深水油气开采用海洋立管研究进展与展望

摘要:海洋立管作为连接海洋平台和海底管道的关键装备,是深水油气开采全系统中重要而又薄弱的环节,事关海洋石油工业高质量发展;在深水油气资源开发受到广泛关注的时代背景下,系统梳理深水油气开采用海洋立管的研究与应用情况并前瞻未来发展,兼具理论研究和工程实践参考价值。本文从抗疲劳、耐腐蚀两方面分析了深水油气开采用海洋立管的严苛服役性能要求,针对钻井隔水管、钢悬链立管、张力腿平台筋腱立管3 种最为典型且应用广泛的海洋立管形式,综述了相应研究现状,比对了国内外相关产品的差距并展望了对应的发展方向。整体上,深水油气开采用海洋立管作为高风险、高难度、高附加值的石油钻采装备,制造工艺复杂、技术含量高,相关核心材料和技术一直被国外企业垄断;国产海洋立管材料存在强度波动大、断裂韧性低、抗疲劳能力不足等问题,难以全面满足严苛复杂的海洋服役条件,制约了我国海洋石油工业的发展水平。亟需系统布局,引导上下游企业与高校、科研院所联合开展相关产品的基础研发与工程应用研究,加快实施海洋立管制造全产业链的协同创新。

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。

南海东部恩平21−4油田超深大位移水平井钻完井关键技术

摘要: 恩平21−4油田位于南海东部海域,储量规模小,为满足其经济高效开发的需求,部署了2口超深大位移井。针对超深大位移井钻完井过程中存在的井漏风险高、井眼轨迹控制困难、井眼清洁难度大、安全作业密度窗口窄和摩阻扭矩高等技术难点,开展了井眼轨道优化设计及井眼轨迹精准控制、钻井液和水泥浆体系优化设计、套管安全下入、动态监测辅助诊断技术和完井管柱抗磨减阻技术等技术攻关研究,形成了超深大位移井钻完井关键技术,确保了2口超深大位移井顺利完钻和投产。其中恩平21−4−A1H 井完钻井深9 508.00 m,水平位移8 689.00 m,水垂比4.43,创我国海上油气田井深最深纪录。恩平21−4油田超深大位移井钻完井关键技术不但丰富完善了我国大位移井技术体系,也为万米级边际油田高效开发提供了有力的技术支撑。

海洋油气油管套管特殊螺纹接头评价技术研究

摘要:油管套管管柱在服役过程中,螺纹连接通常是管柱安全的薄弱环节,随着油气开采的环境条件、油井深度、井底压力和温度等油气井钻采范围的不断深入和扩大,对油管套管螺纹连接性能提出了更高要求。本文通过分析油管套管特殊螺纹接头的结构特点和密封机理、特殊螺纹接头评价内容、评价技术方法,比较不同评价技术方法的优缺点,以及评价技术研究与分析,针对海洋油气开发和钻采工艺特点,提出了油管套管特殊螺纹接头的技术特点组合优化创新设计,并通过理论计算、有限元模拟、优化设计验证、“API RP5C5+特殊试验评价方法”全尺寸实物性能试验,初步制定了满足海洋油气特殊螺纹油管套管产品的产品结构,为海洋深水油气开采防泄漏保安全提供了保障,具有重要的推广应用价值。

海上油田高效开发钻完井关键技术研究新进展

摘要:随着越来越多的海上油田开发进入中后期,油田开发效益越来越差,钻完井费用高、生产井含水高、环境保护要求高等问题越来越突出,给油田高效开发钻完井技术提出了新的挑战。面对海上油田高效开发中存在的难点,“十三五”期间中国海油深化研究提高单井效能、降低成本、环境友好的钻完井技术体系,聚焦3个方面:①研发高效滑动导向控制系统提高钻井效率、优化防砂方式降低钻完井成本;②研发新型控水完井工具稳油控水提高单井效能;③从源头上减少废弃物的产生、通过集约处理废弃物满足高环保要求,实现环境友好。形成了一套高效、低成本、环保的海上油田开发钻完井技术体系,为海上油田高效开发提供了有力的技术支持。“十四五”期间将继续开展超稠油、超高温高压、深层超深层、深水超深水等复杂情况下的低成本钻完井技术、提高效能钻完井技术、环保钻完井技术等技术的研究。

全球海上CO2封存现状及中国近海机遇与挑战

摘要:海上CO2封存是碳封存的路径之一。全球已广泛开展的CO2海洋封存研究与商业示范案例对中国近海盆地CO2封存研究具有借鉴意义。本文从全球CO2海洋封存发展现状出发,结合典型CO2海洋封存示范工程,根据项目背景、政策/资金/技术支持、国际合作以及地质工程特性等相关项目概况,对比分析中国实施CO2海洋封存项目潜在的机遇与挑战,最后对CO2海洋封存技术在中国近海的发展进行了展望。未来中国近海盆地CO2海洋封存研究应从全海域级、盆地级、区带级以及场地级,由面到点、逐级递进、不断聚焦,构建适合中国近海盆地特点评价优选体系标准和相应的客观量化评价方法体系。

