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十年磨一剑 高精度井眼轨迹定 位技术突破深地钻井工程难题——专访中国石油工程技术研究院有限公司袁光杰所长

时间:2023-06-26 11:21 来源:

在日前召开的第 二十三届中国国 际石油石化技术 装备展览会上, 大会专家评审委员会从 1800 多 家参展商近万种展品中评选出的 “MGD 磁导向钻井技术与工具”, 荣获本届“cippe 展品创新金奖”。 笔者由此专访中国石油工程技术 研究院有限公司袁光杰所长,了 解相关具体情况。
 
石油与装备:随着定向井、水 平井和大位移延伸井的日益增多, 各种相应的井下定位工具也日益丰 富,相对现有常规随钻测斜技术, MGD 磁导向钻井技术与工具最大的 不同之处在哪里?能够解决或满足 钻井工程的哪些难题和需求?
 
袁光杰:最大的不同之处应 该是原理和精度不同。目前常规 随钻测量技术是通过测量重力加 速度和大地磁场来定位的,误差会随着测量井深的增加而累积, 每 1000 米 累 积 误 差 10 米。 而 MGD 磁导向钻井技术是通过测 量人工磁场来反演正钻井和目标 井的相对位置,可以有效消除累 积误差,将定位精度提高 1000 倍以上。目前,通过该技术已经 可以实现数千米深地下“厘米级” 高精度导向钻井。成功解决了 U 型井穿针、救援井导向、非开挖 管道握手对接等需要高精度导向 钻井的工程难题,实现了复杂结 构井轨迹控制从“猜着打”到“盯 着打”的革命性转变,经济效益 与社会效益显著。
 

石油与装备:高精度井眼轨迹 定位技术 --MGD 磁导向钻井技术 与工具,被评选为第二十三届中国 国际石油石化技术装备展览会“展 品创新金奖”,能否简单介绍该技 术的创新之处及其特点?
 
袁光杰:该技术主要通过实 时获取数千米井下旋转永磁体、 交变电流、磁性套管等产生的人 工磁场分布特征,结合磁导向理 论模型创建,发明了全场景电磁 场仿真评价、井眼关系几何表征、 室内标定实验装置及评价方法, 实现对相邻井眼空间位置的“厘 米级”磁定位高精度导航。在数 千米地下探测及对接应用中的技 术实现难度和精准程度堪比航天 空间站对接工程。 MGD 磁导向钻井技术与工 具最大的创新点在于对电磁导向 的理论创新,和磁场技术的应用 创新。通过实时获取数千米井下 旋转永磁体、交变电流、磁性套 管等产生的人工磁场分布特征, 结合磁导向理论模型创建,实现 对相邻井眼空间位置的“厘米级” 高精度导航。 最大的特点在于,它是 100% 国产化的技术成果 , 通过 自主研发,具有 CNPC 完全知识 产权的一种高精度井眼轨迹定位 技术,打破了国外对该技术的垄 断,实现了地下高精度“定导” 功能,这对于地下远距离井筒对 接、提高中靶概率具有重要作用, 极大降低了工程技术成本,且应 用前景广阔。
 
石油与装备:MGD 磁导向钻 井技术与工具是国家重大科技专项 计划,历经十余年的原始创新过程, 从智能制造装备与先进工艺性上, 目前 MGD 磁导向钻井技术与工具 当前在国际同类产品中处于怎样的 地位?与国际同类技术相比,我们 还有哪些方面有待改进和提高?
 
袁 光 杰:MGD 磁 导 向 钻 井 技术和工具经由资深院士、专家鉴定认为总体技术水平达到国际 先进,其中测距范围和作业效率 等关键指标已达到国际领先,我 们的研发团队也成为国内磁导向 技术创新的主导者和标准规范的 制定者。与国际同类技术相比, 我认为需要在数字智能系统开发 和国际化市场开拓与推广等方面 进一步加强。

 
石 油 与 装 备: 我们了解到 MGD 磁导向钻井技术已在煤层气、 地热、稠油、管道、储气库等领域 规模化应用近 400 井次,工程作业 成功率 100%。您认为最值得自豪最 能体现 MGD 磁导向钻井技术与工 具价值的有哪些场景和案例?并请 对其应用前景做一个预测。
 
袁光杰:我们创造过全球首 例无磁信标的“水泥塞”型老井 封堵、昆仑山千米厚山体非开挖 穿越等多项国内纪录,但要说令 我印象最深刻的应该是独创的无 源磁导向技术,2021 年初在吉林 油田坨 1 井封井作业实现了国内 从“0”到“1”的突破,我们的 储气库复杂井处理终于用上了自 己的磁导向技术,同时该技术也 为井喷失控救援等提供了自主可 控的技术储备,使得我们在这些 领域完全摆脱了国外公司掣肘。
 
远距离穿针磁导向钻井技术, 成功对接直径为 0.17 米的玻璃钢 套管,解决了沁水等煤层气田“煤 海穿针”的轨迹测控需求;非开 挖磁导向工具创造了穿越 2520 米距离最远的国内纪录,参与建 设的中俄东线管道工程还获国家 优质工程金奖;在冀东油田开创 了全球首例无磁信标的“水泥塞” 型老井成功封堵的先例,在辽河 油田创造了成功实施国内最复杂 落鱼和两条无轨迹落鱼封堵作业 等多项国内施工纪录,突破国内 掩埋井口定位深度和范围极限, 为储气库新增工作气量 56.95 亿 方提供硬支撑。
 
目前磁导向技术的应用领域 及场景也在不断拓展,在未来发 展中,一方面在行业内部,我们 将面向“深、低、海、非、老、新” 能源领域重大需求,在储能库建 设、地热开发、煤炭和页岩油原 位开采等业务领域持续发力。另 一方面,我们也将跨行业拓展技 术应用,比如在市政非开挖管道, 甚至各类地下、海底穿越作业中 尝试身手,并实现走出国门、走 向世界。
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