中国的煤炭勘探和开采技术领先日本
1) 勘探
2010年,中石油公司提出变质基岩油气成藏理论及关键技术指导渤海湾盆地发现亿吨级储量区带,总体技术达到国际领先水平。
我国地质学家通过盆地的演化历程、碳酸盐岩烃源岩发育状况以及优质储层的发育机理研究,对中国海相油气远景进行了分类;首次建立了碳酸盐岩油、气源岩分级评价方法和指标体系,为叠合盆地碳酸盐岩层系油气资源评价与预测奠定了可靠的理论基础。
中国石油东方物探设计的软件包GeoEast—lightning(闪电)填补了国内技术空白,计算速度领先于国际同类型商业软件,提升了中国油企找油找气能力。
中石油新兴物探开发处目前已完成国家级科研项目三个,四次承担中国石油集团非常规油气及压裂监测相关研究课题,已提交33项发明专利,提交7项软件著作权登记,自主研发了油藏/微地震井中压裂监测、井地联合地震勘探技术、随钻VSP等技术,提升了找油找气的服务能力。
2) 开采
在提高石油采收率方面,通过基础理论研究,研制出具有自主知识产权的表面活性剂、新型抗盐梳型聚合物以及新型高效破乳剂和清水剂。
大庆油田创造“二三结合”水驱挖潜及二类油层聚合物驱油技术支撑油田保持稳产。
中石油进行超稠油热采基础研究及新技术开发取得重大突破。
东方物探公司研发逆时偏移成像软件,大幅提高地质资料处理成像精度。
水平井钻完井和多段压裂技术突破大大改善低渗透油田开采效果。
中国石油勘探开发研究院和中油测井公司开发新一代一体化网络测井处理解释软件,广泛应用于测井。
中国石油钻井工程技术研究院、北石厂和中油测井共同研制的CGDS—I近钻头地质导向钻井系统,掌握了国外用近20年时间才趋成熟并高度垄断的重大关键技术,使我国成为继美国、挪威之后第三个掌握地质导向钻井技术的国家。
我国的固井装备打破了国外技术垄断,整体已达到国际先进水平。车载式结构的1470~1840kW(2000~2500马力)大型成套压裂装备已成为我国油田主力机型。中国石油集团科学技术研究院江汉机械研究所与中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司则联合研制了国内首台连续油管作业设备;烟台杰瑞于2009年成功研制国内首台大型拖车式连续油管作业设备———LGT360型连续油管车。
中国石油集团渤海石油装备制造有限公司在国内最早研制了SCYJ10—5—48HB双驴头游梁式节能型抽油机,又研制了特大型抽油机,填补了国内技术空白;大庆油田装备制造集团研制成功了国内首台全平衡抽油机,从设计结构上完全打破了传统抽油机的举升平衡模式。
国内现可生产管径2200mm以下、壁厚6~32mm、符合API要求、材质为X70~X100的油气输送钢管,并有钢管内涂层、钢管外防腐等成熟技术和装备。钢管质量达到国际先进水平。
由宝石机械生产的1000~12000m全系列石油钻机近几年来位居全球前列;江汉四机开发的车装钻机、直升飞机吊装钻机和快移快装钻机等多项产品填补了国内外空白,达到国际先进或领先水平;渤海辽河与中国石油长城钻探工程公司联合研制的3000m全液压钻机已进行试生产,为国内首创;南阳二机生产的1000~7000m橇装钻机、车装钻机、低温极地钻机等,已出口30多个国家和地区。
成套1000~9000m系列钻机模块及泥浆泵等配件、2000~6500m修井机、平台采油树、最高等级69MPa防喷器等海洋油气钻采装备;固定式平台钻机和海洋修井机已经完全摆脱了进口的局面,实现了国产化。
2011年,中国首座自主设计制造出当时世界最先进的第六代深水半潜式钻井平台海洋石油981,选用DP3动力定位系统,1500米水深内锚泊定位,入级CCS(中国船级社)和ABS(美国船级社)双船级。中国海油拥有该船型自主知识产权。
2013年,中国石化胜利油田采油院设计研发的曲柄无游梁抽油机正式获得美国发明专利授权,标志着该产品在全球受到专利保护。目前,世界上各国油田使用的抽油机,大多为游梁式抽油机。这种抽油机机构多,结构复杂,制造成本高,机械效率低,经济性比较差。针对这一问题,胜利油田采油院创新设计出无游梁桥式曲柄换向多井抽油机,实现一套动力系统驱动、多口井抽油。该专利在国内累计应用8井次,与传统皮带机相比,平均节电率达71.2%,解决了丛式井举升系统效率低、能耗高等难题。
