在由中國石油集團(tuán)科技管理部主辦、中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院承辦的“第十八屆中國石油與國際石油十大科技進(jìn)展評選會”上,來自石油公司、研究機(jī)構(gòu)、院校等的60位院士、教授及專家依據(jù)創(chuàng)新性、實(shí)用性、突破性、引領(lǐng)性四大原則,評選出2017年在石油石化領(lǐng)域取得的中國石油(CNPC)與國際石油各十項重大科技進(jìn)展。
1. 礫巖油區(qū)成藏理論和勘探技術(shù)創(chuàng)新助推瑪湖凹陷大油氣區(qū)發(fā)現(xiàn)
中國石油立足瑪湖凹陷開展礫巖油區(qū)成藏理論創(chuàng)新研究和勘探技術(shù)持續(xù)攻關(guān),克服了砂礫巖勘探面臨的巨大難題,推動了瑪湖大油區(qū)的發(fā)現(xiàn),為公司提供了一個新的現(xiàn)實(shí)的石油戰(zhàn)略接替戰(zhàn)場。
主要科技創(chuàng)新:(1)首次發(fā)現(xiàn)下二疊統(tǒng)堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖,獨(dú)特的綠藻門和藍(lán)細(xì)菌母質(zhì)有利于生成環(huán)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(qū)形成的資源基礎(chǔ);(2)建立了凹陷區(qū)大型退覆式河控季節(jié)性三角洲礫巖沉積新模式,突破了傳統(tǒng)“沖積扇”認(rèn)識,開辟了有效勘探面積4200平方千米;(3)創(chuàng)立了凹陷區(qū)源上礫巖大油區(qū)成藏模式,勘探部署由單個圈閉轉(zhuǎn)向整個有利相帶,探井成功率由35%提高到63%;(4)創(chuàng)新了礫巖儲層甜點(diǎn)預(yù)測、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+個性化PDC鉆頭提速、粘土含量核磁測井定量表征、細(xì)分割體積壓裂增產(chǎn)四項礫巖勘探技術(shù),成本降低35%,為儲量規(guī)模有效動用創(chuàng)造了條件。
理論技術(shù)助瑪湖地區(qū)新增10億噸級規(guī)模三級石油地質(zhì)儲量,水平井建產(chǎn)效果好,能夠有序規(guī)模動用;獲授權(quán)發(fā)明專利17件、軟件著作權(quán)18項;制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10項,出版專著6部,發(fā)表論文212篇;獲省部級一等獎4項,中國石油重大發(fā)現(xiàn)特等獎1項、一等獎3項。
2. 特低滲-致密砂巖氣藏開發(fā)動態(tài)物理模擬系統(tǒng)研發(fā)取得重大進(jìn)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(shè)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(shí)驗系統(tǒng)。
主要技術(shù)創(chuàng)新:(1)以“巖石物性、氣水滲流和開采模擬”三大模塊30臺套設(shè)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(guī)模、多序列模擬技術(shù)和實(shí)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(shí)時模擬檢測、高壓狀態(tài)下氣水飽和度場動態(tài)測試等關(guān)鍵技術(shù)難題,為揭示特低滲-致密砂巖氣藏開發(fā)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(shù)支撐;(3)通過室內(nèi)實(shí)驗測試、基礎(chǔ)理論研究、生產(chǎn)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合,建立了儲量動用與可動水量化評價數(shù)學(xué)模型及理論方法,為提高產(chǎn)水層識別精度和控水開發(fā)、井網(wǎng)加密方案優(yōu)化等奠定了理論基礎(chǔ);(4)制定了我國首項致密氣評價國家標(biāo)準(zhǔn)。
該系統(tǒng)是目前國際上同領(lǐng)域中性能指標(biāo)最先進(jìn)、模型體系最齊全的物理模擬系統(tǒng),在鄂爾多斯盆地蘇里格氣田、四川盆地須家河組氣藏開發(fā)調(diào)整方案優(yōu)化中發(fā)揮了重要作用,大幅提升了我國復(fù)雜氣藏開發(fā)基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)實(shí)驗水平和創(chuàng)新能力。
