吉木薩爾頁巖油鉆井作業(yè)現(xiàn)場。張茜 攝
現(xiàn)場人員調試設備。張茜 攝
采油院鉆井專班人員在討論長水平段水平井鉆井技術措施。張茜 攝
采油院鉆井專班人員在現(xiàn)場檢查油層套管型號。張茜 攝
鉆井現(xiàn)場技術人員正在觀察巖屑狀態(tài)，判斷鉆進層位。張昀 攝
編者按
為貫徹落實新疆油田公司黨委“12234”總體戰(zhàn)略規(guī)劃、推進“2112”四大工程高質量高效率實施，充分發(fā)揮工程技術支撐和保障作用，采油工藝研究院（監(jiān)理公司）抽調優(yōu)勢力量組建瑪北頁巖油4321、吉木薩爾頁巖油國家級示范區(qū)建設、南緣天然氣上產(天山大氣田)、CCUS加快推進（井完整性）、新能源大發(fā)展、壓艙石等六大工程業(yè)務軍團，采用大項目組管理模式，多專業(yè)協(xié)同，堅持高價值科技研究、高質量方案編制、高標準現(xiàn)場支持閉環(huán)迭代，一體化統(tǒng)籌推進，為公司決勝2000萬噸、全面建設5000萬噸現(xiàn)代化綜合性能源公司保駕護航。從今日起，我們將推出系列報道，全面展示采油工藝研究院（監(jiān)理公司）“六大軍團”近年來取得的重要成果。
6月2日，和煦的風裹挾著戈壁的砂礫掠過井架，吉木薩爾頁巖油鉆井現(xiàn)場機器轟鳴聲不絕于耳，一片熱火朝天的油田生產景象。隨著鉆頭突破“千層餅”似的地層精準抵達目標層位，對講機里傳來了鉆井人員興奮的呼喊：“2025年度‘產能建設攻堅戰(zhàn)’迎來階段性勝利！”
截至當天，已有30口井順利完井。
階段性成果十分喜人，更令人振奮的是頁巖油開采跑出了“加速度”：平均鉆井周期壓縮至26.1天，完井周期32.06天，分別較2024年平均指標提升0.9天和0.94天。
這份亮眼成績的背后是新疆油田公司采油工藝研究院（監(jiān)理公司）（以下簡稱“采油院”）數(shù)十年如一日的堅守。
在國際能源格局持續(xù)深度調整的當下，頁巖油氣等非常規(guī)資源正成為保障國家能源安全的戰(zhàn)略支點。2011年，在準噶爾盆地這片廣袤的土地下，鉆頭叩開了吉木薩爾這座巨型頁巖油寶庫的大門，填補了我國陸相頁巖油大規(guī)模勘探開發(fā)的空白。
新疆油田公司勇?lián)ㄔO首個國家級陸相頁巖油示范區(qū)的光榮使命。作為工程技術參謀部的采油院以“愚公移山”的韌性深耕鉆完井技術，在井身結構、鉆井提速、鉆井液體系等領域取得重大突破，形成了獨具特色的“三式絕學”技術體系，為頁巖油開發(fā)在提速、提效、提質的賽道上注入強勁動能。
第一式：井身結構“縮骨神功”
2019年，新疆油田公司通過了采油院提出的二開井身結構試驗方案。同年，在埋深近4000米的水平井JHW07121首次成功應用，宣告井身結構“縮骨神功”大功告成。
JHW07121水平井僅用時50天，與同批次井平均鉆井周期相比，減少了34天。這也標志著吉木薩爾頁巖油開采即將掀開全面推廣二開井身結構的嶄新篇章。
井身結構，就像是倒懸在地下的多層“寶塔”，由層層疊疊的套管和水泥組合而成，“塔尖”直擊儲層。井身結構決定著油井能否成功打成和花費幾何。
以吉木薩爾頁巖油原本普遍采用的三開井身結構為例來講，最外層的“表層套管”寬大穩(wěn)固，把松散的淺表地層固定住，中間的“技術套管”避免了不同壓力層之間的流體出現(xiàn)“打架”事件，而最為狹窄的油層套管則是油氣通往地面的“專屬通道”。
“這三層套管層層嵌套，給油井搭起了一個穩(wěn)固的‘保護架’。但這種結構也存在弊端，下套管耗時費力。下完一層套管后，要等水泥凝固，才能接著下另一層，耗費大量時間。而且，多一層套管就多一份成本支出?！辈捎驮恒@井工程研究所副所長劉可成說。
