“智”引:走进重点实验室——气举试验基地

  气举试验基地是全球最专业、最系统的气举技术研发中心,主要开展气举工艺、气举工具、基础理论和试验方法等研究。

  2011年9月,集团公司决定在吐哈油田建设气举试验基地,2016年5月通过集团公司科技管理部专家组验收。气举试验基地现拥有专利99件,承担国家级科研项目4项、集团公司级8项;获省部级成果14项,集团公司自主创新重要产品4项;研制两大类48种97个规格的气举产品;形成连续气举、间歇气举、气举排水采气等8种技术系列,具备提供气举井全生命周期完整解决方案的能力。目前,广泛应用于吐哈、青海、冀东、塔里木等10多个国内油气田,以及哈萨克斯坦等3个国家的8个油气田。

  气举试验基地着力打造高水平团队及人才,拥有享受国务院政府津贴专家3人、中央企业劳动模范1人、集团公司高级专家1人、集团公司劳动模范1人。先后获得“中央企业先进集体”“开发建设新疆奖状”等荣誉。

自主创新 支撑气举发展

  关键核心技术是国之重器。自主创新是后来居上、跨越发展的根本途径。

  近年来,气举试验基地作为中国石油气举特色技术研发、创新成果转化和对外合作交流平台,坚持技术创新驱动企业发展战略,从产品引进、“输血”起步,到自主创新、“造血”立身,对标国际,服务国内外市场,完成气举采油技术国产化、自主化的嬗变,打造了中国石油自主气举技术研发中心和气举试验基地,为国内外油气田高效开采、低成本开发提供了有力的技术保障。

  气举采油是舶来品,在国外已有200多年的历史。吐哈气举采油技术是1991年吐哈油田开发会战初期按照“两新两高”技术战略进行技术引进、研究和实施的。近30年来,从模仿应用到自主创新,从依靠进口到全部国产化,从仅依靠技术服务到凭借精益求精的技术和优良超值服务形成集团公司重大标志性品牌技术,吐哈气举走出了一条自主创新、超越自我、追求卓越的发展之路,形成一整套涵盖气举采油方案、配套工具设备研发和采油工艺等气举采油工艺全过程的重大标志性品牌技术系列——吐哈气举技术。

  在气举工具上,研制出覆盖所有油井规范的系列气举完井工具和钢丝作业工具。在适应井况上,从浅井、直井向斜井、深井、复杂井延伸,可满足高含硫、高含二氧化碳、高矿化度等复杂井采油需求。

  在工艺技术上,“吐哈气举”从“干气气举”发展到“湿气气举”,从连续气举发展到间歇气举、柱塞气举,从本井气气举发展到邻井气气举,从气举采油发展到气井排水采气,从单一技术发展到与其他工艺融合创新形成气举诱喷、气举快速返排、套管气助流举升、压裂气举返排投产一体化管柱等技术序列。

  同时,气举试验基地建成集理论研究、产品研发、人员培训等功能为一体的六大气举试验平台,包括国内唯一的气举全过程工艺模拟试验平台、与长江大学共建的多相流研究试验平台。

  创新一项技术,赢得一片市场。吐哈气举矢志不渝铸造特色品牌,实现了中国石油在气举技术领域的自主,不断解决各油田开发难题和实现技术瓶颈的突破。针对哈萨克斯坦让那若尔油田腐蚀性气藏,在国内难以找到完全适合美国防腐协会标准材料的情况下,在入驻哈国市场的前5年,技术人员成功研发了以整体锻造投捞式气举偏心工作筒为核心的防腐蚀系列工具,形成了气举优化设计、气举采油工程方案编制、优化配气等技术系列,打破了油田气举采油技术应用瓶颈,实现了腐蚀性流体中气举采油技术的“落地生根”。在冀东南堡油田,攻关大斜度井气举技术,建成了中国石油滩海大斜度井气举采油示范基地。冀东南堡1-3号人工岛133口气举井,单井平均增产31.3%,累计产油120万吨。

