1.復雜地質環境油氣勘探分析技術解決多種儲層鉆探難題
最近,一套能夠有效解決鹽下儲層等復雜地質環境鉆探難題的新型孔隙壓力和地質力學系統在美國等國家開始商業化應用。這標志著復雜地質環境油氣勘探分析技術取得突破性進展。這種完整而綜合的智能系統,能夠模擬復雜地質環境,幫助應對當前鹽下儲層、致密含氣頁巖、碳酸鹽巖和構造應力區油氣勘探鉆井面臨的諸多挑戰,使地質、物探和鉆井隊共享信息,互用工作成果,縮短整個工期,降低勘探成本,優化鉆井方案。
該系統具有明顯的技術優勢:綜合能力——地質學家能夠通過鉆前勘探分析,研究制訂鉆井計劃,工程師可以不費力地實時修正井筒穩定性模型;重要信息捕獲能力——可提供存儲、管理和分享異常地層壓力及地質力學等相關資料的數據庫,解決目前普遍無法得到和分享臨界壓力/應力等資料的難題;復雜環境適應能力——系統包含的模擬技術和鉆探最優方案可以更好地應對復雜地質環境,縮短鉆探周期,降低勘探成本,優化鉆井方案。
2005年至2007年,對該系統應對鹽層附近及鹽下勘探挑戰的能力進行了檢驗,結果證實此類創新技術具有良好的功能性、精確性和有效性。近兩年在馬來西亞和墨西哥灣海上進行了商業應用,取得了良好效果。
2.頁巖氣開采技術取得突破性進展
頁巖氣開發技術大規模商業應用,使美國頁巖氣產量短短幾年大幅度增長,年產氣量從2006年的311億立方米快速增長到2009年的900多億立方米,預測2010年頁巖氣產量將占美國天然氣總產量的13%。頁巖氣開采技術被業界認為是過去10年全球最重大的能源技術革新。
水平鉆井、多級分段壓裂和重復壓裂技術的進步大幅度提高了頁巖氣井產量:壓裂液和支撐劑——結合了超高質量泡沫技術、超輕支撐劑和支撐劑部分單層分布技術的新型水力壓裂工藝,使產量高于同條件對比井15%至60%,累積產量平均增加45%。壓裂監測——IntelliFrac技術集成了世界領先的壓裂增產技術和微震監測技術,可以使作業公司在實施增產措施的過程中監測裂縫面積,實時對壓裂作業進行控制。壓裂定位控制——Frac-Hook多分支套管壓裂技術,可以更好地定位壓裂位置,更精確地控制分支井筒,提供有選擇性的高壓壓裂能力。多級壓裂能力——FracPoint EX技術,使用投球或滑套一次起下封隔完井,在Williston油田成功完成24級裸眼封隔壓裂。
這些新技術對頁巖氣的快速開發起到了至關重要的作用,推動了美國頁巖氣產量突飛猛進,正在改變著美國天然氣供應格局,對我國頁巖氣開發具有很大的啟迪和借鑒作用。
3.油藏數值模擬能力達到十億網格節點
油藏數值模擬技術是油氣田開發的核心技術之一,是油田開發技術優化、開發決策數字化、智能化最關鍵的技術。通過油藏數值模擬重現油藏生產動態過程,已成為油田開發研究和解決油田開發實際問題的有力工具,在衡量油田開發水平、預測投資、對比油田開發方案、評價提高采收率方法等方面應用廣泛。十億網格節點模擬能力的成功實現,將數值模擬技術向前推進了一大步。
十億網格模擬技術包括:新一代非結構化并行線性求解器GigaPOWERS——快速處理和求解由結構網格和非結構網格產生的線性方程組;可升級的全分布式非結構網格——適應百萬網格到十億網格升級中分布式存儲器的計算環境。多孔介質裂縫模型和狀態方程——同時描述多種不同的孔隙體系。井管理優化系統——在預定的產量目標下將生產成本降至最低。預處理和后處理軟件系統——可以進行交互式環境模擬和自動化歷史擬合。十億網格可視化技術——通過影像和聲音更好地展示模擬結果。
沙特阿美石油公司已將十億網格模擬技術應用到巨型加瓦爾油田中,更真實地模擬了油藏和井筒中的油氣流動狀態,較準確地預測了見水時間,為開發方案的編制提供了科學依據。這種超大規模的應用和長達50年的模擬歷史,是油藏模擬的一個里程碑式進展。十億網格模擬技術可能成為巨型油田的日常應用工具,這對世界其他地區大型油田的開發模擬具有重要的現實意義。
4.雙程逆時偏移技術解決復雜條件地震成像難題
