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1.表徵頁岩含烴有效孔隙度技術助力頁岩油勘探開發

基於溶劑萃取和熱萃取的方法不能準確地測量富含油頁岩的含烴孔隙度(φHC)和表徵烴的組成成分,也無法區分孔隙中的吸附油和遊離油。表徵頁岩含烴有效孔隙度技術可有效解決上述問題。

綜合運用開放系統的程式化熱萃取、熱解、LECO總有機碳、阿基米德體積密度和氦比重計測量結果計算含油氣孔隙體積和組分,並估算其流動性。運用溶劑萃取有機質和熱萃取油的飽和烴-芳香烴-樹脂-瀝青質(SARA)分離和氣相色譜,對φHC進行組成分類,劃分為以下類別:含氣(C1-C14)孔隙,含輕質油(C6-C36)孔隙和含重質油(C32-C36+)孔隙。緩慢加熱的多坡道熱萃取可將含輕質油的孔隙度細分成四個可萃取有機質範圍:C11-C13、C12-C16、C14-C20和C17-C36。透過SARA對溶劑萃取油的分析表明,含油孔隙中含有豐富的飽和烴和芳香烴,含重質油孔隙中含有豐富的樹脂類和瀝青質。產出液中與巖芯萃取物中C15以上SARA組分的比率可用於更好地判斷φHC的潛在流動性。

應用該技術分析墨西哥灣沿岸白堊紀頁岩,含油孔隙中約30%為重油,約70%為輕質油;西加拿大沉積盆地中生代頁岩高成熟井的孔隙流體由輕質油和天然氣(80%)構成,20%的不可萃取有機質是可轉換的,低成熟井的孔隙流體由38%的輕質油和氣體構成,剩餘52%是可轉化的。有效指導了頁岩油井的勘探開發方案設計。

2.地下原位裂解降黏開採技術提高稠油開發效率

傳統開採稠油技術主要是利用蒸汽吞吐或蒸汽驅,但這類技術能耗大、效率低、成本高,導致大量稠油資源不能得到經濟有效開發。稠油地下原位裂解降黏高效開採新技術透過在儲層中注入催化劑和氫氣,實現稠油在地下發生熱解化學反應,提高了稠油開採效率,並降低稠油煉製加工成本。是一項稠油開採顛覆性的創新技術。

主要技術創新:(1)發明了專用奈米催化劑,在溫度350攝氏度、催化反應48小時,可使稠油重組分的裂解率達到51%,稠油黏度降低99.5%;(2)奈米顆粒催化劑可以透過多孔介質攜帶分佈,注入的催化劑可在注入井周圍構建一個催化床,波及範圍大,時效長;(3)飽和烴加氫發生自由基裂化,避免了烯烴(膠和沉澱前體)和芳烴分子的形成,減少了焦炭形成的可能性,所需氫氣的量僅是在煉油廠中使用的一小部分(10%~20%);(4)具有不受地質條件限制、地下轉化輕質油、高採出程度、低汙染等優點。

以北美油田現場應用為例,稠油地下原位裂解降黏高效開採新技術大大提高了稠油/瀝青開發效率,降低了開採成本。與目前廣泛使用的蒸汽輔助重力驅相比,桶稠油/瀝青油的開發成本降低了6%,且二氧化碳排放量降低了10%,具有重大實用價值。

3.高效精細油藏數值模擬技術取得重大進展

tNavigator地質建模與油藏模擬研究平臺,將GPU(圖形處理器)高效平行計算技術及智慧最佳化演算法融為一體,實現了千萬至10億網格節點的模擬,成功應用於全球油氣藏開發方案快速設計和油氣藏建模及數值模擬計算研究。

主要技術創新:(1)基於GPU的高效平行計算技術。GPU並行演算法可應用於黑油、組分、熱採和非常規油氣藏壓裂等模擬,可用於大型地質建模與數模工作流中的所有模擬計算環節;(2)建模數模一體化平臺。除具有建模與數模一體化功能外,還可採用數值模擬結果反向最佳化地質建模引數,包括構造、儲層的孔滲關係、油氣水介面、相對滲透率、斷層等;(3)智慧最佳化技術。應用智慧最佳化演算法,在一定的已有模擬結果的基礎上分析各種不確定性對模擬效果的影響,無限趨近於歷史結果進行求解計算;(4)開放Python應用程式介面。可滿足高階後處理、智慧歷史擬合、一體化工作流、生產動態自動控制等方面的定製化需求。

tNavigator與傳統建模數模技術相比,降低了人工調參的不確定性,節約了時間成本,縮減了決策週期,在全球200多家油氣公司得到廣泛應用。

4.分散式光纖聲波感測監測技術應用快速發展

分散式光纖聲波感測(DAS)技術利用光纖本身作為感測器進行訊號採集,可以部署在深井或直接埋在地下、鋪設在海底進行地震成像,在井中地震勘探、油氣藏動態監測和微地震監測等方面的應用發展迅速,憑藉高密度、全井段、高效、低成本、耐高溫高壓等優勢,成為貫穿油井全生命週期中一項重要的新興油藏監測技術。