综合来看,中国在石油勘探开采领域超过日本。
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近年来通过持续攻关,自主研制了万米钻机、顶驱、近钻头地质导向、欠平衡/气体钻井/控压钻井、连续管作业机、21 MPa/35 MPa带压作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的成套技术有力地支撑了公司水平井、欠平衡、钻井提速、水平井分段压裂等重点工程的实施。
1.2.1 深井钻机及配套设备
为提升深层、超深层油气钻探能力,成功研制了8000 m/9 000m/12 000m钻机,使中国成为继美国之后第二个拥有万米级交流变频钻探装备的国家。配套形成9 000kN顶部驱动钻井装置和6000HP(1 HP=0.7457 kw)绞车及盘式刹车,2 200HP钻井泵及高压管汇系统能在34 MPa高泵压工作条件下无故障运行300 h以上,满足深井、超深井高压喷射钻井要求。提升了我国高端装备设计、研发、制造能力,使我国成为全球最大的钻机制造国家和第2大顶驱制造商。
1.2.2连续管技术与装备
为降低工程作业费用,提高井下作业效率,中石油钻井院成功研制出CT38、LG 360/60T连续管作业机,克服大管径、高强度、连续管穿注入头等难题,在液压控制、夹紧方式、井口防喷系统和链条同步等方面取得突破。技术性能达到国外同类产品先进水平。
1.2.3近钻头地质导向系统
针对近年来水平井数量不断增多的问题,研发了具有自主知识产权的随钻测量、随钻测井和近钻头地质导向技术,实现了大多数水平井都能够采用国产仪器实现轨迹的测量与控制,并且在海外水平井中发挥了重要作用。适合于薄油层水平井轨道控制的CGDS一1近钻头地质导向系统,打破了国外垄断,使我国成为继美、法之后第3个掌握该项技术的国家,目前已出口到加拿大等国。
1.2.4 控制压力钻井系统
为解决塔里木盆地塔中等地区窄压力窗口安全钻井难题,中石油成功研制了精细控压钻井系统,包括地面压力控制装置和井下压力随钻测量工具,填补了国内空白,达到了国外同类技术的先进水平。井底压力控制精度±0.35 MPa,可进行近平衡、欠平衡精细控压钻井作业。
1.2.5 自动垂直钻井系统
针对塔里木盆地库车山前、玉门、青海、川东北、准噶尔盆地南缘等山前高陡卡句造和逆掩推覆体地层的易斜难题,突破了动力防斜技术,渤海钻探成功研发出VDT5000自动垂直钻井系统。主要性能指标达到国际同类产品先进水平,VDT5000成功应用几十口井,单趟最高进尺达1527.8 m,井斜角小于0.5°,机械钻速提高70%以上。
1.2.6煤层气水平井远距离穿针装备
为克服煤层气水平井与洞穴直井精确引导连通难题,研制了具有超近距离引导、井斜测量和空间立体制导功能的远距离穿针装备DRMTS-I,打破国外垄断,达到国外同类技术先进水平。探测能力达到70m,实现了5 m以内仍能探测、测量误差小于5%的良好性能。
1.2.7 无线电磁波随钻测量系统
自主研制的DREMWD无线电磁波随钻测量系统现场试验成功,数据传输速率3.5 bit/s(井深2876m处)和11 bit/s(井深982 m处)发电机易损件使用寿命达到200h,数数据刷新间隔15s,累计完成现场试验近10井次。2011年在HN1O—D3煤层气水平井现场定向服务,井下累计随钻时间67 h,随钻进尺320m,定向过程中电磁波信号连续无间断传输,定向钻进时动态数据:井斜角跳动小于0.3°、方位角跳动小于0.5°、工具面角跳动小于2°。
1.2.8 BWR无线随钻测井系统
随钻电磁波电阻率测井仪运用自适应发射功率调整技术,提高了不同探测深度的电阻率测量精度,测量范围扩大了1.5倍,利用局部时间摄动解码技术,脉冲信号解码率提高30%,实现了实时测取、跟踪油层边界,达到了国际先进水平。通过现场试验,该仪器的测量精度、探测深度、传输速度、存储量与信号识别率等性能指标均优于国际同类仪器。
