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更自動(dòng)、更智能、更高效是固井技術(shù)裝備的發(fā)展方向——專訪中石油工程技術(shù)研究院靳建洲所長

固井是油氣開發(fā)當(dāng)中重要的一個(gè)關(guān)節(jié)，固井的成敗關(guān)系到油氣井壽命、關(guān)系到長期的安全環(huán)保生產(chǎn)。固井技術(shù)裝備的發(fā)展既是對(duì)上游業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展和提質(zhì)增效的客觀需求，也是對(duì)傳統(tǒng)能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展的迫切需要。為此，本刊專訪了中石油工程技術(shù)研究院的靳建洲所長。相信通過靳所長的講解，能讓更多人了解固井技術(shù)裝備的發(fā)展方向。
 
《石油與裝備》：固井的目的是什么？都涵蓋了哪些流程？
 
靳建洲：固井是油氣高效勘探開發(fā)的重要保障。固井質(zhì)量直接關(guān)系到單井產(chǎn)量、關(guān)系到油氣井壽命、關(guān)系到長期安全環(huán)保生產(chǎn)。先進(jìn)的固井技術(shù)與裝備是支撐和保障固井質(zhì)量的關(guān)鍵。固井作業(yè)過程包含多項(xiàng)作業(yè)流程，安裝井口裝置，控制鉆進(jìn)過程中遇到的高壓油氣水層；鞏固疏松井段，隔離復(fù)雜地層；封隔地下油氣水層，防止上下串通；封隔暫不開采的油氣層；鉆井或作業(yè)中出現(xiàn)井噴時(shí)，不會(huì)因壓井而壓裂地層；為油氣生產(chǎn)建立長期穩(wěn)定的通道；油氣井搶險(xiǎn)作業(yè)等等。
 
《石油與裝備》：目前，我國固井技術(shù)裝備的短板是什么？
 
靳建洲：當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)固井軟件自主能力不足、裝備自動(dòng)化、信息化水平低制約著固井工程技術(shù)水平還有待提升，無法滿足提高固井工程設(shè)計(jì)科學(xué)化水平和軟件自立自強(qiáng)的需求，無法滿足提高固井裝備自動(dòng)化能力和精準(zhǔn)連續(xù)施工水平的需求。過去，“人拉肩扛” 、精準(zhǔn)作業(yè)工序銜接緊密性不足、勞動(dòng)強(qiáng)度大、高壓區(qū)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)高，且無法建立中國自己的固井技術(shù)共建團(tuán)隊(duì)，開創(chuàng)中國自己的固井品牌。
 
《石油與裝備》：AnyCem固井技術(shù)裝備的研發(fā)對(duì)我國固井行業(yè)的的意義是什么？
 
靳建洲：歷時(shí)10年，我們終于攻關(guān)形成了以AnyCem®固井軟件平臺(tái)、自動(dòng)化固井成套裝備為核心的軟硬件融合監(jiān)控新型自動(dòng)化固井技術(shù)，全面提升了自主軟件科學(xué)分析能力，國際率先實(shí)現(xiàn)“無人操作”固井作業(yè)，大幅促進(jìn)了固井科學(xué)化、信息化、自動(dòng)化水平提升和進(jìn)步。不僅如此，AnyCem還建立了自動(dòng)化固井作業(yè)的控制方法，這也是首次國際研發(fā)出自動(dòng)化整套的裝備，對(duì)提高我國固井作業(yè)精度起到了重要保障作用。
 
《石油與裝備》：請(qǐng)您簡單介紹下AnyCem固井技術(shù)裝備的特點(diǎn)。
 
靳建洲：AnyCem整個(gè)技術(shù)裝備系統(tǒng)涵蓋21個(gè)功能模塊及多項(xiàng)支撐輔助模塊，全方位支撐固井工程分析計(jì)算與自動(dòng)作業(yè)監(jiān)控，聯(lián)合自動(dòng)化固井關(guān)鍵裝備，首次實(shí)現(xiàn)固井全工藝流程自動(dòng)化作業(yè)，綜合功能國際領(lǐng)先。不僅是技術(shù)裝備本身的領(lǐng)先，與其配套的裝備也要跟得上。研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主突破了固井裝備自動(dòng)化控制關(guān)鍵方法，研制出自動(dòng)化固井水泥車、自動(dòng)化穩(wěn)定供灰系統(tǒng)、自動(dòng)化固井水泥頭及閘閥系統(tǒng)，國際首次實(shí)現(xiàn)裝備操作無人化，提高施工作業(yè)效率30%，降低現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度50%以上。
 
