2005年國(guó)際石油科技十大進(jìn)展
一、臺(tái)盆區(qū)海相碳酸鹽巖天然氣勘探開發(fā)取得重大進(jìn)展
近年來,世界臺(tái)盆區(qū)海相碳酸鹽巖天然氣勘探開發(fā)及配套技術(shù)在氣區(qū)構(gòu)造識(shí)別、儲(chǔ)層展布預(yù)測(cè)、儲(chǔ)層改造與保護(hù)等方面取得了重大進(jìn)展。氣區(qū)構(gòu)造識(shí)別方面,已經(jīng)建立起以研究地質(zhì)構(gòu)造垂向變異特征和規(guī)律以及建立構(gòu)造模式為基礎(chǔ),以研究速度橫向變化規(guī)律建立層狀物理模式為核心,以疊前偏移技術(shù)為主體、地震剖面精細(xì)解釋為保證的準(zhǔn)確識(shí)別圈閉的地
震勘探技術(shù),能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣藏的分布范圍。
探明可采儲(chǔ)量達(dá)到27萬億立方米的世界第一大氣田—卡塔爾諾斯氣田和15萬億立方米的伊朗南帕斯氣田,儲(chǔ)層均為二疊系碳酸鹽巖,是海相碳酸鹽巖天然氣勘探開發(fā)獲得的重大突破。
二、海底生產(chǎn)壓縮模塊系統(tǒng)取得新突破
海底生產(chǎn)系統(tǒng)不僅可以提高采收率,而且不需要對(duì)地面不動(dòng)產(chǎn)進(jìn)行投資,具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。目前有多家公司正在研究這個(gè)課題,從基本元件到完整的模塊系統(tǒng)都取得了重要進(jìn)展。
由于平臺(tái)成本較高,使用常規(guī)技術(shù)開發(fā)海上邊際油氣田或深水油氣田不經(jīng)濟(jì),使用海底壓縮模塊則可不用平臺(tái),使上述油氣田得到有效開發(fā)。海底壓縮模塊可在井口管匯附近安裝,通過海底管線連接到岸上或是遠(yuǎn)距離平臺(tái)上。海底多相泵是近年發(fā)展起來的新技術(shù),并逐漸成為一種常規(guī)的提高海上油田采收率的方法。新近研發(fā)出了能夠輸送氣體體積組分占95%甚至更高的多相泵。美國(guó)通用電器公司開發(fā)的海底850千瓦壓縮模塊已經(jīng)過2000小時(shí)的運(yùn)行驗(yàn)證,并制造出2.5兆瓦和準(zhǔn)備制造12.5兆瓦的模塊。這些系統(tǒng)打開了海上油氣田經(jīng)濟(jì)開發(fā)的通道。
三、壓裂增產(chǎn)新技術(shù)大幅度提高低滲油氣藏產(chǎn)量
壓裂增產(chǎn)新技術(shù)是低滲透油氣藏重要的增產(chǎn)措施,但壓裂作業(yè)的高成本和地層傷害等問題亟待解決。近年來國(guó)外經(jīng)過研究開發(fā)推出了許多壓裂新工藝和新材料,大幅度降低了低滲透油氣藏的開發(fā)成本,提高了產(chǎn)量和最終采收率。
在壓裂工藝方面,連續(xù)管壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一次起下作業(yè)壓裂多層和選擇性壓裂產(chǎn)層,可以大幅度提高油氣產(chǎn)量,并縮短作業(yè)時(shí)間,降低作業(yè)成本,成為低滲油氣藏壓裂技術(shù)的重要發(fā)展方向。在壓裂材料方面,無聚合物二氧化碳?jí)毫岩褐缓环N添加劑,適用溫度高達(dá)93℃,在枯竭或低壓儲(chǔ)層可用連續(xù)管作業(yè),具有優(yōu)良減阻性能和低摩擦力;光纖輔助壓裂技術(shù),通過含有壓裂液的光纖網(wǎng)絡(luò)提供機(jī)械的方法運(yùn)送、懸浮和置放支撐劑,能有效避免支撐劑的返排和沉淀??勺冃沃蝿└哂挟?dāng)裂縫閉合時(shí)鎖住通道,防止返排,滲透性和導(dǎo)流性更優(yōu)的特點(diǎn);高強(qiáng)度超低密度支撐劑比重小,采用無聚配方,在某些井中應(yīng)用產(chǎn)量提高了7倍多。
四、三維
地震可視化技術(shù)應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大
三維可視化及配套解釋技術(shù)是20世紀(jì)90年代后逐步發(fā)展起來的,為石油勘探生產(chǎn)環(huán)節(jié)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)資料解釋方式帶來了革命性變化,精度達(dá)到前所未有的程度,商業(yè)應(yīng)用中取得了較好效果。目前虛擬現(xiàn)實(shí)與三維可視化技術(shù)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)了全三維解釋目標(biāo)。2004年地震數(shù)據(jù)可視化規(guī)模400千兆瓦比特,打破了以前不足100千兆比特的水平,比典型的PC解決方案大幾百倍。2005年投放市場(chǎng)的可視化系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算與立體投影。
