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    2016年中国石油十大科技进展

    2016年中国石油十大科技进展

    2017/04/12 信息来源: 中国石油报

    1.古老油气系统源灶多途径成烃理论突破有效指导深层勘探

    中国石油依托国家和公司重点项目,在深层古老烃源岩发育机制、高—过成熟阶段生气潜力、有机—无机复合生烃以及天然气成因判识方法等方面取得原创性研究进展。

    主要技术进展包括:①提出古老含气系统具有三类生气物质:滞留烃、古油藏和“半聚半散”液态烃,从而提升高—过成熟区天然气成藏地位。②发现地球轨道力、大气环流和分层海洋化学环境控制着元古代—下古生代富有机质页岩沉积,微生物类型与氧化还原条件决定了古老生烃母质的生油气性,元古代七套优质烃源岩的发育为古老油气系统资源潜力评价和勘探前景预测提供了科学依据。③高温高压条件下有机—无机复合生烃机制,揭示了不同水—岩体系加氢反应机制及其对天然气生成的贡献量,过渡金属元素促进微生物繁殖及生烃演化,为深层古老油气系统生油气潜力提供了新途径。④提出古老地层中多源灶裂解气晚期生成是下古生界天然气规模成藏的关键因素,“多黄金带”富气理论拓展高—过成熟区勘探潜力,裂解气充注与气洗分馏作用是次生凝析气藏形成的重要机制。

    该研究为西南油气田震旦—寒武系新增天然气探明储量2200亿立方米、控制储量2038亿立方米做出重要贡献,有效支撑塔里木盆地2013年以来新增油气地质储量21.9亿吨,首次在《美国科学院院刊》连发3篇文章,被美国地球化学学会评为“十大最高关注度”成果。

    2.深层碳酸盐岩气藏开发技术突破有力支撑安岳大气田规模开发

    全球寒武系大型碳酸盐岩气藏屈指可数,国内无开发先例。通过攻关研究试验,创新形成大型碳酸盐岩气藏开发核心技术,支撑国内单体规模最大的整装碳酸盐岩气藏高效开发。

    主要技术创新:①深层低孔碳酸盐岩富集区预测技术,小尺度裂缝及厘米级溶蚀孔洞发育区预测符合率超过88%。②裂缝—孔洞型强非均质高压有水气藏动态预测技术,生产效果预测符合率超过90%。③深层非均质储层改造技术,自主研制可降解暂堵球、纤维转向剂、转向酸、耐温180摄氏度的胶凝酸和压裂液,形成3种适应不同储层特点、井型的分层转向技术,作业成功率100%,产量提高1.5~8.6倍。④高产含硫气田快速建产核心技术,在国内首次实现大型含硫气田地面工程标准化、模块化、橇装化、工厂化建设。

    大型碳酸盐岩气藏开发技术成功应用于磨溪龙王庙组气藏开发,平均单井日产量百万立方米以上,快速建成年产能达110亿立方米的现代化大气田。

    3.全可溶桥塞水平井分段压裂技术工业试验取得重大突破

    桥塞是水平井多段体积压裂核心技术之一。传统可钻式桥塞存在钻塞费用高、风险大、投产慢等难题。第四代桥塞即全可溶桥塞在国内多个油气田成功开展工业试验,效果显著。

    主要技术创新:①高强可溶材料技术,可溶金属材料体系抗压强度达600兆帕,可溶高分子密封材料体系耐温50~150摄氏度、耐压90兆帕。②预制破片可溶卡瓦技术,确保桥塞承压可靠、压后自行破碎。③仿生结构和材质组分优化技术,桥塞溶解速度精准可控,可实现同一井不同层段溶解可控,也可实现不同区块、不同油气田压裂的个性化需求。该技术具有以下优点:可实现无限级压裂,风险低,溶解产物对储层无伤害、对环境无污染;遇卡可快速溶解,减少压裂施工总时间和总成本,作业效率提高50%,施工成本降低1/3;规模化生产后,制造成本与传统桥塞价格基本相当。

    在威远204H11平台完成首次页岩气全可溶桥塞压裂,最高25段、泵压达86兆帕,压后平均日产气达到27.5万立方米。仅钻塞费用就节省近千万元,同时大幅降低作业风险。该项创新成果打破国外公司的技术垄断。

