○ 文／本刊記者 盧凱瑞

打造隨鉆測(cè)控的中國名片

○ 文／本刊記者 盧凱瑞

勝利石油工程公司緊盯國際前沿技術(shù)，立足自主創(chuàng)新，讓隨鉆測(cè)控技術(shù)與國際接軌。

隨鉆測(cè)控技項(xiàng)目管理部的成立為該技術(shù)下一步飛越打下了基礎(chǔ)。 攝影/朱克民

群賢畢至，少長(zhǎng)咸集。6月28日，來自中國工程院的院士和中國石化石油工程公司相關(guān)單位、部分高等院校及合作企業(yè)百余名專家學(xué)者齊聚東營勝利賓館，見證了中國石化勝利工程公司隨鉆測(cè)控項(xiàng)目管理部的揭牌儀式。

在幾千米以下的地層，鉆頭聞著油味找油，準(zhǔn)確無誤地朝著有油的方向鉆進(jìn)：當(dāng)遇到超薄油層時(shí)，鉆頭不再是一笑而過，而是絕不放過，榨干每一滴油；當(dāng)油氣分布不均時(shí)，鉆頭直穿油氣最富集區(qū)域。讓每一口井打出最高產(chǎn)量，鉆井人聞之色變的“空井”不復(fù)存在，那些“食之無味，棄之可惜”的低產(chǎn)低效油氣區(qū)塊也能發(fā)揮自己的價(jià)值……這是鉆井人多年的夢(mèng)想。隨鉆測(cè)控技術(shù)將鉆井人的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

時(shí)至今日，MWD隨鉆測(cè)量?jī)x器、地質(zhì)導(dǎo)向儀器、隨鉆測(cè)井儀器、井下控制工具等一項(xiàng)項(xiàng)測(cè)控儀器的核心技術(shù)被勝利石油工程公司測(cè)控人以自強(qiáng)不息的精神紛紛突破。勝利石油工程公司具備隨鉆測(cè)控儀器100套/年制造能力和1000口井/年服務(wù)能力，產(chǎn)品銷往國內(nèi)各大油田和俄羅斯、加拿大、哈薩克斯坦、中東等國家和地區(qū)。“打造隨鉆測(cè)控的中國名片！”這是勝利鉆井人內(nèi)心的呼聲，也是在場(chǎng)所有專家學(xué)者對(duì)勝利的期望。

初識(shí)隨鉆測(cè)控

1927年9月，斯倫貝謝兄弟在他們家鄉(xiāng)的阿爾薩井下實(shí)施了第一次電測(cè)井，革命性地改變了勘探領(lǐng)域的認(rèn)知和技術(shù)，井下測(cè)井拉開了序幕。

1939年12月20日，比西方晚了12年，中國科學(xué)院院士、著名地球物理學(xué)家翁文波教授在四川石油溝油礦1號(hào)探井成功進(jìn)行第一次測(cè)井試驗(yàn)，開創(chuàng)了中國用測(cè)井方法勘探石油與天然氣的先河。

1955年，我國基于引進(jìn)蘇聯(lián)的AKC50型全自動(dòng)多線測(cè)井系統(tǒng)，自行研制成功了全自動(dòng)多線測(cè)井系統(tǒng)。我國石油鉆井測(cè)井技術(shù)步入新時(shí)期。

有了測(cè)井技術(shù)就能了解地下幾千米深處的地層性質(zhì)，知道油藏在哪，然后是不是可以輕而易舉地打開油層？

不，其實(shí)沒有這么容易！

測(cè)井技術(shù)是采用專門的儀器設(shè)備，沿井身測(cè)量地球物理參數(shù)，通過不同巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性及中子特性等分析出接近巖層的真實(shí)情況。測(cè)量過程中會(huì)面臨著各種各樣的干擾，雖然接近并不等于真實(shí)，但是這種接近足以能讓地下的石油更快地“噴涌而出”。

在電纜測(cè)井中，井下數(shù)據(jù)的獲取總是在鉆井完工之后用電纜將儀器放入井中進(jìn)行測(cè)量。在某些情況下，如井的斜度超過65度的大斜度井甚至水平井，用電纜已很難將儀器放下去。此外，井壁狀況不好易發(fā)生坍塌或堵塞也難取得測(cè)井資料。如同在湍急的河道里挖坑，水流總是第一時(shí)間浸入坑中，在鉆井過程中，就要用鉆井液循環(huán)，帶出鉆碎的巖屑，鉆井液濾液總要第一時(shí)間侵入地層。因此，鉆完之后再測(cè)井，地層的各種參數(shù)與剛鉆開地層時(shí)是有所差別的，如何減小這種“侵入”影響、及時(shí)獲取所鉆遇地層信息，提高油氣層鉆探的成功率就成為測(cè)井專家們急需解決的難題。

