الأول من نوعه في الصين! تقنية فولينغ لحفر حقول الغاز الصخري "ثلاثة تقليص" تعمل على تحسين فوائد تطوير النفط والغاز

في الآونة الأخيرة، تم بنجاح الانتهاء من حفر أول بئر III مصغر في حقل الغاز الصخري بفولينغ، وهو بئر Jiaoye 23-Z2HF. وقد اعتمد البئر أول تقنية لبنية البئر III المصغرة في البلاد، مما أدى إلى خفض التكلفة الاستثمارية لمشروع الحفر بشكل كبير وتلبية احتياجات النفط والغاز الصخري. يتطلب تحفيز الخزانات إطلاق عدد كبير من مواقع الآبار، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتسريع عملية تطوير الغاز الصخري المحلي بكفاءة ومنخفضة التكلفة.

تقنية فولينغ لحفر حقول الغاز الصخري "ثلاثة تقليص" تعمل على تحسين فوائد تطوير النفط والغاز

إن تطوير المنافع يتطلب بشكل عاجل التطور التكنولوجي
في المراحل الأولى من استغلال حقل فولينغ للغاز الصخري، كان هيكل بئر الحفر عبارة عن حفرة بئر بقطر 215.9 ملم وغلاف بقطر 139.7 ملم. نظرًا للحجم الكبير لجسم البئر، كانت دورة الحفر طويلة، وكانت مدخلات المواد عالية، وكانت تكلفة الحفر مرتفعة. في ذلك الوقت، بايما، يؤدي انخفاض إنتاج الكتل العميقة مثل Fenglai أيضًا إلى انخفاض نسبة المدخلات إلى المخرجات، مما يجعل من المستحيل تحقيق تنمية مربحة.
من أجل خفض التكاليف، من عام 2020 إلى نهاية عام 2022، اقترحت شركة Jianghan Oilfield ونجحت في تطوير نوعين من هياكل حفرة البئر: النوع الأول من التخسيس والنوع الثاني. من بينها، التخسيس من النوع الأول هو أول تقنية محلية، والنوع الثاني هو أول تقنية دولية. ويستخدم هيكل البئر من النوع I المصغر حفرة بئر بقطر 171.5 ملم، تتوافق مع غلاف قطره 114.3 ملم، ويستخدم للآبار الضحلة التي يقل عمقها الرأسي عن 3500 متر. يستخدم هيكل البئر من النوع II النحيف حفرة بئر بقطر 190.5 ملم، متطابقة مع غلاف بقطر 139.7 ملم، ويتم استخدامه للآبار العميقة التي يزيد عمقها العمودي عن 3500 متر.
"بالمقارنة مع هيكل البئر التقليدي التقليدي، فإن هيكل البئر النحيف يقلل من حجم كل حفرة بئر وحجم الغلاف على التوالي. وبعد الترويج له واستخدامه في حقل الغاز الصخري فولينغ، فقد قلل من كمية المواد مثل الغلاف والنفايات الصلبة من المصدر، تقلل من تكاليف الحفر، ولها تأثير جيد جدًا في تقليل التكاليف وتحسين الكفاءة. وقال لو خه بينغ، نائب رئيس أكاديمية الهندسة.
مع انتقال استكشاف حقول الغاز وتطويرها إلى منطقة فوشينغ، فإن وفرة احتياطيات النفط والغاز في الصخر الزيتي القاري فوشينغ منخفضة نسبيًا. ولتحقيق تنمية مربحة، يلزم إجراء نطاق أوسع من إعادة الإعمار لتوفير احتياطيات بئر واحدة، ويلزم زيادة الغلاف بشكل مناسب لتلبية احتياجات إزاحة إنشاءات التكسير الأكبر حجمًا. إذا تم اعتماد هيكل حفرة البئر المخفف، فإن حفرة البئر الأصغر سوف تلبي متطلبات التخسيس، لكن الغلاف سيكون أصغر ولن يلبي متطلبات تحفيز الخزان. إذا تم اعتماد هيكل البئر II المصغر، فإن حجم غلافه الأكبر سوف يلبي احتياجات تحفيز الخزان، لكن تكلفة المشروع ستزيد، مما يجعل من الصعب تحقيق تنمية مربحة.
في مواجهة مشكلة التطوير الفعال، قرر الفنيون والخبراء في حقول النفط تطوير هيكل بئر جديد يلبي شروط تطوير الكتل الجديدة مثل فوشينغ.

