技术后,桥塞产品价格降低、质量过关,外国公司争相采购,迫使进口桥塞单价降为近两万元。

超高压大功率油气压裂机组沙盘亮相“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”

  大功率压裂机组:从燃油时代迈入电动时代

  页岩气藏通常位于地下2000~4000米深的页岩层中,由于页岩密不透水,却很容易碎裂,因此要从片状的岩石里采出气来,就要尽可能地将页岩击碎。为了获得持续高产的页岩气,需要将大体量压裂液压注进井底,采取分段压裂的开采方式,使岩壁碎裂,释放页岩气。全球大多数国家受制于高技术门槛,只能“望气兴叹”。

  涪陵页岩气藏埋藏更深,对压裂设备要求高。石化机械旗下四机公司在2013年成功研制出3000型压裂车,拥有完全自主知识产权,设备最大输出功率3000马力,最高工作压力140兆帕,是当时国际上最大型号的车载压裂装备,整体技术达到世界领先水平,比其他压裂车工作效率高出20%以上,易损件寿命延长20%以上。

  此后,他们相继研制出5000型、6000型电动压裂橇,并于今年初顺利完成焦页82号平台4口井“井工厂”模式压裂施工,实现规模化应用,这标志着中国石化页岩气开采核心技术装备从“燃油驱动时代”迈进“电动、绿色、智能时代”。

  焦页82号平台共有4口井,合计分79段。其中,焦页82-4HF井是目前涪陵工区最深、水平段最长的井,施工采用电驱压裂橇+压裂车组合模式,投入5000型电驱压裂橇7台,占总功率的75%。施工近4个月,设备总体运行稳定、安全可靠。与传统柴油驱动力压裂设备相比,二氧化碳、氮氧化物等污染物实现零排放,有效解决了目前压裂施工中装备功率提升难、使用维护成本高、节能环保受限等难题,推动了燃油车组向电动化的跨越,有力促进了深层页岩气绿色、高效和低成本开发。

  目前,石化机械超高压大功率全电动成套压裂装备已在涪陵页岩气田、大庆油田、新疆油田等主要油气区推广应用。

国产系列钻头

  超深井钻头:助力刷新陆地钻井深度纪录

  近日,石化机械旗下江钻公司提供的PDC钻头,在川渝彭州7-1D井二开直井段,连续刷新川西工区须三、须二段单趟钻井进尺最多和机械钻速最高纪录,在该井斜井段创川西工区彭州海相页岩气深井造斜段机械钻速最高纪录。

  不只是西南,石化机械的钻头还不断向西北工区超深地层挺进。

  位于新疆塔里木盆地的顺北油田,平均埋藏深度超过7300米,超深井商业化开发堪称世界级难题。今年初,顺北鹰1井使用江钻公司提供的钻头+螺杆,完钻井深8588米,创当时亚洲陆上钻井最深纪录。

此外,江钻公司还是完井深度8420米的川深1井、完钻斜深8433米的顺北评2H井、完钻井深8450米的顺北蓬1井、完钻井深8520米的顺北5-5H井等多口8000米以上前亚洲陆上最深井的钻头钻具主供应商,提供的金刚石钻头、混合钻头、等壁厚螺杆钻具等特色优势产品接连助力用户攻克中国油气钻井史上的多个“珠峰”,不断刷新亚洲陆地钻井深度纪录。

  TH123121井是西北油田部署的一口三开制直井,地层复杂、可钻性差,钻头易磨损。多年来,该区块长裸眼段一般需要3趟钻,二开一趟钻是用户的迫切需求。为此,江钻公司现场服务和产品研发团队先后与甲方工程院、钻井公司项目组、井队密切联系,深入现场实地调研,认真分析地层特点,不断强化钻头的抗冲击性,增强产品硬实力;技术服务人员细化工程技术方案,密切跟踪钻进情况,根据地层特点合理优化调整钻井参数,强化服务软实力。通过一系列措施,该井二开长裸眼段用时19.5天完钻,实现单只钻头一趟钻进尺5053米,刷新了国内单只钻头一次入井最长进尺纪录,为塔河区块钻井再提速、加大西北油田勘探开发力度提供了有力支撑。

  在井深8430米的顺北评1井施工中,江钻公司研制的12英寸混合钻头在关键井段二叠系使用,基本实现一趟钻钻穿二叠系,创顺北工区5英寸小井眼地层单只钻头最高进尺纪录。在井深8433米的顺北评2井施工中,12英寸混合钻头在二叠系地层单只进尺352.5米、平均机械钻速2.96米/时,较同层段牙轮钻头进尺增加161%、机械钻速提高58%。他们设计的钻头钻具一体化解决方案,在川深1井全面应用,先后4次打破进口产品保持的指标纪录,创川东北同尺寸海相地层最高进尺和最高机械钻速纪录。

页岩气勘探开发装备一体化解决方案沙盘

  增压压缩机:页岩气稳产上产关键装备

  受自然递减规律影响,页岩气田开发1~2年就进入平输压生产期,稳产压力巨大。增压开采成为页岩气田稳产上产的关键。

  在涪陵页岩气田,三机分公司从气田开发初期就主动介入,为气田增压开采方案的制定、实施、落实提供技术支持。他们针对气田工况开发了井口增压压缩机、气举排液压缩机等适用机型,成为涪陵气田增压设备的主供应商。目前在用的83台增压压缩机为174口气井开采增压,占气田日处理气量的半壁江山,增产气量20%。

  在南川页岩气田,三机分公司与3家压缩机供货商同台竞技,以优化的工艺流程、满足工区要求的控制参数、针对性强的整体解决方案,率先在南川气田平桥南194和197平台成功投运,井口增压提产效果好于预期,各项指标均达到设计标准,成为该气田唯一增压设备供应商。

  三机分公司还在涪陵设立技术服务中心,目前承担焦石坝方圆200千米范围内压缩机的到货验收、安装调试、交机手续、巡检、故障处理和维护保养任务。为第一时间响应用户需求,服务人员本着“先修保运行、后理清责任”的原则,24小时处于待命状态,到达现场后与用户一道分析问题原因,提出解决方案,快速处理故障,确保压缩机组平稳安全运行。

  截至目前,石化机械天然气压缩机已在文23地下储气库、华北油气大牛地气田塔榆增压站和涪陵页岩气田等重点市场广泛应用。

SHS40电驱混砂橇亮相第19届中国国际石油石化技术装备展览会(Cippe2019)

  石化机械速览

  石化机械2012年底由中国石化机械制造板块整合重组而成,是中国石化唯一的油气装备研发制造与专业技术服务中心,拥有石油工程、油气开发、油气集输三大领域12项特色系列产品,覆盖陆地和海洋。本部位于武汉光谷,下辖四机公司、江钻公司、钢管分公司、三机分公司、四机赛瓦公司(持股65%)和机械研究院6家单位,分布在湖北武汉、荆州和潜江等地。

  在我国首个页岩气田涪陵页岩气田的商业化开发建设中,石化机械是“井工厂”快速运移钻机、大功率3000型压裂机组、连续油管作业车、带压作业车、SZB1000型钻塞泵注设备、地库天然气压缩机、页岩气增压压缩机、自动混浆橇、电驱固井设备、大功率电驱海洋固井装备、金属密封钻头、混合钻头、页岩气水平井泵送桥塞等多项装备“中国第一”的制造者,也是涪陵页岩气勘探开发纪录多项“中国第一”的创造者。


信息来源:中国石化报
2019-12-10