《石油與裝備》：配套的自動(dòng)化裝備要具備那些優(yōu)勢(shì)才能滿足需求？
 
靳建洲：配套裝備要具備省時(shí)、高效、精準(zhǔn)等特性，但不同配套裝備有各自的優(yōu)勢(shì)，舉例來說，自動(dòng)化固井水泥車就創(chuàng)新建立了固井水泥車上水、下灰、密度、排量等協(xié)同聯(lián)動(dòng)控制方法，系統(tǒng)革新了水泥車作業(yè)模式和人車交互模式，國際率先實(shí)現(xiàn)水泥車無人操控固井作業(yè)。自動(dòng)化穩(wěn)定供灰系統(tǒng)創(chuàng)新建立了多灰罐連續(xù)供灰模式和定量化穩(wěn)定供灰方法，研制了基于灰量質(zhì)量控制、氣量壓力控制為核心的自動(dòng)化穩(wěn)定供灰系統(tǒng)，持續(xù)為自動(dòng)化固井水泥車提供均勻穩(wěn)定的灰量供應(yīng)，自動(dòng)化供灰速率波動(dòng)量≤2%，罐余監(jiān)測(cè)量≤1.5% 。自動(dòng)監(jiān)控固井水泥頭創(chuàng)新建立了水泥頭膠塞擋銷遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與自動(dòng)開啟控制方法，實(shí)現(xiàn)了水泥頭遠(yuǎn)程自動(dòng)作業(yè)，水泥頭倒閘閥、開擋銷時(shí)間≤5s，顯著提升了工序連續(xù)性，大幅降低了井口高壓風(fēng)險(xiǎn)與勞動(dòng)強(qiáng)度。
 
自動(dòng)監(jiān)控固井水泥頭則創(chuàng)新建立了水泥頭膠塞擋銷遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與自動(dòng)開啟控制方法，實(shí)現(xiàn)了水泥頭遠(yuǎn)程自動(dòng)作業(yè)，水泥頭倒閘閥、開擋銷時(shí)間≤5s，顯著提升了工序連續(xù)性，大幅降低了井口高壓風(fēng)險(xiǎn)與勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化固井指揮車能夠搭載AnyCem®中樞控制軟件，與自動(dòng)化固井裝備高質(zhì)量對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了井場(chǎng)至基地、北京固井監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)差小于0.01ms，準(zhǔn)確率100%，是自動(dòng)化固井技術(shù)重要的“前線指揮部”。
 
《石油與裝備》：研發(fā)至今， AnyCem固井技術(shù)裝備取得了哪些成績？
 
靳建洲： AnyCem固井技術(shù)裝備的技術(shù)核心成果“自動(dòng)化固井技術(shù)裝備提升固井質(zhì)量與作業(yè)效率”，榮獲了2020年中國石油十大科技進(jìn)展獎(jiǎng)項(xiàng)。2017年至今，整套技術(shù)裝備在長慶、西南、遼河、塔里木等9個(gè)油氣田32個(gè)基層單位應(yīng)用8000余井次，密度控制精度±0.01g/cm³，排量控制精度±0.01m³/min，壓力控制精度±0.5MPa，在試壓-漿體泵注-膠塞釋放-替漿碰壓等多個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全程無人干預(yù)，固井作業(yè)參數(shù)遠(yuǎn)程自動(dòng)化精細(xì)監(jiān)控，低高壓作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、施工連續(xù)、高效自動(dòng)化、低強(qiáng)度技術(shù)優(yōu)勢(shì)凸顯，大幅提升了固井工程設(shè)計(jì)、分析科學(xué)化水平，全面革新了傳統(tǒng)固井作業(yè)模式，有效支撐了各類復(fù)雜深井、高壓氣井固井質(zhì)量，已成為上述地區(qū)和部門不可或缺的重要技術(shù)。
 
《石油與裝備》：固井技術(shù)裝備的未來發(fā)展方向是什么？
 
未來，我們可以降低乃至歸零技術(shù)引進(jìn)采購成本，解決卡脖子問題以及相關(guān)短板，增強(qiáng)井的核心競爭力，打造CNPC井高端技術(shù)批派，提升民族自信，提升井工程技術(shù)服務(wù)能力與水平，助力高質(zhì)量發(fā)展。更加科學(xué)、精準(zhǔn)、高效，自動(dòng)化、智能化，更高水平、更具國際競爭力的固井技術(shù)，是固井工作者的奮斗目標(biāo)。