海洋能 - 揭秘中國深海“取火”利器
揭秘中國深海“取火”利器

 ——勝利石油工程公司鉆井院可燃冰取心工具打破國外壟斷記事

海洋能  加入時間:2018-4-18 13:28:24  來源:科技日報  

■聚 焦

沙特阿美市場第一口 含輻射井修井作業完工

4月上旬,勝利石油工程公司沙特項目部SP124隊優質完成了中石化在沙特阿美市場第一口含輻射井FDHL-700井修井作業。

FDHL-700井是一口天然放射性物質處理井。天然放射性物質廣泛存在于地層中,當石油或天然氣從地下開采出來時,少量的天然放射性核素如鐳、氧等也會隨之采出。而FDHL-700井就是一口專門處理這類放射性物質的注水井。

施工前,SP124隊與阿美工程師、阿美安全官、甲方監督及輻射監測人員商議探討,制定了風險控制預案。施工中,強化防輻射安全教育,穿戴齊全防輻射勞保用品,每一步施工嚴格按照流程操作,確保了施工安全和人身健康。袁濱 喬薈寧攝

2018年4月,勝利石油工程公司鉆井工藝研究院鉆井工具研究所里一片繁忙,技術人員正在為中海油客戶定制一批急需交付的專用取心工具。“這已經是近半年來的第二份合同了,”所長裴學良說,“雙方之所以建立起密切的合作,要歸功于我們自主研發的取心工具在南海成功應用的歷史性突破。”

去年,中國在南海成功試采可燃冰,藍鯨一號鉆井平臺技驚世界的壯舉著實讓國人揚眉吐氣。然而,很少有人知道,中海油海洋石油708深水工程勘探船,也幾乎同時成功執行了這一任務,并促成了國產水合物取心技術及工具躍入國際先進行列。

前途未卜 國產工具首戰深海取樣

時間回溯到2017年4月26日,中國南海,神狐海域,夜晚變得極不平靜,大風六七級,浪高三四米,海洋石油708船如同一葉浮萍,在漆黑的海面上,任由風浪擺布。

裴學良暈船暈得厲害,在他歷次出海中,這樣無助的天旋地轉還是頭一回,同樣命運的還有任紅、孫艷軍。三個來自勝利鉆井院的技術人員,背負著可燃冰取心的艱巨使命,遭遇突如其來的大風,不得不暫停施工,在驚濤駭浪中堅守。

此刻,他們距離蘊藏海底的豐富可燃冰礦藏,近在咫尺。

船體劇烈搖晃,胃里更是翻江倒海,三個人一連兩天水米未進,身體變得虛弱。尤其是任紅,船上唯一的女博士,她既特殊又不搞特殊,“就算身體散架,設備也不能散架!”每過一小時都和大家一起檢查取心工具是否固定牢靠。

再次檢查工具,核準各項數據,當鉆桿前赴后繼,打開了一條直達海底的通道后,迅速投放工具,開泵取樣,停泵打撈……所有操作按部就班,一氣呵成。

裴學良和隊員們無疑是最緊張的,無法判斷是否取到了理想的樣本,內心的壓力就如同巖心筒內外的壓差,隨著工具緩緩上提,越來越大。

3個小時后,巖心筒打撈出海,經檢測,好消息是壓力、溫度保住了,工具密閉性經受住了考驗,壞消息是取回的樣本沒有檢測到可燃冰。

緊接著進行二次取樣,同樣的操作,同樣的等待,還是同樣的,沒有任何發現。船上的人們不安起來,難道工具下錯了位置?

再來!裴學良他們二話不說,向藏身海底的可燃冰展開第三次探取。

連戰連捷 千錘百煉鑄造勝利技術

連續作戰令裴學良他們極度疲憊,但自始至終又是極度亢奮的。多年嘔心瀝血的研發工作,千百次的試驗與挫折,讓他們堅信終將創造歷史!

4月30日23時50分,當第三筒巖心升上甲板,人們紛紛聚攏過來,中海油研究總院呂鑫博士手持檢測儀飛快搶到跟前,他瞪大了眼睛,確認再三,“是甲烷,氣體達到可燃濃度!”

5月1日凌晨1時,708船正式舉行點火儀式,當火苗被點燃的一瞬,現場掌聲雷動,長長的火焰照亮了項目組成員一張張掛滿淚水的笑臉,這是高純度甲烷燃燒才有的顏色,全體參試人員同時把掌聲送給勝利鉆井院取心團隊。

“我們不是唯一一家參與取心作業的單位。”裴學良說,“當時有兩口井,我們負責的是第一口。”

第二口井取心出了問題,在最后提拉取心筒的環節出現失誤,巖心墜落海底。時間不等人,中海油方面當機立斷,把第二口井的取心任務也交給勝利鉆井院。

臨危受命,是信任,更是重擔。裴學良掛斷電話,和隊員們說,第一口井一切順利,第二口井更不能出任何問題。“不然,大家會認為我們是僥幸,是瞎貓碰著死耗子。”

