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赵金海:以高端石油工程技术装备托起能源安全底气

来源:《中国石化》杂志 | 日期:2024-7-2 17:16:12 | 访问:次 | 字号:

赵金海:以高端石油工程技术装备托起能源安全底气

赵金海

中国石化石油工程技术研究院院长

石油工程技术装备是实现油气高效勘探经济开发的重要手段,随着油气勘探开发向深层超深层、非常规、地下新型资源(地热、干热岩、水合物等)拓展,石油工程技术装备面临更大的挑战和更高的要求。为了提升油气勘探开发能力,中国石化发挥一体化优势,统筹力量持续开展了深层特深层、页岩油气等关键钻完井装备研发,打造了一批高端技术装备,推进了核心技术装备的国产化,保障了油气勘探开发进程,为能源安全夯实底气。

中国石化在石油工程技术装备领域不断取得突破

中国石化石油工程技术装备经过持续攻关研究,核心技术装备的自主可控度、国产化率、自动化水平大幅提升。

高端技术装备实现国产化。针对深层特深层油气勘探开发需求,研制开发了一批自动化、高性能、绿色化完井装备。9000米高净空超静定特深层钻机解决了大型钻机高净空底座稳定性难题,承钻8000米以深超深井11口、最大钻探井深9432米。7000米自动化钻机具备管柱自动处理、工具自动控制、钻机快速移运功能,配合司钻导航仪系统,基本实现“以机代人”。2500型全电动固井装备大幅提高了装备自动化水平和作业效率,实现固井作业远程全流程自动化控制和“一键固井”。175兆帕8000型电动压裂机组实现了全流程自动化控制,承压能力为世界之最,国产化率超过95%,综合运维费用降低20%以上。超深井连续油管作业机最大提升能力63吨,整体作业效率提高30%、自动钻塞效率提高50%以上、设备综合维护成本降低30%。

核心工具及仪器实现工业化。形成了针对超深井不同地层和工况的“锋”系列PDC钻头、“龙”系列混合钻头、超大扭矩系列螺杆钻具、匹配旋导钻头钻具等系列产品,超大扭矩螺杆钻具、耐温215摄氏度螺杆钻具、耐温245摄氏度小尺寸混合钻头、超高压气密封封隔器、高温高压固井等关键产品已在塔里木、四川盆地应用191口井,刷新各类钻井提速指标521项,保证了“深地工程”实施。自主研发的近钻头伽马成像系统优质储层钻遇率提高到95%以上;自主研发的“经纬领航”旋转地质导向钻井系统具有测量零长短、通信精度高、适用排量大、控制效果好、现场组装快等优势,可替代国外同类产品;自主研制的耐温200摄氏度MWD(随钻测量)工具已全面进入工业化规模应用阶段。

高性能流体与材料广泛应用。针对高温高压、井壁失稳、地层漏失、环保压力突出等问题,开发了高温高密度钻井液、油基钻井液、合成基钻井液、低摩阻水基钻井液、抗高温环保钻井液等流体材料,最高耐温240摄氏度、密度最高2.87克/立方厘米,解决了高温、高压、复杂地层钻井难题;针对油气井腐蚀、气窜、漏失等固井技术难题,研制形成了充氮泡沫水泥浆、高温防气窜水泥浆、自愈合水泥浆、弹韧性水泥浆等复杂地层固井技术体系,满足了复杂油气藏固井及后续压裂改造的需要,固井优质率提高近20%;针对致密油气、页岩油气等增储增产的需要,研制了纳米滑溜水、耐高温缓速酸、防膨驱油压裂液等酸化压裂液及核心材料,为顺北、元坝、涪陵等油气田增储建产提供了支撑。

工程软件迈向自主化。开发的远程决策系统具备井场数据远程汇聚、云端共享、决策指令远程传递和“井场—后方—井场”全流程在线决策、协同闭环管控功能;自主开发油藏动态三维测井软件平台LogPlus2.5,具备单井处理解释、多井地质评价、区域综合分析、钻井地质导向等功能,已实现规模化应用,成功替代进口软件;自主研制的多源数据驱动的智能压裂预测系统,可进行产量、产能和经济多目标优化,实现主压裂泵与辅助设备的远程集中监测与控制。

