能源转型背景下油气工程技术发展新方向

在能源转型背景下,能源市场已经开始向低碳和新能源方向发生根本性改变。为了保证油气在能源行业的竞争性,油气公司坚守油气主营业务,实施“油气+低碳、负碳技术”的能源转型路径,油气工程技术作为支撑油气和新能源高效开发的重要手段,机遇与挑战并存。在总结能源转型发展形势及其对油气工程技术创新影响的基础上,分析了油气工程技术创新发展新方向;结合我国油气行业发展面临的挑战,提出了技术研发由经济效益驱动向价值驱动转变、持续加强降本增效技术推广应用力度、强化低碳油气工程技术研发、分类施策推动油气与新能源的深度融合和注重技术创新管理模式的探索等发展建议。这对于尽快形成我国油气工程新型技术创新与管理创新体系、提升油气行业竞争力具有一定的指导意义。

石油工程跨界融合技术创新态势研究与建议

为顺应技术融合的趋势,推动石油工程技术快速高效发展,追踪研究了近十年石油工程跨界融合技术创新举措,认为石油工程跨界融合技术创新主要包括跨界科研联盟与技术合作、风险投资、技术集成创新、技术收并购等。跨界融合技术创新推动油田服务企业的经营环境日益透明、运作模式更加灵活、作业方式和程序不断优化、施工性能指标不断提升、适用范围不断拓宽,油田服务的内涵也愈发丰富。基于跨界融合技术创新对石油工程技术的影响,提出了4项石油工程跨界融合技术创新的发展建议,包括提升外部技术扫描能力,强化外部连接能力,打造共生创新生态,注重T型人才的培养和聚集等。研究结果与建议对加快推进石油工程跨界融合技术发展具有重要意义。

绿色低碳油气开发工程技术的发展思考

为了应对全球气候变化,全球主要国家和地区制定了碳中和减排目标。油气作为传统化石能源,低碳转型是可持续发展的必由之路,通过技术创新与管理来减少碳排放已成为行业共识。在此背景下,绿色低碳油气开发工程技术也呈现出新的发展趋势,值得我国学习和借鉴。在阐述油气开发工程技术低碳发展行业背景的基础上,分析了绿色低碳油气开发工程技术的发展趋势,结合碳中和背景下我国油气行业发展面临的挑战,提出了油气开发钻井提速提效工程技术、数字化智能化油气开发工程技术、碳捕集利用与封存技术、油气开发节能减排与尾废利用技术和油气与新能源耦合技术等绿色低碳油气开发工程技术发展方向。围绕这些技术发展方向涉及的关键技术进行攻关与推广应用,尽快形成适用于我国的绿色低碳油气开发工程技术系列,对于实现净零排放目标和整体经济效益提升具有重要意义。

顺北油气田二叠系火成岩钻井技术研究与应用

塔里木盆地顺北区块二叠系火成岩地层厚度大、硬度高、裂缝发育、非均质性强,导致机械钻速低与堵漏耗时长,相比邻区平均钻井周期增加达1.5倍。近几年,通过持续强化钻井液堵漏技术与优选高效钻井工艺,漏失量与堵漏时间逐步缩短,钻井指标逐年提高。本文分析了影响堵漏时间长与机械钻速低的主控因素,提出堵漏浆中加入竹纤维、变形颗粒以改善堵漏工艺技术,明确了冲击工具的适用条件,优选攻击性与抗冲击性的PDC钻头,改进混合钻头结构以及配套大扭矩、长寿命螺杆等技术对策,提速降本成效显著,为加快顺北油气田的高效勘探开发提供了指导。