施工前,他們一連對工具檢查了三遍,近百個環節,小到一個個密封圈,一遍排查下來至少3個小時,他們反復確認,力求萬無一失。

5月7日,第二口井取心作業開始了,和第一口井一樣,裴學良、任紅、孫艷軍一天一夜沒有合眼,憑借第一口井成熟的作業參數,取心操作更加沉著、嫻熟。一筒、兩筒……先后取上七筒巖心,全程沒有一絲紕漏。

十年磨劍 小研究院點亮大國夢

歷史驚人的巧合,10年前的5月1日,中國科學家們借助國外工具,第一次在南海成功采樣可燃冰,證實了中國南海蘊藏有豐富的天然氣水合物資源。

就是自那時起,在全國石油科研院所名錄中并不十分搶眼的勝利鉆井院,把目光敏銳地投向了廣袤的海洋。

“可燃冰屬于戰略資源,不能總依賴國外技術搞勘探開發。”勝利石油工程公司副總經理、時任勝利鉆井院院長韓來聚說,“國家的需要,就是我們攻關的方向。”

2007年那會,受制于國外技術封鎖,幾乎查不到公開資料,沒有借鑒,漫無頭緒,勝利鉆井院工具研發團隊只能摸著石頭過河。

五六年時間里,研發團隊沒有少走彎路,針對工具取心方式、密封方式、保溫方式,把能夠想到的設計思路,一一呈現在圖紙上。然而,希望的小火苗總是被現實無情地澆滅。

所有技術瓶頸中,保壓技術是困擾團隊最久的一個環節,數不清的設計、試制、試驗與失敗,幾乎走進了死胡同。就在團隊一籌莫展之際,忙于另一項目的裴學良觸類旁通,靈感乍現,他和團隊成員連夜畫出圖紙,火速聯系加工樣品,不出所料,新的系統保壓效果出奇地好。

了解井下工具設計的人都十分清楚,“越是小工具,越是大文章。”勝利鉆井院鉆井工具首席專家吳仲華說,“發揮空間受限,采用常規技術難度很大,要實現同樣的功能,更是難上加難。”

世上無難事,只怕有心人,勝利鉆井院取心人用3年時間,成功研發出保溫保壓取心裝置、帶壓轉移裝置、送入回收裝置、集氣點火裝置、冷卻裝置等一整套工具,全部擁有自主知識產權,先后獲得25項專利授權,最終,向國家交出了一份合格的答卷。

“如果每個環節的可靠度有99%,那么擁有100個環節的工具可靠度就銳減為36%。”經歷了南海探尋可燃冰的裴學良不滿足于眼前的成績,他說,“我們希望工具更短一點,不斷簡化,無限接近完美。”

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大規模應用新技術提高采收率

科技日報訊 (記者孫明河 通訊員賈玉濤 代儉科)一種新型三次采油技術非均相復合驅先導試驗技術,在中石化勝利油田取得突破性進展后,2018年在勝利油田展開大規模應用,動用地質儲量2460萬噸,增加可采儲量近200萬噸,采收率提高8.1個百分點,延長特高含水后期老油田經濟有效期10年以上。

聚合物驅油,作為勝利油田三次采油中最為成熟的技術,早已斐名國內外。該技術自上世紀90年代初先后在勝利油田30個礦場單元推廣應用,累計為油田增油1930萬噸。然而,在應用十幾年后,隨著聚合物驅程度的不斷增強,油藏的采出程度和含水率日漸接近極限,已有的技術已很難滿足進一步大幅度提高采收率的需求。

經過多年的探索,一種新型的顆粒狀驅油劑“PPG”浮出水面。正是得益于這種小小的顆粒,勝利油田科研人員建成了“PPG+表面活性劑+聚合物”這一非均相復合驅油體系。

“PPG”顆粒遇水溶脹,并具有較強黏彈性,膨脹后像橡膠一樣有韌性,能夠有效封堵油層中的“大孔道”。壓力低時,它能夠封堵孔道,產生液流轉向,增加流體波及面積;壓力增大時,它能變形通過孔隙,在油藏中運移,封堵油藏深部的孔喉。

該技術在勝利油田孤島油田中一區Ng3聚驅后油藏實施后,綜合含水由98.2%下降到81.3%,最大下降16.9%,提高采收率8.5個百分點,最終采收率達到63.6%,試驗區日產油由3.3噸提高到79噸,增油20多倍。

2018年,非均相復合驅技術又取得新的突破,研發的新低成本驅油劑適應類型由Ⅰ類油藏推廣到了Ⅱ類油藏,進一步擴大了油藏覆蓋規模。

目前,勝利油田在孤島、孤東、勝坨和東辛等4個特高含水后期老油田規模化推廣5個項目,覆蓋水驅和聚合物驅后等2種油藏類型。“十三五”期間,油田將進一步加大非均相復合驅技術推廣力度,預計覆蓋儲量1億噸以上。 (孫明河  李江輝 王 寧)




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