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解析石油行業如何創新性突破

   2019-10-29

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核心提示:  10月17日,2019世界石油大獎(World Oil Awards)在美國休斯敦揭曉,18個獎項涵蓋勘探、鉆探、完井等諸多

  10月17日,2019世界石油大獎(World Oil Awards)在美國休斯敦揭曉,18個獎項涵蓋勘探、鉆探、完井等諸多上游領域。來自世界10多個國家的90多個企業提交了260多項技術,最終入圍94項。世界石油大獎由《世界石油》雜志主辦,至今已持續18屆。

  今年的獲獎項目呈現出智能化、精益化、綠色化的特點,在某種程度上代表了油氣專業技術未來的創新方向。由此可見——

  智能化

  數據處理與系統優化并舉

從信息化到數字化,從數字化到智能化,映射在油氣產業領域的技術迭代過程,同時也是數據處理能力不斷提升的過程。

一方面,智能化體現在系統的數字化,側重于提供實時解決方案。數字化轉型并非局限于某單一技術的進步,而是通過對運營方式、業務模式、操作流程等各環節的重新定義,實現生產制造優化,是一項系統性工程。全球第四大油服企業威德福此次憑借ForeSite Edge系統獲得“最佳數字化轉型獎”,是世界上第一個將油氣開采人工舉升、生產優化與物聯網基礎設施相結合的系統。該系統既可以作為獨立的自動化設備安裝,也可以附加配置在客戶現有的設備上。在這兩種裝配情況下,ForeSite Edge通過實時數據和建模,調整舉升參數,自主管理機械采油系統,同時運用預測技術防范風險,減少故障停機時間,實現持續的自主生產優化。

另一方面,智能化體現在對數據的管理和應用上,通過收集、存儲和分析數據,賦予機器思考和學習的能力,使機器更“聰明”。傳感器是智能化的前提條件,如果將智能化機器比作人的身體,那么傳感器則可以視作機器的“眼睛”“耳朵”等感覺器官。在今年的參賽技術中,斯倫貝謝的IriSphere隨鉆前視技術,憑借四倍于行業標準獲得實時隨鉆數據的傳輸速度榮獲本年度“新視野創新獎”。這項新技術將電磁電阻技術應用于油氣井中,在儲層位置和厚度不確定的情況下,無需鉆先導孔即可監測鉆頭前方的地層特征,并優化取芯操作。這項技術在西澳大利亞近海的一個新區塊中取得成功實踐。該油田位于背斜區域,由不連續砂體間的粉砂巖組成,地層復雜。傳統方法通常是鉆一個先導孔,在鉆井作業時對鉆頭處或鉆頭后方的測量結果做出響應后,再進行側鉆取芯操作;而IriSphere隨鉆前視技術運用旋轉鉆具組合上的多個接收器監測電磁電阻率,繪制鉆頭前方特征圖,并利用VISION地層評價和隨鉆成像服務,深入了解井下地層特性,幫助作業者探測和量化潛在產層,準確鉆達目標層。

數據可視化是智能化數據分析的一種常用手段,以圖像的方式展現原本較為抽象的數據,使數據更為直觀、形象。今年的“最佳數據管理及應用解決方案獎”頒給了貝克休斯的SeaLytics 3.0防噴器顧問。對井控系統來說,有兩項指標較為關鍵:一是安全性,即能夠防止潛在的網絡攻擊,保證系統的穩定;二是功能性,即能夠從系統生成的數據中提取價值,實現高效管理。SeaLytics 3.0的實時數據可視化功能,取代了原有的數據記錄器,為司鉆提供了一個追蹤狀態變化、獲取報警數據的便捷操作平臺,并嵌入“云連接”,能夠檢索到從前難以查找的數據。

同時,通過提供控制系統數據訪問功能,使陸上和海上作業人員間的協作成為可能,推動決策和糾正行為的質量和速度提升,并借助雙冗余服務器,提升數據的完整性和可用性。

  精益化

  技術賦能與成本控制并行

在企業經營中,合理控制成本是企業戰略的有力支撐。如何以新技術突破產業瓶頸、以新工藝提升效益空間,成為實現精益管理、助力企業發展的加速器。

威德福以TR1P一趟式完井系統獲得了“最佳完井技術獎”,是全球首個能夠遠程激活的單趟下鉆式深水完井系統,體現出合理控制時間和人力成本的精益管理思路。

一方面,該系統減少了井筒的起下鉆次數,特別是在深水作業中的起下鉆次數,僅需單趟鉆即可安裝上部與下部的完井工具,將作業時間縮短60%,簡化了操作流程。

另一方面,TR1P系統將射頻識別技術與高級完井技術結合,無需控制管線、沖管、電纜、連續油管以及修井設備,實現了100%的無干涉作業,并且能夠遠程控制在生產井與注入井中的作業,降低了操作風險。

