为了推动“预弯曲动力学控斜提速技术”在顺北油气田的应用,2023年初,上海大学与中石化西北油田公司合作,致力于推动解决我国超深井钻井降本增效难题。5月初,上海大学力学与工程科学学院工程力学研究所党员狄勤丰教授、党支部书记王文昌副教授深入塔里木盆地沙漠腹地,在顺北6-3井、顺中41、顺北8-5等井进行科学试验十余天,结合实际工程实践,为油田制定优化方案,取得了很好效果,为该技术在顺北油气田的进一步推广应用打下基础。
2023年5月30日,我国首口万米特深井——深地塔科1井开钻。受中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司(以下简称塔里木油田)委托,狄勤丰、王文昌等老师组成的研究团队对深地塔科1井安全钻井面临的技术难题进行攻关。
特深井钻探是深部油气资源勘探开发的关键,也是获取地下深部信息的重要技术手段,已成为当今世界大国竞相开展的大型科学研究项目,也是“上天、下海、入地、登极”四大人类科学梦想中难度最大、迄今进展最慢的科学工程。一深带来万难,万米特深井钻柱具有超细长特征,在狭长井筒中不仅需要承受更大的轴向拉力和工作扭矩,还需要应对高温、高压和复杂的地质环境等多种因素的影响,动力学特征非常复杂,安全性面临极大挑战。
2023年12月2日开始,狄勤丰、王文昌团队先后四次在深地塔科1井驻井,深入地处新疆塔克拉玛干沙漠腹地的工程一线,与塔里木油田专家一起,发挥党员先锋作用,抗风沙、战严寒,攻克特深层钻井面临的一系列问题与挑战,为深地塔科1井的安全作业提供技术支撑。
“预弯曲动力学控斜提速技术”由上海大学研发成功以来,已在新疆吐哈、华北油田、长庆、中石化西北局、中海油等二十余个油气田五万余口井成功应用,形成了滑动导向工具连续导向钻井技术,在直井防斜、定向井井眼轨迹低成本控制中发挥了重要作用。相关成果能够推动我国超深井钻井提速技术发展,并为培养解决工程应用问题卓越创新人才提供科研实践平台。
针对特深井钻井面临的困难,上海大学攻关团队与塔里木油田专家一起创新提出了一系列解决方案。井底 200 ℃以上的高温使得垂直钻井工具PowerV电子设备无法正常工作,导致井斜控制困难。为解决这一难题,研究团队基于转子动力学理论对底部钻具组合的结构参数和钻井参数进行了优化,有效控制了井斜。同时,采用发明的钻柱动态安全性分析方法,评价了钻柱的安全性,优化设计了钻井参数,为特深井安全、高效钻进提供了有力保障。
2024年3月4日,深地塔科1井突破万米井深大关,成为我国第一口井深超万米的直井,并刷新了亚洲最深直井记录。
团队带头人、力学与工程科学学院工程力学研究所党员狄勤丰教授是石油工程和工程力学专家,团队长期从事石油工程新技术研究。先后发明了预弯曲动力学防斜打快技术,提出了复合钻井钻头侧向力计算方法,实现了泥浆钻井低成本控斜技术。发明了气体钻井预弯钟摆BHA控斜方法,并在塔里木油田博孜区块成功应用。发明了超深井钻柱动态安全性评价方法,实现了超7000m钻柱动力学分析及参数的优化方法。攻克了钻具接头三维应力特性分析难题,提出了钻具接头极限工作扭矩预测方法。发明了基于纳米材料的物理法提高采收率技术,在纳米颗粒吸附法减阻技术机理、纳米降压增注技术、纳米颗粒强化泡沫、强化凝胶技术方面取得突破。2019年开始,团队发明的预弯曲动力学控斜技术在中国石油塔里木油田博孜区块和富满区块、中国石化西北石油局顺北、塔河油田得到进一步推广应用,获得多项突破,为塔里木盆地油气资源高效钻探做出重要贡献。
力学学科是上海大学建设一流大学的基础支撑学科,也是学校重点建设和全力支持的学科,在学校以及同行的鼎力支持下,通过自身的不懈努力,近年来学科得到快速发展,在能源工程力学方向取得较大突破。力学与工程科学学院党委始终坚持以国家战略和国民经济建设需求为导向,强化科技创新引领作用,致力于解决科学技术创新中遇到的问题,发挥基层党组织坚强堡垒作用和党员先锋模范作用,勇担时代使命,服务国之大者,助力科研成果快速转化,为国家能源安全战略和地方经济建设做出贡献。