地質(zhì)學(xué)家們難以得知地下的真實(shí)情況，鉆井人員就無法把握油藏的準(zhǔn)確位置。因?yàn)檎`差太大，鉆井人員能否鉆遇油藏有時(shí)是“靠天吃飯”?！霸谒锬緯?huì)戰(zhàn)時(shí)曾一連鉆了9個(gè)‘干窟窿’，9000多萬元投資說沒就沒了！”提及“靠天吃飯”的鉆井歷程，勝利石油工程公司副總經(jīng)理韓來聚記憶猶新。

能否為鉆頭安上“眼睛”與“方向盤”，讓鉆頭“聞著油味”找油，在地質(zhì)學(xué)家設(shè)計(jì)的鉆井軌跡無法到達(dá)油層時(shí)，鉆頭自動(dòng)調(diào)整方向，向著油層鉆進(jìn)？

聽起來這似乎是一個(gè)不切實(shí)際的夢(mèng)。夢(mèng)醒了，鉆井人還是拖著笨重的電纜進(jìn)行井下參數(shù)測(cè)量。但外國人似乎能夠做到！在上世紀(jì)90年代開發(fā)復(fù)雜油氣藏特別是打水平井時(shí)，聘請(qǐng)而來的外國人使用了這樣一個(gè)如夢(mèng)如幻的高科技儀器——隨鉆測(cè)量?jī)x?！坝辛怂?，鉆頭跟長(zhǎng)了眼睛一樣，不管是薄油層，還是低壓低滲低產(chǎn)儲(chǔ)層，都能讓油藏?zé)o所遁形?！比藗冋?wù)撨@一新生事物，像是在聊科幻電影。

這是中國人第一次接觸這樣高科技的產(chǎn)物，但高昂的費(fèi)用給中國人頭上潑了一盆冷水：日費(fèi)四五萬甚至十多萬美元，只租不賣，禁止中國人參觀！“第一次使用隨鉆測(cè)量?jī)x是在新疆，一口井的服務(wù)費(fèi)高達(dá)480萬元。”回憶起第一次使用國外“夢(mèng)幻級(jí)”儀器的費(fèi)用，勝利石油工程隨鉆測(cè)控項(xiàng)目部研發(fā)部主任肖紅兵依然很心疼。

供圖/勝利石油工程公司

突破壟斷

1996年，在國際石油市場(chǎng)“供大于求”的市場(chǎng)大環(huán)境下，我國居高不下的石油開采成本讓各大油田虧損嚴(yán)重。此時(shí)，降本增效成為油田發(fā)展的主章程，石油部也著眼于報(bào)廢井修復(fù)問題。

由于采油射孔的破壞，采油套管經(jīng)常因?yàn)槌錾扯氯瑹o法正常生產(chǎn)。套管損壞處通常位于油層，而上端2000多米長(zhǎng)的直套管依然完好，可以利用。重新鉆一口新井耗資巨大且得不償失，各油田準(zhǔn)備利用上端完好的套管，在破損處上端側(cè)鉆，重新開辟一條采油通道。

套管內(nèi)側(cè)鉆分短半徑側(cè)鉆與長(zhǎng)半徑側(cè)鉆。短半徑側(cè)鉆要求側(cè)鉆位置距離油層很近。無疑，短半徑能利用更多的套管，可以更大限度的節(jié)省成本，但越短距離的造斜難度越大，中國現(xiàn)有技術(shù)完全達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

為突破技術(shù)瓶頸，國家立下“‘51/2’套管內(nèi)短半徑側(cè)鉆水平井”攻關(guān)課題。勝利鉆井院響應(yīng)國家號(hào)召，承擔(dān)了這一項(xiàng)攻關(guān)課題。“我們之前每年因套管損壞而報(bào)廢的油井有一兩千口，現(xiàn)在因?yàn)槔嫌途龆嘣黾拥狡甙饲Э?。如果都用長(zhǎng)半徑側(cè)鉆技術(shù)，那每年得浪費(fèi)多少錢？”韓來聚吐出了當(dāng)初迎難而上攻關(guān)“‘51/2’套管內(nèi)短半徑側(cè)鉆水平井”技術(shù)的心聲。