致密油气尾管回接不固井压裂井筒技术研究与应用

为解决致密油气储层改造对高承压井筒的需求、生产效益对低成本建井的要求、生产技术对大井径的要求及安全高效开采等之间的相互矛盾,研究了尾管回接不固井压裂井筒技术。通过分析储层改造及开采生产施工阶段对井筒性能需求侧重点不同,提出尾管固井后进行即插即锁的非固井回接,为储层改造压裂施工提供全通径、高承压井筒条件;通过研究固完井一体化技术组合,提出了尾管固井工具功能向完井功能延伸的结构设计与工艺应用。通过分析压裂过程中回接完井管柱的轴向受力,为锚定锁紧机构优化设计、回接管柱施工及压裂施工排量及压力等参数优化提供参考。该技术在中石化华北油气分公司、胜利油田等多区块致密气藏的500余口大斜度井、水平井进行了应用,施工压力总体较高,总体效果良好。研究表明:尾管回接不固井压裂井筒技术可以解决压裂施工对套管水泥环破坏引起气窜而导致井口带压危及安全生产的技术难题,为致密油气藏高效安全开发提供一种低成本、高承压、全通径及易操作的新技术方案,促进油气高效开发。

济阳坳陷页岩油注二氧化碳开发技术

围绕页岩油注CO_(2)开发存在的问题,通过室内实验、数值模拟与压裂工艺相结合的方式,开展了页岩油注CO_(2)萃取置换机理、CO_(2)前置液对页岩力学性质影响的室内实验,模拟了CO_(2)前置压裂和吞吐补能对开发效果的影响,并将成果应用于CO_(2)前置压裂和单井吞吐矿场实践。研究表明:CO_(2)吞吐作用效果受微纳尺度效应及干酪根、吸附油存在等的影响,适当延长焖井时间可提高原油动用程度。在CO_(2)“注、焖”阶段,CO_(2)通过溶解扩散和传质作用提高重烃的动用程度,在CO_(2)“吐”的阶段,CO_(2)主要将较大孔隙中的原油排出至周边更大的孔隙或层理缝中流入生产井。注入CO_(2)前置液有助于保持岩心脆性,降低破裂压力,CO_(2)易沿层理面滤失,从而提高裂缝复杂程度。前置CO_(2)注入量增加会提升增能效果,从而增强地层能量的补充作用。页岩基质渗透率越低、地层压力越低、原油重烃含量越高,注CO_(2)吞吐开发后,采收率提高幅度越大。矿场实践表明,CO_(2)前置压裂后压力保持良好,单井CO_(2)吞吐后可有效补充地层能量,提高单井产能,效果良好。

中国页岩油勘探开发面临的挑战与高效运营机制研究

中国页岩油资源丰富,并在多个盆地取得重大勘探开发突破,已成为石油战略接替新领域,但页岩油勘探开发时间相对较短,顶层的战略规划与政策导向尚未明确,存在勘探突破难、开发成本高和组织运营不畅等问题。为此,调研剖析了中美页岩油经营理念、宏观环境、资源配置、生产运行、科技水平和信息化程度等现状,深入思考中国页岩油勘探开发的痛点、难点和阻点,认为当前中国页岩油勘探开发主要面临理念思路、技术能力、运营管理和绿色发展等4大挑战。围绕中国能源战略,提出了实现中国页岩油高效运营的对策建议:谋划稳中求进的页岩油发展战略,构建市场机制下多主体融合的战略合作共同体,打造多兵种协作的生产运行新模式,建立迭代式创新的科技发展新机制,建立数智化赋能的信息支撑新范式,开创绿色低碳化的产业发展新格局,营造高契合友好的外部运营新环境。

我国脱碳路径与油公司能源转型策略研究

2015年,《巴黎协定》提出本世纪末全球平均气温较工业化前水平上升幅度控制在2℃之内,为积极应对气候变化,我国政府提出了“2030碳达峰,2060碳中和”的目标,但低碳运行下的经济体转型仍面临严峻挑战。为此,基于碳市场、碳交易与碳政策的现状,利用数据挖掘和人工智能数据分析,对全球CO_(2)排放现状和“双碳”目标下国际油气公司的能源转型举措进行了调研分析,并基于我国碳排放及油气领域实用“脱碳”技术现状,给出了我国“脱碳”路径的4项建议,包括推广低碳新材料和新技术、推行通用碳市场标准、制定绿色转型企业保护性政策和激励低碳研发等,提出了我国油公司能源转型的5个关键方向,包括加速低碳化油气勘探开发、开展碳足迹全链评价、推进页岩气智能集约开发、加快氢能技术和CCUS技术研发等。这对我国双碳目标的实现和油公司的顺利转型具有一定的指导意义。