三維可視化技術(shù)的新進(jìn)展有效地解決了資料類型支持技術(shù)相互兼容的問題,并產(chǎn)生了一些創(chuàng)新性的綜合解釋流程,允許用戶同時(shí)進(jìn)入、瀏覽、解釋和管理地質(zhì)、地球物理、巖石物性、鉆井軌跡和油藏工程等不同類型的數(shù)據(jù)。通過多學(xué)科分析研究,對(duì)復(fù)雜油藏的構(gòu)成、存在的問題提出有效的解決方案,大大縮短了決策時(shí)間,使決策更加準(zhǔn)確。近兩年,三維可視化技術(shù)在應(yīng)用范圍和規(guī)模上都取得了很大進(jìn)展,備受各大石油公司的廣泛重視。
五、聯(lián)合研制成功過鉆頭測(cè)井系統(tǒng)
過鉆頭測(cè)井系統(tǒng)是一種能夠在井眼坍塌、頁(yè)巖膨脹、狗腿嚴(yán)重等困難井眼條件下完成測(cè)井作業(yè)的工具,已經(jīng)在若干井中完成了測(cè)試,將在直井和中等斜度的井中進(jìn)行測(cè)井服務(wù)。過鉆頭測(cè)井系統(tǒng)利用鉆柱和鉆頭作為導(dǎo)管將測(cè)井儀器下入裸眼井段,在通井期間或鉆井間歇無需起鉆即可進(jìn)行測(cè)井作業(yè),節(jié)省了鉆井時(shí)間。
過鉆頭測(cè)井系統(tǒng)采用常規(guī)鉆頭,中心有一個(gè)活動(dòng)插件,插件和鉆頭孔眼內(nèi)的套筒相連。通過測(cè)井儀器串底部的下入工具向外釋放套筒和插件組合,進(jìn)入裸眼井段測(cè)井。測(cè)井之后,通過起出鉆桿在地面回收測(cè)井儀器;或者使測(cè)井儀器縮回鉆頭內(nèi),關(guān)閉鉆頭中心的孔眼并繼續(xù)鉆井。該系統(tǒng)具有可靠性高、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低、節(jié)省鉆機(jī)時(shí)間、保證數(shù)據(jù)采集等優(yōu)點(diǎn)。而且系統(tǒng)使用小直徑測(cè)井儀器,特別適用于困難井眼環(huán)境的低成本測(cè)井。
六、套管鉆井技術(shù)成為降低成本的新技術(shù)
套管鉆井是使用特制的套管鉆機(jī)、特制的鉆具和鉆頭,利用套管作為水力通道,采用繩式鉆井馬達(dá)進(jìn)行的鉆井作業(yè)。目前,加拿大和美國(guó)的公司等均致力于研究開發(fā)這種鉆井技術(shù)。由于減少了鉆井時(shí)間,改進(jìn)了鉆井工藝,完善了配套設(shè)施,套管鉆井技術(shù)鉆井成本平均降低了10%—13%。
近年來,套管鉆井技術(shù)取得了多項(xiàng)新的進(jìn)展,包括研制成功專門用于套管鉆井的套管接頭、馬達(dá)和鉆頭、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具、隨鉆測(cè)井儀器等,以及套管鉆井專用的配套設(shè)備、固井工藝。這些技術(shù)的實(shí)施,使套管鉆井從開鉆到撤走鉆機(jī)可節(jié)省大約20%—30%的鉆機(jī)占用時(shí)間。從1999年到2005年,加拿大的公司利用套管鉆井技術(shù)共鉆井300多口,其中定向井12口。實(shí)踐證明,套管鉆井大大簡(jiǎn)化了油井結(jié)構(gòu),建井成本和修井費(fèi)用均得到大幅度降低。
七、復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)鋼管在長(zhǎng)輸管道應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著
天然氣管道輸送的總體趨勢(shì)是朝著使用更高強(qiáng)度鋼級(jí)的高壓管道發(fā)展。隨著鋼材強(qiáng)度的不斷提高,焊接和控制裂縫成為大問題,復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)鋼管應(yīng)運(yùn)而生。這種采用高性能的異丙聚酯樹脂玻璃纖維復(fù)合材料,對(duì)高強(qiáng)度低合金鋼管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),具有控制裂縫延伸和止裂的能力,并可解決高腐蝕介質(zhì)的輸送問題,可用于替代高強(qiáng)度特種鋼材,使天然氣管道達(dá)到強(qiáng)度更大、重量更輕、更安全、更經(jīng)濟(jì)和更耐用。
復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)鋼管可節(jié)約大量材料成本。在管道輸量相同的條件下,與X100鋼管相比可降低10%—20%的材料成本,比相同壓力等級(jí)的鋼管輕30%-40%,大幅度降低了運(yùn)輸成本。由于管壁薄,可節(jié)省40%的焊接作業(yè)時(shí)間,焊接面積減少50%,施工成本也有所降低。復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)只是在鋼管的外部,可增加6%的體積通量。目前,加拿大已建成高壓大口徑復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)管道的示范工程。
八、撓性管技術(shù)清除管道堵塞可有效節(jié)約成本
