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干热岩开发进入现场试验阶段
发布时间：2019-12-23 来源：未知 点击次数： 打印 作者：admin
北京时间11月28日，新西兰奥克兰，国际地热协会理事会决定，将2023年世界地热大会主办权授予北京。这是中国首次获得世界地热大会主办权。
无疑，这是国际社会对中国地热能利用快速发展的充分肯定。近年来，中国在地热能勘探开发及利用技术方面持续创新，前不久，青海共和盆地GR1井试压裂完工，更标志着中国在干热岩勘查开发方面取得历史性突破。
“石油工程公司顺利完成国内首口干热岩勘查井GR1井试压裂等作业，标志着干热岩开发从室内试验走向现场试验阶段，填补了国内空白，对于抢占未来新能源制高点具有重要战略意义。”中国工程院院士、国家地热能中心指导委员会主任曹耀峰表示。
以GR1井修井打捞、完井压裂工程为里程碑，中国的干热岩开发将从此启航。
面对各种“第一次”，迎难而上攻坚克难
干热岩是一种不含或仅含少量流体、温度高于180摄氏度，其热能在当前技术经济条件下可以利用的岩体。中国大陆3~10千米深处干热岩资源量约合856万亿吨标准煤，占世界资源量的1/6左右，资源潜力巨大，有望成为战略性接替能源。
业内专家表示，目前世界尚未实现干热岩商业化开发，我国干热岩开发技术研发尚处于起步阶段，面临资源勘查难、开发工程难度大、技术薄弱等挑战。尽管困难重重，我国近年来攻关干热岩勘探开发关键技术的步伐一直没有停。其中，中国石化已启动十余项、总投资4000多万元的干热岩相关项目研究，并建成了中国石化地热资源开发利用重点实验室。
今年3月，中国地质调查局、青海省自然资源厅与中国石化多次协调对接，共同编制发布《青海共和盆地干热岩勘查与试验性开发科技攻坚战实施方案（2018~2025年）》，三方共同筹建攻关团队，制定科技攻坚方案，着力打造干热岩勘查开发示范工程。
其中，GR1井由石油工程公司承担施工主体责任，胜利石油工程公司等单位具体负责井下作业施工。
6月4日，GR1井井下作业开工，三方合作的青海共和盆地干热岩科技攻坚项目正式启动。这标志着我国干热岩资源科技攻关从室内试验正式进入场地先导试验阶段。
科技攻坚的第一只“拦路虎”，就是在复杂井况条件下打捞落物。胜利石油工程公司专门成立由主要领导任组长的工作组，抽调精兵强将组建项目管理及运行班子，配备过硬技术力量，并安排工程技术人员提前调查研究井史井况，科学制定打捞方案。
屡立战功的胜利石油工程井下作业公司西部钻修工程部侧钻15队，从新疆轮台跋涉近2000千米远征GR1井，不到半个月即做好开工前的准备。6月4日~18日，该队施工人员不断优化方案、调整参数，克服高海拔地区恶劣自然条件带来的诸多困难，历经11趟钻累计捞获落井钢丝4354米等井下落物，工期较预计缩短一半。
“由于先前井下落物没有翔实记录资料，我们反复研究讨论，最终总结出一套钢丝绳盲捞法，消除阶梯套管结构和套管变形易造成打捞过度发生卡钻的风险，保证打捞成功，为下步测井、压裂提供了良好的井筒作业条件。”胜利石油工程公司首席专家、现场技术组组长李云说。
随后，胜利石油工程公司相关队伍面对各种“第一次”，迎难而上攻坚克难，GR1井施工现场捷报频传：胜利测井公司对测井资料进行精细解释评价，解释结果为青海共和盆地150余平方千米干热岩区块的后续勘探开发部署提供了重要技术支撑和依据；胜利固井技术服务中心固井合格率100%，对干热岩商业开发意义重大。
优质完成试压裂作业，技术研发走在国内前列
在GR1井打捞井下落物、二次完井作业小试锋芒，石油工程公司施工队伍信心倍增，同时也清醒地意识到：试压裂作业才是真正的考验，直接关系我国干热岩科技攻关能否真正从室内试验进入场地应用阶段。
干热岩主要岩性为各种变质岩和结晶岩，一般包括黑云母片麻岩、花岗岩和花岗闪长岩。与常规地层相比，干热岩硬度大，破裂压力高，难压裂、难破裂，而国内外均无太多经验可借鉴。石油工程公司深知，唯有创新才能实现市场“突围”，开拓新领域，打造新优势，赢得未来。
