油层定位射孔达人
时间:2016-01-22 10:30
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开采液态石油与固态矿产的最大区别在于不能直面埋藏地下的储层,必须通过深达数千米的小直径钻孔首先将其引入井筒,然后依靠天然的压力或者人工举升的机械能让油流到地面为人类所用。如何建立储油层与井筒的渗流通道是开采石油的第一步。
目前世界上最常用的有三种方式:最简单的是裸露油层,称为裸眼完井。其次是在油层部位下入有孔洞或者缝隙的套管,称为筛管完井。近代应用最广范的是在油层下入套管用水泥封固后再穿孔的方式打开油层,称为射孔完井。射孔完井类似用步枪瞄准靶心的激发过程,但捕捉平面目标和垂深目标却完全不同,飞行于空气中的子弹可以精确计算抛物线轨迹,命中的概率非常高,而在井筒里射孔枪要对准埋藏数千米深的油层则十分困难,半个世纪前人们用细致丈量悬吊电缆的方法进行井下射孔,尽管做到了毫米级的丈量精度,还是难于把握在重力和浮力的双重作用下产生的拉伸误差,如果油层的厚度很大还好说,否则就会造成误射。
1960年大庆油田投入开发的时候,面对的是埋藏近千米深的40 多个油层,部分单层的厚度还不足半米,屡屡误射孔的问题到了不能再容忍的程度。怎样瞄准油层弹无虚发的射孔完井,当时是一个尚未攻克的世界级难题,在美国、苏联、法国等石油开采技术先进的发达国家还没有找到解决办法的时候,中国的一位测井工程师捷足先登,用了不到两年的时间让射孔枪长出了眼睛,率先发明了定位射孔的基本方法。他就是赖维民,一个没有大学学历,却有着丰富工作经历的人。1958年6 月他率领一支精干的测井小分队从玉门油田来到松辽盆地投身基准井钻探,1959 年7 月在松基三井钻进的过程中通过电测曲线他首先解释出了三个薄油层,为大庆油田的发现立下头功。
大庆油田投入开发后,1961 年4 月19日召开大会,在总结会战初期各项工作的时候,误射孔造成的完井质量不合格问题受到石油工业部领导的严厉批评。为解决这一棘手的难题钻井指挥部成立攻关队,赖维民工程师担起了研究定位射孔工艺技术的重任。勤学敏思的赖维民,在长期的生产实践中发现了一个有规律的现象,每当测井仪器在井内经过套管的接箍处都会感应出一个磁信号,两个信号波形之间的距离代表一段套管的长度,由此得到启发,他把突破难点的研究方向由掌控电缆拉伸长度转移到测准套管深度上。钢性的套管一经被水泥封固就会静止不动,只要在临近油层的位置找到一个标志性的信号,再以这个点为参照,射孔枪对准油层的几率就会大幅度提高。思路决定出路,很快赖维民就设计并制作__出了第一台井下磁性定位仪,经过反复试验和多次改进,1962 年的5 月射孔枪沉入了1,000 米深的井眼,在磁性定位仪的引导下准确射中了半米厚的油层,宣告半自动化的定位射孔方法取得了初步成功。主要矛盾解决了,次要矛盾上升为主要矛盾。由于每一盘测井电缆都存在不同程度的拉伸变形,相对误差仍然阻碍测井精度和射孔命中率的稳步提升。
当时大庆油田测井大队有一位叫褚人杰的工程师提出了简单易行的解决办法,按照他的建议,1962 年9 月诞生了我国第一口有刻度的校正测井电缆标准井,所有在用的测井电缆开始在同一尺度的度量下进行定期标定,做上产生相对误差的长度记号。磁性定位仪的发明和有刻度标准井的建立引起了测井工艺的一场革命,大庆石油会战副指挥兼钻井总工程师王炳诚统筹全局,鉴于下井的套管长度相近似,决定今后每钻一口新井必须在油层顶界上面的标准层部位下入一节短套管,使之产生一个十分明显的磁信号,以此为标准避免使用磁性定位仪时发生误判。并且还组织制定了标准化的测井、射孔操作规程,推动这项新技术普及到全国各油田。
从此,在地面上人工反复丈量测井电缆长度的繁琐工序彻底终结,无论测井还是射孔作业,操作人员都可以通过仪表反映的数值找准目的层。截止到1963 年底统计,大庆油田的射孔成功率由80% 提高到99.6%,不仅准确度跃居世界领先水平,而且作业时效还提高了三倍以上。众人拾柴火焰高,随着工艺的日臻完善和装备的系统配套,半自动磁性定位很快又发展到全自动磁性定位。1965 年在北京隆重召开建国以来重大技术发明奖励大会,赖维民工程师领衔发明的“微井径(或磁性定位仪)定位射孔法”获得国家科学技术委员会表彰。这项划时代的新技术为全国各油气田深入勘探和精细开发气起到了不可估量的促进作用,其精度已经达到在埋藏1,000 米深0.2 米厚的油层上射孔百发百中。
半个世纪的大浪淘沙,一代达人因年龄退出了历史舞台,他们的创造发明依旧光焰不灭,享誉石油界。