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中國石油2017年十大科技進展

來源: 中國石油報    責編: admin     發布時間:2018-01-24 18:32

在由中國石油集團科技管理部主辦、中國石油經濟技術研究院承辦的“第十八屆中國石油與國際石油十大科技進展評選會”上,來自石油公司、研究機構、院校等的60位院士、教授及專家依據創新性、實用性、突破性、引領性四大原則,評選出2017年在石油石化領域取得的中國石油(CNPC)與國際石油各十項重大科技進展。

1. 礫巖油區成藏理論和勘探技術創新助推瑪湖凹陷大油氣區發現

中國石油立足瑪湖凹陷開展礫巖油區成藏理論創新研究和勘探技術持續攻關,克服了砂礫巖勘探面臨的巨大難題,推動了瑪湖大油區的發現,為公司提供了一個新的現實的石油戰略接替戰場。

主要科技創新:(1)首次發現下二疊統堿湖優質烴源巖,獨特的綠藻門和藍細菌母質有利于生成環烷基原油,具有兩期生油高峰,資源量同比提高53%,奠定了大油區形成的資源基礎;(2)建立了凹陷區大型退覆式河控季節性三角洲礫巖沉積新模式,突破了傳統“沖積扇”認識,開辟了有效勘探面積4200平方千米;(3)創立了凹陷區源上礫巖大油區成藏模式,勘探部署由單個圈閉轉向整個有利相帶,探井成功率由35%提高到63%;(4)創新了礫巖儲層甜點預測、旋轉導向+個性化PDC鉆頭提速、粘土含量核磁測井定量表征、細分割體積壓裂增產四項礫巖勘探技術,成本降低35%,為儲量規模有效動用創造了條件。

理論技術助瑪湖地區新增10億噸級規模三級石油地質儲量,水平井建產效果好,能夠有序規模動用;獲授權發明專利17件、軟件著作權18項;制定行業標準10項,出版專著6部,發表論文212篇;獲省部級一等獎4項,中國石油重大發現特等獎1項、一等獎3項。

2. 特低滲-致密砂巖氣藏開發動態物理模擬系統研發取得重大進展

針對特低滲-致密砂巖氣氣藏地層條件下微納米孔喉氣水滲流等世界級難題,中國石油自主設計研制了提高氣藏儲量動用程度及采收率的大型物理模擬實驗系統。

主要技術創新:(1)以“巖石物性、氣水滲流和開采模擬”三大模塊30臺套設備為核心,首次建成一維最長8米、二維最大1米見方、三維最多8層的大規模、多序列模擬技術和實驗裝置;(2)首次攻克致密砂巖微納米級孔喉定量評價、多維度壓力場實時模擬檢測、高壓狀態下氣水飽和度場動態測試等關鍵技術難題,為揭示特低滲-致密砂巖氣藏開發過程中動用邊界變化特征、地層水可動性量化評價提供了核心技術支撐;(3)通過室內實驗測試、基礎理論研究、生產應用有機結合,建立了儲量動用與可動水量化評價數學模型及理論方法,為提高產水層識別精度和控水開發、井網加密方案優化等奠定了理論基礎;(4)制定了我國首項致密氣評價國家標準。

該系統是目前國際上同領域中性能指標最先進、模型體系最齊全的物理模擬系統,在鄂爾多斯盆地蘇里格氣田、四川盆地須家河組氣藏開發調整方案優化中發揮了重要作用,大幅提升了我國復雜氣藏開發基礎理論與基礎實驗水平和創新能力。

3. 中國石油創新勘探開發工程技術實現頁巖氣規模有效開發

面對頁巖氣勘探開發一系列難題,中國石油通過十年科技攻關,創新勘探開發工程技術,單井綜合成本大幅下降,加快了頁巖氣規模開發。

主要技術創新:(1)建立了海相頁巖氣選區參數體系和儲層分類評價標準,形成頁巖氣地質綜合分析與產能概率性評價技術;(2)積極探索了“一趟鉆”鉆井新技術,優質儲層鉆遇率提高至90%以上,鉆井周期縮短50%以上。(3)形成了長水平井分段分簇體積壓裂改造技術及“工廠化”作業模式,單井測試產量達到30萬立方米/天以上,工程作業效率提高30%,建井成本降低近30%;(4)建立了頁巖氣生產制度及井網井距優化技術,單井累計產量由7500萬立方米提高至9000萬立方米以上;(5)自動化地面采輸技術,加快了自動化生產和智能化管理水平,平臺建設周期縮短50天,數字化覆蓋率超過90%,節約操作成本15%以上。

