提升標(biāo)準(zhǔn)化能力 助推油田高質(zhì)量發(fā)展

陳國宏

中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司 （天津 300450）

0 引言

伴隨著經(jīng)濟全球化的深入發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化在便利經(jīng)貿(mào)往來、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進科技進步、規(guī)范社會治理中的作用日益凸顯[1]。標(biāo)準(zhǔn)已成為世界“通用語言”。

自2000 年以來，中國海洋石油總公司(以下簡稱中海油）開發(fā)專標(biāo)委鉆完井專業(yè)制定了鉆完井作業(yè)、工程質(zhì)量控制、酸化壓裂、海上防砂作業(yè)、電潛泵作業(yè)、井眼防碰、鉆完井基本設(shè)計等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)30余項。經(jīng)過多年的實踐和不斷完善，標(biāo)準(zhǔn)化不僅優(yōu)化了海上油氣田鉆完井現(xiàn)場管理和技術(shù)工藝，同時更加規(guī)范了油田不同開發(fā)階段鉆完井方案編制的具體要求，使海上油田從發(fā)現(xiàn)到開發(fā)的每一步更加合理合規(guī)，更加經(jīng)濟環(huán)保，逐步與國際接軌。

目前, 許多國際標(biāo)準(zhǔn)都包含了眾多的技術(shù)專利,對于發(fā)達國家來講,只要一項國際標(biāo)準(zhǔn)中包含某一國家或某一公司的專利,該國或該公司就可以共享標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)成果。大型跨國公司對標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注,已遠遠大于對產(chǎn)品的關(guān)注,并有計劃地逐步實施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略[2]。

1 標(biāo)準(zhǔn)化促進鉆完井設(shè)計發(fā)展

油田勘探開發(fā)向來被稱為“高投入”，其水平的高低不僅代表了一個國家在海域使用方面的能力，而且還代表了一個國家技術(shù)裝備在全球工業(yè)領(lǐng)域的地位。海洋石油開發(fā)涉及專業(yè)較多，主要包括平臺建造、地質(zhì)勘探等高風(fēng)險行業(yè)。海洋石油因其工作環(huán)境的特殊性，更是一項系統(tǒng)而龐雜的工程，海洋石油包括鉆完井工程、采油及儲運等幾方面，其中海洋鉆完井工程則是重要組成部分。因鉆完井作業(yè)投資大、風(fēng)險高，涉及器材設(shè)備多、人員廣，井下情況復(fù)雜多變，加之海上平臺遠離陸地，出現(xiàn)緊急情況救援困難，因此作業(yè)施工前編制一份詳盡的鉆完井設(shè)計尤為重要。

鉆完井設(shè)計的編寫不僅要符合國家及政府有關(guān)機構(gòu)的法律法規(guī)，而且需要正確的認(rèn)識，擁有普遍遵循的規(guī)律進行推導(dǎo)或得到結(jié)論的過程，還需遵守“鉆完井健康安全環(huán)保管理體系”和行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著海上作業(yè)量的大幅增加和新工具、工藝和材料的使用，促進了標(biāo)準(zhǔn)的更新速度，從而使鉆完井設(shè)計內(nèi)容得到不斷完善。中海油頒布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HS 14013—2016《海上油氣田鉆井、完井基本設(shè)計編制指南》，進一步對鉆完井方案提出規(guī)范要求。

1.1. 鉆井工程設(shè)計

1）平臺數(shù)量、井槽數(shù)量及排列方式：主要依據(jù)油藏儲量規(guī)模，同時考慮周邊依托設(shè)施、是否與軍事及海運航道存在沖突。

2）鉆井方式及機具：主要考慮是采用模塊鉆機或鉆井船、導(dǎo)管架預(yù)鉆井或其他鉆井方式；預(yù)鉆井方式為水下基盤或?qū)Ч芗?，以及批鉆模式是大批鉆還是小批鉆。在鉆井平臺作業(yè)時，還需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范就位和拋錨分析，以規(guī)避障礙物及滑移事故出現(xiàn)[3]。

3）井眼軌跡設(shè)計：根據(jù)油藏提供靶點，結(jié)合適當(dāng)?shù)脑煨秉c、造斜率，設(shè)計出滿足要求的軌跡。

4）套管程序及材質(zhì)選擇：需根據(jù)老井井史資料、地質(zhì)風(fēng)險提示、機具載荷，結(jié)合三壓力曲線研究結(jié)論，確定合理的井身結(jié)構(gòu)。