  目前,吐哈气举技术已应用到中国石油冀东、青海,中国石化涪陵等10多个国内油田,以及哈萨克斯坦等3个国家的8个油气田,服务全球1000余口井,年产原油830万吨、天然气11.6亿立方米。

  激烈的市场竞争,催生技术的提档升级。未来,吐哈气举将借力“智慧油田”快车道,着力打造具有气举生产远程实时监控、故障预警、系统优化等功能的全球智能化气举平台。这既是吐哈气举走向未来的有效途径,也是助力吐哈气举技术奋力突围的源头活水。

  专家点评

锲而不舍 打造中国气举技术品牌

中国石油勘探开发研究院采油气工程首席技术专家 熊春明

  气举试验基地以支撑油气田开发为己任,以满足实际生产需求为导向,坚持自主创新、研用相结合,推动了我国气举新方法、新工具、新工艺、新技术的快速发展,实现了气举采油、排水采气、压裂—气举一体化等多项技术,工具从无到有、从常到优的发展,打造了一批具有自主知识产权的气举技术和工具,起草了气举采油工艺技术行业标准,制作了GLTT气举技术有形化产品,叫响了中国石油气举技术品牌。

  气举试验基地配套建成了完善的试验平台,为提升研发能力和技术水平提供了基础手段。气举技术整体上达到国际先进水平,在国际13项成熟技术中我们拥有10项,技术系列基本完善;工具种类比较完备,部分工具还占有优势;配套硬件设施达到国际先进水平,具备完整的试验条件。同时,制定了2项行标、12项企标,涉及较全,可满足应用需求。但与全球知名的气举服务公司相比,我们在气举软件和市场占有率方面还存在较大差距,有待进一步提高。目前还没有自主知识产权的气举设计软件,在全球40个气举技术应用区块中,我们仅占6个。

  智能化是油气田发展的趋势,天然气将得到大力发展,低渗透致密油田注气提高采收率将在国内原油稳产中发挥重要作用。气举技术在这些领域将大有可为。气举试验基地将按照“需求促创新、创新增效益”的发展思路,找准定位,明确方向,细化方案,锲而不舍,充分发挥气举试验基地的作用,打造一流的研发和服务团队,完善拓展气举技术序列,特别是在智慧气举、气举专业软件、非常规天然气开采等方面获得新突破,实现“油气并举”,打造“智慧气举”油田。

  亮点技术

  气举全过程试验模拟系统

  以气举工艺模拟试验、气举阀特性试验、工具性能检测试验为核心的气举全过程试验模拟系统,配套光纤动态检测、数据远传控制、数据检测及处理装置,可实现直井、大斜度井的各类气举采油工艺研究和模拟试验,精确掌握气举生产各项动态工艺参数,是全球唯一能够真实模拟各类气举工艺全过程的试验系统。

  大斜度井连续气举采油技术

  通过建立大斜度井流入流出动态模型,形成适应大斜度井特有的改进型Fetkovich、IPR方程及JPI温度模型,精确度大于90%;研发了以Y455-115封隔器及配套坐封、密封插管、打捞工具为核心的大斜度井配套完井工具;在大斜度井上首次引入变压差设计方法,加大了油井注气深度,提高了油井产能的发挥率。

  气举及措施作业一体化技术

  将气举技术与压裂、酸化、射孔等工艺相结合,施工结束后不动管柱实现入井液的快速排出,可显著提高入井液返排率,缩短排液时间,减少油层伤害,提高油井措施效果。

  腐蚀性油藏气举采油技术

  自主研发与60.3毫米、73毫米、89毫米、114.3毫米油管配套的系列防硫化氢气举工作筒,在结构设计、选材、加工工艺等方面进行创新,采用整体锻造式结构设计,大大提高了工具抗硫化氢腐蚀能力,产品结构设计属国内首创。