中國石油應用創新的頁巖氣勘探開發工程技術,完成年產氣從2億立方米增至30億立方米的跨越,將為“十三五”末公司頁巖氣上產到130億立方米提供有力支撐,成為中國石油油氣產量新的增長極。

4. 國VI標準汽油生產技術工業化試驗取得成功

中國石油圍繞汽油質量升級開展聯合攻關,對催化劑和工藝路線進行了完善升級及脫砷配套技術開發,形成了滿足國VI汽油標準的M-PHG、GARDES生產組合技術以及脫砷配套技術,成功破解了深度脫硫、降烯烴和保持辛烷值這一制約汽油清潔化的世界級難題,在寧夏石化等企業成功完成了工業試驗,實現了中國石油國VI標準汽油生產成套技術的自主創新。

主要創新突破:(1)基于定向堆積擴孔技術開發了氧化鋁催化新材料,增強了加氫脫硫催化劑脫硫選擇性;(2)深入揭示了催化汽油加氫脫硫、降烯烴反應行為,實現大幅降烯烴保持辛烷值的目標;(3)創新開發了具有介孔-微孔多級孔分布的孔道結構的吸附脫砷劑,大幅提高了脫砷劑的性能。中國石油國VI標準汽油生產成套技術整體達到國際先進,部分指標達到國際領先水平。

5. 丁苯橡膠無磷(環保)聚合技術成功實現工業應用

2017年6月,中國石油丁苯橡膠無磷聚合技術在撫順石化20萬噸/年裝置完成首次工業試驗,產品合格率100%,優等品率85.2%。該技術徹底消除了丁苯橡膠產業的環保瓶頸,填補了國內外空白。

研發團隊開發了以歧化松香酸皂/脂肪酸皂為主的二元復配乳化體系、鐵鈉鹽為還原劑的活化相體系以及氯化鉀為電解質的丁苯橡膠無磷(環保)聚合技術,突破了無磷電解質因不具有緩沖pH的能力而使膠乳凝聚過程穩定性變差的難題,創新開發了與原有激發劑匹配的無磷聚合配方,開發了全新的乳化體系、活化相體系以及電解質體系,解決了聚合膠乳穩定性差、凝聚工藝不穩定的難題,達到了聚合反應時間短、聚合轉化率高、產品性能穩定、環保合格的目標。丁苯橡膠廢水環保檢測結果:總磷含量由原來的120mg/L降至0;COD由800mg/L降為600mg/L,氨氮含量由30mg/L降為10mg/L,污泥量降低了80%以上,并首次實現了過氧化氫對

烷與無磷電解質-氯化鉀匹配技術的工業化應用。

中國石油無磷聚合技術從源頭解決了污水中的磷含量超標問題,實現了磷的零排放。據測算,每年僅節約環保成本及藥劑等費用可達4000多萬元。此次工業化試驗的成功,大幅度降低了裝置的運行成本,同時為我國合成橡膠產業的轉型升級進行了有益探索。

6. 基于起伏地表的速度建模軟件成功研發并實現商業化應用

針對陸上復雜區地震勘探技術挑戰,中國石油成功研發出具有自主知識產權的速度建模軟件GeoEast-Diva,解決了國內探區復雜地表等一系列地震勘探難題,陸上復雜地表與地層速度建模技術達到了國際領先水平。

GeoEast-Diva速度建模軟件采用全交互式多方法協同建模模式,開發了等效深度速度分析、基于正交拓撲的多界面混合模型表示等方法,融合多種建模手段,形成了聯動界面更新的網格層析成像、變映射角道集速度分析等技術,并在各向同性的基礎上,重點開發了VTI/TTI介質的各向異性建模功能、Q反演功能以及OBN數據建模功能,豐富了PBM波束偏移功能,可廣泛用于各種復雜地質構造和不同分辨率數據的疊前深度建模。軟件具有高效、靈活、適應性強等特點,既適用于陸上起伏地表、復雜地層速度建模,又可實現海上OBN數據速度建模。

7. 方位遠探測聲波反射波成像測井系統提高井旁儲層判識能力

中國石油研發成功了新型方位遠探測聲波反射波成像測井儀器,為獲取精確的地質信息和復雜油氣藏的發現提供了技術支持,同時為定向射孔、定向側鉆、后期酸化壓裂等工程施工設計提供了技術參數,對準確開展地層評價工作具有重要意義。