近兩年分散式光纖聲波感測油藏監測技術應用取得創新進展:(1)多家公司研發光纖DAS採集系統,改進了應力感應靈敏度、最小取樣間距、最大傳輸距離以及生產成本等關鍵技術指標,提高了全井段觀測及成像能力,並實現商業化應用;(2)形成了光纖DAS井中VSP資料採集與複雜構造成像、井地聯合勘探、微地震監測、油氣藏動態監測、光纖DAS VSP 4D勘探等系列技術,利用分散式光纖DAS進行VSP資料採集,提高了資料解析度,獲得井中高精度成像用於油藏精細刻畫;(3)利用光纖DAS系統進行永久油藏動態監測及微地震監測,取得良好效果。

光纖DAS技術已進入實用階段,由於DAS技術具有較大的動態範圍,能夠精確測量低頻地震訊號,在VSP資料採集、井中油藏監測、微地震監測等領域應用越來越廣泛,並取得良好應用效果。光纖DAS系統雖然還存在信噪比及橫向敏感性較低等問題,但由於其高效的超高密度地面/井中地震資料採集與降低生產成本的優勢,具有良好的應用前景。

5.隨鑽聲電成像測井儀提升地質導向與地層評價精度

隨鑽聲電成像測井儀可同時提供高解析度電阻率影象、聲波影象和井徑資料,能夠對天然裂縫、斷層、成巖結核等地質資訊進行準確和可靠的解釋,最佳化完井設計;在複雜環境中提供井旁構造資訊以協助實時地質導向決策,併為地質和儲量評價提供依據。

新型TerraSphere隨鑽聲電成像測井儀由電磁波系統和超聲波系統組成。電磁波系統使用了兩個相隔180°的電極,並採用了督導電極、聚焦束設計,發射多頻高解析度電磁波脈衝兼顧泥漿和地層資訊,形成高質量高解析度的電阻率影象。超聲波系統使用4個相隔90°的超聲波感測器發射多頻超聲波脈衝,並檢測井壁產生的回聲。高頻脈衝確保超聲影象高解析度,低頻脈衝確保高比重泥漿下的超聲影象資料質量,可有效降低儀器偏心、井眼粗糙度或井徑變化等對測量結果的影響。超聲波系統有兩種測量方法:一種是傳播時間,用於計算井眼半徑;另一種是回波幅度,用於確定井壁的聲阻抗。電阻率影象可提供豐富的地質資訊,超聲影象對裂縫和井眼條件更敏感,TerraSphere儀器將這些影象物理資訊整合到一臺儀器中,特別是在油基泥漿環境下可提供詳細地質和井眼資訊。

在墨西哥灣,結合隨鑽聲電成像測井儀TerraSphere和隨鑽綜合測井儀EcoScope對低阻油層進行了評估,進而加速了墨西哥灣疊層河道砂岩儲層的解釋。

6.鑽頭導向技術實現水平井導向鑽井的新突破

常規旋轉導向鑽井系統的導向機構位於鑽頭後方,限制了造斜能力及定向井段和水平井段的導向控制。新一代鑽頭導向鑽井系統NeoSteer,將導向機構整合在鑽頭上,可提高造斜能力,精確控制井眼軌跡,顯著提高機械鑽速。

主要技術創新:(1)推靠塊置於鑽頭後,內部採用雙液壓驅動活塞,具有更大的側鑽能力;(2)內部單元採用金屬對金屬的液壓密封件,並配備高強度連線頭,以提高在全形變化率較大井段的鑽進可靠性;(3)系統具有六軸連續傾斜和方位角測量功能,可自動保持井斜和方位角測量,形成平滑的井眼軌跡,其伽馬射線測量功能可以更早地識別巖性變化,為鑽進提供實時的關鍵地層資料,實現井眼軌跡精確控制。

系統最大造斜能力達16°/30米,減少靶前距離,有利於延長儲層井段的有效長度,可以一趟鑽完成造斜段和水平段,減少起下鑽次數。能應用於多種特定岩層,已在北美多個非常規油氣田進行了超過500井次的應用,總鑽深超過120萬米。在美國SRC能源公司的DJ盆地專案中,應用12口井,平均每口井1.17趟完鑽,提速效果顯著。在該盆地, 29小時鑽穿直井段+定向段+水平段,總進尺4609.5米,平均機械鑽速159.4米/小時,創造該盆地機械鑽速最快的新紀錄。

7.長壽命導向螺桿鑽具提速降本成效顯著

在美國,為節約鑽井成本,非常規油氣水平井應用最多的導向鑽井技術是導向螺桿鑽具,使用旋轉導向技術的只佔大約30%。為延長導向螺桿鑽具的使用壽命,更好地滿足水平井一趟鑽的要求,多家公司均推出了新一代長壽命導向螺桿鑽具。