中国石化页岩气电动压裂技术现状及发展建议

随着技术的进步和环保要求的日益提高,页岩气压裂施工采用传统柴油机驱动压裂泵车组施工噪声大、能耗高和占地面积广等不足逐步显现出来,电动压裂设备因其功率和排量大、噪声和能耗低、施工占地少等优势逐步得到规模应用。在系统总结分析国内外电动压裂技术的发展应用历程及特点的基础上,重点介绍了中国石化电动压裂技术的应用规模、时效和成本,剖析了存在的不足,提出了全面升级电动压裂系统、强化施工过程管理、大规模推广应用全电动压裂技术等建议,以期推动我国电动压裂技术发展和应用,为我国深层和常压页岩气开发提供经济高效的技术手段。

中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议

我国深层超深层油气井固井面临高温、高压、复杂介质和复杂工况等的挑战,水泥环长效密封完整性难以保证,常规固井技术与装置不能满足需求,亟需理论创新和研究井筒完整性固井新技术。近年来,中国石化通过科研攻关,完善了固井水泥环密封完整性理论体系,建立了复杂工况条件下的水泥环密封失效控制方法,研发了“防窜、防腐、防漏、防损伤”高性能水泥浆,研制了适用于深层复杂工况环境的固井尾管悬挂器、分级注水泥器及配套附件,提出了固井优化设计新方法,形成了深层复杂油气藏固井新技术。建议今后进一步完善特色水泥浆技术体系,研发绿色、智能环保材料,攻关固井技术信息化与智能化,持续推进基础理论研究,提高深层超深层复杂油气井固井质量。

中国石化录井技术新进展与发展方向思考

录井既是一项油气勘探技术,也是一项石油工程技术,其重要性不言而喻,但进步相对缓慢,特别是录井往什么方向发展、如何发展困扰着科技管理和技术研发人员。为此,针对中国石化“十三五”期间研发的录井技术,着重从钻井液含油性、钻井液性能2个方面分析了钻井液在线录井技术的进展;从元素在线检测、三维核磁共振、激光共聚焦、岩屑声波4个方面分析了岩样录井技术的进展;从钻井液混源含油性识别评价、页岩不同赋存状态的油水信息识别评价、基于元素的地层多参数求取及应用、不同赋存状态的气体碳同位素4个方面分析了录井评价方法的进展。在此基础上,进一步剖析了“深、高、多、非、低、薄、微、新”等复杂地质工程条件对录井实时性、准确性、全面性和经济性提出的需求,提出要从解谱解耦、数据恢复、多元融合、通用模型等方面深化录井基础研究,从标准化、自动化、在线化、一体化和智能化等方面突破现有采集模式,从单项技术挖潜、多项技术融合、人工智能引入、新兴领域支撑等方面创新解释评价方法。这些研究方向的提出,对推动中国石化录井技术进步、促进录井行业高质量发展具有指导意义。

多维度深水浅层建井方式优选方法研究

深水钻井作业具有海洋环境多变、地质条件复杂、作业风险大和日费率高等特点,深水浅层建井的方式难以选择。针对海底土质强度、建井质量、作业时效、经济性、风险控制等因素,根据现场作业工程数据,分别对不同建井工艺的适应性进行了分析,建立了单维度的适应性分级机制,并借助雷达图进行定量可视化,形成了多维度深水浅层建井方式优选方法。研究结果表明,水深500~1500 m的南海北部海域,单井作业时,喷射法一般为浅层建井最优方法,作业效率相比钻入法可提高50%以上。该方法已在中国南海几十口深水井取得良好应用效果,可为深水复杂地层建井方式选择提供定量评价方法。