5）套管防腐及磨損后的強度校核結(jié)果，各層套管材質(zhì)、尺寸、壁厚、鋼級及扣型等。

6）鉆井液及固井設(shè)計：結(jié)合老井井史和三壓力剖面，并參照研究成果優(yōu)選最佳鉆井液及固井水泥漿體系；另需做好配伍性研究和儲層保護。

1.2 完井工程設(shè)計

1）完井管柱設(shè)計：主要根據(jù)油藏提供配產(chǎn)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)方式如分采、合采、自噴或人工舉升等方式組合管柱。

2）防腐研究與策略：海上油氣田開發(fā)中多以二氧化碳、硫化氫及長期注水水垢腐蝕為主，研究主要通過實驗室模擬得出腐蝕機理，從而確定防腐方式。

3）出砂預(yù)測研究：一般通過現(xiàn)場觀測法、經(jīng)驗法、實驗室模擬法和數(shù)值計算法進行初步判斷，做定量出砂研究，同時開展其他影響儲層巖石強度的研究工作，如水化影響；并根據(jù)確定的防砂方式給出相關(guān)的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，包括篩管的型式、縫隙要求、礫石尺寸、充填方式。

4）完井液體系選擇：完井液的選擇和鉆井液一樣首先需壓穩(wěn)地層，與地層有較好配伍性，在固相控制、黏度、防腐性能及儲層保護方面滿足要求。

5）鉆完井作業(yè)風(fēng)險控制：針對海上油田出現(xiàn)險情救援困難的問題，中海油在渤海和南海分別籌建了國家級井控及溢油應(yīng)急基地、區(qū)域性海上鉆井液服務(wù)站和移動式物料支持平臺，在陸地終端成立了海上油田廢固液回收處理專業(yè)公司，以確保鉆完井作業(yè)的安全順利。

2 鉆完井技術(shù)促進標(biāo)準(zhǔn)更新

海上油田在過去20 年的大開發(fā)中，基本每隔3～5年就有新技術(shù)出現(xiàn)，給油田的勘探開發(fā)帶來巨大的影響和變化。而相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)更新工作相對滯后[4]，從而致使鉆完井設(shè)計也只能沿用舊標(biāo)準(zhǔn)，無法更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

2.1 海洋叢式井防碰標(biāo)準(zhǔn)修訂更新

為提高油田的高效開發(fā)，許多新老油田后期均加大了井網(wǎng)加密調(diào)整，致使井間防碰形勢愈加嚴(yán)峻。中海油制定的Q/HS 2016—2010《海洋叢式井防碰設(shè)計與作業(yè)要求》中僅以“防碰分離系數(shù)是否大于或小于1”一項指標(biāo)來衡量軌跡發(fā)生碰撞的風(fēng)險。但隨著數(shù)學(xué)模型和儀器精度的不斷提高，這一標(biāo)準(zhǔn)不僅制約了定向井工具的發(fā)展空間，而且常因長井段防碰繞障和配備高精監(jiān)測設(shè)備發(fā)生高昂費用。為適應(yīng)鉆完井技術(shù)發(fā)展，中海油于2017年頒布了最新的Q/HS 2016—2016《海洋叢式井防碰設(shè)計與作業(yè)要求》，關(guān)于防碰標(biāo)準(zhǔn)給出了更加詳細的規(guī)范，防碰掃描宜采用分離系數(shù)結(jié)合理論井眼間距的方法。針對不同類型油田要求如下：

1）常壓油田淺層防碰的設(shè)計分離系數(shù)應(yīng)大于1.0。

2）常壓油田斜深超過1 000 m 的深層防碰設(shè)計分離系數(shù)宜大于1.0。若分離系數(shù)小于1.0，應(yīng)避免并行防碰風(fēng)險，井筒最近點垂向距離應(yīng)大于30 m；水平井著陸段（井斜大于85°）及水平段作業(yè)中的最近點垂向距離宜大于20 m。

