智能化技術(shù)引領(lǐng)油氣行業(yè)未來

當(dāng)前國際油價仍處于相對低位，而油氣開發(fā)向深海深層非常規(guī)進(jìn)軍，開發(fā)難度加大，成本增加，技術(shù)創(chuàng)新無疑是降本增效的利器。8月27日至28日，2019貝克休斯(中國)智能化油田服務(wù)博覽會在北京舉行，展示了貝克休斯從油藏評價、鉆井到完井、生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈共16種新型技術(shù)產(chǎn)品。與會專家從油服的角度分析了當(dāng)前油氣開發(fā)面臨的各種挑戰(zhàn)，提出了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的技術(shù)解決方案，揭示了油氣開發(fā)技術(shù)發(fā)展的新趨勢。

油氣開發(fā)面臨哪些難題

油氣行業(yè)技術(shù)的發(fā)展必須堅持問題導(dǎo)向，才能有針對性解決油氣生產(chǎn)實際問題。深海深層非常規(guī)油氣藏由于地質(zhì)、地理環(huán)境等因素，在勘探、鉆井、完井、開發(fā)全過程面臨更加復(fù)雜的難題。

非常規(guī)油氣藏地層條件往往更為復(fù)雜，例如我國四川地區(qū)地層復(fù)雜多變，易出現(xiàn)垮塌風(fēng)險，易產(chǎn)生震動，硅質(zhì)含量高;新疆瑪湖地區(qū)地層復(fù)雜多變，微裂縫、斷層發(fā)育，地層研磨性強(qiáng)，有濁沸石分布。

復(fù)雜的地質(zhì)條件給鉆井帶來一系列風(fēng)險與難題。如可鉆性差，鉆井液濾失風(fēng)險加大，容易發(fā)生卡鉆等復(fù)雜情況，機(jī)械鉆速低，進(jìn)而增加非生產(chǎn)時間。惡劣的地質(zhì)條件還對鉆頭提出了苛刻的要求，鉆頭需要更加堅硬耐磨，耐高溫高壓，打定向井時準(zhǔn)確導(dǎo)向難度加大，同時鉆頭的適用范圍要更廣，例如在極硬地層和夾層頻繁的地層都需要有良好的表現(xiàn)。

非常規(guī)油藏一般具有低孔隙度、低滲透率、嚴(yán)重的非均質(zhì)性等特點(diǎn)，自然產(chǎn)能很低甚至無自然產(chǎn)能，往往需要鉆水平井，并進(jìn)行壓裂改造，套管尺寸更小、磅級更大。由此帶來產(chǎn)量快速下降、氣體處理(段塞)、固體處理、大位移、嚴(yán)重的狗腿度和套管尺寸限制等諸多問題。非常規(guī)儲層還面臨地質(zhì)不確定性風(fēng)險，例如斷層。

目前存在哪些新型技術(shù)

為應(yīng)對油氣開發(fā)尤其是非常規(guī)開發(fā)面臨的難題，油氣行業(yè)不斷研發(fā)新技術(shù)，實現(xiàn)降本增效。從開發(fā)過程看，目前新技術(shù)可分為油藏評價技術(shù)、鉆井技術(shù)、完井技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)四大類。

油藏評價代表性技術(shù)有高精度全三維壓裂模擬技術(shù)和遠(yuǎn)程測井技術(shù)。高精度全三維壓裂模擬技術(shù)能整合所有不同類別的數(shù)據(jù)，包括三維地震及構(gòu)造數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)、地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)、完井及生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，它在優(yōu)化壓裂設(shè)計、提高生產(chǎn)井壓裂效果以及指導(dǎo)大型壓裂施工等方面發(fā)揮重要作用。遠(yuǎn)程測井系統(tǒng)突破了地域限制，實現(xiàn)了測井現(xiàn)場和遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的實時傳輸，有助于測井公司實現(xiàn)快速決策，有效處理緊急事件，大大提高作業(yè)效率和質(zhì)量。

新型鉆井類技術(shù)主要有定向鉆井技術(shù)(關(guān)鍵是導(dǎo)向技術(shù))、尖端鉆頭技術(shù)和先進(jìn)的鉆井液技術(shù)。定向鉆井成功的三要素是精準(zhǔn)的井筒定位、卓越的井筒質(zhì)量和快速可靠的工具表現(xiàn)，而新型尾管導(dǎo)向系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)能實現(xiàn)連續(xù)精準(zhǔn)的導(dǎo)向，幫助井筒精確定位。

尖端鉆頭的代表是獅虎獸鉆頭，已經(jīng)發(fā)展到第五代，第五代獅虎獸鉆頭具有先進(jìn)的切削結(jié)構(gòu)，可提高機(jī)械速和鉆頭可靠性，同時通過先期的軟件模擬確保提供優(yōu)秀的定向控制能力，它還優(yōu)化密封材料和結(jié)構(gòu)，延長鉆頭使用壽命。公開數(shù)據(jù)顯示，獅虎獸鉆頭創(chuàng)造單趟最長進(jìn)尺的新紀(jì)錄，平均進(jìn)尺提高40%，機(jī)械鉆速提高43 %，軸承壽命提高35 %，節(jié)約鉆井成本59萬美元。