成品油管道顺序输送甲醇技术发展现状与展望

摘要:【目的】随着“碳达峰、碳中和”战略加速落地,传统油气消费结构发生深刻变革,石油天然气需求增速趋缓,现有油气管道年均利用率下降。甲醇作为能源绿色低碳转型的关键载体,依托成品油管道顺序输送可实现长距离、规模化的输送目标,同时可盘活大量闲置或处于低负荷运行状态的管道资产,提升输送设施的整体利用率。国内外成品油管道顺序输送甲醇工程经验较少,相关研究不充分。甲醇与成品油物化性质存在显著差异,使得成品油管道顺序输送甲醇面临材料相容性、关键设备设施适用性、混油机理与控制、运行安全保障、管道设计与标准规范等难题。【方法】分析了成品油管道顺序输送甲醇工程发展现状,梳理了利用成品油管道顺序输送甲醇所面临的核心科学与技术挑战,提出研究展望与发展建议。【结果】材料相容性是核心挑战:碳钢、铝合金等金属材料在含杂质甲醇环境下存在腐蚀与应力腐蚀开裂风险,氟橡胶等非金属密封材料在甲醇环境中的溶胀失效风险显著高于成品油环境。关键设备设施需进行适应性分析与针对性改造:需评价成品油储罐防腐涂层、氮封系统、防爆设计及运维体系等方面的适应性;需分析成品油泵的材料、密封结构、气蚀与混油控制等在甲醇输送环境下的适应性;需明晰阀门的材料兼容性、密封可靠性、安全防护设计等问题。混油机理及控制是难点,需构建“机理-预测-控制-处理”全链条技术体系。需系统性研究成品油管道顺序输送甲醇的泄漏扩散演化规律,明晰事故演化特征,形成运行安全防控与应急处置技术。【结论】在此研究基础上,亟需开展工程示范,建立和完善成品油管道顺序输送甲醇标准规范体系,为中国成品油管道实现低碳化功能转型与资产高效利用提供理论支撑和实践指导。

深地塔科1井万米特深井钻探关键技术进展与科学意义

摘要:为进行万米特深层地球科学探索和油气勘探,实现特深钻井工程技术的迭代升级,中国石油天然气集团有限公司2023 年在塔里木盆地部署了万米特深井深地塔科1 井。通过该井的成功钻探,地质认识方面取得突破性进展,首次获取了万米深层岩心、测井、录井、流体、温度及压力资料,认识到万米特深层仍发育有效烃源岩、碳酸盐岩储层及可动常规油气,打破了传统的油气地质理论认识,明确了塔里木盆地万米特深层油气勘探的巨大潜力并指出了有利勘探领域。工程技术方面形成了特深井复杂压力系统安全钻井、特深井复杂难钻地层优快钻井、特深井苛刻工况井筒质量控制、特深超高温复杂地层资料录取4 大关键技术体系。同时铸就了特深钻完井工程技术十大利器,顺利成功完钻了亚洲第1、全球第2 垂直深井,极大促进了对万米特深层地质条件的认识,助力中国成为具备特深井钻探核心技术的少数国家。

人工智能在有杆采油系统生产动态预测中的应用与展望

摘要:近年来,人工智能技术在有杆采油系统的智能化管理中展现出巨大潜力。为此,聚焦于人工智能在抽油机井故障诊断、检泵周期及产量预测三大核心场景的应用进展,对当前主流方法进行了系统性归纳与分类。在故障诊断方面,围绕示功图分析、电气参数监测以及多模态融合3类方法展开,并使用UniRepLKNet-BiGRU-GAM (通用感知大核卷积网络-双向门控循环单元-全局注意力机制) 的多模态模型对新疆油田某区块油井的采油系统进行故障诊断,可实现96. 35%的故障识别准确率;检泵周期预测方面,归纳了基于设备状态与生产数据的检泵周期预测方法,使用BiLSTM(双向长短期记忆网络) 对某区块1 000口井进行检泵周期预测,模型平均准确率达85. 60%,有效支撑预防性维护策略的制定;在产量预测领域,综述了数据驱动模型与物理约束预测方法,采用TCN-BiLSTM (时域卷积网络-双向长短期记忆网络) 融合架构,结合油田生产参数的局部时间特征与长期波动趋势,对某井100 d产油量进行预测,预测精度R2为0. 99。随着各大油田加速推进数字化转型,未来,有杆采油系统生产动态预测模型研究将聚焦于大数据处理技术升级、神经网络结构优化、差异化模型构建等方向,进一步提升模型泛化能力与工程适用性,可为油气行业高质量、智能化发展提供坚实技术支撑。

中国天然气行业“十五五”发展展望:基础、挑战和建议

摘要:天然气作为衔接传统化石能源与可再生能源的关键桥梁,其战略价值作用在“十五五”能源转型关键期愈发凸显。为此,基于“十四五”时期中国天然气行业发展成果的系统梳理,结合新时期能源转型逻辑与供需预测,系统分析了“十五五”时期天然气行业发展面临的机遇与挑战,最后提出了发展策略与对策建议。研究结果表明:①天然气将在新型能源体系中承担替代高碳化石能源、充当新能源伴侣的双重重要角色;②“十五五”期间中国天然气产量有望突破3000×108m3/a ;③中国天然气行业预计呈现供应宽松、价格下行的态势,到2030年中国天然气市场空间将达5700×108~5900×108 m3,发展空间广阔,但行业同时面临新能源替代、储气调峰能力薄弱等挑战。从天然气产业链自身完善与政策引导2 个方面提出了对策和发展建议:①夯实气源保障基础,构建多元供给体系,增强可获得性;②破解天然气管网瓶颈,打通输配“最后一公里”,确保天然气运得到;③筑牢供应安全防线,构建韧性消费生态,增强供应稳定性;④聚焦气源端降本,破解成本痛点,提高天然气使用经济性;⑤践行低碳转型使命,构建可持续发展模式,强化责任担当;⑥在完善油气矿权出让机制、强化基础设施的监管与公平开放、健全天然气价格联动机制、完善天然气发电相关政策等方面加强改革力度与政策引导。