    4.PHR系列渣油加氢催化剂工业应用试验获得成功

    中国石油自主研发的PHR系列渣油加氢催化剂通过专家验收,认为该系列催化剂在加氢脱硫、脱氮、脱残炭和床层压降的性能方面优于进口剂,脱金属性能优异,总体达到国际先进水平。

    该技术开发了催化剂形状级配、孔结构级配、活性级配的设计与制备方法,形成了“定制”催化剂孔结构特征与活性分布特征的理论创新,国内领先的双峰孔结构氧化铝载体等核心制备技术的技术创新,以及自主设计催化剂级配方案并利于长周期稳定运行的应用创新。在大连西太工业应用试验结果表明,在渣油加工量及提温操作完全相同的情况下,PHR系列催化剂累计脱除的硫、氮、残炭分别高出另一系列进口催化剂2.8%、24.7%、6.2%,装置运行过程中,总压降始终低于进口催化剂0.2~0.4兆帕。

    PHR系列渣油加氢催化剂的应用成功,将为中国石油高硫劣质原油的加工提供有力的技术支撑和保障。

    5.满足国Ⅴ标准汽油生产系列成套技术有效支撑汽油质量升级

    中国石油自主创新研制了催化裂化汽油选择性加氢脱硫等9个牌号系列催化剂,开发了分段加氢脱硫、烯烃定向转化等5项核心技术,形成了选择性加氢脱硫(DSO)和加氢脱硫—改质组合(M-DSO、GARDES)两大技术系列,成功破解了催化裂化汽油同步实现深度脱硫、降烯烃和保持辛烷值这一制约汽油清洁化的难题。

    开发的催化剂级配装填和开工过程催化剂硫化、钝化等新技术,提高了催化剂脱硫活性及选择性,减少了辛烷值损失,延长了装置运行周期,缩短了开工时间。与引进技术比,投资节省15%左右,能耗降低20%左右。

    截至2016年年底,10多家采用上述自主技术的企业全部顺利生产出国Ⅴ清洁汽油,总生产能力1000多万吨/年,总体技术经济指标达到国际先进水平,为保障中国石油顺利实现国Ⅴ标准汽油质量升级提供了有效技术支撑。

    6.医用聚烯烃树脂产业化技术开发及安全性评价取得重大突破

    中国石油于2016年7月在兰州石化建成了我国首个医用聚烯烃树脂产业化基地,研发生产的两个牌号聚烯烃树脂(LD26D、RP260)通过了国家药监局评审,发布了产品企业标准“QSYLS0196-2016”和“QSYLS0197-2016”;药监局颁发了注册号(国药包字20160379、20160413),使我国医药树脂包装材料摆脱了对国外技术、原料和评价标准的依赖,率先在国内医用聚烯烃行业拥有了话语权。

    该技术满足了医药树脂包装制品的物理、化学和医用聚烯烃安全性要求;制定了医用聚烯烃原料产品标准、生产工艺、包装储运及其管理体系的GMP规范。其创新性包括:①新型低温引发剂及新型调节剂开发及反应体系建立,以调整聚乙烯分子链微观结构及其分子量分布。②新型减震及高压分离技术研发,实现了低聚物分离和装置在超高压下的稳定生产。③复配给电子体系开发,协调催化剂活性、氢调敏感性、分子链立构规整度三者间的关系,以控制聚丙烯微观结构、分子量分布及溶出物含量。④医用聚烯烃树脂专用助剂体系开发及应用。

    兰州石化洁净化医用聚烯烃生产线通过了科伦药业的药包材供应商审计,2016年量产销售达3000吨。

    7.微地震监测技术规模化应用取得重大进展

    中国石油经过多年攻关,攻克速度模型优化、事件识别、初至拾取、现场实时定位等技术难题,开发出自主知识产权的微地震实时监测软件,实现了微地震井中和地面监测的采集、处理、解释一体化,对非常规资源经济开采具有重要指导作用,填补了国内空白。

    在采集方面创新了基于微地震震源机制、信号传播效应、接收条件等多属性的微地震事件可探测距离分析方法;在处理方面创新了基于VSP的速度模型优化技术、纵横波联合的精细速度模型校正技术、基于射孔信号的微地震事件识别和拾取技术、融合纵横波时差法与多尺度能量扫描的微地震定位技术;在解释方面创新了基于椭圆拟合的裂缝几何形态描述技术、融合多学科数据的综合解释技术和微地震天然断层检测技术。