地層測(cè)量誤差太大，如何才能在如此狹小的半徑內(nèi)進(jìn)行側(cè)鉆水平井？已退休的勝利鉆井院黨委書記李擁邦想到了國外那個(gè)夢(mèng)幻般的測(cè)量?jī)x器——隨鉆測(cè)量?jī)x。如果地層能夠看得很“清晰”，那么在短距離進(jìn)行側(cè)鉆完全可以實(shí)現(xiàn)。

勝利鉆井院決心研制自己的隨鉆測(cè)控儀器。

1997年，勝利鉆井院斥資2000余萬元在國外技術(shù)封鎖下輾轉(zhuǎn)從英國引進(jìn)了一套MWD無線隨鉆測(cè)量?jī)x，開啟了隨鉆測(cè)控技術(shù)攻關(guān)的征程。征程的第一步是研制出自己的MWD隨鉆測(cè)量?jī)x地面接口箱，解決外國設(shè)備在國內(nèi)使用過程中“水土不服”的問題。

由于是前沿技術(shù)，沒有公開的資料可以查詢，隨鉆測(cè)控研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊錦舟帶著隊(duì)員在書本中尋求答案。他們跑到北京圖書館查資料、做筆記，最長(zhǎng)的一次連續(xù)7天泡在圖書館。為了省錢，住的是8塊錢一晚的地下室，吃的是最便宜的路邊攤，購買元器件時(shí)都不舍得打車。

衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴。憑借滿腔的熱情和執(zhí)著的精神，勝利測(cè)控人跑遍全國，查閱了大量的技術(shù)資料，精心設(shè)計(jì)了幾十種備選方案。1998年的元旦，是個(gè)收獲的日子。在這一天，地面接口箱接受檢驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)所有人眼睛一眨不眨地盯著顯示屏。當(dāng)信號(hào)從地下幾千米傳回地面出現(xiàn)波動(dòng)的時(shí)候，井場(chǎng)瞬間沸騰。“我們也行！”實(shí)驗(yàn)的成功，更加堅(jiān)定了團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的信念。

最重要的信號(hào)接收器——地面接口箱研制成功后，一切都迎來了轉(zhuǎn)機(jī)，接下來井下儀器也相繼研發(fā)成功。 MWD無線隨鉆測(cè)量?jī)x研制成功，實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破。“消息傳出，國外馬上將MWD無線隨鉆測(cè)量?jī)x的使用費(fèi)用降低了一半。”談及昔日的成功，勝利鉆井院隨鉆測(cè)控技術(shù)專家、全國“三八”紅旗手張?；樕涎笠缰腋５南矏偂６?，MWD隨鉆測(cè)控技術(shù)的單井服務(wù)費(fèi)用已經(jīng)降到了數(shù)十萬元，只有原來的十分之一。

截止到2008年底，勝利鉆井院MWD系統(tǒng)及其配套設(shè)備的生產(chǎn)已達(dá)300套，為企業(yè)節(jié)省進(jìn)口所需資金4500萬美元。其中有40套儀器銷售到俄羅斯、大慶等國內(nèi)外油田，創(chuàng)收6000多萬元。除此之外，近幾年該儀器先后在哈薩克斯坦和我國新疆、大慶、長(zhǎng)慶等油田完成現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)900口井次，創(chuàng)收達(dá)1.8億元。

為鉆頭安裝“眼睛”

從測(cè)井走向測(cè)控，是鉆井史上一次偉大的革命，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

國外無線隨鉆測(cè)控技術(shù)在上世紀(jì)六七十年代就已開始研究，而我們直到1995年才了解到這項(xiàng)技術(shù)。起步晚了近30年，測(cè)控人沒有懈怠。

“MWD無線測(cè)控技術(shù)只能測(cè)量鉆頭鉆入的井斜、井深、方位三個(gè)參數(shù)，了解鉆頭的位置，然后地質(zhì)學(xué)家根據(jù)油藏模型判斷鉆頭鉆入的位置，調(diào)整鉆頭鉆入方向，準(zhǔn)確找到油藏?！表n來聚介紹，“接下來我們開始攻關(guān)地質(zhì)導(dǎo)向，真正實(shí)現(xiàn)‘聞著油味’找油！”

