看到專家組“同意通過驗收”的意見后,中海油研究總院副總經(jīng)理兼總工程師(鉆完井)李中松了一口氣。
李中牽頭的“海上油氣井在線監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究”近日通過驗收,成果獲得專家組高度肯定。1000多個日夜的鏖戰(zhàn)終于有了階段性成果。
從無到有,李中團(tuán)隊系統(tǒng)構(gòu)建海上油井高精度、高密度、多維度一體化監(jiān)測和控制理論體系,提出自主的測量、傳輸、控制一體化解決方案,打通海上智慧油田的“信息大動脈”。
回首3年多的攻關(guān)路,李中在接受科技日報記者采訪時感慨:“創(chuàng)新就是解決一個又一個問題,不斷‘升級打怪’的過程。”
找到給油井“號脈”的良方
打造一個智慧油井,是在一線工作27年的海洋石油開發(fā)“老兵”李中的夙愿。
“來到中海油研究總院后,我在黨建調(diào)研中詳細(xì)摸了摸底,發(fā)現(xiàn)我們團(tuán)隊在數(shù)字化、智能化方面的基礎(chǔ)很好,就下定決心去做這件事。”李中回憶。
這也確是一件不得不做的事。
如今,油氣開發(fā)的“甜點”越來越少,剩下的多是“殘渣”,如何千方百計提質(zhì)增效,實現(xiàn)精細(xì)化管理,盡可能將這些“殘渣”吃干凈,是擺在油氣開發(fā)者面前的課題。
“對于我們這樣一個石油資源貧乏的國家來說,更是如此。”李中說。
萬事開頭難。
智能化的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)。海上智慧油田的建設(shè),需要豐富的井下監(jiān)測數(shù)據(jù)作為支撐。獲取井下數(shù)據(jù)的技術(shù)開發(fā)成為研究團(tuán)隊的第一道難關(guān)。
眾所周知,海上油氣田開發(fā)最大的痛點是作業(yè)成本太高“我們不可能像陸上油田開發(fā)那樣,頻繁測井測試作業(yè),太費錢了。”李中說。
如何充分利用現(xiàn)有的井筒條件,獲取盡可能多的油氣藏數(shù)據(jù)?井下監(jiān)測就像是一位“老中醫(yī)”給油藏和井筒“號脈”,脈要號得準(zhǔn),監(jiān)測工具的精度和可靠性是關(guān)鍵。
“最開始我們采用的是單點電子式溫度壓力計,但它們的可靠性在高溫高壓下迅速降低,往往不到一年就壞了,而且無法實現(xiàn)多點監(jiān)測。”中海油研究總院鉆井工程師李夢博說。
研究團(tuán)隊將視線轉(zhuǎn)移到光纖監(jiān)測技術(shù)。光纖技術(shù)確實可實現(xiàn)多點分布式監(jiān)測,但對于海上油田井下監(jiān)測來說,它的精度又過低。
怎么辦?
從基層油田一路走來的李中有股死磕到底的韌勁兒。此前,他就是靠著這股勁,帶領(lǐng)團(tuán)隊攻克多項關(guān)鍵核心技術(shù),叩開了南海油氣寶藏的大門。
光纖監(jiān)測在國內(nèi)橋梁隧道已有較多應(yīng)用,為什么在油井中應(yīng)用得不太好?帶著這個問題,李中和團(tuán)隊走遍了大江南北。
向?qū)<艺埥坦饫w傳感的機理、到光纖制棒企業(yè)了解光纖拉絲制備的工藝、赴光纜成纜廠家調(diào)研光纜制纜的工序、去南海西江油田了解國外公司井下監(jiān)測控制產(chǎn)品的使用情況……最終,研究團(tuán)隊提出飛秒陣列光纖光柵監(jiān)測的思路,這在油井監(jiān)測領(lǐng)域是首次。
歷時一年半,研究團(tuán)隊拿出可行性方案,立項順利通過。
給光纖“穿上防護(hù)服”
方案確定后,研究團(tuán)隊迅速搭建了井下油氣水環(huán)境和高溫高壓條件的測試裝置。
“初期的測試結(jié)果給了我們當(dāng)頭一棒。”李中說,按照常規(guī)的光纖裸纖測試,無法適應(yīng)井下高溫環(huán)境,幾個小時后損耗迅速達(dá)到飽和,根本無法在油井中長期使用。