    自2012年至今,该技术在多个油气田、页岩气及煤层气区块应用,完成了近20个用户300多口井的井中监测和10多口井的地面监测及井地联合监测,成功实施了3000多压裂层段的微地震监测,为直井、丛式井、水平井等压裂工程提供了有力指导,节约成本3亿多元。GeoEast-ESP和GeoMonitor软件达到国际先进水平,成为我国微地震监测的主流软件,提高了中国石油的技术核心竞争力。

    8.三品质测井评价技术突破有力支撑非常规油气勘探开发

    非常规油气的测井评价难以沿用常规油气评价思路与技术,严重制约了新领域的油气勘探开发。中国石油经过多年攻关,形成了以烃源岩品质、储层品质和工程品质为核心的三品质测井评价技术,开发了配套的测井处理评价软件。

    主要创新包括:①首次提出非常规油气储层的“七性参数”概念,形成了“七性参数”计算方法。特别是建立了静态脆性指数测井表征新方法,解决了静态脆性指数准确计算的世界性难题;提出了页岩气双分子层吸附理论及高压吸附气含量计算模型,有效提升了深层页岩气含气量计算的准确性。②首次建立生排烃效率测井计算新模型,形成全深度剖面烃源岩品质评价新技术。③形成了宏观与微观相结合的储层品质评价新技术,有效解决了致密储层精细评价及产能级别预测的技术难题。④形成了以可压性指数为核心的工程品质评价新技术,形成了地质工程一体化油气“甜点”测井评价方法。

    该技术已在鄂尔多斯、松辽、准噶尔等盆地致密油及蜀南页岩气的1000余口探井与开发井中应用,致密油解释符合率提高26%,页岩气解释符合率达到94%,为中国石油非常规油气储量发现及产能建设发挥了不可替代的作用。

    9.膨胀管裸眼封堵技术治理恶性井漏取得重大进展

    恶性井漏是制约钻井速度、质量和效率的世界性难题,中国石油经过多年攻关,成功开发出膨胀管裸眼封堵技术,可在不改变原有井身结构的情况下,有效封堵复杂地层、治理恶性井漏,为安全钻达设计目的层,实现勘探开发目标,提供了经济有效的技术手段。

    膨胀管裸眼封堵技术是在全面掌握膨胀管材料、连接螺纹、膨胀系统工具及工艺技术的基础上,通过管材、连接、膨胀等关键技术的升级配套,形成了可实现小直径下入、大直径膨胀的膨胀锥,以及膨胀率大于20%的膨胀螺纹等核心技术。

    2016年6月,国内首次在新疆油田CH3725井进行膨胀管裸眼封堵技术先导试验,采用127米直径为203毫米、壁厚为10毫米的膨胀管对285~398米泥岩井段进行了有效封堵,膨胀后内径达220毫米,保证了8-1/2英寸钻头继续钻进。在此基础上先后在川渝蒲西001-X1井和辽河哈31-H3井工业应用试验,成功封堵了常规堵漏技术无法封堵的恶性漏失层段,实现了在不改变井身结构的条件下钻达目的层。膨胀管裸眼封堵技术的重大突破,为未来等直径钻井技术奠定了良好的发展基础。

    10.天然气管道全尺寸爆破试验技术取得重大突破

    为了满足我国天然气管道安全运行技术需求,中国石油自主建设了一座可以开展最大直径1422毫米、最大压力20兆帕的管道全尺寸实物爆破试验场,并成功开展三次高钢级、大口径天然气管线爆破试验,实现在亚洲首次开展此类试验的突破。

    主要技术突破:①完成多种实验条件模拟计算,创新双管列实验系统结构、工艺等设计计算,自主完成实验场设计、建设和运行。②开展测量管道断裂速度、减压波等参数的传感器研究,以及600个数据同步高速连续数据采集设备的设计安装。③开发应用天然气云团自动点燃装置和用于管道爆破启裂的线性聚能切割器。④形成管道全尺寸气体爆破试验成套技术,制定了相关规范,形成数据分析处理技术。⑤采用天然气介质,成功实施1422毫米、X80钢级、12兆帕直缝焊管,1422毫米、X80钢级、13.3兆帕螺旋焊管,1219毫米、X90钢级、12兆帕焊管的三次实物爆破试验,其中后两次试验均为世界首次。

    该技术填补我国在高压、高钢级天然气管道全尺寸断裂行为以及管道爆炸对环境造成影响研究领域的空白,摆脱了对国外试验机构的完全依赖。

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