3）異常壓力油田、氣油比大于350（m3/m3）的油田及氣田設(shè)計分離系數(shù)應(yīng)大于1.5。

鉆完井作業(yè)中定向井是基礎(chǔ)，新標(biāo)準(zhǔn)的實施對降低軌跡難度、簡化井身結(jié)構(gòu)、優(yōu)選鉆具組合、鉆進和下套管作業(yè)降磨減阻起到了積極作用，同時提高了油藏中靶精度和油層鉆遇率，從而使鉆完井作業(yè)在費用、工程質(zhì)量控制方面得到進一步提高。

2.2 海洋鉆井井控規(guī)范修訂更新

隨著地下油氣資源的不斷開采，儲層能量不斷衰竭，油層壓力也是不斷下降，導(dǎo)致地下原油大量脫氣，黏度增加，油井產(chǎn)量大大減少，造成地下大量殘余油無法采出。為彌補原油采出后所造成的地下虧空，保持或提高油層壓力，實現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并獲得較高的采收率，需對油田進行注水。但油田經(jīng)過長期注水產(chǎn)生的弊端也日趨明顯，儲層間壓力互竄、地層異常壓力和水淹問題突出，井下壓力預(yù)測難度大、誤差大，由此導(dǎo)致的鉆完井作業(yè)溢流和卡鉆事故頻發(fā)，從而給鉆完井工程帶來巨大損失。

中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HS 2028—2010《海上鉆井作業(yè)井控規(guī)范》中對周邊布有注入井的作業(yè)井規(guī)定“鉆開油氣層之前，同層生產(chǎn)井應(yīng)提前15 d停注、泄壓和停產(chǎn)，直到相應(yīng)層位套管固井候凝完為止?！眱H采用定量關(guān)井時間來降低地下壓力對作業(yè)的影響，顯然是不科學(xué)也不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

由于近幾年海上油田井控事故明顯增多，摸清地下壓力變化刻不容緩，通過立項研究和鉆井隨鉆測壓發(fā)現(xiàn)，地下壓力復(fù)雜程度遠超之前想象。圖1為海上某油田注水量與隨鉆測壓關(guān)系，灰色為油田注入水體積量、藍色點為隨鉆測壓數(shù)據(jù)。從圖1 可見，地層壓力基本隨注入量的增加而升高；從壓力的高低分布來看無任何規(guī)律，給壓力的預(yù)測帶來很大的困難。

圖1 海上某油田隨鉆實測地層壓力與油田注水量關(guān)系

2017 年新頒布的Q/HS 2028—2016《海上鉆井作業(yè)井控規(guī)范》中明確了新井位開鉆前壓力動態(tài)：“調(diào)整井的地質(zhì)設(shè)計中應(yīng)明確鄰近注水、注氣（汽）井分布及注入情況，提供分層動態(tài)壓力數(shù)據(jù)。鉆井設(shè)計中明確鉆開油氣層之前應(yīng)采取的相應(yīng)停注、泄壓和停產(chǎn)等措施?！迸cQ/HS 2028—2010舊版標(biāo)準(zhǔn)中定量規(guī)定的“鉆井作業(yè)前15 d 減、停鄰井”相比，鉆前動態(tài)地層壓力預(yù)測，不僅為井身結(jié)構(gòu)設(shè)計、鉆井液密度和固井水泥漿體系確定提供了依據(jù)，還可在鉆完井作業(yè)前做好井控和防漏、堵漏等措施，大大降低了作業(yè)成本和風(fēng)險；對未受效井和層位不進行停、減注和泄壓措施，最大程度減少因臨時關(guān)井造成的儲層孔喉堵塞導(dǎo)致的油井減產(chǎn)和開井困難。

例如，在海上某井作業(yè)前進行了地層壓力預(yù)測，數(shù)據(jù)見表1。從表1 中可見，該井L70 層最高超壓2.5 MPa，L70層位以下虧壓較為嚴(yán)重。針對此情況，在井身結(jié)構(gòu)設(shè)計時特增加一層套管，規(guī)避了同一井段出現(xiàn)噴漏同層復(fù)雜情況的發(fā)生，確保了整口井的順利作業(yè)。

表1 海上某井鉆前壓力預(yù)測數(shù)據(jù)

3 標(biāo)準(zhǔn)助推油田高質(zhì)量發(fā)展

在標(biāo)準(zhǔn)化不斷革新的進程中，只有嚴(yán)格地執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)才能出合格的產(chǎn)品，鉆完井作業(yè)的降本增效也得到大幅提升[5]。

