中国页岩气研究与发展20年:回顾与展望

摘要:中国页岩气科学研究和勘探开发已历经20 年,创新形成了以中国南方海相页岩气富集规律为代表的诸多理论与认识,支撑了国内页岩气产业健康快速发展,2023 年中国页岩气产量达250×108 m3,在当年全国天然气总产量中的占比超过10%,页岩气已经成为中国天然气产量增量的主力军之一。为了给中国页岩气产业高质量发展提供借鉴和参考,系统回顾了国内页岩气科学研究和勘探开发历程,归纳总结了富有机质页岩发育机理、页岩气优质储层特征及其成因机制、页岩气源—储协同演化机制、页岩气赋存机理与含气性评价、页岩气富集高产机理与评价、页岩气储层改造、页岩气开采等理论和技术进展,分析研判了面临的技术难题和挑战,指出了海相/ 陆相/ 海陆过渡相页岩气富集高产机理、基于动态演化过程的页岩气富集区评价方法、低丰度页岩气高效开发技术以及提高页岩气采收率技术等4 个亟需攻关的研究方向。进而针对中国页岩气商业化勘探开发所面临的挑战,提出以下建议:从新区新领域、老区挖潜及提高采收率现场试验等方面开展页岩气勘探开发攻关探索,以期早日实现中国页岩气多领域多层系、由点到面的大突破和大规模高效勘探开发,全方位推进中国页岩气革命,提升能源高效供给能力,保障国家能源供应安全。

我国长输天然气用管线钢的发展现状与趋势

摘要: 随着国内天然气管道的大规模建设,我国长输天然气用管线钢及钢管的生产制造技术也迅速发展并达到世界先进水平。天然气管道仍将朝着高强度、大口径、高压力、大壁厚、低温服役等方向发展,对高钢级管线钢特别是抗大变形管线钢、低温环境用管线钢等提出了更高的要求。本文着重从管线钢的合金成分体系、组织类型、轧制工艺的演变及其与管线钢的性能间的关系等角度,对高钢级管线钢、抗大变形管线钢及低温环境用管线钢的发展现状进行了综述,并结合目前应用中存在的一些问题对我国长输天然气管道用钢的发展趋势进行了探讨。

中国石化工程科技2035发展战略研究

摘要:本文在把握国内外石化工业和工程科技发展趋势、研判我国2035 年经济社会发展前景、预测我国重大战略需求的基础上,提出了2025 年和2035 年我国石化工程科技发展的战略思路、战略目标、重点任务和措施建议。

耐微生物腐蚀含Cu抗菌石油套管钢的研究进展

摘要:当前微生物腐蚀对油气开采安全构成了严重威胁,传统石油套管防护技术存在一定环境风险和成本高的问题。含Cu抗菌石油套管钢通过合金化设计,利用纳米ε-Cu析出相的多重机制( 如细胞膜损伤、酶活性抑制和DNA氧化损伤)实现长效抗菌,为解决微生物腐蚀问题提供了创新方向。分析了硫酸盐还原菌、铁氧化菌及腐生菌等细菌的腐蚀机理,阐述了含Cu抗菌石油套管钢中Cu元素的抗菌作用原理,抗菌性能主要源于纳米ε-Cu相的Cu2+缓释及其与微生物的多重作用机制。总结了含Cu抗菌石油套管钢中合金化元素对耐蚀性能的影响,指出抗菌元素和耐蚀元素的合理搭配与含量控制对提高抗菌石油套管钢的耐蚀性能具有重要意义。提出了含Cu抗菌石油套管钢的设计思路和多尺度调控方案,以实现抗菌性能与力学性能的协同优化。同时,探明了含Cu抗菌石油套管钢抗氢致开裂性能源于CuS/FeS 复合膜的氢渗透抑制及纳米ε-Cu析出相的氢捕获作用。总结了含Cu抗菌石油套管钢的研究瓶颈,包括焊接性能、铜脆问题和长周期抗菌性能失效问题,并展望了其未来发展方向应聚焦于成分优化、工艺优化、表面改性及绿色智能化等,旨在为油气工业领域耐微生物腐蚀油套管钢的应用提供指导。

大模型时代的石油化工行业高质量数据集:挑战与机遇

摘要:通用大模型性能的提升与开源生态的完善,正推动人工智能迈入行业深度赋能的新阶段。石油化工行业作为典型的流程工业,长期运行中积累了海量原始数据。然而,这些数据普遍存在碎片化、非结构化和标注不足等问题,难以直接用于大模型训练。因此,通用大模型在石化专业知识的理解和应用上仍存在局限,幻觉问题频出,制约了其在石化行业的应用。聚焦大模型在石化行业应用的关键——行业高质量数据集,系统梳理了石化行业高质量数据集建设面临的挑战与机遇。结合行业数据特征,提出了一个面向石化行业高质量数据集建设与应用的通用框架,旨在为石化行业构建适用性强、可扩展的高质量数据集体系,最后探讨了数据集赋能行业应用的前景与发展方向,以促进大模型与石化行业的深度融合与应用。

天然气掺氢输送管线钢氢脆敏感性研究进展

摘要:天然气掺氢输送可实现低成本、大规模、持续性氢能供给。在高压氢气环境中管道表面吸附的氢原子会因浓度梯度驱动而扩散到管材内部,导致氢脆。管线钢的氢脆过程复杂,其钢级、表面缺陷、组织缺陷及腐蚀环境和运行工况等均会影响氢脆敏感性的变化规律与机制。探究现役天然气长输管道与氢气环境相容性特征,对预防和控制氢脆的发生、保障掺氢管道的安全运行具有重要意义。简述了在天然气掺氢输送过程中氢的来源及其渗透过程,概述了氢脆机理的主要发展历程,重点分析了管道内外缺陷、服役环境(氢浓度、温度、应力状态)以及合金元素(铜、钒、钼、铌)等因素对管线钢氢脆敏感性的影响,最后对天然气掺氢输送管线钢氢脆敏感性的研究方向进行了展望。