  气举排水采气技术

  利用气举技术排出井底积液,恢复气井正常生产,提高产量。技术包含连续气举排水采气和间歇气举排水采气,通过建立不定产量抗干扰气举诱喷布阀、连续气举排液布阀、载荷系数间歇气举等设计方法,配套可投捞式带压作业气举管柱、固定式气举排液管柱、间歇气举井下管柱及地面控制装备,实现气井全生命周期管理。

  智能气举技术

  利用对地面油压、套压及注气量等参数的实时监控,计算得出气举阀工作状态,通过控制注气速率、油压、套压等参数优化产量,实现油田效益最大化。这项技术具有远程监控、故障预警、智能实时诊断及智能系统优化等功能,整体达到国际先进水平。

  气举系列产品

  形成涵盖气举完井、钢丝作业两大类48种97个规格的气举产品,可适应60.3毫米至114.3毫米油管、139.7毫米至244.5毫米套管,承压等级为35兆帕至105兆帕。可满足气举采油、气举排液、措施增产作业、钢丝作业投捞等不同工艺的需求。

  创新感悟

构建“智慧”平台 实现气举技术智能升级

智能气举技术攻关团队

  随着我国数字化、智能化水平的提高,智能采油技术进展迅速,展现了良好的应用前景。油田也正从数字化向物联化和智能化过渡与转型。相对于机械采油,气举采油管理方便,更易实现智能化。

  智能气举技术是我们自主研发的管控一体化的智能物联网平台,主要目的是针对整体气举生产系统实现远程监控、故障预警、智能实时诊断、智能系统优化等,最终打造“智慧气举”油田。为此,我们经过3年研发,成功搭建了气举采油物联网平台,完成了室内调试,并在哈萨克斯坦让那若尔油田的两口井进行先导性试验,结合间歇气举工艺,实现了现场数据远传及远程控制,控制响应精度100%,响应时间5秒钟,平均单井增产1.4倍,节气33%。

  与此同时,我们也深刻认识到,距离气举采油物联网技术的商业化应用还有一定距离。因此,我们在紧抓核心算法的同时,开启院校、企业合作开发模式,采用标准化集成,加快研发进度,力争在5年时间内实现气举采油物联网平台商业化应用,达到国际先进水平。

  技术应用

  1993年,在吐哈油田鄯善和丘陵区块开展气举试验,截至2006年,连续气举技术在吐哈应用规模达60口,累计应用326井次, 单井日均增油21.5吨, 实现了低渗透油田低成本高速、高效开发。2013年,柱塞气举排水采气技术在吐哈油田应用23口井,单井日均增产3100立方米,增产率60%,节约投资1200万元。

  1999年,气举排水采气技术在青海南翼山累计应用12口井,最大气举排水量250立方米/日,最大产气量达19万立方米/日。2009年至今,在涩北、南八仙、东坪等气田开展气举排水采气,应用43口井,日均产气1.2万立方米,成功率100%,恢复气井自喷。2016年,参与编制涩北气田集中增压气举实施方案,开展先导试验22口井,日增气12.6万立方米。

  2001年,在哈萨克斯坦让那若尔油田成功开展气举采油先导性试验,形成低压储层腐蚀性气源连续气举采油技术,管柱平均寿命9年,最长13年,建成世界陆上单个油藏规模最大的气举整装油田。目前,气举井532口,年产油200万吨,气举累计增产油530万吨。

  2003年,气举快速返排技术在中国石化塔河油田开始应用,累计805井次,最高施工压力105兆帕,排液周期平均缩短6.5天,返排率提高48%,单井日均产量增加55吨。

  2009年,在冀东油田南堡1-3人工岛应用,共计133口,最大举升高度3343米,管柱下入最大井斜78.81度,单井平均增产率31.27%,建成中国石油滩海大斜度井气举采油示范基地。


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