1.2.9 顶驱下套管装置
在北石顶驱基础上,自主研制了XTGl78顶驱下套管装置,该装置是基于顶驱、用于油气钻井下套管作业的机电液一体化装置,为深井、大位移水平井以及复杂井的下套管作业增添了新的装备利器。
1.2.10 膨胀式尾管悬挂器
自主研制的膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦成功应用,目前已成功完成几十口井的现场施工,工艺成功率达到100%,有效封隔了水层。该产品具有如下特点:环空金属密封,密封压力高,不受温度影响;悬挂力大,悬挂器通径大;在下放和固井时可以实现旋转。
1.2.11 胺基钻井液体系
为有效抑制水敏性泥岩水化膨胀,降低软泥岩对钻柱和钻头的粘附作用,防止井壁垮塌,研发了胺基钻井液抑制剂。胺基抑制剂能被黏土优先吸附,固定黏土片层问距,降低黏土水化膨胀,具有良好抑制效果。
1.2.12 高温大温差固井技术
针对高温井固井难题开展技术攻关,突破了降失水剂、缓凝剂抗高温和常规高温水泥浆超缓凝等技术难题,研制出高温大温差固井水泥浆配方体系。
1.2.13 分支井/鱼骨分支井技术
针对我国大部分油气田具有多层、薄层等特点,研制了分支水平井完井装置和鱼刺水平井钻完井工艺,实现了“一井多层、一层多眼”,解决了主井眼与分支井眼的可靠连通、硬地层悬空侧钻技术难题。
针对非均质性强、多断块等开发难题,研发膨胀管定位技术、可回收斜向器技术、开窗技术、分支井固井技术、尾管重叠段与斜向器套铣回收技术等分支井完井配套技术与工具,形成了TAML1—4级分支井钻完井系统,在松辽盆地、四川盆地以及伊朗等海外区块油气勘探开发中发挥了重要作用。
1.2.14 滩海大位移井钻井完井技术
针对滩海地区油气资源高效开发难题,研发了大型人工岛密集丛式井和大位移井钻井完井配套技术,为环渤海湾地区冀东油田和大港油田的高效开发,实现“海油陆采”,发挥了重要作用。最大水平位移突破5 000 m,最大水垂比(水平位移与垂直深度比)接近4,为更大位移水平井的实施积累了经验。
1.2.15 欠平衡钻井技术
为提高储层发现和保护水平,解决低压漏失层钻井问题,突破井下套管阀、“冻胶阀”、带压起下钻、微泡钻井液、欠平衡水平井等关键技术,研发了全套欠平衡钻井装备,形成适用不同油气藏类型和储层特征的欠平衡钻井系列,实现由单一的液体欠平衡到多种循环介质的欠平衡和全过程欠平衡,为中石油年实施600口欠平衡井创造了条件。
1.2.16 气体钻井技术
针对低压易漏及高研磨性地层,研制了气体钻井专用空压机、增压机及空气锤等配套装备与工具。实现了气体钻井技术装备的国产化配套,形成纯气体、雾化、泡沫和充气钻井系列配套技术,整体达到国际先进水平。在川渝地区、松辽深层及火成岩、塔里木山前砾石层和玉门逆掩推覆体等地层应用近200口井,平均钻速提高4~15倍。
1.2.17水平井钻完井与压裂改造一体化技术
水平井技术是提高储量动用程度和采收率、提高单井产量的主要手段。中石油自主研发了MWD/LWD、EM-MWD、近钻头地质导向等水平井导向工具,形成了超浅(垂直深度126 m)、超深(大于7000m)、SAGD、盐下、侧钻等系列水平井特色技术以及以水力喷砂分段压裂、裸眼封隔器分段压裂为主的增产技术。应用规模逐年扩大(年钻2000口),水平段延伸能力显著增强(水平段最长达3056m),水平井周期不断缩短。长庆苏里格气田在水平段长度增加近60%的情况下,钻井周期缩短68.5%,平均单井产量提高3~5倍。
1.2.18 带压作业技术
带压作业实现规模化应用,年作业突破3000口。中低压油水井作业装备、工具、工艺成熟配套,高压油水井、低压气井带压作业已基本配套。范围从以注水井为主,扩大到油井、低压气井及注聚合物井。作业效率提高40%,年减少污水排放200×104m3。以上。
《中石油钻井工程技术现状》 2015-03-02
http://www.infopetro.com.cn/special/other/oil/201503/65608.html