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1.深水鹽下油氣地質(zhì)勘探理論技術(shù)應(yīng)用取得重要進(jìn)展
隨著深水鹽下油氣地質(zhì)勘探理論技術(shù)的不斷創(chuàng)新與應(yīng)用,世界鹽下油氣勘探取得突破性進(jìn)展,分別在巴西海域、墨西哥灣等地區(qū)都發(fā)現(xiàn)鹽下油氣藏,特別是近期在巴西海上桑托斯盆地鹽下相繼獲得一系列重大油氣發(fā)現(xiàn),引起業(yè)界的高度關(guān)注。鹽下層系作為油氣資源儲(chǔ)藏非常重要的一個(gè)領(lǐng)域,顯示出良好的勘探前景,正在成為世界油氣勘探的新熱點(diǎn)。
深水鹽下油氣地質(zhì)勘探理論技術(shù)的快速發(fā)展,深化了對(duì)鹽下油氣成藏條件和油氣分布規(guī)律的認(rèn)識(shí),改善了深水鹽下油氣勘探效果,為取得勘探突破奠定了基礎(chǔ)。近幾年獲得多項(xiàng)地質(zhì)勘探研究成果和認(rèn)識(shí),主要體現(xiàn)在:
(1)發(fā)展了鹽下儲(chǔ)層識(shí)別、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)技術(shù),提出鹽下油氣以碳酸鹽巖和生物礁儲(chǔ)層為主,明確了圈閉類型以生物礁建造和背斜構(gòu)造為主,為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)油氣分布和部署勘探戰(zhàn)略奠定了基礎(chǔ);
(2)采用先進(jìn)的鹽下地震成像等技術(shù),有助于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)巖相模式與儲(chǔ)層的非均質(zhì)性以及確定圈閉的形態(tài)、規(guī)模與埋深,通過研究形成一套鹽下碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)配套技術(shù);
(3)地震勘探技術(shù)的發(fā)展及三維模擬技術(shù)的普遍應(yīng)用,極大地推動(dòng)了鹽構(gòu)造研究的進(jìn)程,通過模擬可以恢復(fù)鹽構(gòu)造發(fā)育過程和空間變化,對(duì)鹽構(gòu)造的勘探及地質(zhì)解釋具有重要指導(dǎo)作用;
(4)通過解析鹽構(gòu)造演化過程,進(jìn)一步掌握了鹽膏層蠕變規(guī)律,建立了蠕動(dòng)壓力預(yù)測(cè)方法,提高了評(píng)價(jià)鹽下油氣成藏條件的準(zhǔn)確性。
在深水鹽下油氣地質(zhì)勘探理論技術(shù)的指導(dǎo)下,近期全球深水鹽下油氣勘探獲得多個(gè)重大發(fā)現(xiàn),特別是巴西發(fā)現(xiàn)的Tupi油氣田是2007年全球最引人注目的油氣發(fā)現(xiàn),初步估計(jì)可采儲(chǔ)量可達(dá)50億至80億桶油當(dāng)量。
2.北極地區(qū)油氣資源評(píng)價(jià)獲突破性進(jìn)展
北極是一個(gè)資源非常豐富、資料十分匱乏、地質(zhì)條件極其復(fù)雜、環(huán)境敏感度特別高的地區(qū)。為了更好地了解該地區(qū)石油資源情況,美國地質(zhì)調(diào)查局采用統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法,和多家國際機(jī)構(gòu)一道,用4年時(shí)間對(duì)北極地區(qū)待發(fā)現(xiàn)石油資源進(jìn)行了全面、系統(tǒng)、客觀的地質(zhì)分析和研究,并于2008年7月公開披露了整個(gè)北極地區(qū)石油資源評(píng)價(jià)結(jié)果,標(biāo)志著北極區(qū)首次系統(tǒng)油氣資源評(píng)價(jià)工作取得突破性進(jìn)展,也表明這套評(píng)價(jià)方法對(duì)于很多勘探條件困難新區(qū)的油氣資源評(píng)估具有重要的參考價(jià)值。