3. 中國石油創(chuàng)新勘探開發(fā)工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)頁巖氣規(guī)模有效開發(fā)
面對頁巖氣勘探開發(fā)一系列難題,中國石油通過十年科技攻關(guān),創(chuàng)新勘探開發(fā)工程技術(shù),單井綜合成本大幅下降,加快了頁巖氣規(guī)模開發(fā)。
主要技術(shù)創(chuàng)新:(1)建立了海相頁巖氣選區(qū)參數(shù)體系和儲層分類評價標(biāo)準(zhǔn),形成頁巖氣地質(zhì)綜合分析與產(chǎn)能概率性評價技術(shù);(2)積極探索了“一趟鉆”鉆井新技術(shù),優(yōu)質(zhì)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(shù)及“工廠化”作業(yè)模式,單井測試產(chǎn)量達(dá)到30萬立方米/天以上,工程作業(yè)效率提高30%,建井成本降低近30%;(4)建立了頁巖氣生產(chǎn)制度及井網(wǎng)井距優(yōu)化技術(shù),單井累計產(chǎn)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(shù),加快了自動化生產(chǎn)和智能化管理水平,平臺建設(shè)周期縮短50天,數(shù)字化覆蓋率超過90%,節(jié)約操作成本15%以上。
中國石油應(yīng)用創(chuàng)新的頁巖氣勘探開發(fā)工程技術(shù),完成年產(chǎn)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(chǎn)到130億立方米提供有力支撐,成為中國石油油氣產(chǎn)量新的增長極。
4. 國VI標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化試驗取得成功
中國石油圍繞汽油質(zhì)量升級開展聯(lián)合攻關(guān),對催化劑和工藝路線進(jìn)行了完善升級及脫砷配套技術(shù)開發(fā),形成了滿足國VI汽油標(biāo)準(zhǔn)的M-PHG、GARDES生產(chǎn)組合技術(shù)以及脫砷配套技術(shù),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(yè)成功完成了工業(yè)試驗,實(shí)現(xiàn)了中國石油國VI標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)成套技術(shù)的自主創(chuàng)新。
主要創(chuàng)新突破:(1)基于定向堆積擴(kuò)孔技術(shù)開發(fā)了氧化鋁催化新材料,增強(qiáng)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(yīng)行為,實(shí)現(xiàn)大幅降烯烴保持辛烷值的目標(biāo);(3)創(chuàng)新開發(fā)了具有介孔-微孔多級孔分布的孔道結(jié)構(gòu)的吸附脫砷劑,大幅提高了脫砷劑的性能。中國石油國VI標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)成套技術(shù)整體達(dá)到國際先進(jìn),部分指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
5. 丁苯橡膠無磷(環(huán)保)聚合技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用
2017年6月,中國石油丁苯橡膠無磷聚合技術(shù)在撫順石化20萬噸/年裝置完成首次工業(yè)試驗,產(chǎn)品合格率100%,優(yōu)等品率85.2%。該技術(shù)徹底消除了丁苯橡膠產(chǎn)業(yè)的環(huán)保瓶頸,填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。