陆相断陷湖盆页岩油开发技术迭代与发展方向

对比、借鉴美国页岩油开发钻井技术、压裂技术、井网部署模式迭代历程及成效,围绕济阳陆相断陷湖盆页岩油地质特点和开发难点,通过开发技术、钻井技术和压裂技术的创新、迭代,初步形成了适合陆相断陷湖盆页岩油地质特征的开发技术体系,支撑了页岩油产量快速增长,降低了开发投资成本。通过与美国页岩油开发技术对比,提出了陆相断陷湖盆页岩油开发技术迭代的发展方向:持续强化整体立体开发,提高工程技术精细程度,完善工程技术指标体系,加快工程装备智能优化,探索应用复杂结构井,形成从设计到实施的全流程一体化质量管理体系,不断创新陆相断陷湖盆页岩油开发理念与技术,推动实现陆相断陷湖盆页岩油规模效益开发和高质量发展。

顺北油田二叠系防漏堵漏技术进展及发展建议

为了解决顺北油田二叠系钻进过程中漏失严重的问题,分析了顺北二叠系地层特征、漏失类型及裂缝宽度,揭示了二叠系漏失原因,总结了该油田防漏堵漏技术发展历程及取得的技术成果,并就目前面临的难题给出了技术攻关建议。分析可知,二叠系地层破碎,多尺度复杂裂缝发育,漏失压力低,裂缝对井筒压力敏感,是造成地层漏失的主要原因。针对二叠系漏失,经历“逢漏就堵”、“避免承压”、“塌漏同治”及“优化完善”四个阶段,形成了随钻防漏、桥堵、随钻堵漏、凝胶堵漏、化学固结和全井堵漏浆等技术。2018年以来,在顺北蓬1、顺北鹰1等20余口井应用,单井平均漏失量由2017年之前的508 m 3降低为2020年的138 m 3(降低72.8%),单井堵漏时间由2017年之前的9.3 d降到2020年的2.6 d(降低72%),现场应用效果良好。

整体气密封尾管悬挂器技术研究进展及发展建议

随着油气勘探开发不断往深井、超深井等高温高压井方向发展,油气行业对尾管悬挂器的整体气密封能力提出了更高的要求,常规的液压尾管悬挂器由于在本体上存在液缸传压孔及橡胶密封件,导致存在密封薄弱点,难以满足井筒长时间密封完整性及后期压裂等高压完井作业要求,为此,国外公司相继研发了整体气密封尾管悬挂器技术,对坐挂驱动机构设计进行了创新,尾管悬挂器本体采用一体式结构,不存在传压孔或密封件等密封薄弱环节,大幅提升了系统整体气密封能力。本文在对比常规液压尾管悬挂器结构组成的基础上,介绍了国外几种代表性的整体气密封尾管悬挂器结构原理和技术特点,总结分析了尾管悬挂器未来发展的趋势,提出了今后尾管悬挂器技术研发方向的几点建议。

超深储层白云岩力学行为及宏细观破裂特征试验研究

超深层海相碳酸盐岩储层油气资源丰富,是我国油气“增储上产”的重要领域。超深层油气储层受高应力和高温共同影响,此时岩石的力学特性发生明显变化,这增大了破岩难度,增加钻井事故概率,制约着超深层油气资源勘探进程与效益开发。本文采用三轴压缩试验和工业CT扫描重构相结合的手段对超深层海相碳酸盐岩储层岩石进行了不同围压下的力学试验,并对试验后试样的细观破裂形态进行了重构研究。研究表明,围压对岩石的强度、变形特性以及破裂特征有重要的影响;随着围压的增大,岩石的峰值强度、弹性模量、峰值应变以及残余强度均增大;单轴条件下岩石主要以轴向劈裂为主,随着围压的增大,逐渐转为剪切破坏;单轴压缩条件下岩石的裂缝数量、裂缝体积以及平均裂缝宽度均高于三轴压缩条件下,表明围压的存在抑制了裂缝的扩展。研究成果对于深层油气资源勘探开发具有重要意义。