海上某合作油田在外方作業(yè)期間，老井側(cè)鉆僅考慮套管內(nèi)900 m 以下開窗或400 m 以上切割回收技術(shù)套管裸眼側(cè)鉆，中間井段開窗側(cè)鉆完全被忽略。中海油接手該油田后，經(jīng)調(diào)查得知舍棄中間井段開窗原因為外方井控規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與中海油標(biāo)準(zhǔn)存在差異。表2、表3分別為中海油與外方的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中井涌量數(shù)據(jù)。為使外方接受中海油作業(yè)模式和設(shè)計方案，中海油技術(shù)人員首先從井控計算的基礎(chǔ)——三壓力數(shù)據(jù)著手，并詳細介紹了中海油井控標(biāo)準(zhǔn)制定的原則和依據(jù)，同時采用雙方認(rèn)可的軟件進行模擬計算，最終以詳實可靠的數(shù)據(jù)說服外方接受鉆完井設(shè)計方案。

表2 中海油Q/HS 14007—2011《深水探井鉆井工程設(shè)計指南》標(biāo)準(zhǔn)井涌量數(shù)據(jù)

表3 外方作業(yè)規(guī)范井涌量數(shù)據(jù)

例如，該油田B37ST01 井，計劃在700 m 深處244.48 mm(9.625″)套管窗側(cè)鉆215.9 mm井眼，鉆井液比重1.22 g/m3，溢流流體為氣體，套管鞋處破裂壓力當(dāng)量比重1.60；215.9 mm 井眼溢流量分別按照中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HS 14007—2011《深水探井鉆井工程設(shè)計指南》取最小井涌余量4.77 m3（該井屬于老區(qū)塊低效井側(cè)鉆，且主力層存在超壓情況），按外方作業(yè)規(guī)范取最小井涌余量8 m3，采用蘭德馬克軟件中井控模塊進行計算校核；B37ST01 井壓力預(yù)測及校核結(jié)果見表4，中海油及外方作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)井涌量計算結(jié)果分別如圖2、圖3所示。

由校核結(jié)果可見，采用中海油標(biāo)準(zhǔn)在700 m開窗可滿足井控標(biāo)準(zhǔn)；如采用外方作業(yè)規(guī)范則需加深開窗點至900 m，且軌跡難以實施，無法滿足作業(yè)要求。

采用Q/HS 14007—2011《深水探井鉆井工程設(shè)計指南》標(biāo)準(zhǔn)后，在油田實施數(shù)十口井的鉆井作業(yè)中均未發(fā)生一起井控事故。中部井段側(cè)鉆方式的改變不僅解決了淺層切割、拔套管困難等問題，還大大簡化了井身結(jié)構(gòu)，降低了井控、遇淺層氣、斷層漏失等風(fēng)險。通過表5 拔套管淺層側(cè)鉆與中深部套管開窗側(cè)鉆作業(yè)綜合對比可見，中深部側(cè)鉆方式的改變促使鉆完井作業(yè)成本大幅下降。

表4 B37ST01井鉆前壓力預(yù)測數(shù)據(jù)

圖2 中海油標(biāo)準(zhǔn)井涌量計算結(jié)果

圖3 外方作業(yè)規(guī)范井涌量計算結(jié)果

表5 拔套管淺層測鉆與中深部套管開窗側(cè)鉆作業(yè)綜合對比

4 結(jié)束語

標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)建設(shè)發(fā)展的方向，也是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的基石。擁有高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，不僅可以降低企業(yè)成本投入提高收益，而且可以在國際競爭中取得話語權(quán)。標(biāo)準(zhǔn)化工作任重而道遠，就當(dāng)前面臨的稠油熱采、高溫高壓、深水鉆完井等方面，我國標(biāo)準(zhǔn)還需不斷積累經(jīng)驗，向國外同行學(xué)習(xí)。在超深水井控、深水開發(fā)井鉆完井的設(shè)計與作業(yè)、深水鉆完井作業(yè)管理方面可采用國外先進標(biāo)準(zhǔn)。

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化能力和水平的不斷提升，是確保標(biāo)準(zhǔn)化效益和企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。當(dāng)前和今后一個時期，可以從企業(yè)內(nèi)部和外部共同打造良好機制，全面提升企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化能力和水平。