随着焦页40-Z3HF井顺利完钻,江汉油田在页岩气绿色开发领域取得里程碑式进展。
这口井的成功完钻,意味着水基钻井液技术在涪陵区块已从试验阶段进入规模化应用新时期。
数据显示,该技术目前已在101口井中成功应用,累计减少危险废弃物产生量超过4.5万吨,在保障开发效率的同时,显著降低了环境负荷。
长期以来,页岩气开发面临技术与环保的双重挑战。
页岩气赋存于致密页岩层中,需通过水平井钻探和压裂改造才能实现商业化开采。
传统作业模式高度依赖油基钻井液体系,这种以柴油为主要成分的钻井液虽能有效提升润滑性能、保障井眼延伸能力,却存在难以回避的弊端。
江汉油田工程技术管理部钻井石油工程室主任师易争利指出,油基钻井液成本居高不下,柴油占比超过80%,配制费用高昂。
更为严峻的是环保压力,钻进过程中产生的油基岩屑属于危险废弃物,处理工艺复杂、成本高企,且随着国家环保监管趋严,危废处置总量受到严格管控,传统模式已难以为继。
与此同时,常规水基钻井液虽然成本较低、环境友好,却因润滑性能不足和页岩水化膨胀问题,长期无法应用于页岩气水平井钻探。
江汉油田石油工程技术研究院专家秦文斌形象地比喻,水基钻井液中的水分子易渗入页岩引发膨胀,导致井壁失稳垮塌,如同在松软土层挖洞,一挖就垮,根本无法成井。
面对这一行业性难题,江汉油田于2016年启动技术攻关。
油田工程技术管理部牵头,联合江汉石油工程技术研究院、江汉石油工程公司、长江大学及荆州嘉华科技有限公司等单位,依托国家重大专项涪陵页岩气开发示范工程,组建跨学科研发团队,提出以水基钻井液替代油基钻井液的创新思路。
研发团队从仿生学获得启发,模拟海葵生物多触手结构,设计出多基团材料体系,使其能够有效吸附在井壁表面,大幅提升水基钻井液的润滑性能。
针对页岩水化膨胀这一核心难题,科研人员成功研制出具有纳米材料特性的新型钻井液。
石油工程技术研究钻井工程所所长代林介绍,这种钻井液能够封堵页岩表面微小孔隙,在页岩表层形成高度致密的保护膜,阻止水分子渗透,从根本上解决了页岩地层稳定性问题。
经过四年持续攻关,高性能页岩水基钻井液体系于2020年研制成功。
当年9月,该技术在焦页11号平台首次应用即获成功,性能指标基本达到油基钻井液水平,成为国内页岩气水平井应用该技术的首例。
此后,科研团队针对推广应用中遇到的新问题持续改进优化,形成更加成熟稳定的技术体系。
这项技术突破的意义不仅在于经济效益。
按照传统油基钻井液模式,每口井产生的危废处理成本高昂,且受处置能力限制,制约开发规模扩张。
水基钻井液技术的规模化应用,不仅大幅降低了配制成本和危废处理费用,更重要的是为页岩气大规模开发扫清了环保障碍,实现了经济效益与生态效益的有机统一。
从更宏观的视角看,这一技术进步对保障国家能源安全具有战略意义。
我国页岩气资源丰富,技术可采资源量位居世界前列,但开发成本和环境约束长期制约产业发展。
江汉油田的成功实践证明,通过自主创新突破关键技术瓶颈,完全可以走出一条绿色高效的开发路径。
页岩气开发的竞争力，既体现在产量和效率，也体现在绿色与合规的底线能力。
水基钻井液在涪陵区块实现从试验验证到规模化应用的跨越，表明通过协同创新和工程化落地，传统“高成本、高风险”的作业环节可以被重新塑造。
把减量化、资源化、无害化理念前移到钻井源头，以更清洁的技术体系支撑规模开发，将为非常规资源高质量发展提供更可持续的路径选择。