三個(gè)參數(shù)只能幫助鉆頭準(zhǔn)確的找到地質(zhì)學(xué)家設(shè)定的目標(biāo)層，其他的參數(shù)仍需電纜測(cè)控來解決。當(dāng)“遲到”的測(cè)量結(jié)果與現(xiàn)實(shí)有誤差時(shí)，再優(yōu)秀的地質(zhì)學(xué)家也很難判斷出油藏的準(zhǔn)確位置，即使知道了鉆頭的準(zhǔn)確位置隨鉆測(cè)控依然難“控”。

測(cè)井，以未遭鉆井液等破壞的地層中測(cè)量最為精確，所以需要在鉆井過程中測(cè)量鉆頭前方地層巖性與流體性質(zhì)，讓鉆頭能夠“主動(dòng)”找油。國外的LWD隨鉆測(cè)量?jī)x就是基于這樣的原理，以地質(zhì)導(dǎo)向?qū)ふ矣筒?。該技術(shù)國外在20世紀(jì)末就已經(jīng)相當(dāng)成熟，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量近鉆頭處的地質(zhì)參數(shù)和工程參數(shù)，而我國依然處于被封鎖狀態(tài)。一套復(fù)雜的LWD隨鉆測(cè)量?jī)x器費(fèi)用高達(dá)上億元，想要大規(guī)模運(yùn)用只能自主研發(fā)。

地下巖層主要巖性為泥巖與砂巖，二者反射的自然伽馬曲線截然不同，能夠通過反射曲線的不同區(qū)分砂巖層與泥巖層；而油氣資源大多儲(chǔ)存于砂巖中，因此用自然伽馬測(cè)井能判斷鉆頭是否位于儲(chǔ)層。油氣層與水層的電阻率測(cè)井曲線也有不同的特征，通過電阻率曲線的不同能順利區(qū)分油氣層與水層。因此，用電阻率測(cè)井能判斷鉆頭是否位于油氣層。想要給鉆頭裝上“眼睛”，在鉆井過程中自動(dòng)找到最優(yōu)油層似乎只用在鉆頭上添加自然伽馬與電阻率參數(shù)測(cè)量?jī)x器就行。

理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。

50年10億噸，隨鉆測(cè)控技術(shù)為勝利油田的發(fā)展立下了汗馬功勞。攝影/王為

2003年，勝利鉆井院順利研制出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的隨鉆測(cè)量?jī)x（LWD）。它能夠在鉆井過程中實(shí)時(shí)傳輸伽馬和電阻率等地質(zhì)參數(shù)。但電阻率信號(hào)只能通過泥漿傳播，一旦泥漿中含有空氣電阻率信號(hào)傳播就難以為繼！“施工中最常出現(xiàn)的就是施工人員指責(zé)儀器有問題，而工程人員指責(zé)施工人員的操作有問題。其實(shí)，主要就是我們儀器穩(wěn)定性存在問題。” 隨鉆測(cè)控項(xiàng)目部檢測(cè)部部長(zhǎng)李閃介紹說。

儀器的不穩(wěn)定讓穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的愿望化為泡影。為了保證油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，油田不得不付出高額費(fèi)用購買國外儀器或相關(guān)服務(wù)。

為了扭轉(zhuǎn)被動(dòng)的局面，勝利鉆井院依托“隨鉆測(cè)井核心探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)研究”，開展了隨鉆電磁波電阻率的攻關(guān)研究?！?009年我們確定了電磁波電阻率的研究方向，但因?yàn)橹暗难芯繂栴}，壓力非常大。研究經(jīng)常不分白天黑夜，有次做試驗(yàn)連續(xù)做了一天一夜，實(shí)驗(yàn)沒成功，到吃飯時(shí)我們喊楊錦舟吃飯，他直接咆哮‘你們?nèi)コ园桑也怀?！’”憶往昔，李閃唏噓不已。

東營的夏天很熱，狹小的實(shí)驗(yàn)室像蒸籠一樣直欲將人蒸熟！研究經(jīng)費(fèi)都花在了研究之上，沒有人想到改善一下辦公環(huán)境。據(jù)李閃回憶，勝利鉆井院全院上下可謂是一條心支持電磁波電阻率的攻關(guān)。當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室熱的渾身冒汗時(shí)，就直接為實(shí)驗(yàn)室安裝上了空調(diào)。要知道當(dāng)時(shí)研究院上下還沒有哪個(gè)地方安裝有空調(diào)，儀表所是當(dāng)時(shí)研究院唯一安裝空調(diào)的地方。