此外,威德福的離心噴射泵以主動優化替代被動維護,延長了平均故障間隔時間,削減了維修成本,獲得“最佳生產技術獎”。

一般情況下,許多作業公司在非常規油井鉆完井之后,傾向于使用電潛泵(ESP)清潔井筒,當油井因儲層壓力下降停止流動后,再次使用人工舉升的方式生產。然而,在洗井和早期生產階段,產液中含有的砂和其他固體將很快損壞電潛泵,并頻繁造成泵故障,需要耗費大量的時間和人力維修。但在離心噴射泵的舉升系統中,通過使用加壓流體或鋼絲來下入和取出泵,能夠實時控制注入速率、壓力和振動等生產參數,將維修時間減少了95%。

  綠色化

  經濟發展與環境效益并重

今年的世界石油大獎新增了“最佳水管理技術獎”,由HYDROZONIX公司研發的HYDROCIDE系統獲得。據主辦方介紹,國際社會已經越來越關注油田的用水管理,尤其是在油田的開采過程中,如何處理、回收和利用各種類型的含油污水,對于節約資源、保護環境具有重要的現實意義。這同樣能夠為我國開發清潔能源提供新的思路。

HYDROCIDE系統是一個集再處理與再利用于一體的開創性系統,包含收集、集中回收處理和存儲裝置,開創了處理油田采出水和返排水的自動氧化系統先河。相較于使用液體化學劑殺滅微生物,該系統所產生的臭氧,能夠在不殘留化學藥品的情況下殺死細菌。

同時,HYDROCIDE系統還是一個更經濟更高效的水處理方案。在傳統方案中,化學藥劑往往按照預定的劑量加入油水分離器中,起到滅菌的作用。這一做法的弊端是,一旦采出水的質量發生變化,后續需要添加的劑量則可能增加整個滅菌過程的成本。該系統則能夠持續監測水質,并自動根據水質變化調整劑量。

為了處理采出水,HYDROCIDE系統可以根據不同需求,被安裝在油水分離罐的上行線或下游處理位置。當安裝在上行線時,可以有效阻止分離罐中的硫化氫和細菌數量增加,使處理好的水能夠直接注入鹽水處置井,或者送往澄清池作為壓裂液回收利用。當安裝在下游時,則可以預處理采出水中的細菌、鐵和硫化物,再循環至存儲裝置。此外,該系統還能將臭氧和氧氣以氣體形態注入油水分離罐中,形成的誘導氣浮可有效幫助分離過程;而從臭氧生成系統排出的氮氣可在油水分離罐中充當保護氣體。

無獨有偶,今年的“最佳提高采收率技術獎”獲得者——沙特阿美石油公司的二氧化碳捕集、封存與EOR項目也兼具經濟性與環保性。

二氧化碳捕集和封存,是指從大型發電廠等來源捕獲廢棄的二氧化碳,并用各種方法儲存,使其不進入大氣層的過程。這種技術被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖的一種經濟可行的方法。現階段的常用方式是地質封存和海洋封存。

作為中東最大的二氧化碳捕集、封存項目,沙特阿美石油公司致力于證明將二氧化碳收集注入油層是提升采收率的有效途徑。該公司表示:“能源是人類進步的重要推動力。在應對全球氣候問題的同時,促進人類進步和經濟發展,是當今時代的重大挑戰。”他們采用了一種跨學科的方法,重點關注二氧化碳捕集與封存、二氧化碳減排以及將排放轉化為價值。每天,他們要捕集和處理在Hawiyah工廠產生的4500萬標準立方英尺的二氧化碳,并將其用管道輸送至85公里外的Uthmaniyah油田,再注入石油儲層。這些被封存的二氧化碳在保持儲層內壓力的同時,也使采收率得以提升。


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