研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)了以歧化松香酸皂/脂肪酸皂為主的二元復(fù)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(zhì)的丁苯橡膠無磷(環(huán)保)聚合技術(shù),突破了無磷電解質(zhì)因不具有緩沖pH的能力而使膠乳凝聚過程穩(wěn)定性變差的難題,創(chuàng)新開發(fā)了與原有激發(fā)劑匹配的無磷聚合配方,開發(fā)了全新的乳化體系、活化相體系以及電解質(zhì)體系,解決了聚合膠乳穩(wěn)定性差、凝聚工藝不穩(wěn)定的難題,達(dá)到了聚合反應(yīng)時間短、聚合轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、環(huán)保合格的目標(biāo)。丁苯橡膠廢水環(huán)保檢測結(jié)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(shí)現(xiàn)了過氧化氫對
烷與無磷電解質(zhì)-氯化鉀匹配技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。
中國石油無磷聚合技術(shù)從源頭解決了污水中的磷含量超標(biāo)問題,實(shí)現(xiàn)了磷的零排放。據(jù)測算,每年僅節(jié)約環(huán)保成本及藥劑等費(fèi)用可達(dá)4000多萬元。此次工業(yè)化試驗的成功,大幅度降低了裝置的運(yùn)行成本,同時為我國合成橡膠產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級進(jìn)行了有益探索。
6. 基于起伏地表的速度建模軟件成功研發(fā)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用
針對陸上復(fù)雜區(qū)地震勘探技術(shù)挑戰(zhàn),中國石油成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的速度建模軟件GeoEast-Diva,解決了國內(nèi)探區(qū)復(fù)雜地表等一系列地震勘探難題,陸上復(fù)雜地表與地層速度建模技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
GeoEast-Diva速度建模軟件采用全交互式多方法協(xié)同建模模式,開發(fā)了等效深度速度分析、基于正交拓?fù)涞亩嘟缑婊旌夏P捅硎镜确椒ǎ诤隙喾N建模手段,形成了聯(lián)動界面更新的網(wǎng)格層析成像、變映射角道集速度分析等技術(shù),并在各向同性的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)開發(fā)了VTI/TTI介質(zhì)的各向異性建模功能、Q反演功能以及OBN數(shù)據(jù)建模功能,豐富了PBM波束偏移功能,可廣泛用于各種復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造和不同分辨率數(shù)據(jù)的疊前深度建模。軟件具有高效、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),既適用于陸上起伏地表、復(fù)雜地層速度建模,又可實(shí)現(xiàn)海上OBN數(shù)據(jù)速度建模。
7. 方位遠(yuǎn)探測聲波反射波成像測井系統(tǒng)提高井旁儲層判識能力
中國石油研發(fā)成功了新型方位遠(yuǎn)探測聲波反射波成像測井儀器,為獲取精確的地質(zhì)信息和復(fù)雜油氣藏的發(fā)現(xiàn)提供了技術(shù)支持,同時為定向射孔、定向側(cè)鉆、后期酸化壓裂等工程施工設(shè)計提供了技術(shù)參數(shù),對準(zhǔn)確開展地層評價工作具有重要意義。
方位遠(yuǎn)探測聲波反射波成像測井系統(tǒng)能夠探測井筒周圍40米范圍內(nèi)的裂縫孔洞儲層,并能夠探測方位信息,方位分辨率達(dá)22.5度;通過反射波的處理與成像,實(shí)現(xiàn)儲層預(yù)測。該系統(tǒng)屬于原創(chuàng)型技術(shù),達(dá)到國際領(lǐng)先水平,主要技術(shù)創(chuàng)新:(1)發(fā)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(fā)射、接收聲系;(3)設(shè)計了相控方位接收換能器的多站、多方位安裝結(jié)構(gòu)。
該系統(tǒng)在塔里木、長慶、大港等油田現(xiàn)場試驗和應(yīng)用,在復(fù)雜縫洞儲層勘探開發(fā)中具有獨(dú)到的儲層判識作用,為采用傳統(tǒng)井筒探測方法難以發(fā)現(xiàn)的油氣藏評價提供了新的技術(shù)手段。
8. 固井密封性控制技術(shù)強(qiáng)力支撐深層及非常規(guī)天然氣資源安全高效勘探開發(fā)
針對“環(huán)空帶壓及井口竄氣”這一世界性難題,中國石油形成以高強(qiáng)度低彈模水泥及密封完整性為核心的新型固井成套技術(shù)。