方位遠探測聲波反射波成像測井系統能夠探測井筒周圍40米范圍內的裂縫孔洞儲層,并能夠探測方位信息,方位分辨率達22.5度;通過反射波的處理與成像,實現儲層預測。該系統屬于原創型技術,達到國際領先水平,主要技術創新:(1)發明了基于相控接收指向性的反射界面方位探測方法;(2)研制了直接承壓式有源發射、接收聲系;(3)設計了相控方位接收換能器的多站、多方位安裝結構。

該系統在塔里木、長慶、大港等油田現場試驗和應用,在復雜縫洞儲層勘探開發中具有獨到的儲層判識作用,為采用傳統井筒探測方法難以發現的油氣藏評價提供了新的技術手段。

8. 固井密封性控制技術強力支撐深層及非常規天然氣資源安全高效勘探開發

針對“環空帶壓及井口竄氣”這一世界性難題,中國石油形成以高強度低彈模水泥及密封完整性為核心的新型固井成套技術。

主要創新點:(1)建立了水泥環密封完整性力學模型及分析軟件,制定了油井水泥石力學評價方法及全過程管理規范,為復雜工況條件固井設計提供了科學指導;(2)抗溫200攝氏度且適應溫差100攝氏度的高強度低彈模水泥;(3)抗溫180攝氏度的抗污染高效前置液;(4)以控壓固井、預應力固井等為主體的10項工藝技術。

技術成果在川渝和塔里木等地區的復雜深井、頁巖氣井和枯竭氣藏儲氣庫井應用1000多口井,大幅降低了環空帶壓率。其中,安岳氣田磨溪-高石梯地區7吋尾管固井質量合格率提高117%,鉆完井期間環空帶壓率由38%降至0;頁巖氣井環空帶壓率降至8%以內。

9. 我國第三代大輸量天然氣管道工程關鍵技術取得重大突破

中國石油歷時5年技術攻關,研發形成了具有國際先進水平的第三代大輸量天然氣管道建設成套技術。

主要技術進展:(1)在國內首次建立了基于風險評價的天然氣管道目標可靠度確定方法,形成了天然氣管道可靠性設計和評價方法;(2)在國際上首次建立了管道止裂韌性預測新方法,研究確定了X90管道延性斷裂止裂韌性等關鍵技術指標,形成了X90天然氣管道斷裂控制技術;(3)在國際上首次系統研究揭示了X90管材成分、組織、性能、工藝之間的相關性,研究制定了X90螺旋管及板卷、直縫管及鋼板、配套彎管及管件的系列技術條件和檢測評價方法,并研發成功系列產品;研發了X90管材用相關焊接、焊縫材料及施工工藝和裝備;研發了1219mm X90焊管、彎管及管件。(4)系統分析研究了我國輸氣管道在一類地區采用0.8設計系數的可行性,確定了0.8設計系數管材關鍵性能指標和質量控制要求,制定了西氣東輸三線0.8設計系數管道用X80螺旋縫埋弧焊管技術條件和管道現場焊接工藝規程及施工規范,在西氣東輸三線上實施了261公里的試驗段工程。

10. 工程技術突破助力南海水合物試采創造世界指標

2017年5月,中國石油成功總承包實施了我國首次海域天然氣水合物試采工程,實施過程中攻破了粉砂質儲層水合物試采、儲層埋藏淺、深水低溫、地層出砂、水合物二次生成等技術難題,取得了持續產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩定、環境安全等多項重大突破性成果,創造了產氣時長和總量兩項世界紀錄,實現了勘查開發理論、技術、工程的自主創新。

創新成果包括:(1)突破深水淺軟地層鉆完井關鍵技術,實現了深水作業能力的跨越;(2)創新運用深水水合物儲層改造技術,擴大近井筒滲流面積,為增產穩產提供了重要技術支撐;(3)建立“防排結合、以排為主”的完井防砂理念,創新粉砂質儲層防砂排砂方法理論和工藝技術;(4)集成人工舉升核心關鍵技術,實現井筒氣水穩定流動、降壓開采精細控制,提高產量效果顯著;(5)保障井壁和地層穩定,實現了安全持續開采。

試采成功對推動天然氣水合物關鍵技術突破及產業化、改善我國能源結構和保障能源安全具有重要戰略意義。

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