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打通海上智慧油田的“信息大動脈”

   2023-06-21 中國經濟網

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核心提示: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理兼總工程師(鉆完井)李中松了一口氣。李中牽

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“海上油氣井在線監控關鍵技術研究”近日通過驗收,成果獲得專家組高度肯定。1000多個日夜的鏖戰終于有了階段性成果。

從無到有,李中團隊系統構建海上油井高精度、高密度、多維度一體化監測和控制理論體系,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年多的攻關路,李中在接受科技日報記者采訪時感慨:“創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“老兵”李中的夙愿。

“來到中海油研究總院后,我在黨建調研中詳細摸了摸底,發現我們團隊在數字化、智能化方面的基礎很好,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,油氣開發的“甜點”越來越少,剩下的多是“殘渣”,如何千方百計提質增效,實現精細化管理,盡可能將這些“殘渣”吃干凈,是擺在油氣開發者面前的課題。

“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。

智能化的基礎是數據。海上智慧油田的建設,需要豐富的井下監測數據作為支撐。獲取井下數據的技術開發成為研究團隊的第一道難關。

眾所周知,海上油氣田開發最大的痛點是作業成本太高“我們不可能像陸上油田開發那樣,頻繁測井測試作業,太費錢了。”李中說。

如何充分利用現有的井筒條件,獲取盡可能多的油氣藏數據?井下監測就像是一位“老中醫”給油藏和井筒“號脈”,脈要號得準,監測工具的精度和可靠性是關鍵。

“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,而且無法實現多點監測。”中海油研究總院鉆井工程師李夢博說。

研究團隊將視線轉移到光纖監測技術。光纖技術確實可實現多點分布式監測,但對于海上油田井下監測來說,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,帶領團隊攻克多項關鍵核心技術,叩開了南海油氣寶藏的大門。

光纖監測在國內橋梁隧道已有較多應用,為什么在油井中應用得不太好?帶著這個問題,李中和團隊走遍了大江南北。

向專家請教光纖傳感的機理、到光纖制棒企業了解光纖拉絲制備的工藝、赴光纜成纜廠家調研光纜制纜的工序、去南海西江油田了解國外公司井下監測控制產品的使用情況……最終,研究團隊提出飛秒陣列光纖光柵監測的思路,這在油井監測領域是首次。

歷時一年半,研究團隊拿出可行性方案,立項順利通過。

給光纖“穿上防護服”

方案確定后,研究團隊迅速搭建了井下油氣水環境和高溫高壓條件的測試裝置。

“初期的測試結果給了我們當頭一棒。”李中說,按照常規的光纖裸纖測試,無法適應井下高溫環境,幾個小時后損耗迅速達到飽和,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構的保護,僅對裸纖測試無法準確模擬光纜在井下環境工作的實際情況,需要給光纖“穿上防護服”后再進行測試。

“必須迅速調整方案,國外和陸上的經驗都可以借鑒,但我們還是要走出適合中國海上油田的自主創新之路。”李中說。

他鼓勵團隊開拓思路,大膽設想。

他將黨建和研發相結合,在黨建調研的時候,以黨的先進性為切口,讓各個支部“亮家底”,談想法,調動整個團隊的積極性。

在集思廣益后,研究團隊開始了新一輪的分析、測試、改進,挑選各種纖芯、涂層、纜皮材料,分析不同的光柵指標對傳感的影響。

在上千組實驗和測試后,他們終于找到適合井下特殊環境的光纖“防護服”,完成了海上油井高精度、高密度通感一體的光纖監測系統方案和工程樣機,實現了高精度分布式溫度、壓力、聲波監測,建立了油井光纜可靠性的評價體系和評價標準,填補了海上油井監測的空白。

目前,這套監測系統已在山西臨興氣田應用,為油田的生產作業優化提供大量的數據支撐。

遙控井下“水龍頭”

數據有了,如何根據數據控制現場作業?

“井下智能滑套是一個關鍵部件。”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遠程控制,是構建海上智慧油田閉環的最后一個環節。

石油和水相伴相生。在一個油層中,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,通常需要停產檢修,把水的出口堵死,才能保證采油作業繼續順利進行。

而智能滑套相當于一個“水龍頭”。一旦它監測到油層某個位置見水或有見水的趨勢,就可以擰轉這個位置的“水龍頭”,讓其減小水的流出,促進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,現階段電控不適合用于井下的永久監控,但是常規液控方案對于多層控制需要下入多條液控管線,也不利于現場作業。”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,實現井下多儲層的注采在線智能調控”。

一條液壓管線實現井下多層控制?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勢和更為簡單的管柱結構。

經過數次方案優化,最終的智能滑套產品在陸上成功進行入井測試。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致的高昂作業費用,為生產動態優化和油藏精細化管理提供支撐。

沒有停歇,李中立刻帶領團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,我們要不斷總結完善,加大推廣應用力度,讓海上智慧油田的‘信息大動脈’更暢通,給出海洋油氣開發增儲上產的‘良方’。”(科技日報 記者 操秀英)



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