三上圣灯山的张江溶

2022-09-09 15:11:00

由于受主客观因素的限制人们对事物的认识往往要经过一个循环往复、逐步深化的过程。对于石油科学技术的认识也是如此,不仅受到科技人员自身学识水平的制约,有时还会受到社会制度、政治形势、社会经济及技术发展水平的影响。我三上四川隆昌圣灯山,对碳酸盐岩裂缝性气层钻井工艺技术的认识过程便可印证这一点。

一上圣灯山

我自1944年在西北工学院矿冶系采矿专业毕业后,到玉门油田工作。像那个时期大多青年知识分子一样,受“科学救国”、“实业兴国”的影响,满怀一腔热情总想为民族做一点事情。1948年我又从玉门来到四川油矿隆昌钻探队,参加圣灯山气井的钻探工作。

隆昌圣灯山地质上是一个弯隆形背斜结构,由于地层露头长期风化剥蚀,地下天然气渗露于地表,当地农民将竹筒插入地下引火烧窑,相传已有若干年历史。晴朗的夜晚,遥望圣灯山坡,座座窑火犹如万家灯火,又似繁星点点,当地人称之为圣灯,圣灯山也因此而得名。圣灯山蕴藏的丰富油气使我们产生了很大诱惑,又使我们感到十分兴奋。

我们到圣灯山钻探的是四号井,以前圣灯山曾打过一口二号井,产天然气和卤水,被当地一恶霸霸占。四号井井址在离二号井三公里的徐家桥。当时我们钻井队职工不足百人,只有一名工程师兼地质师和机械师,我任助理工程师。所用钻井装备是一部老式德制钻机,与两部泥浆泵,一传动轴配合使用,操作起来既笨重又吃力,工人称之为“老掉牙的老爷钻机”,其效率低下可想而知。

1948-1949年期间,正是国民党政权总崩溃前夕,当时四川政治经济一片混乱,民生凋敝。圣灯山四号井开钻后,由于钻井装备落后,加上所用钻杆由重庆运来,交通不便,造成物资供应困难。钻井工作停停打打,不能正常运行,进展十分缓慢,一年多时间,只钻进数百米,均为上部侏罗纪砂页岩层,目的层碳酸盐岩的面目尚未见到。此时,社会治安混乱,盗匪四起,井队职工为了保护国家财产,自动组织护矿队日夜巡逻,迎接解放军的到来。

不久,全国解放了,进入了三年恢复时期,为了集中全国仅有的一点石油勘探力量,有计划地加强西北地区勘探,四川油气勘探奉命暂停,人员设备调往西北,1950年春我奉命奔赴新的工作岗位。初上圣灯山,我对碳酸盐岩钻井工艺的认识仅仅是一点皮毛。

再上圣灯山

转眼间到了1955年,全国进入社会主义建设高潮时期,为了找到更多的油气资源,四川也被列为重点油气勘探地区之一。为加强组织领导,石油部成立了四川石油勘探局,并引进苏联设备,积极培训新生力量,西北地区各兄弟单位也抽调人员设备大力支援。1955年,我国第一个天然气矿----隆昌气矿成立了,在圣灯山几个构造上开始了钻探。于是我第二次来到了圣灯山,先后任隆昌气矿副主任工程师、总工程师。

这时,圣灯山构造沿轴线以三叠纪嘉陵江组石灰岩为目的层已钻探井三口,均产有天然气,供化工部炭黑厂生产橡胶急需填料——炭黑。为加强油气勘探开发和综合利用的统一领导,石油钻探队与炭黑厂合并为隆昌气矿,属四川石油勘探局领导,矿部设在圣灯山下的西道桥。

气矿的成立,标志着我国天然气工业发展的新阶段。圣灯山构造沿轴线几口井产气,使一些领导及技术干部认为圣灯山构造大有希望。当即沿构造顶部向外伸延,布置井位十余口,以嘉陵江石灰岩为目的层,井深1200米左右,扩大钻探面积,集中大中型钻机8部(6Y-40型和Y-245型),企图在较短时间内,搞清三叠纪含气情况,增加产气井,提高天然气产量。然而,钻探结果,却令人大失所望,没有发现一口有工业生产价值的气井。从取出的岩芯看,岩性致密,渗透性、孔隙率均极小。