高端技术装备的研制与应用推动了中国石化石油工程技术能力的整体升级,助推中国石化深地系列技术跨入世界前列,页岩油气钻完井技术实现水平井水平段长“3000米常态—4000米成熟—5000米攻关”的目标。涪陵页岩气田与开发初期相比,平均机械钻速提高104%,钻井周期缩短59%,钻井成本降低63%。济阳多坳陷页岩油立体开发实现了从单井到井组、从3层楼到7层楼的突破。

石油工程技术及装备领域当前形势分析

在能源变革、数智转型加速演进的背景下,中国石化石油工程面临着以科技之手端牢能源饭碗的新需求。

基础需求稳定。近年来,全球油气价格保持高位震荡,随着发展中国家工业化进程的加快,全球对传统能源的需求保持强劲。我国油气产业持续发展,中国石化坚定不移推行油气行业增储上产“七年行动计划”,为石油工程技术装备提供了稳定的基础市场空间。

向自主科技创新要资源的需求更加强烈。受资源禀赋影响,我国主力油田普遍进入高含水、高采出“双高”阶段,资源品质劣质化、作业环境复杂化挑战加大,实现难动用储量效益开发,需持续深入开展石油工程技术装备攻关。

新一轮科技革命蓬勃兴起给石油工程技术装备发展带来新的机遇和挑战。随着以人工智能、大数据、量子信息、物联网、云计算、区块链、大模型为代表的新一代信息技术加速突破应用,不断涌现的突破性或颠覆性科技对石油工程技术带来前所未有的影响,既带来新增量,又催生新生产方式和新组织方式,把握新一轮科技革命机遇,提出应对挑战的对策,加速形成新质生产力,是必须要研究的现实课题。

能源加速转型拓展了石油工程的发展领域和路径。能源绿色转型加快,来自安全环保、节能减排等方面的要求正在变得越来越高,将油气开发与新能源综合开发利用相统筹,探索油气与新能源的融合发展,形成“绿色装备+绿色技术+绿色产品+绿色作业”的技术装备成为发展方向。

下一步发展方向和思路

石油工程技术装备研发将国家需求化作履职尽责的“动力源”,把“世界一流”做为奋斗的“方向标”,用精益求精的韧劲去磨炼更多高精尖的技术装备利器。

紧密结合“国之所需”,努力打造原创技术策源地。强化基础前瞻研究,提升原始创新源头供给,培育具有先发优势的关键技术和引领未来发展的前沿技术;推动石油工程与高精尖技术深度融合,研发智能新材料、智能化钻完井装备和数字孪生技术;强化技术攻关,进一步消除超深油气藏、页岩油气藏、致密油气藏、东部老油田、非常规能源、深水油气开发的工程技术瓶颈,推进15000米钻机、10000型全电动压裂装备等高端技术装备研发,高质量支撑“两深一非”资源开发。

强化科技产业协同,全力提升一体化服务能力。注重中试试验、检验能力的提升,将科学研究、质量标准、成果转化有机结合,顺畅科研成果从“实验室”走向“生产现场”的通道,推动研发—应用一体化;牢固树立“一家人、一条心、一盘棋、一起干”理念,强化地质—工程—生产运行一体化协同,构建勘探开发地质工程一体化、科研生产一体化、技术经济一体化管理模式,推动产业链价值最大化。

积极探索新能源新领域,引领绿色低碳转型发展。针对地热资源、氢能、储能、CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)等新领域新方向的需求,研发耐温、储能等技术装备,担负起实现“双碳”目标、保障国家能源安全的使命和责任。

中国石化石油工程技术装备创新将围绕油气勘探开发重大技术需求,加大重大装备、核心技术、前沿技术、颠覆技术攻关力度,跑出科技创新的加速度,研发科技硬成果,打造石油工程科技铁军,担当国家战略科技力量主力军,为保障国家能源安全、实现高水平科技自立自强、建设世界一流的中国石化作出新的更大贡献。


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