若想大幅提升鉆井效率、降低成本，對井身結構“做減法”迫在眉睫。
然而，昌吉油田吉木薩爾頁巖油的地質條件極為復雜，油藏埋深跨度達 1900米，地層壓力復雜多變，極大增加了井身結構優(yōu)化設計難度。
2018年，采油院鉆井工程研究所科研人員席傳明（現(xiàn)任采油院院長助理兼鉆井工程研究所所長）提出了一個大膽的想法：給井身結構來個“瘦身大法”——減去中間的技術套管。
經(jīng)逐井排查、復盤資料、研究技術、開展實驗，席傳明創(chuàng)新提出風險定量評價方法，得出二開結構可行的結論。
二開井身結構應運而生。
“三開”變“二開”并非簡單的加減法。為了讓這一結構切實可行，在水基鉆井液換成了油基鉆井液的前提下，采油院對表層套管和油層套管也進行了優(yōu)化，延長套管的同時，讓這兩者各自分擔了技術套管的功能，以更好地應對復雜地層。這一高效組合既保住了三開井身結構的核心防護功能，為鉆井提速按下了“快進鍵”，同時也節(jié)省了支出。
井身結構的革新之路布滿荊棘，絕非一朝一夕之功?！叭_”到“二開”背后是采油院十年如一日的“硬核攻關”——3600多個日夜的反復推演、無數(shù)次深入巖層的實地勘察、上百次方案的推翻重來，才終于實現(xiàn)這場鉆井領域的“瘦身革命”。
在淺層鉆井中，采油院便率先成功使用二開井身結構，為后續(xù)全面推廣奠定了堅實基礎。
厚積薄發(fā)終有時。2020年11月，一則讓人備受鼓舞的消息傳來，JHW05833井順利完井，其所在的58#平臺部署的8口井全部采用二開井身結構+油基鉆井液的鉆井方案，平均井深5647米，水平段長1800米，鉆井周期縮短至36天，完井周期50天，較前期縮短46%！這組“破紀錄”的數(shù)據(jù)，讓采油院備受鼓舞。
如今，二開井身結構已經(jīng)在吉木薩爾頁巖油開采區(qū)域全面推廣開來。截至2024年底，這一技術已累計成功應用360余口井，平均完井周期實現(xiàn)由91天到50天再到33天的“三級跳”。
采油院探索的腳步從未停歇?！拔覀儗⒊掷m(xù)優(yōu)化井身結構，向著更高的鉆井效率、更優(yōu)的開采效益發(fā)起新一輪沖鋒?！毕瘋髅髡f。
第二式：鉆具組合“獨孤九劍”
俗話說：“沒有金剛鉆，不攬瓷器活?！?/p>
在吉木薩爾戈壁深處，這句話成了新疆油田人攻克陸相頁巖油開采難題的真實寫照：沒有一套好工具，就干不來頁巖油開采這項精細活。
面對這片地下薄如蟬翼的頁巖油藏，采油院歷經(jīng)數(shù)年打磨，終于鍛造出一套能在千米巖層間“穿針引線”的“金剛鉆”，在鉆井提速方面實現(xiàn)了質的飛躍。
昌吉油田吉木薩爾頁巖油油層平均厚度僅1.5米，不足常規(guī)油層的三分之一，再加上復雜地層的干擾，開采極為困難。采油院大膽創(chuàng)新，首先在鉆頭上進行了優(yōu)化，將平頭鉆頭改為非平面的弧形尖錐設計的高效PDC鉆頭（聚晶金剛石復合片鉆頭）。
“以前鉆井像是在用鐵鍬，挖1米要‘吭哧吭哧’干上半天，現(xiàn)在通過破解塑性泥巖和致密頁巖高效破巖‘密碼’，創(chuàng)新了混合布齒PDC鉆頭，為鉆頭裝上了‘狼牙’，減少磨損的同時，讓鉆頭在巖石間‘啃咬’時更加精準、省力?！辈捎驮焊痹洪L石建剛說。
但要在頁巖油開采的“賽道”上真正提速，光換鉆頭還遠遠不夠。采油院又開啟了鉆井工具迭代之路。
“過去，鉆井作業(yè)主要依賴螺桿鉆具?！毙陆吞锕酒髽I(yè)高級專家聶明虎說，這一鉆具需要工程師時刻緊盯數(shù)據(jù)，反復調整方向，不僅耗時耗力，還容易出現(xiàn)偏差。
在將水基鉆井液改為油基鉆井液后，團隊順勢引入旋導鉆具，這一工具能實時根據(jù)地質變化調整方向，讓鉆頭在薄油層間“走鋼絲”也穩(wěn)如泰山。