隨著油氣田勘探程度的不斷深化,鹽下油氣藏勘探日益受到關注。采用傳統的偏移方法無法圈定鹽丘邊界并對鹽下構造進行成像,逆時偏移(RTM)采用雙程波動方程,可以精確地描述波的傳播過程,利用多次波、回轉波等對陡傾角及反轉構造進行準確成像,應用目前有限的偏移方法進行復雜地質構造成像。
逆時偏移技術作為復雜條件地震成像難題的解決方案,可以在遇到復雜險峻傾斜的反射面例如鹽丘側翼構造時,克服目前偏移方法的局限性,能夠使大于70度的傾斜構造準確成像。逆時偏移技術采用雙程聲波波動方程,能夠使用偏移校正包括垂直傾斜在內的所有地質傾斜,還可以實現傾斜構造的成像并保持振幅不變。逆時偏移提供的是一種可供選擇的偏移方法:可在數據采集之前運行逆時偏移,選用適當的波場通過包括鹽下、構造傾角大于70度等復雜的速度區域,以及在邊界可能產生復雜的多次反射區域;或者在數據采集之后運行逆時偏移進行數據處理。
目前,逆時偏移技術已經在CGG、西方地球物理等幾家大型物探技術服務公司推廣應用。
5.高密度寬方位地震勘探技術實現規模應用
為了解決越來越復雜的海上油氣勘探難題,三維地震采集正朝著高覆蓋、全方位的方向發展。寬方位三維地震勘探具有解決這方面難題的能力,但受到采集成本和處理技術的約束。經過近10年的發展,寬方位采集技術已經在海上地震勘探中發揮越來越重要的作用,取得了較好的應用效果。隨著采集道數的增加,陸上寬方位角三維地震勘探也已成為可能。寬方位地震勘探在巖性和裂縫油氣藏勘探領域具有廣闊的應用前景。
國外石油公司和技術服務公司多年來一直在墨西哥灣采集寬方位角拖纜勘探數據。BP公司和Veritas公司率先在墨西哥灣進行了寬方位角拖纜地震勘探,殼牌公司也獲得了寬方位角拖纜勘探數據,BHP公司及其合作伙伴在Shenzi油田獲得了富方位角拖纜勘探數據。基于點激發和點接收的小空間采樣間隔的Q-技術采集系統逐步應用了寬方位角采集技術,陸上寬方位角采集也在中東地區得到越來越多的應用。油藏成像有限公司(RIL)在進行寬方位角地震設計與質量控制研究中開發的海上地震數據采集技術用于墨西哥灣鹽下等復雜地質構造的成像,并利用其專有技術保證了4D地震油藏監測中重復地震采集數據的精度。
6.有纜鉆桿技術突破鉆井自動化信息傳輸瓶頸
隨著鉆井自動化程度的不斷提升,實現井上和井底信息的雙向實時傳輸已經成為自動化鉆井需要解決的一個重要問題。最近幾年,有纜鉆桿技術獲得突破性進展,最大傳輸速率達到每秒5.76萬比特,比通常采用的泥漿脈沖傳輸速度快2000倍,真正實現了數據的實時傳送,滿足了鉆井自動化對信息傳輸的要求。
有纜鉆桿通過埋藏在鉆桿內壁中電纜之間的電磁感應實現鉆桿與鉆桿之間的“軟連接”,其高速數據傳輸、大容量、實時雙向通訊的特點,適用于包括欠平衡鉆井、氣體鉆井在內的任何井況下的數據傳輸。隨著傳輸數據分辨率和速度的不斷提升(有望提高到每秒10萬比特),將會更好地滿足隨鉆成像測井和隨鉆地震等新一代隨鉆測井和地層評價的要求,使鉆井作業實現高度一體化,鉆井項目實現經濟效益最大化。
有纜鉆桿遙測技術是鉆井井下數據傳輸技術的一項重大突破。截至2009年8月,鉆井過程中使用有纜鉆桿的井已達64口,總進尺19.5萬米,總纜線長度達4820米。所鉆最深井接近6350米,最高井底溫度達148攝氏度,最大井斜角98度。目前,美國國民油井Varco公司(Intelliserv)的有纜鉆桿已經投入商業應用,哈里伯頓、貝克休斯、斯侖貝謝和威德福以及殼牌公司均參與這項技術的研發和應用。有纜鉆桿遙測技術具有極好的發展前景。
7.井間電磁測井儀器研發取得新進展
為了更有效地開采成熟油田中的剩余儲量,了解井間油氣分布狀況,常規測井因探測深度有限,無法測量遠離井眼的地層中的流體分布。應用井間電磁(EM)測井技術可以在兩口相距1000米的裸眼井(或相距450米的套管井)之間探測電阻率分布情況,從而發現未波及油層。