تقنية فولينغ لحفر حقول الغاز الصخري "ثلاثة تقليص" تعمل على تحسين فوائد تطوير النفط والغاز

"أدخل السلك الرفيع في ثقب الدودة الصغير في جذع الشجرة"
قرر خبراء حفر حقول النفط تقليص هيكل البئر من النوع الأول بدرجة أكبر، مع الحفاظ على حجم فتحة الإكمال دون تغيير عند 171.5 ملم، وتغيير القطر الخارجي لحجم غلاف الإكمال من 114.3 ملم إلى 127 ملم، ونجحوا في تطوير هيكل البئر من النوع الثالث بنجاح . تكنولوجيا.
وقال تشين ون بين، الخبير في تكنولوجيا حفر حقول النفط، إن هيكل البئر الجديد هذا هو الأول من نوعه في الصين ولديه مشكلتين غير مسبوقتين يجب التغلب عليهما.
أولاً، باستخدام تقنية هيكل حفرة البئر Slim Type III، يجب تشغيل غلاف بقطر 127 مم من خلال حفرة بئر بقطر 171.5 مم إلى الجزء السفلي من مقطع أفقي طويل يبلغ قطره 171.5 مم، ولكن الفجوة بين حفرة البئر والغلاف تبلغ 22.5 مم فقط ويبلغ طول حفرة البئر أكثر من 5,000 أمتار، وتنقسم إلى أقسام البئر العمودية، ومقاطع البئر المائلة، ومقاطع البئر الأفقية. إن مسار حفرة البئر معقد للغاية ومن الصعب للغاية تشغيله.
"إن عملية الهبوط تشبه إدخال سلك رفيع في ثقب دودي صغير على جذع شجرة. الثقب الدودي صغير وطويل ومتعرج. يمر السلك الرفيع بسلاسة عندما يدخل الثقب الدودي لأول مرة، ولكن مع تعمق السلك الرفيع، إما يكون طرف الخيط على الجدار الجانبي للثقب الدودي، أو ينحني الخيط بقوة قليلة، ويصعب إدخال طرف الخيط حتى النهاية، لذلك لحل هذه المشكلة، يجب أن نبدأ من مسار البئر، وتزييت سائل الحفر وإجراءات التشغيل وهيكل سلسلة الأنابيب.قم بإجراء بحث فني للتأكد من أن مسار حفرة البئر أكثر سلاسة وانتظامًا.
ثانياً، تم اعتماد تكنولوجيا هيكل حفرة البئر Slim III. عندما يتم وضع الغلاف في حفرة البئر في المركز، سيقوم المشغل بصب الأسمنت في المساحة الحلقية بين الغلاف وجدار حفرة البئر لتشكيل حلقة أسمنتية في الفضاء الحلقي. بعد ذلك، ستفتح عملية التكسير المرحلية ثقبًا في غلاف الأسمنت كقناة لتوصيل حفرة البئر والطبقة خارج حفرة البئر، بحيث يمكن لسائل التكسير المنسكب من حفرة البئر أثناء عملية التكسير اللاحقة أن يدخل الطبقة خارج حفرة البئر من خلال القناة والقيام بعمليات التكسير. . إذا لم يتم توسيط موضع الغلاف الموجود في حفرة البئر، فسوف يلامس الغلاف جدار حفرة البئر ويشكل جدارًا في المساحة الحلقية. لن يتمكن الأسمنت الذي يتم صبه لاحقًا من المرور عبر الجدار، مما يشكل مساحة ميتة أسفل الجدار دون صب الأسمنت. يتسرب سائل التكسير بسهولة إلى الزوايا الميتة، مما يسبب العيوب. ليس لديها القوة الكافية لتمزيق التكوين لإطلاق الغاز الصخري، وسوف يتحرك الغاز الصخري لأعلى على طول الحلقة الأسمنتية محكمة الغلق إلى رأس البئر، مما يتسبب في وقوع حوادث تتعلق بالسلامة. لذلك، من المهم جدًا الحفاظ على الغلاف في المنتصف، ويجب إجراء بحث تقني لضمان جودة التدعيم.
بمجرد تحديد هاتين الفكرتين البحثيتين الرئيسيتين، سيكون لدى الباحثين من أكاديمية الهندسة اتجاه بحثي.

تقنية فولينغ لحفر حقول الغاز الصخري "ثلاثة تقليص" تعمل على تحسين فوائد تطوير النفط والغاز