为什么偏离轴线,岩性变化就如此之大呢?现场地质人员也是第一次见到这种异乎寻常的情况,理论上、实践上都不能予以说明,当时在现场指导工作的苏联专家也不能作出满意的解释,只是在年终总结时,才提出可能是裂缝性气藏,但还要在其他构造上加以证实。接着,四川局在永川黄瓜山、巴县石油沟等构造上采用同样布井方式,得到同样的结果,至此,才确定了四川为碳酸盐岩裂缝性气藏。

当时,我已参加石油钻探工作十余年,在玉门、陕北,也曾打过一些探井和生产井,自以为已初步掌握了石油钻井的基本工艺技术,也能独立解决一些钻井过程中出现的技术问题。过去打井多在均质砂岩、页岩地区,平均井深较浅,工艺技术简单,很少遇到复杂情况。那时最突出的矛盾就是钻速太慢,千方百计地提高钻速是钻井技术人员的主要任务。我就是带着这些肤浅认识和狭隘经验二次来到圣灯山的。

“一五”期间,随着油气勘探区域的扩大,钻探队伍也有了较大发展。同时,苏联在人力物力上给我们大力支援。但我们的钻井工艺水平仍处于落后状态,当时,发达国家已开始进入科学化打井阶段,而我们仍停留在经验打井时期,靠手摸、耳听、眼看,来判断井下情况。来到新区后,由于我们没有对该地区钻井特点进行深入分析研究,更无钻天然气井经验,仍沿用一套在砂岩地区打油井的方法。下套管程序、完井方法、试油作业都和在西北打油井的方法相同,结果走了不少弯路,吃了不少苦头,技术水平远远低于砂岩地区,具体表现为钻速低、事故多的局面长期不能扭转。归纳起来当时钻井中遇到的问题主要有三个:“三八”线钻具折断。所谓“三八”线,是指井深300-800米之间,钻进中跳钻严重,钻具折断频繁,有时一日数次,处理不当,即造成卡钻,多发生在钻杆接头丝扣应力集中处,这是一种跳钻时,钻具震动与转速的共振作用引起的金属疲劳折断。虽也曾采用调整转速与钻压的办法,但未得到妥善解决。

钻井液石膏污染。当时钻井液的配制是就地取材,加清水搅拌而成,处理方法简单,化学剂也很少。工人中流行两句顺口溜:“页岩、砂岩、石灰岩”“烧碱、纯碱、单宁酸”就是当时钻井液处理的写照。钻井液受石膏污染后,黏度、切力增大,岩屑不能有效地分离,常导致卡钻,当时采用的唯一办法即多配新浆,不断地替置井中被污染钻井液,这样,既费力,又费时,只能勉强维持钻进,并不能从根本上解决污染问题。当时泥饼卡钻是最常发生的事故。在西北产油地区,一般采用油浴解卡,而四川为气田,不产原油,为了油浴,常将柴油、机油打入井中,很不经济。

在钻井工艺上同样也遇到不少问题,如在裂缝性地层,采用后期下套管射孔完井、固井时常将裂缝封堵,显然不适应裂缝性地层特点;又如钻进中遇漏失层,总是千方百计堵漏后再继续钻进,这又恰恰违背了碳酸盐岩地区漏层即气层的客观规律,漏失堵住了,气层也堵死了。由于主客观不一致。20世纪50年代,四川地区钻井工作中确实碰了不少钉子,教训是十分深刻的。“吃一堑,长一智",在圣灯山及以后的钻井中,我们不断总结实践中的经验教训,对客观事物的认识逐步深化,逐渐掌握了一些裂缝性气藏的特点和规律,认识到碳酸盐气层和砂岩油层有很多不同之处,钻井方法也应随对象的不同而改变。并总结出了一些在四川打气井的经验,如在坚硬地层清水循环、酸浴都有很好的解卡效果;先期完井,遇漏就抽,是适应裂缝性气层特点的有效的工艺措施。二次上圣灯山是我认识碳酸盐岩裂缝性气层的第一课。