原油管道内腐蚀在线监测技术现状及发展趋势

摘要:管道是石油、天然气等能源介质相对安全的主要运输方式,但由于原油管道铺设距离较长,内部流质环境复杂,且输送的介质具有一定的腐蚀性,导致原油管道内腐蚀泄露事故时有发生,严重影响了管道的日常生产管理。管道内腐蚀在线监测,是即时、准确获取管道内腐蚀状况,保证原油管道安全运行的有效手段。研究原油管道腐蚀类型及机理可为在线监测技术的改进提供良好的参考。本文针对原油管道的内腐蚀类型、机理以及目前应用较为广泛的管道内腐蚀监测技术进行了论述,分析对比了多种管道内腐蚀在线监测技术的优缺点以及应用情况,对输油管线内腐蚀在线监测技术的选择、改进及发展前景提出了展望,指出未来管道内腐蚀在线监测技术将向智能化、自动化和远程监控的方向发展,为相关科研人员及企业进行现场创新应用提供了有价值的参考资料。

地热U型井磁导向钻井连通关键技术

摘要:地热能源的开发中采用U 型井闭式换热,所有回灌水经密闭系统处理,其“取热不取水”的技术特点避免了由于回灌不充分或发生泄漏造成的地下水污染。U 型井钻井需要直井段与水平井段实现点对点的精准对接,受大井深和轨迹调整难度的限制,常规定向钻井技术难以实现。研究基于现有的磁导向钻井技术,通过增加磁短节上磁柱数量以增强磁场强度,采用滤波降噪、角度补偿等方式有效提高测量精度,同时优化了磁导向工具、作业工艺参数等以扩大探测范围及提高技术适用性。优化后的磁导向工具在地面实验中展现出良好的工艺性能,方位误差±1.5°,距离误差±3%,耐温175 ℃。该技术应用到大庆朝热R3-U1 井组,于井深3 907 m 开始跟踪测量,于井深4 021 m 完成磁导向测量,方位偏差仅为0.16°,轨迹精准对准直井目标靶点。研究成果解决了地热U 型井精准连通的技术难题,实现了地热能源的高效提取,最大限度减少了地下水污染,为先进型地热系统的工业化推广提供了技术参考和现场经验。

深层煤岩气超2000m水平井段钻井关键技术

摘要:长水平段水平井钻井技术在提高深层煤岩气单井产量和降低钻井成本方面具有巨大优势,已成为实现高效开发的关键。针对鄂尔多斯东缘斜坡带深层煤岩气水平井长水平段钻井面临的井壁失稳、轨迹控制难、摩阻扭矩大等难题,通过模拟计算井眼轨迹偏移距与摩阻扭矩的关系,优化确定了安全避障的偏移距;将井身结构由“导管+二开”优化为“导管+三开”井结构;采用“双二维+小三维”模式的六段制“直—增—稳—扭—增—稳”轨道剖面实现轨迹优化;钻井中集成应用“PDC 钻头+1.25°单弯单扶螺杆+水力振荡器”增斜钻具组合与“PDC 钻头+近钻头方位伽马+1.25°单弯双扶螺杆+水力振荡器”稳斜钻具组合,实现了精准轨迹控制;从“封堵防塌、化学疏水、润滑防卡”三个关键点入手,优化形成了强封堵、强抑制、强润滑的钻井液体系。最终,集成形成了以地质工程一体化设计、井眼轨迹控制、防塌钻井液及井眼清洁技术为核心的深层煤岩气长水平段钻井技术体系。该技术在JS6-3 井台进行了现场试验,完钻3 口井水平段长均突破2 000 m,并创造水平段“一趟钻”2 104 m 记录,平均钻完井周期较设计缩短21.3%,水平段平均复合钻进比例93.8%,黑金靶体钻遇率96.0%。该技术为鄂尔多斯东缘斜坡带深层煤岩气高效开发提供了重要技术支撑,可为国内深层煤岩气长水平段水平井钻井提供技术参考和借鉴。

沉淀粒子调驱剂的研究与应用

摘要: 针对注入水或地层水矿化度高油田聚合物驱驱油效果差的问题,开发了一种“硅酸钠+分散剂”的调驱体系。该调驱体系与注入水或地层水中的钙镁离子反应,可以迅速生成最小粒径小于100 nm 的沉淀粒子。通过调节分散剂与硅酸钠质量浓度之比,可调控沉淀粒子的团聚程度,使初始粒径在 60.4 nm 至3.85 μm 可控,分散时间在2~144 h 可控,可适配不同渗透率的油藏。沉淀粒子聚集后,聚集体的最终粒径超70μm,可有效封堵高渗流通道,实现深部液流转向。该调驱体系在南海某油田的P8 注采井组进行了现场试验,该井组注入水的矿化度为34 g/L,连续注入沉淀调驱体系192 d 后,平均注水压力升高2.9 MPa,2 口受效井的含水率分别降低了4.6 和17.8 百分点,累计增油量超6 200 m3,有效期在4 月以上。研究和现场试验表明,设计的沉淀调驱体系可以解决注入水矿化度高油田聚合物调驱效果差的问题,为注入水高矿化度油田调驱提供技术支持。