الابتكار المنهجي لحل المشاكل
من أجل حل المشاكل المذكورة أعلاه، قام الباحثون من أكاديمية الهندسة بعدد كبير من البحوث المبتكرة المنهجية.
على سبيل المثال، لحل مشكلة تشغيل الغلاف بسلاسة في حفرة البئر، كيفية التأكد من أن حفرة البئر مسطحة وناعمة أثناء البناء. ولتحقيق هذه الغاية، صمم باحثون من أكاديمية الهندسة مسارًا معقولًا للبئر بعد البحث، ومن خلال التحكم المعقول في المعلمات أثناء البناء، تم حفر حفرة بئر أفقية طويلة ومنتظمة.
وقد طور الباحثون أيضًا نظامًا لسائل الحفر مع تحسين الريولوجيا والتشحيم. عند استخدامه في بناء الحفر ذات الفتحات الصغيرة، فإنه لا يضمن فقط عدم انهيار حفرة البئر، بل يضمن أيضًا أن تكون حفرة البئر ناعمة وأقل احتكاكًا.
ما إذا كان يمكن تشغيل الغلاف بسلاسة إلى أسفل حفرة البئر مع وجود فجوة صغيرة يمثل أيضًا مشكلة صعبة. بعد البحث في المشكلات الرئيسية، أضاف الباحثون أولاً أسطوانة مركزية وأحذية توجيه إلى الجزء السفلي من الغلاف للحفاظ على الغلاف السفلي في حالة "الرأس لأعلى" لضمان أن الغلاف لن يضغط على جدار البئر عندما يتم خفضه إلى حفرة البئر. ثانيًا، قم بتركيب وحدات مركزية أسطوانية ووحدات مركزية صلبة بالتناوب في الغلاف لتوسيط الغلاف في حفرة البئر، مما يقلل الاتصال بين جسم الغلاف وجدار البئر، ويقلل الاحتكاك، ويجعل التشغيل أكثر سلاسة. بالإضافة إلى ذلك، طور الباحثون أيضًا إجراءات صارمة لتشغيل الغلاف لضمان إمكانية تشغيل الغلاف بسلاسة في حفرة البئر مع وجود فجوة صغيرة.
يحتوي هيكل البئر III المصغر على فجوات صغيرة، وتعد عملية التدعيم هي التحدي الخطير الأخير. قام الباحثون بتطوير صيغة مناسبة لملاط الأسمنت لضمان تدفق ملاط ​​الأسمنت بسلاسة وعدم تصلبه أثناء عملية بناء حفرة البئر الصغيرة، ويمكنه أيضًا ضمان قوة الأسمنت بعد التصلب. ثانيًا، نظرًا لأن فجوة المساحة الحلقية بين الغلاف وحفرة البئر أصغر، مما قد يؤدي بسهولة إلى ضغط زائد عند حقن ملاط ​​الأسمنت وسحق التكوين، مما يتسبب في خطر تسرب ملاط ​​الأسمنت إلى التكوين. بعد البحث، قام الباحثون أخيرًا بتطوير تقنية الأسمنت التي تضمن سيولة جيدة، وعدم التسرب، وكفاءة إزاحة عالية، وجودة إغلاق جيدة أثناء حقن الأسمنت، وحفرة بئر مؤهلة للإنتاج اللاحق.
في النهاية، واستنادًا إلى نتائج البحث، قام المصممون الهندسيون بتصميم خطة تصميم هيكل البئر التخسيس III بشكل شامل، وتغلبوا على سلسلة من ثلاث مشكلات تنحيف جسم البئر، وقرروا بدء اختبار البناء في بئر Jiaoye 23-Z2HF .
تم إطلاق الاختبار في يونيو 2023. وفي 9 أكتوبر 2023، تم بنجاح إكمال أول بئر "تخسيس من النوع الثالث" في حقل النفط Jiaoye 23-Z2HF بنجاح. وتم حفر البئر على عمق 5011 متراً، ومقطع أفقي 1961 متراً، ودورة حفر 33.88 يوماً. وفي الوقت نفسه، بالمقارنة مع النوع الثاني من التخسيس، يتم توفير التكلفة بنسبة 8٪ أخرى. كان اختبار البئر ناجحًا، حيث تم التحقق من جدوى تقليل الفجوة الحلقية لحفرة البئر في ظل ظروف تكنولوجيا الحفر الحالية، وتحقيق الترقية المتكررة لهيكل حفرة البئر النحيف، ووضع أساس متين للترقية والتطبيق اللاحق، وكذلك للخطوة التالية تحقيق كتلة Fuxing لقد اتخذ هدف دورة الحفر اليومية 20-خطوة حاسمة.
ويعتقد المطلعون على الصناعة أن هيكل حفرة البئر "Slim Type III" قد تم بحثه واختباره بنجاح، لا سيما مفهوم التصميم المتمثل في استخدام حفرة البئر بقطر 171.5 ملم لتشغيل غلاف قطره 127 ملم، وهو أول نظام عالمي وفتح مسارًا جديدًا لـ تسريع المصدر وخفض التكاليف وزيادة الكفاءة. تساعد الأفكار الجديدة على تحقيق تنمية مستقرة وعالية الإنتاجية ومربحة للغاز الصخري على المدى الطويل. في الوقت نفسه، يمكن تعزيز هيكل البئر هذا في كتل مختلفة من حقل نفط جيانغهان لتحقيق نموذج جديد لخفض التكاليف والنمو في تطوير حقول النفط، مما سيقدم مساهمات أكبر في تحقيق الهدف الاستراتيجي "الآلاف والمئات" لحقل النفط و ضمان أمن الطاقة الوطنية.