主要技術創新:(1)彎外殼具有可調角度功能;(2)鑽頭至彎外殼的距離更短,能夠提供更高的造斜率;(3)採用高效能彈性體作為定子材料;(4)傳動裝置、動力裝置和軸承等更加堅固,可承受高負載與高扭矩。新一代導向螺桿鑽具可在更大的鑽壓和排量下,輸出更大的轉速和扭矩,同時兼具更高的可靠性和更長的使用壽命,有利於提高機械鑽速,有利於實現一趟鑽,有利於降低鑽井成本。

長壽命導向螺桿鑽具現場應用實現了高速鑽進下一趟鑽進尺3000米,與傳統導向螺桿鑽具相比,水平段一趟鑽進尺增加40%,同時縮短鑽井週期40%。該技術可廣泛應用於地層相對簡單、井底溫度較低的情況,成為低油價下鑽井提質增效的適用技術。

8.LNG薄膜型儲罐技術引領儲罐大型化發展趨勢

LNG儲罐的發展方向是大型化和超大型化。目前,國內均為全容式9%Ni鋼儲罐,建設週期一般為30~34個月,投資約5億元人民幣,罐容一般為4、10、16萬立方米。LNG薄膜型儲罐技術於2015年首次認證用於陸地儲罐,持續依託MARKⅢ技術進行改進,2018年更新至MARKⅢ FLEX+。

主要技術進展:(1)系統設計基於各功能分離的原則,主要部件包括主層薄膜(1.2毫米厚不鏽鋼)、次層薄膜(0.7毫米厚複合材料,兩層玻璃纖維樹脂中含一層鋁片)及預製硬聚氨酯泡沫板;(2)主薄膜層確保液密性、氣密性,次薄膜層是第二道屏障,絕熱保護系統可將內部負荷傳遞給混凝土外罐,外罐提供結構性阻力;(3)一級薄膜在迴圈載入的情況下不出現裂紋擴充套件,改善熱影響區範圍內低溫韌性惡化現象,焊接處應力趨於零;(4)標準化預製程度較高,自動化焊接率80%以上,建設週期短;(5)罐容理論上沒有極限,且在混凝土外罐尺寸相同情況下,有效容積比9%Ni鋼全包容儲罐大10%;(6)可減少10%~35%的投資。

LNG薄膜型儲罐技術在增容、降本、省時等方面取得較大突破。目前,該技術應用於國際30餘臺儲罐,且我國首個22萬立方米薄膜型儲罐的建立就是應用了這項技術,對未來在LNG儲罐大型化和超大型化專案建設中起到引領作用。

9.塑膠廢棄物轉化為柴油的新型催化劑成功實現工業試驗

新一代加氫脫蠟催化劑HYDEX?應用於塑膠制柴油專利技術中,成功實現將塑膠廢棄物轉化為優質的低凝點柴油。

主要技術創新:(1)該技術可在超過300攝氏度的高溫下透過熱降解反應將塑膠廢棄物轉化為液態油,並利用VUCHT專利技術,將液態油進一步轉化為符合歐Ⅵ標準的高品質低凝點柴油;(2)該技術採用了新一代加氫脫蠟催化劑HYDEX?E,該催化劑可以針對長鏈正構烷烴進行選擇性加氫異構反應,顯著改進柴油等中間餾分油產品的低溫流動性。利用該催化劑生產的柴油可在零下34攝氏度的超低溫環境下保持低溫流動特性,可以滿足北極地區的耐低溫要求。HYDEX?E催化劑不僅可以提升柴油品質,還能提高柴油產量,與上一代HYDEX催化劑相比,在超低硫柴油臨氫降凝測試中,採用新一代加氫脫蠟催化劑HYDEX?E可多產柴油約4wt%。

目前,該技術已在斯洛伐克一家工廠成功實現工業試驗,計劃將該技術方案應用到一家40噸/年的低凝柴油示範工廠。由於塑膠和燃料主要源於石油和天然氣加工,因此將其中一種塑膠廢棄物轉化為優質清潔燃料,對於綠色可持續發展具有重大意義。

10.將PET聚酯酶降解為單體的新技術取得成功

全世界每年生產近5000億個PET聚酯瓶,傳統的熱機械回收再迴圈工藝無法解決彩色不透明PET聚酯瓶的回收問題,而PET聚酯酶降解單體的新技術,可以成功把彩色不透明PET聚酯瓶降解和再生。

新型酶降解技術可以生物降解所有PET聚酯廢料,將聚酯廢料、水和特製酶放在反應容器中,在65攝氏度下加熱16小時,即可將97%的PET聚酯廢料分解成單體精對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG),降解率達到90%,原聚酯瓶中新增的各種助劑和染料等都可過濾去除。將降解所得PTA和EG聚合成PET後,可重新制造成聚酯瓶,完全實現迴圈生產。

該工藝已在法國一家工廠完成了試執行,計劃2023年建成一個全面運營工廠,預計年產能20萬噸。這種新型酶降解技術被認為是有史以來第一次將PET聚酯或纖維完全降解為其合成單體的顛覆性技術,不僅有效解決塑膠等難降解材料造成的嚴重環境汙染問題,還真正開啟了向迴圈經濟的轉變。

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