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。

四川盆地深井超深井钻井关键技术与展望

摘要:四川盆地深层超深层海相碳酸盐岩油气资源丰富,是未来油气勘探开发的重要领域。为此,基于盆地深层、超深层海相碳酸盐岩油气埋藏深、压力系统复杂、地层温度高、岩石坚硬等特点,分析钻井面临的主要技术难点,总结了近年来经过持续攻关、不断完善形成的深井超深井钻井关键技术,并提出今后的重要攻关方向。研究结果表明:①持续开展了深井超深井钻井关键技术持续攻关、优化集成与实践,形成了以非常规井身结构优化拓展、安全高效优快钻井、气体钻井、抗高温钻井液、精细控压钻井固井、数字化钻井等为核心的钻井关键技术,成功实施了完钻深度达9 010 m 的SY001-H6 井等一批标志性超深井的钻探作业;②随着四川盆地海相碳酸盐岩油气勘探开发不断向深部推进,深井超深井钻井面临的工程地质风险、新的挑战仍然不断出现,还需进一步开展孔隙压力精确预测、高温超深井眼轨迹控制、抗高温工作液体系、高效破岩与提速工具、地质工程一体化、轻质高强度合金钻杆等攻关研究,以实现深井超深井钻井关键技术与装备的不断迭代升级,才能更好地支撑深层超深层碳酸盐岩油气高效勘探开发。结论认为,盆地深井超深井钻井关键技术的形成,加快了资源的快速转换,支撑了油气的增储上产,助推了安岳、龙岗、双鱼石等大型气田的发现,为四川省打造千亿立方米天然气产能基地奠定了技术基础。

大排量喷射马达关键结构优化与海试应用

摘要:为了解决深水钻井大排量条件下喷射马达关键部件易产生冲蚀磨损而引起刺漏、断裂风险的问题,重点针对防掉结构和TC径向轴承等关键部件的冲蚀失效问题进行系统研究,提出了类双曲线形防掉结构和无沟槽均匀导流式TC结构的优化方案。耦合Realizable湍流模型和DPM离散相模型,建立了防掉结构和TC结构的冲蚀磨损仿真模型,对比研究了入口流量为36~95 L/s条件下结构优化前后的内部流体流速、冲蚀速率和冲蚀区域分布规律,明确了防掉杆出现表面大范围冲蚀剥落、TC动套出现刺漏以及轴头出现凹坑状冲蚀的失效原因,同时对匹配优化结构的喷射马达在水深2 000 m以深YL10-6-4和YL5-1-1这2口井进行了应用测试。应用结果表明:类双曲线形流道结构降低了流体在转向时的湍流程度,且冲蚀区域从原防掉台阶面转变为出口附近壁面区域,流速峰值比原结构最高下降57%;无沟槽均匀导流式TC结构的速度峰值下降约77%,冲蚀区域也由原来的区域分布变为点状分布;喷射马达海试累计运行34. 34 h,防掉杆无大范围表面冲蚀、TC结构无刺漏且轴头处未出现冲蚀坑,测试结果论证了优化结构的可靠性。研究成果可为喷射马达防冲蚀性能提升和海试应用研究提供参考。

高温高压天然气开采用钛合金油管柱力学分析

摘要:我国油气开发环境较为恶劣,油井管在井下面临高温高压、硫化氢、二氧化碳、高浓度盐水/完井液、单质硫和强酸等腐蚀环境的作用。钛合金材料以其高强度低密度、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,成为油井管和海洋开发工具的热门材料,但其在高温高压气井开采过程中的受力状态和安全可靠性研究尚不足。为此,以我国西部某油田典型高温、高压、高产量气井开采工况为典型参考环境,设计了3种油管柱结构方案,使用有限元模拟方法,计算分析3种方案下的管柱力学情况。分析结果表明,使用钛合金油管可使气井生产中的油管柱载荷减小、安全系数增大,部分时刻管柱内无中和点;使井筒与套管之间轻度接触甚至不接触,可以有效改善生产过程中管柱的振动状态。研究结果为钛合金油管柱在气井中的使用提供了理论依据。