油井光纖通常有光纖涂層和光纜結(jié)構(gòu)的保護(hù),僅對裸纖測試無法準(zhǔn)確模擬光纜在井下環(huán)境工作的實際情況,需要給光纖“穿上防護(hù)服”后再進(jìn)行測試。
“必須迅速調(diào)整方案,國外和陸上的經(jīng)驗都可以借鑒,但我們還是要走出適合中國海上油田的自主創(chuàng)新之路。”李中說。
他鼓勵團(tuán)隊開拓思路,大膽設(shè)想。
他將黨建和研發(fā)相結(jié)合,在黨建調(diào)研的時候,以黨的先進(jìn)性為切口,讓各個支部“亮家底”,談想法,調(diào)動整個團(tuán)隊的積極性。
在集思廣益后,研究團(tuán)隊開始了新一輪的分析、測試、改進(jìn),挑選各種纖芯、涂層、纜皮材料,分析不同的光柵指標(biāo)對傳感的影響。
在上千組實驗和測試后,他們終于找到適合井下特殊環(huán)境的光纖“防護(hù)服”,完成了海上油井高精度、高密度通感一體的光纖監(jiān)測系統(tǒng)方案和工程樣機,實現(xiàn)了高精度分布式溫度、壓力、聲波監(jiān)測,建立了油井光纜可靠性的評價體系和評價標(biāo)準(zhǔn),填補了海上油井監(jiān)測的空白。
目前,這套監(jiān)測系統(tǒng)已在山西臨興氣田應(yīng)用,為油田的生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化提供大量的數(shù)據(jù)支撐。
遙控井下“水龍頭”
數(shù)據(jù)有了,如何根據(jù)數(shù)據(jù)控制現(xiàn)場作業(yè)?
“井下智能滑套是一個關(guān)鍵部件。”中海油研究總院完井工程師盛磊祥說,智能滑套可在不動管柱的條件下實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,是構(gòu)建海上智慧油田閉環(huán)的最后一個環(huán)節(jié)。
石油和水相伴相生。在一個油層中,水的黏度低于油的黏度,流動速度快,一旦井筒見水,那么開采出來的大部分就是水。此前遇到這種情況時,通常需要停產(chǎn)檢修,把水的出口堵死,才能保證采油作業(yè)繼續(xù)順利進(jìn)行。
而智能滑套相當(dāng)于一個“水龍頭”。一旦它監(jiān)測到油層某個位置見水或有見水的趨勢,就可以擰轉(zhuǎn)這個位置的“水龍頭”,讓其減小水的流出,促進(jìn)油層其他位置原油的流動。但其難點在于如何簡單可靠地控制智能滑套。
“我們考慮過電力控制的方案,但電子元器件在高溫高壓條件下可靠性會迅速降低,現(xiàn)階段電控不適合用于井下的永久監(jiān)控,但是常規(guī)液控方案對于多層控制需要下入多條液控管線,也不利于現(xiàn)場作業(yè)。”李中提出,還是把研究方向定在可靠性更高的液壓控制,“可以考慮用1條液壓管線,實現(xiàn)井下多儲層的注采在線智能調(diào)控”。
一條液壓管線實現(xiàn)井下多層控制?這又是一個沒有人嘗試過的方案,這個方案集成了液壓的可靠性優(yōu)勢和更為簡單的管柱結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過數(shù)次方案優(yōu)化,最終的智能滑套產(chǎn)品在陸上成功進(jìn)行入井測試。目前,智能滑套已用于中海油多個油田,削減了用鉆井船修井導(dǎo)致的高昂作業(yè)費用,為生產(chǎn)動態(tài)優(yōu)化和油藏精細(xì)化管理提供支撐。
沒有停歇,李中立刻帶領(lǐng)團(tuán)隊開展二期的項目籌備和方案制定。“項目的驗收只是萬里長征的第一步,我們要不斷總結(jié)完善,加大推廣應(yīng)用力度,讓海上智慧油田的‘信息大動脈’更暢通,給出海洋油氣開發(fā)增儲上產(chǎn)的‘良方’。”(來源:科技日報 記者 操秀英)
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