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

固井是油氣開發當中重要的一個關節，固井的成敗關系到油氣井壽命、關系到長期的安全環保生產。固井技術裝備的發展既是對上游業務高質量發展和提質增效的客觀需求，也是對傳統能源行業數字化轉型、智能化發展的迫切需要。為此，本刊專訪了中石油工程技術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裝備的發展方向。
 
《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的重要保障。固井質量直接關系到單井產量、關系到油氣井壽命、關系到長期安全環保生產。先進的固井技術與裝備是支撐和保障固井質量的關鍵。固井作業過程包含多項作業流程，安裝井口裝置，控制鉆進過程中遇到的高壓油氣水層；鞏固疏松井段，隔離復雜地層；封隔地下油氣水層，防止上下串通；封隔暫不開采的油氣層；鉆井或作業中出現井噴時，不會因壓井而壓裂地層；為油氣生產建立長期穩定的通道；油氣井搶險作業等等。
 
《石油與裝備》：目前，我國固井技術裝備的短板是什么？
 
靳建洲：當前國內先進固井軟件自主能力不足、裝備自動化、信息化水平低制約著固井工程技術水平還有待提升，無法滿足提高固井工程設計科學化水平和軟件自立自強的需求，無法滿足提高固井裝備自動化能力和精準連續施工水平的需求。過去，“人拉肩扛” 、精準作業工序銜接緊密性不足、勞動強度大、高壓區作業安全風險高，且無法建立中國自己的固井技術共建團隊，開創中國自己的固井品牌。
 
《石油與裝備》：AnyCem固井技術裝備的研發對我國固井行業的的意義是什么？
 
靳建洲：歷時10年，我們終于攻關形成了以AnyCem®固井軟件平臺、自動化固井成套裝備為核心的軟硬件融合監控新型自動化固井技術，全面提升了自主軟件科學分析能力，國際率先實現“無人操作”固井作業，大幅促進了固井科學化、信息化、自動化水平提升和進步。不僅如此，AnyCem還建立了自動化固井作業的控制方法，這也是首次國際研發出自動化整套的裝備，對提高我國固井作業精度起到了重要保障作用。
 
《石油與裝備》：請您簡單介紹下AnyCem固井技術裝備的特點。
 
靳建洲：AnyCem整個技術裝備系統涵蓋21個功能模塊及多項支撐輔助模塊，全方位支撐固井工程分析計算與自動作業監控，聯合自動化固井關鍵裝備，首次實現固井全工藝流程自動化作業，綜合功能國際領先。不僅是技術裝備本身的領先，與其配套的裝備也要跟得上。研發團隊自主突破了固井裝備自動化控制關鍵方法，研制出自動化固井水泥車、自動化穩定供灰系統、自動化固井水泥頭及閘閥系統，國際首次實現裝備操作無人化，提高施工作業效率30%，降低現場勞動強度50%以上。
 
《石油與裝備》：配套的自動化裝備要具備那些優勢才能滿足需求？
 
靳建洲：配套裝備要具備省時、高效、精準等特性，但不同配套裝備有各自的優勢，舉例來說，自動化固井水泥車就創新建立了固井水泥車上水、下灰、密度、排量等協同聯動控制方法，系統革新了水泥車作業模式和人車交互模式，國際率先實現水泥車無人操控固井作業。自動化穩定供灰系統創新建立了多灰罐連續供灰模式和定量化穩定供灰方法，研制了基于灰量質量控制、氣量壓力控制為核心的自動化穩定供灰系統，持續為自動化固井水泥車提供均勻穩定的灰量供應，自動化供灰速率波動量≤2%，罐余監測量≤1.5% 。自動監控固井水泥頭創新建立了水泥頭膠塞擋銷遠程監測與自動開啟控制方法，實現了水泥頭遠程自動作業，水泥頭倒閘閥、開擋銷時間≤5s，顯著提升了工序連續性，大幅降低了井口高壓風險與勞動強度。
 
自動監控固井水泥頭則創新建立了水泥頭膠塞擋銷遠程監測與自動開啟控制方法，實現了水泥頭遠程自動作業，水泥頭倒閘閥、開擋銷時間≤5s，顯著提升了工序連續性，大幅降低了井口高壓風險與勞動強度。自動化固井指揮車能夠搭載AnyCem®中樞控制軟件，與自動化固井裝備高質量對接，實現了井場至基地、北京固井監控實驗室的遠程實時傳輸，數據傳輸時差小于0.01ms，準確率100%，是自動化固井技術重要的“前線指揮部”。
 
《石油與裝備》：研發至今， AnyCem固井技術裝備取得了哪些成績？
 
靳建洲： AnyCem固井技術裝備的技術核心成果“自動化固井技術裝備提升固井質量與作業效率”，榮獲了2020年中國石油十大科技進展獎項。2017年至今，整套技術裝備在長慶、西南、遼河、塔里木等9個油氣田32個基層單位應用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-替漿碰壓等多個環節實現全程無人干預，固井作業參數遠程自動化精細監控，低高壓作業風險、施工連續、高效自動化、低強度技術優勢凸顯，大幅提升了固井工程設計、分析科學化水平，全面革新了傳統固井作業模式，有效支撐了各類復雜深井、高壓氣井固井質量，已成為上述地區和部門不可或缺的重要技術。
 
《石油與裝備》：固井技術裝備的未來發展方向是什么？
 
未來，我們可以降低乃至歸零技術引進采購成本，解決卡脖子問題以及相關短板，增強井的核心競爭力，打造CNPC井高端技術批派，提升民族自信，提升井工程技術服務能力與水平，助力高質量發展。更加科學、精準、高效，自動化、智能化，更高水平、更具國際競爭力的固井技術，是固井工作者的奮斗目標。