随钻测控技术现状及发展趋势

随钻测控技术是随钻测量、随钻测井和随钻控制的统称,是当今石油工程高端技术的代表,也是自动化智能化钻井的核心。随钻测控技术的发展为油气勘探开发提供了重要利器,大幅提高了作业效率,降低了作业成本和油气综合开发成本。全面梳理了斯伦贝谢、贝克休斯和哈里伯顿等国际大型油服公司随钻测控技术的发展现状,分析了油气勘探开发对随钻测控技术的需求,厘清了随钻测控技术的发展方向,提出了中国随钻测控技术的发展建议,凝炼了随钻测控技术的发展重点,以期推进我国随钻测控技术的快速发展,提升随钻测控技术水平。

元深1井超深井钻井提速关键技术

元深1井是部署在川北低缓构造带上的重点探井,钻井过程中面临地层压力体系复杂、井眼易坍塌、钻井液易漏失、陆相地层研磨性强、井控风险高等技术难题。根据地质特征,借鉴邻井钻井经验,应用泡沫钻井技术,提高浅部地层大尺寸井眼机械钻速;应用“涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”和“旋冲钻具+混合式钻头”提速技术,解决陆相高研磨性地层机械钻速低的难题;应用耐高温防漏堵漏钻井液,配套“高效PDC钻头+大扭矩螺杆”提速技术,实现海相多压力体系复杂地层安全快速钻进;用微心PDC钻头钻进目的层,在满足岩屑录井需要的同时,提高了钻井效率。该井顺利钻至井深8866.00 m完钻,创中国石化四川盆地直井井深最深纪录,为四川盆地超深井钻井积累了经验。

坚定信心 勠力奋进 推动《石油钻探技术》高质量发展

今年是《石油钻探技术》创刊50周年。50个春秋光阴荏苒,半个世纪跨越发展,一代代《石油钻探技术》编辑牢记办刊宗旨,搭建交流平台,展示技术成果,推动技术进步,促进人才成长,使《石油钻探技术》获得了“钻井科技信息园地中的拓荒者和佼佼者”的美誉。“善弈者谋势,善谋者致远”。站在创刊50周年这个新的起点上,我们必须不忘初心、坚定信心、树立雄心,以世界眼光、国际视野、全球胸襟,勠力奋进、砥砺前行、守正创新,全力推动《石油钻探技术》高质量发展,更好地服务于我国高水平科技自立自强和能源战略的实现。

中国盐穴储氢关键技术现状及展望

随着中国“双碳”目标的推进,传统化石能源正向可再生清洁能源转型。氢能具有来源广、能量密度高和高效清洁等特点,已成为未来重要的能源构成。盐穴的气密性优势明显,且盐与氢气不发生反应,是地下大规模储氢的首选。为聚焦中国盐穴储氢技术研究和未来发展,分析了储氢地质类型及特征,详细阐述了盐穴储氢研究进展和国外运营现状;围绕盐穴储氢技术,深入剖析了大尺寸钻完井、盐穴造腔及形态控制、腔体密封性评价、井筒完整性检测及评价、管材腐蚀及氢脆控制等关键技术;总结了近年来各国制定的相关氢能政策和战略目标,结合我国盐穴储氢未来发展的机遇和挑战,对盐穴储氢地质选择和评估、大尺寸井筒完整性、盐穴造腔形态控制和密封性检测、氢能和盐业有机协同发展进行了展望,以期推进氢能规模化应用与产业链发展。研究结果为中国盐穴储氢发展和规划提供了技术参考。