“经纬领航”旋导系统:在极复杂地层为钻井精准领航

盛夏酷暑,新疆顺北油气田骄阳似火,沙漠里地表温度已超过60摄氏度,旋导作业施工现场,经纬公司地质测控技术研究院旋导工程师闫良好和安璐正在仔细推敲增斜优化细节。

前不久,正是在顺北“深地一号”沙漠腹地,经纬公司自主研发的“经纬领航”旋转地质导向钻井系统创造了我国自主旋导作业垂深最深(7521.15米)、造斜点最深(7350米)等多项纪录,成为我国旋导工具在顺北油气田超深层成功应用的首个实例。

打通堵点技术突破催生科学提速

去年至今,“经纬领航”旋转地质导向钻井系统研发人员全面梳理旋导作业现场施工难点堵点,通过方法研究支撑结构优化、电路研制与软件开发,实现了“经纬领航”旋导系统造斜能力升级、结构强度提升、振动检测模块研制与寿命跟踪软件开发,并成功升级防脱压算法与“三不停钻”技术,有效破解过去旋导工具超限振动、测斜、下传指令、调试信号等导致停钻或降低参数等难题,突破了钻井时效偏低的瓶颈,单井纯钻时间占比从40%提高到60%。

“一深万难。在地层极端复杂、信号衰减严重的超深层攀高逐新,对‘经纬领航’是极其严峻的考验。”经纬公司高级专家、旋导项目技术负责人肖红兵坦言。

真金不怕火炼。经纬公司旋导作业团队迎难而上,开发出区块专属“黄金指令集”,针对新疆顺北地区20余种地层工况建立钻井参数优化数据库,通过多参数(钻压、扭矩等)、多目标(井斜、方位等)协同算法,实现“毫厘之间”的钻井参数动态优化,井身轨迹控制的精度误差小于1度/30米,连续拿下双百成绩(中靶率100%、储层钻遇率100%),实现“打得准”。为保证钻进质量,经纬公司与石化机械江钻公司联合攻关,定制深地工程旋导专用国产钻头,配合“提速+减震”钻具组合,实现“打得快”。

旋导系统是一个集电子信息、自动控制、机械液压、力学材料和地质测量等多学科多专业于一体的复杂智能测控系统,工作环境不同,对工艺设备的要求也各有侧重。在胜利油田页岩油重点区块,旋导作业团队通过分析邻井地质资料,明确不同伽马值地层对机械钻速的影响,优选地质-工程“甜点”;舍弃无磁承压钻杆,提升钻具组合刚性和马达扭矩传递效率,创新应用4D异形齿钻头,促使平均机械钻速提升50%。

今年6月5日,在胜利东部难动用区块重点井组,经纬公司旋导作业团队开展“科研+技术+维保”联合攻关,采取激光复焊工艺加厚工具肋板增强支撑能力、在大井径区域提前调整轨迹解决软地层造斜率不足、优化工具结构延长使用寿命等一系列创新措施,收效显著。

关口前移工具仪器质量管控提档升级

工欲善其事,必先利其器。技术人员结合“经纬领航”旋导仪器在各工区施工实际情况,推行工具仪器全生命周期质量管控提档升级,全力打造胜利、西南、西北三大旋导修造维保基地,将仪器修造维保关口前移,坚持对所有旋导工具严格分级管理,出厂前逐一进行不少于2小时的水力循环测试,其中高温工具的高温振动测试不少于3小时。

此外,技术人员利用AI和大数据,深度分析施工数据和维保记录,不断优化维保策略、备件库存管理和预防性维护计划,建立并完善了覆盖工具接收、检测、维修、测试全流程的精细化、标准化维保规程和管理制度。工具出库合格率从88%提升到100%,维保周期同比缩短25%。

“旋导施工每深一米,对工具仪器的要求就更高一分。”旋导专家陈威说。顺北超深层井多,由于地质结构复杂,被视为“旋导施工禁区”。在新疆顺北工区,经纬公司借鉴军工标准,专门启动“深地特勤”保障机制,创新实施“工具健康云档案”,对15项核心参数进行动态评级,每套旋导工具出厂前严格进行5小时以上高温振动测试,有效保障工具“零缺陷”。

研发团队主力成员李伟清晰记得,去年10月,针对175摄氏度高温旋转导向系统产品研发,他们三班倒,先开展400小时165摄氏度连续高温测试,然后进行140小时175摄氏度连续高温测试,最后是“常温-175摄氏度-常温”高低温循环测试。一场场标准严苛的电路产品质量可靠性测试,犹如在高温熔炉中进行的数据长征,为仪器在极端环境下的稳定运行提供保障。

有了金刚钻,揽得瓷器活儿。从今年5月开始,旋导作业单日施工井数连续突破20口,创出新高。

管理优化智慧协同提升施工时效

今年5月底,在焦页165-4HF井旋导施工中,面对邻井资料空白、地层产状剧烈变化、靶点预测困难等挑战,经纬公司利用远程技术支持,将旋导技术、地质导向技术与随钻测井(LWD)工具优势互补,在后期井震误差大的极端情况下,实现了优质储层穿行率100%。

对标国际先进水平,经纬公司在国内率先打破传统作业模式,自主开发“经纬定向旋导远程支持系统”和“经纬智汇钻井优化系统”,构建远程支持中心枢纽,形成“3+X”(以现场3人作业组为前方基本作战单元,与后方专家团队实时联动)和“旋导+”远程智慧作业新模式,借助数智化、智能化系统升级,当井下出现异常情况,旋导技术专家级5分钟内快速响应、半小时内有效处置,一线作战单元更灵活高效。

远程“会诊”消除疑难杂症。郭页1井泥浆泵噪音加大,导致信号解码成功率降至50%,现场工程师反复尝试仍无法解决。技术专家张海亮通过远程支持系统邀请专家对现场情况全面排查分析,提出采用适配码方式进行解码的方案,解码成功率回到100%,成功避免了起钻带来的时间损失,最终实现“一趟钻”完钻,进尺2016米,纯钻151小时。

作业模式革新带来效率提升,一线施工人员从单井施工4~5人缩减为2~3人。今年旋导作业在一线员工减少20%的情况下,队伍施工时效提升25%,日施工井数实现大幅增长。

截至7月31日,“经纬领航”旋导系统累计应用387口井,进尺51.17万米,工作时间超9.19万小时;倒逼国外同类仪器服务降价50%;在胜利页岩油施工占比达到77%。2025年以来施工101井次,进尺14.95万米;工作量同比翻了一番,趟钻成功率超过90%,达到国际先进油服公司水平。


信息来源:《中国石化报》2025.8.4
2025-08-06