鉆井液被喻為為鉆井的血液，新型鉆井液技術(shù)可有效應(yīng)對壓差卡鉆、井壁失穩(wěn)、流體漏失等多種問題，其中有代表性的是先進(jìn)的橋堵技術(shù)，合成石墨在壓力條件下橋堵更大的孔喉通道，可變形封堵聚合物成膜喉道。該技術(shù)在我國長寧頁巖氣區(qū)塊首次現(xiàn)場應(yīng)用降低90%漏失量。

最新的先進(jìn)分支井完井技術(shù)幫助油氣田降本增效。分支井有增加單井產(chǎn)能、油藏動用率最大、優(yōu)化地表工程或井槽需求、減少設(shè)備資產(chǎn)以及運(yùn)營資本的投入、減少對自然環(huán)境的影響等諸多優(yōu)點(diǎn)。體現(xiàn)這一技術(shù)的主要是壁掛式懸掛系統(tǒng)、和多級壓裂分支井完井系統(tǒng)。

生產(chǎn)技術(shù)主要包括壓裂技術(shù)和人工舉升技術(shù)。水平井分段壓裂技術(shù)的關(guān)鍵在于橋塞，主要分為快鉆橋塞和可溶橋塞兩類。新型橋塞有魚雷橋塞、輕質(zhì)合金橋塞和幽靈全可溶橋塞，分別為復(fù)合橋塞、快鉆橋塞和全可溶橋塞。其中，幽靈全可溶橋塞在礦化水和溫度條件下溶解，無需井筒干預(yù)，可以下至連油不能達(dá)到的超長水平井內(nèi)，使用過程中無硬質(zhì)金屬材料或者陶瓷殘留在井筒內(nèi)。

人工舉升技術(shù)的關(guān)鍵在于泵。新款電潛泵專門為非常規(guī)研油氣藏研發(fā)，可提高系統(tǒng)的操作靈活性和性能，是可靠高性能的寬幅泵。在動態(tài)條件下，該泵技術(shù)通過延長系統(tǒng)正常運(yùn)行時間和增大生產(chǎn)壓差來提高生產(chǎn)率和最終儲層恢復(fù)?？蓽p少氣體干擾，提高生產(chǎn)和資產(chǎn)使用價值，穩(wěn)定生產(chǎn)，減少停機(jī)時間，同時降低運(yùn)行成本、提高系統(tǒng)的可靠性。

未來技術(shù)發(fā)展路在何方

目前的技術(shù)解決的問題有限，要破解油氣行業(yè)的難點(diǎn)，油氣行業(yè)技術(shù)向著數(shù)字化和智能化發(fā)展。此次博覽會的主題和名稱都強(qiáng)調(diào)了“智”字，展品中的智能隨鉆擴(kuò)眼器和抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)也說明技術(shù)智能化的發(fā)展方向。

8月22日，中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院在最新發(fā)布的《世界與中國能源展望》(2019版)報告中專門設(shè)置了智能互聯(lián)情景并預(yù)測該情境下，我國能源產(chǎn)業(yè)將向更加高效、綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型，在新技術(shù)的支持下，油氣開采收率將得到提升，同時開采成本將下降。

數(shù)字化、智能化技術(shù)對油氣行業(yè)的影響更不可小覷。以數(shù)字化、智能化和納米技術(shù)為主要特征的第五次油氣生產(chǎn)技術(shù)革命正在來臨。這些新型信息化技術(shù)在油氣生產(chǎn)領(lǐng)域大規(guī)?？焖贁U(kuò)散應(yīng)用，將大幅提升油氣開采效率、降低開采成本。

談到我國油氣行業(yè)數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副院長姜學(xué)峰表示：“目前我國油氣行業(yè)的信息化處于較高級階段，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)起步，但距離真正的智能化還相差很遠(yuǎn)。在油藏模擬分析、鉆井工程以及煉廠運(yùn)營管理方面我們已經(jīng)開始探索應(yīng)用智能化技術(shù)，未來的發(fā)展?jié)摿薮蟆?rdquo;

根據(jù)中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院的預(yù)測，到2020年，數(shù)字化和智能化技術(shù)開始在全球油氣生產(chǎn)領(lǐng)域規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用; 2025年前后，在全球油氣生產(chǎn)領(lǐng)域大規(guī)模推廣;2030年后，將得到全面應(yīng)用。數(shù)字化和智能化技術(shù)在油氣生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用可以提高油氣采收率20%以上，而成本可以下降20%以上。這將大大增加全球油氣資源量，提升油氣競爭力。