他们采用自主研制的SINOLOG900网络成像测井仪及超高温井下仪器，首次使用超高温超强水泥浆体系实施固井，利用已申请国家专利的可伸缩式挡绳帽等十多种打捞工具，一次次突破技术瓶颈。
干热岩井与常规油气井的压裂有本质区别，压裂方案优化与装备工艺优选极为重要。为科学编制压裂施工方案，石油工程公司组织专家团队向国内外同行学习，反复研究论证。
施工压力高，对压裂设备性能要求就高，而按照GR1井试压裂施工设计方案，井下设备要在高压高温条件下连续作业数十个小时。胜利井下公司接到施工通知后立即优选新型压裂车组承担施工，并对压裂主体部分设备进行改造，对泵头、凡尔体、高压管件进行更新。
“用了最好的设备，换了最新的零部件，还是不放心！”胜利井下公司压裂工程部副经理王建军说，8月24日开工后，他们借鉴涪陵页岩气田压裂施工经验，创新推行压裂施工节点化管理，将高压管件连接处等的关键设备和部件划分为30多个运行节点，安排专人24小时巡检。
GR1井试压裂的主要目的是获取各项压裂参数，尤其是压裂排量和压力。胜利井下公司力争每一道工序都和设计严丝合缝。为精准注入，他们一边从储液罐观察排量用液，一边从仪表读取排量参数，每小时对比一次、复算一次，确保排量参数录入准确。
经过十多天连续高效施工，胜利井下公司精准完成试压、压前地层吸水、热破裂等关键现场试验，取得宝贵的第一手资料。
“我们通过现场压裂监测，实现‘压得开、注得进’的目标，取得了关键数据，为下一步建设干热岩示范工程奠定了基础。”胜利工程公司副总经理韩来聚说，“在未来的干热岩市场，胜利工程公司至少在经验上、技术上走在国内前列，赢得了先机和新优势。”
缺氧不缺精神，海拔高追求更高
在海拔2900米的井场，许多员工因为高原反应流鼻血，但他们依然坚守岗位。石油工程公司党委副书记刘汝山也强忍胸闷气短、头疼腿软等不适，在现场指导施工。
“在1字号井面前，石油工程公司每支队伍都是铁军！”刘汝山感慨。
集团公司勘探开发事业部在发给石油工程公司的感谢信中说：“在施工过程中，广大参战将士充分发扬特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献的光荣传统，克服长途搬迁、高原反应等重重困难，始终保持了高昂的士气和旺盛的斗志，展现了新时代胜利铁军风采。”
GR1井位于青藏高原东北，那里的氧气含量仅为内地的70%，人不动时心肺负担都很大。“接高压管线、接流程，平时一个人干的活儿都要两人轮着干。”吊车司机张乐辉回忆，爬吊车时，不过一层楼的高度，爬上去都会喘不过气来。
那里天气多变，上午还是晴空万里，下午就会下大雨、落冰雹。高原反应没有适应期，队伍配备氧气袋，大家吃了抗高反药继续施工；暴雨天井场泥泞，临时租借的车辆无法进入井场，大家忍着高原反应人拉肩扛两千米，将测井仪器一一抬到井场……6月17日至7月11日，胜利测井公司勘探测井工程部陆地3队来回4趟，长途奔波8000多千米，圆满完成青藏高原第一口干热岩井的测井施工。
“最难熬的还是晚上。”王建军回忆，当地昼夜温差大，白天最高气温近28摄氏度，夜晚只有七八摄氏度，而井场只有一台发电机，他们怕再接出一条电路烧水取暖会影响生产，宁愿喝冷水；阴雨天山路险峻难行，值班车送不上饭，而高原地区气压低、水烧到80多摄氏度就开了，员工们好几天都吃泡不开的方便面……
缺氧不缺精神，海拔高追求更高。在青藏高原奋战的3个多月里，石油工程公司创新开展关键工艺技术研究，以扎实的工作作风和务实高效的协同作战能力，成功突破GR1井大修打捞、套变和裸眼段处理、二次完井、压裂等诸多技术瓶颈，各项技术指标均达到或超出预期，圆满完成各项施工任务，并探索形成一整套适合干热岩勘探开发特点的新工艺、新技术，填补了干热岩开发领域的技术空白，为今后干热岩资源经济开发提供了可推广、可借鉴的经验。