利用撓性管技術(shù)清除將管道完全堵死的瀝青質(zhì),可降低生產(chǎn)成本,大幅度減少生產(chǎn)損失。在油田開采中,瀝青質(zhì)沉積物會(huì)堵塞井下生產(chǎn)油管,使其流量降低。瀝青質(zhì)沉積物降低了油井與生產(chǎn)設(shè)施管匯之間的溫度和壓力,并堵塞地面管道。以前預(yù)防管道堵塞,是定期進(jìn)行清管作業(yè)和泵入溶劑來溶解瀝青質(zhì)沉積物。為了有效而快速地清除原油管道內(nèi)的瀝青質(zhì)沉積物,新開發(fā)的撓性管技術(shù)及工藝設(shè)備,將撓性管插入管道從垂直工作狀態(tài)逐漸傾斜到接近水平狀態(tài)。在委內(nèi)瑞拉一條全長(zhǎng)2816米的輸油管道不同的位置進(jìn)行了8次撓性管清堵作業(yè),使油田很快重新開始生產(chǎn)。同其他整治方案相比,用撓性管清除輸油管道堵塞可節(jié)約上百萬美元。
采用撓性管清堵,不僅有效地解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問題,而且有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益,撓性管技術(shù)在石油工業(yè)中將得到更廣泛的應(yīng)用。
九、生產(chǎn)超低硫
柴油的緩和加氫裂化新工藝
采用新的緩和加氫裂化途徑可使減壓瓦斯油轉(zhuǎn)化增產(chǎn)柴油,同時(shí)加氫裂化反應(yīng)可大大改進(jìn)殘存的瓦斯油質(zhì)量,成為催化裂化的良好進(jìn)料,可提高汽油產(chǎn)率和生產(chǎn)低硫柴油。新工藝以緩和加氫裂化為核心,組合專用的精制段構(gòu)成一體化流程。瓦斯油進(jìn)料與循環(huán)氫混合,進(jìn)入反應(yīng)器經(jīng)加氫處理的瓦斯油餾分送往催化裂化裝置。而柴油餾分與氫相混合進(jìn)入一次專用精制反應(yīng)器,采用高氫分壓,確保難于加氫脫硫的柴油最大量地進(jìn)行加氫精制。這一流程與常規(guī)流程相比,可節(jié)減過程設(shè)備投資和操作費(fèi)用,減少壓縮機(jī)和空冷器,靈活地實(shí)現(xiàn)了熱聯(lián)合。它使來自蒸餾裝置、催化裂化、減粘和焦化等裝置的柴油,也可進(jìn)入精制反應(yīng)器精制。
2005年,采用這項(xiàng)新技術(shù)的生產(chǎn)清潔燃料煉油廠投運(yùn)。催化裂化裝置下游設(shè)有第一代超深度汽油脫硫裝置,既生產(chǎn)低硫催化裂化汽油,又可聯(lián)產(chǎn)超低硫柴油,這項(xiàng)新工藝進(jìn)一步提高了柴油質(zhì)量。
十、過氧化氫生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工藝加快工業(yè)化
過氧化氫生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工藝與其他常規(guī)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝相比,優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)過程中只生產(chǎn)終端產(chǎn)品環(huán)氧丙烷和水,不產(chǎn)生其他副產(chǎn)品。常規(guī)的氯醇法或苯乙烯單體法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷,會(huì)分別產(chǎn)生含氯廢物或大量苯乙烯單體。在這項(xiàng)新工藝中,過氧化氫可完全轉(zhuǎn)化,丙烯轉(zhuǎn)化接近定量值。少量的丙烯排氣流進(jìn)入現(xiàn)有的丙烯網(wǎng)絡(luò)或循環(huán)至反應(yīng)器。反應(yīng)出口物流中的丙烯排氣、粗環(huán)氧丙烷和甲醇通過蒸餾進(jìn)行分步分離。甲醇再進(jìn)入循環(huán),最終的含水物流在檢測(cè)乙二醇為微量后,即可排向水處理設(shè)施,粗環(huán)氧丙烷則通過蒸餾提純。
新建裝置占地面積非常小,需要配套的基礎(chǔ)設(shè)施少,可大大節(jié)省投資。過氧化氫生產(chǎn)法環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝,過氧化氫轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%,環(huán)氧丙烷選擇性高達(dá)95%。2006年初,在比利時(shí)安特衛(wèi)普建設(shè)第一套過氧化氫生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工藝裝置,生產(chǎn)能力為30萬噸/年環(huán)氧丙烷,將于2008年投產(chǎn)。2009年和2010年擬在美國(guó)和亞洲建兩座過氧化氫生產(chǎn)環(huán)氧丙烷裝置。
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