新一代井間EM測井儀器可以在裸眼井或纖維玻璃、非磁性鉻鋼或普通磁性碳素鋼套管井中使用。EM電阻率測量系統發射器的工作頻率為5赫茲到1000赫茲,在裸眼井中產生的磁矩是前一代井間EM儀器的2倍,接收器是高度靈敏的磁力儀,能夠測量比地球靜磁場低10個數量級的磁場。地面系統間使用無線通訊,這樣能夠從同一位置對作業進行控制。在因各種限制無法進行無線傳輸的地方,可以在每口井用不同的計算機完成獨立的數據收集。發射器與接收器地面站間的無線GPS同步和通訊,使現場操作更簡便。
在裸眼井中進行的現場測試表明,新儀器的高頻測量數據(1000赫茲)能夠提供更高分辨率的井間電阻率反演圖像,在測量精度、分辨率、測井速度、現場操作效率、模擬和處理質量等方面均有很大提高。
8.過鉆頭測井系統投入商業應用
為應對復雜的測井環境及降低測井作業成本,20世紀90年代末,國外一些大油公司或服務公司開始研究過鉆頭測井系統,并于近期投入商業應用。研究表明,這種新的測井方式可以使建井成本降低9%至12%。
過鉆頭系統利用鉆柱將小直徑測井儀器通過特殊設計的PDC鉆頭傳送進入裸眼井段,完成數據采集,然后通過電纜將測量數據傳送到地面,或存儲在儀器中。在無法進行電纜測井,或在普通電纜測井風險很大的復雜井況下,可以應用這種具有高可靠性和高數據質量保障的技術完成測井作業。過鉆頭測井系統可以降低測井成本和風險,確保數據采集,多數情況下可以在最后起鉆過程中對關鍵井段進行測量,對于必須進行鉆桿傳送測井的井眼尤具價值。
過鉆頭測井系統是對電纜測井與隨鉆測井技術的重要補充。該系統已經在北海、得克薩斯等地進行了多次測試,大大節約了鉆機時間和成本,在井眼條件差的井中,獲得了高質量的地層評價數據。2008年12月,過鉆頭測井系統在得克薩斯完成首次商業應用,在目的層段采集了陣列感應、補償中子、補償密度和自然伽馬測井數據。隨著復雜結構井的增多以及井眼條件更加惡劣,過鉆頭測井系統將在測井領域發揮更大的作用。
9.非接觸式磁力斷層攝影術可有效實現管道完整性檢測
目前,多數管道完整性檢測是利用清管器根據管道的物理缺陷特性進行,為了解決某些管道難以通過清管器進行監測的問題,同時克服管道運行壓力、流量、變形以及清潔度等對檢測精度的影響,新型磁力斷層攝影檢測技術(MTM)突破了常規檢測方法,無需接觸管道,就可以通過檢測管道的磁場強度變化識別異常應力,確定管道裂縫及內外腐蝕等缺陷,比大多數傳統的無損檢測技術具有更強的管道完整性檢測能力。
在管道產生缺陷時,其應力變化使管道磁剖面圖發生畸變,MTM技術利用高靈敏度磁力計進行探測,將數據存入內存并傳輸到電腦,并用成像診斷軟件進行分析,評估每個缺陷的危險等級。在無法用清管器檢測的管線,可以應用MTM技術進行全面檢測,并可預測使用壽命;在可用清管器檢測的管線,可以更加準確地對管道進行檢測,并由用戶自行確定檢測長度。
MTM技術已經在俄羅斯、烏克蘭、阿塞拜疆、克羅地亞、敘利亞、阿根廷、哥倫比亞、委內瑞拉、美國、馬來西亞和中國應用,對于不太復雜的管道,每天可檢測30公里,目前已成功檢測管道2萬公里。MTM是一項非常有效的完整性檢測技術。
10.多產丙烯聯產己烯-1的組合技術開發成功
最近開發完成的烯烴復分解(易位)和異構化等技術,對一體化乙烯裂解裝置,采用多產丙烯、聯產己烯-1組合技術,與獨立的裂解裝置相比,可少用2%的原料石腦油,多產50%的苯產品,而價值低的裂解汽油產品只有60%,同時能耗降低13%,總投資減少6%。
新技術包括兩種異構化和復分解工藝:一種是生產丙烯用的烯烴轉化技術(OCT),另一種是生產丁烯-1用的共聚單體生產技術(CPT)。用烯烴轉化技術生產丙烯有兩個關鍵反應:一個是丁烯-1異構化生成丁烯-2,另一個是丁烯-2與乙烯復分解生成丙烯和戊烯-2。C4烯烴改質生成的副產品增加的價值通常都高于原料的價值,但遠低于丙烯的價值。
多產丙烯、聯產己烯-1組合技術的主要優點包括:能夠用一套裝置生產共聚單體丁烯-1和己烯-1,減少投資,提高可靠性,減少維修費用。用裂解裝置的C4餾分不是用聚合級乙烯來生產兩種高價值的共聚單體,能夠降低能耗、減少溫室氣體排放和提高投資回報率,對烯烴工業的發展具有重要意義。