基于激光传感器的变形套管内部形态三维重构

摘要:页岩气套管受工程因素及地质因素的影响会发生变形。套管内部结构改变会造成流体通过能力降低、堵塞等损害,而页岩气套管直径通常在139. 7 mm左右,一般的检测设备很难进入或直接检测内部变形过程及变形后的结构。为此,在试验条件下,通过模拟套管的受力情况得到变形套管,并设计了一种基于激光测距传感器的非接触式套管内变形自动测量装置;提出了与装置配套的小尺寸套管内剖面圆周遍历检测方法,对检测得到的大量样本点进行筛选,再利用三次样条插值算法对离散数据进行平滑处理,复构出清晰、直观的套管内部三维图。研究及试验结果表明:设计的装置可实现套管内部的直接检测且方便更换激光传感器以适用于不同尺寸管道的内部检测;所绘制的三维重构图可以清晰直观地表征出变形位置的内部具体数据及形貌,并实现对套管内任意处半径的自动精准检测,其测量精度小于±0. 1 mm。所得结论可为页岩气套管的检测提供参考。

中国石油物探主体技术进展与展望

摘要:近二十年来,中国石油油气勘探开发面临中浅层勘探程度高、新增储量资源劣质化、老油气田开发效益持续下滑、复杂领域勘探开发对物探技术的依赖性大幅度提高等多重挑战,高精度物探技术和高品质地震资料成为突破瓶颈的关键。为此,以中国石油物探技术发展与工程应用为研究对象,系统梳理“双复杂”构造、隐蔽岩性油气藏、老油田开发三大领域物探技术研究进展,并展望前陆冲断带、深层- 超深层、隐蔽油气藏、非常规油气、油气开发等核心领域物探技术发展前景。研究结果表明:①中国石油已形成以“两宽一高”(宽方位、宽频、高密度)地震采集+真地表全深度地震成像、“两宽两高”(宽方位、宽频、高密度、高保真)地震采集+“双高”(高分辨率、高保真)地震资料处理+储层定量预测、井地联采(井中和地面地震联合采集)+协同成像处理(井中和地面地震协同成像)为核心的物探主体技术;②攻关技术被广泛应用于塔里木盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等油气勘探开发中,有效提高了地震资料的信噪比和分辨率、复杂构造成像精度和复杂储层的刻画能力,有效支持了重大勘探部署、开发方案调整、地质- 工程一体化,为中国石油实现储量高峰增长和产量稳步上升做出了突出贡献;③未来物探技术发展应着重攻关前陆冲断带、深层- 超深层、隐蔽油气藏、非常规油气、油气开发等领域。结论认为,研究成果可为中国油气物探技术发展指明方向,在“十五五”期间,为满足新形势下油气勘探开发需求,物探技术将围绕数字化、智能化、定量化方向发展,重点发展智能物探、井地一体化地震成像与反演、油藏地球物理等全新一代物探技术。

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。

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。

渤海深部中生界火山岩探井钻井关键技术

摘要: 针对渤海油田中生界火山岩地层存在异常压力圈闭、裂缝发育和易漏失等地质难点,以及使用无固相钻井液保护储层的特殊要求,在深入分析渤海深部中生界火山岩探井钻井过程中面临漏失风险高、耐高温无固相钻井液耐温性能差、地层硬度高导致机械钻速低和非均质性强易发生井斜等技术难点的基础上,通过研究防漏堵漏技术、耐高温高密度无固相钻井液、钻井提速技术和动力防斜钻具组合,形成了渤海深部中生界火山岩探井钻井关键技术。渤海油田的2 口深部中生界火山岩探井应用了该关键技术,显著提高了钻井效率,降低了钻井成本,并且这2 口井测试获得了高产。研究和现场应用表明,渤海深部中生界火山岩探井钻井关键技术可以解决渤海深部中生界火山岩探井的钻井技术难题,为渤海油田中生界火山岩地层的后续勘探开发提供了技术支持,对类似复杂地质条件下的油气勘探也具有参考价值。

中国海油海上智能钻井导航系统关键技术进展与发展思考

摘要: 智能钻井通过数字孪生、人工智能与智能钻机等技术与装备,实现钻井全程的自主决策与闭环控制,达到提质、增效、降本与保障安全的目标。智能钻井装备是实现智能钻井的关键,国内外石油公司在智能钻井关键装备、智能钻井平台建设方面取得了一定的进展。中国海油通过技术攻关,初步构建了基于实时数据的海上智能钻井导航系统,基本实现了地层−井筒三维可视化、岩石可钻性智能表征、卡钻风险智能预警、机械钻速智能预测和钻井参数实时优化等5 项功能,并在渤海某井深层钻井中获得很好的提速效果。分析表明,海上智能钻井导航系统仍面临着井下海量真实数据获取、数据高速传输、井下作业闭环调控3 个方面的技术挑战,需要开展近钻头参数测量装置、智能钻杆与智能钻机等关键工具及技术研发,以实现基于井筒数字孪生的钻井智能决策与动态调控,提高海上深水深层钻井效率与质量,推动海洋油气钻井智能化发展。