四川碳酸盐岩地层是新开辟的一个油气勘探领域,在圣灯山构造首次遇到裂缝性气田,经过两年钻探,虽有了一些初级认识,但很不全面。钻探裂缝性油气藏的工艺技术也处于初级阶段,尚需在实践中不断完善提高。

三上圣灯山

20世纪60年代,圣灯山气田资源枯竭,已处于开采末期。这时,四川地区油气勘探区域日益扩大,为了提高裂缝性地层钻探的成功率,对地下裂缝分布规律的认识仍需进一步提高。在钻井工艺方面,如何在一口井中找到多裂缝系统,也需要作一些深入的试验研究。1963年四川石油管理局组织了一支包括地质人员和钻井工程人员的科研队伍,配备了钻井队、试油队及必要的设备工具,以圣灯山为场地,开展了一场以裂缝地层为对象的科研会战。我当时担任四川石油勘探局副总工程师,为了摘好这次会战,我第三次来到了圣灯山。

圣灯山虽仍巍然耸立,但已人去楼空。隆昌气矿生产指挥中心已迁移到新地区,西道桥的繁华景象也大不如昔。会战人员的到来,好像又给圣灯山注射了一支兴奋剂,使它增添了不少活力。地质人员白天爬山头作地面调查;夜晚,在灯光下分析整理资料,绘制曲线图表,并将原来钻井中取出的岩芯、砂样、测井资料以及采气井记录等原始数据都重新进行认真仔细的分析研究。经过一年的辛勤劳动,整理出了圣灯山三叠纪嘉陵江石灰岩裂缝图和一份对今后工作有指导意义的科研报告,给研究裂缝提供了可靠的基础资料。

这时,圣灯山麓又竖起了钻塔,响起了隆隆的机器声,钻井队伍又上山了。根据裂缝分布的不规则性,为了能在一个井眼中找到多裂缝系统,我们选择了井身条件较好的一口报废井,进行开窗侧钻试验。开窗侧钻,实质上就是在已下入套管的井中定向钻进。开窗侧钻在四川山区是第一次,以前也只有玉门打过一口,但那是在砂岩油井,碳酸盐地区没有试验过,其艰难程度不言而喻。为了打好这口开窗侧钻井,我们参考其他地区经验,自行设计开窗磨铣工具,在不同深度,侧钻了两个不同方位的井眼,结果施工顺利,均获成功。侧钻过程中,我们还试用了我国制造的涡轮定转子、短涡轮等工具,效果良好。

这次圣灯山科研会战,虽然时间不长,但由于力量集中,目的明确,收到了良好效果。在地质方面,对圣灯山气田裂缝分布规律有了正确的认识,得出了合乎实际的结论;在裂缝研究方法上也迈出了可喜的一步,对指导今后工作具有一定现实意义;在工程技术方面,利用报废老井眼进行新工艺试验;试验成功立即推广应用,解决了科研中间试验环节,密切了科研与生产的关系。开窗侧钻既为四川地区培训了钻定向井人员,又为以后四川地区钻水平井、大斜度井打下了基础。

三上圣灯山的经历,使我感触最深的是,人们对事物的认识是没有止境的,在科学技术的探索研究上更是如此。以前老一代石油科技工作者的研究是在极其艰苦的条件下进行的,而今改革开放为石油科技研究创造了条件,石油科技的第二个春天已经到来。虽已到迟暮之年,但能看到今天石油工业飞速发展,我感到由衷的高兴。愿年轻的科技工作者继承老一代科技工作者的优良传统,把我国石油科学技术提高到一个新水平,这是我们老一代科技工作者的心愿。

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