苦心人天不負(fù)。2011年，電磁波電阻率終于被勝利鉆井院攻克。

2012年，勝利鉆井院自主研發(fā)的首支勝利博豐MRC地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)橫空出世。在兩年多的時(shí)間里，累計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用50余口井次，單井儲(chǔ)層鉆遇率平均提高20%以上，建井周期平均縮短4天，測(cè)井成功率高達(dá)100%。MRC的誕生，動(dòng)搖了國外油服公司在測(cè)控技術(shù)和市場(chǎng)方面的壟斷地位。

為鉆頭裝上“方向盤”

無線隨鉆測(cè)量技術(shù)改變了勝利鉆井院儀表所的命運(yùn)，也改變了勝利鉆井的發(fā)展軌跡。

當(dāng)今油氣田開發(fā)中，“好吃的甜點(diǎn)”越來越少，不到一米厚的超薄油層慢慢成了油井開發(fā)的常態(tài)。俗話說“上天容易入地難”，要讓鉆頭在一米厚的油層中穿梭已不是給鉆頭安裝一雙“眼睛”就能辦到的事，還需要給鉆頭安裝一個(gè)方向盤，時(shí)刻調(diào)整鉆頭的方向。

傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)向已經(jīng)難以支持鉆頭精確的制導(dǎo)，勝利鉆井院又將目光瞄向了目前隨鉆測(cè)控技術(shù)的高端——旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向?！白屻@具轉(zhuǎn)起來，摩阻沒了，鉆速提高了，就會(huì)打得快，打得好，提高鉆井效率。”楊錦舟說。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向即是使用陀螺測(cè)量到井底的井斜角和方位角（高邊），從而得到鉆頭控制軸方位，然后通過泥漿導(dǎo)流閥和數(shù)個(gè)泥漿推動(dòng)的推力塊控制鉆頭方向。推力塊在哪個(gè)方向伸出、伸出次數(shù)都由地面工程師控制，其對(duì)井壁推力大小也由地面人員通過調(diào)節(jié)泥漿排量進(jìn)行控制，可以準(zhǔn)確讓鉆頭隨著“聞著油味”鉆進(jìn)。

讓鉆具轉(zhuǎn)起來，使鉆頭成為“地航導(dǎo)彈”，最大難點(diǎn)在于精確制導(dǎo)控制。國外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向制導(dǎo)技術(shù)采用的是巡航導(dǎo)彈的導(dǎo)航技術(shù)。受“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”的限制，勝利鉆井院無法從西方引進(jìn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)。想要突破瓶頸，讓鉆頭成為“地航導(dǎo)彈”，唯有自主創(chuàng)新。

這個(gè)時(shí)候，中國航天技術(shù)的發(fā)展為鉆井院帶來了福音。利用航天導(dǎo)航技術(shù)的相控雷達(dá)理念，他們成功開發(fā)出了相控聲波成像定位技術(shù)，突破了技術(shù)的瓶頸。如今，隨鉆測(cè)控領(lǐng)域難度最大的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)難關(guān)已經(jīng)被自強(qiáng)不息的勝利鉆井人攻破，隨鉆測(cè)控技術(shù)朝著自動(dòng)化、智能化方向穩(wěn)步推進(jìn)。

“勝利工程的隨鉆測(cè)量?jī)x器的研制和生產(chǎn)，在中石化獨(dú)此一家，具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)；在國內(nèi)的陸上油田也具有領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，是中國在石油工程領(lǐng)域的一張名片?！蔽髂鲜凸こ坦靖笨偨?jīng)理朱澄清說，“當(dāng)然，我們與國際領(lǐng)先水平比還有一定的差距，但差距越來越小?！?/p>

國外隨鉆測(cè)控技術(shù)上世紀(jì)六七十年代起步，經(jīng)過了相對(duì)漫長(zhǎng)的科研探索階段，目前進(jìn)入瓶頸期；我國隨鉆測(cè)控技術(shù)起步于上世紀(jì)90年代后期，無線隨鉆技術(shù)用了10年，地質(zhì)導(dǎo)向、電阻率僅用了3年。這支磨合了20年的團(tuán)隊(duì)，正值春秋鼎盛時(shí)期，一旦突破瓶頸將躋身國際先進(jìn)行業(yè)俱樂部。

責(zé)任編輯：石杏茹

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