然而技術突破從不是一帆風順，螺桿工具動力強卻精度欠佳，旋導工具雖精準卻動力不足。
2024年，技術人員創(chuàng)造性地將兩者結合，同時引入跨螺桿通訊短接，解決地下信號傳輸不暢的問題，打造出“配備強勁發(fā)動機的智能導彈”，形成了“旋導+螺桿+高效PDC”的一趟鉆提速組合。
至此，這套“金剛鉆”總算是實現(xiàn)了全方位的升級。2024年，完鉆100余口井，全井平均機械鉆速從7米/小時飆升至20米/小時，鉆井作業(yè)也從“蝸牛爬坡”變成了“乘風直上”。
第三式：鉆井液“乾坤大挪移”
在鉆井這一沒有硝煙的戰(zhàn)場上，還活躍著一個輔助系選手——鉆井液體系。這看似普通的流體，實則是陸相頁巖油開采的“效率密碼”。
要理解鉆井液的重要性，得先看懂地下的“千層蛋糕”。地下世界就像是層層疊疊的蛋糕，由不同的巖石、礦物、流體組成不同地層組合而成。想要挖到地下的“液體黃金”，鉆頭不僅要切開這些“蛋糕層”，并且在面對來自四面八方的壓力擠壓時保持“蛋糕”精致的造型。
鉆井液體系，正是破解這一難題的“救命稻草”。鉆井液既能潤滑鉆頭減少摩擦，又能懸浮巖屑防止堵塞，還能平衡地層壓力，防止井壁坍塌。
縱覽前文，文中頻繁提到，在吉木薩爾頁巖油開發(fā)中，無論是成功優(yōu)化井身結構還是實現(xiàn)鉆井顯著提速，都有一個十分關鍵的前提條件——把水基鉆井液換為油基鉆井液。這也是采油院優(yōu)化鉆井液體系的一次有效嘗試。
顧名思義，水基鉆井液就是以水為“主角”，搭配各種化學助劑的鉆井液；油基鉆井液即以油為主，水、有機粘土和化學處理劑輔助組成的鉆井液。
相較于中規(guī)中矩的水基鉆井液，油基鉆井液潤滑性能更強，抗高溫，且不怕遇水就“鬧脾氣”的水敏性巖層。然而這劑“良藥”也有副作用——封堵能力差，容易引發(fā)坍塌，而且價格昂貴。
為了“魚與熊掌兼得”，采油院針對易垮塌地層展開微觀“解剖”，用不同粒徑的碳酸鈣、瀝青等材料組成“封堵兵團”，又引入納微米級材料，從納米到微米的孔隙全部精準封堵。
面對高成本，他們大膽嘗試“聘用”不同材質的乳化劑，讓頂級“調解員”憑借親水又親油的“雙面特性”，大力緩和油水“矛盾”，讓油水比從85:15降至75:25。在降低鉆井成本的同時，又提升了鉆井安全性。
為響應國家號召，提升資源可重復利用率，降低鉆井成本，使用過的廢棄油基鉆井液往往會被循環(huán)利用。然而，在鉆井過程中，一些被鉆頭切下來的細小巖屑顆粒往往會融入鉆井液中，堆積后還容易造成井壁垮塌，且不易被過濾攔截。
“在這種情況下，我們考慮加入特制的絮凝劑來解決這一問題?！?新疆油田公司企業(yè)高級專家戎克生說。那些困擾鉆井的細小巖屑顆粒在絮凝劑的幫助下被快速“捆綁”沉降，原本只能重復利用4口井的油基鉆井液，如今能服務8口井，單井節(jié)省成本150萬元，真正實現(xiàn)了“變廢為寶”。
在昌吉油田吉木薩爾頁巖油的能源攻堅戰(zhàn)場上，井身結構革新、鉆井工具升級與鉆井液體系優(yōu)化，恰似支撐陸相頁巖油高效開采的“三駕馬車”，三者協(xié)同發(fā)力，創(chuàng)造出“1+1+1＞3”的效益。
據(jù)2024年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，曾經(jīng)打一口井需要3500萬元、耗時91天。如今憑借這“三大法寶”，成本直降至1800萬元，周期縮短至33天。
積土而為山，積水而為海。2025年是建成國家級陸相頁巖油示范區(qū)的決勝之年，新疆油田將持續(xù)破解陸相頁巖油效益開發(fā)難題，錨定年產140萬噸目標奮勇前行，將能源飯碗牢牢端在自己手中。