主要創(chuàng)新點(diǎn):(1)建立了水泥環(huán)密封完整性力學(xué)模型及分析軟件,制定了油井水泥石力學(xué)評價方法及全過程管理規(guī)范,為復(fù)雜工況條件固井設(shè)計提供了科學(xué)指導(dǎo);(2)抗溫200攝氏度且適應(yīng)溫差100攝氏度的高強(qiáng)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(yù)應(yīng)力固井等為主體的10項工藝技術(shù)。
技術(shù)成果在川渝和塔里木等地區(qū)的復(fù)雜深井、頁巖氣井和枯竭氣藏儲氣庫井應(yīng)用1000多口井,大幅降低了環(huán)空帶壓率。其中,安岳氣田磨溪-高石梯地區(qū)7吋尾管固井質(zhì)量合格率提高117%,鉆完井期間環(huán)空帶壓率由38%降至0;頁巖氣井環(huán)空帶壓率降至8%以內(nèi)。
9. 我國第三代大輸量天然氣管道工程關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破
中國石油歷時5年技術(shù)攻關(guān),研發(fā)形成了具有國際先進(jìn)水平的第三代大輸量天然氣管道建設(shè)成套技術(shù)。
主要技術(shù)進(jìn)展:(1)在國內(nèi)首次建立了基于風(fēng)險評價的天然氣管道目標(biāo)可靠度確定方法,形成了天然氣管道可靠性設(shè)計和評價方法;(2)在國際上首次建立了管道止裂韌性預(yù)測新方法,研究確定了X90管道延性斷裂止裂韌性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),形成了X90天然氣管道斷裂控制技術(shù);(3)在國際上首次系統(tǒng)研究揭示了X90管材成分、組織、性能、工藝之間的相關(guān)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(shù)條件和檢測評價方法,并研發(fā)成功系列產(chǎn)品;研發(fā)了X90管材用相關(guān)焊接、焊縫材料及施工工藝和裝備;研發(fā)了1219mm X90焊管、彎管及管件。(4)系統(tǒng)分析研究了我國輸氣管道在一類地區(qū)采用0.8設(shè)計系數(shù)的可行性,確定了0.8設(shè)計系數(shù)管材關(guān)鍵性能指標(biāo)和質(zhì)量控制要求,制定了西氣東輸三線0.8設(shè)計系數(shù)管道用X80螺旋縫埋弧焊管技術(shù)條件和管道現(xiàn)場焊接工藝規(guī)程及施工規(guī)范,在西氣東輸三線上實(shí)施了261公里的試驗段工程。
10. 工程技術(shù)突破助力南海水合物試采創(chuàng)造世界指標(biāo)
2017年5月,中國石油成功總承包實(shí)施了我國首次海域天然氣水合物試采工程,實(shí)施過程中攻破了粉砂質(zhì)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(shù)難題,取得了持續(xù)產(chǎn)氣時間最長、產(chǎn)氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項重大突破性成果,創(chuàng)造了產(chǎn)氣時長和總量兩項世界紀(jì)錄,實(shí)現(xiàn)了勘查開發(fā)理論、技術(shù)、工程的自主創(chuàng)新。
創(chuàng)新成果包括:(1)突破深水淺軟地層鉆完井關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了深水作業(yè)能力的跨越;(2)創(chuàng)新運(yùn)用深水水合物儲層改造技術(shù),擴(kuò)大近井筒滲流面積,為增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了重要技術(shù)支撐;(3)建立“防排結(jié)合、以排為主”的完井防砂理念,創(chuàng)新粉砂質(zhì)儲層防砂排砂方法理論和工藝技術(shù);(4)集成人工舉升核心關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)井筒氣水穩(wěn)定流動、降壓開采精細(xì)控制,提高產(chǎn)量效果顯著;(5)保障井壁和地層穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了安全持續(xù)開采。
試采成功對推動天然氣水合物關(guān)鍵技術(shù)突破及產(chǎn)業(yè)化、改善我國能源結(jié)構(gòu)和保障能源安全具有重要戰(zhàn)略意義。
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