評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,在北極圈以北地區(qū)25個(gè)最具油氣潛力的地質(zhì)區(qū),共計(jì)擁有900億桶待發(fā)現(xiàn)的技術(shù)可采石油、1670萬億立方英尺待發(fā)現(xiàn)的技術(shù)可采天然氣和440億桶技術(shù)可采天然氣液。它們分別占世界待發(fā)現(xiàn)石油、天然氣和天然氣液的13%、30%和20%,合計(jì)占世界待發(fā)現(xiàn)技術(shù)可采資源總量的22%。在這些資源中,估計(jì)有84%位于海上,多半待發(fā)現(xiàn)的石油資源僅局限在阿拉斯加極地、美亞盆地和東格林蘭裂谷盆地。廣闊的北極大陸架可能是地球上最大的尚未開發(fā)的石油儲(chǔ)藏地。按目前全世界每天大約8640萬桶原油需求量計(jì)算,北極蘊(yùn)含的石油儲(chǔ)量能夠滿足全球3年的供應(yīng)。
3.重油就地改質(zhì)開發(fā)技術(shù)礦場(chǎng)試驗(yàn)獲突破性進(jìn)展
重油就地改質(zhì)是對(duì)重油開發(fā)方式的革命性轉(zhuǎn)變,多年來國際石油界一直在探索有效的重油就地改質(zhì)方法,但僅限于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。電加熱器就地改質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得成功,直井水平井結(jié)合火燒油層(THAI)/催化改質(zhì)(CAPRI)井首次投產(chǎn),為重油就地改質(zhì)技術(shù)帶來突破性進(jìn)展。電加熱器就地改質(zhì)是通過在地層鉆若干口距離很近的水平井,其中一些插入加熱器,另一些用來生產(chǎn)和監(jiān)測(cè)。經(jīng)過一段時(shí)間,加熱器慢慢將重油加熱。隨著溫度升高,重油開始發(fā)生裂解,焦炭留在地下,輕油從生產(chǎn)井采出。應(yīng)用該技術(shù)在加拿大阿爾伯達(dá)西北和平河油砂礦區(qū)成功進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗(yàn),10萬桶黑色半固體狀油砂改質(zhì)成30度至49度API的輕油。盡管應(yīng)用規(guī)模還不是很大,但該技術(shù)有可能成為徹底改變重油開采局面的“游戲變革者”。
THAI/ CAPRI是將THAI的熱裂解效應(yīng)和CAPRI的催化裂解效應(yīng)相結(jié)合的就地改質(zhì)技術(shù)。其中THAI技術(shù)是一項(xiàng)通過采用垂直注入井和水平生產(chǎn)井的布井方式來提高火燒油層采收率的新技術(shù)。在阿爾伯達(dá)Whitesands油砂項(xiàng)目的三對(duì)THAI試驗(yàn)井取得成功的基礎(chǔ)上,在生產(chǎn)井水平井段安裝了兩個(gè)同心割縫襯管,之間放置了活性催化劑床。這樣,產(chǎn)出油先是經(jīng)過THAI的熱裂解,然后又經(jīng)過CAPRI催化裂解。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中,除了THAI技術(shù)的改質(zhì)效果外,CAPRI技術(shù)成功改質(zhì)了API度為7度的原油。在油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,2008年6月完鉆的試驗(yàn)井8月開始注空氣和采油,至今正在連續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)出油已經(jīng)由8度API改質(zhì)到11.5度API。
4.高含水油田改善水驅(qū)新技術(shù)取得重要進(jìn)展
針對(duì)世界上大量的已注水和水淹后油藏的深化開發(fā),摸清剩余油的空間分布,有的放矢地開采剩余油成為關(guān)鍵。以極大觸及儲(chǔ)層井(ERC)為代表的八項(xiàng)新技術(shù)將成為未來20年的關(guān)鍵技術(shù):
(1)極大觸及儲(chǔ)層(ERC)的鉆井技術(shù);
(2)水平分支井流入量靈巧控制技術(shù);
(3)油田智能化全自控開發(fā)技術(shù);
(4)井下儲(chǔ)層流態(tài)無源地震監(jiān)測(cè)技術(shù);
(5)儲(chǔ)層千兆級(jí)網(wǎng)格模擬技術(shù);
(6)注入流體隨機(jī)變性技術(shù);
(7)仿生井技術(shù);
(8)可深入儲(chǔ)層的納米級(jí)偵測(cè)技術(shù)。
目前正在積極研發(fā)ERC井和仿生井,其大部分要素已經(jīng)實(shí)現(xiàn),如井下智能控制閥可以封堵特定分支,井下監(jiān)測(cè)和地面控制裝置可以實(shí)時(shí)分析流體特性。多家石油公司和服務(wù)公司研發(fā)的應(yīng)用液壓或電力系統(tǒng)的流量控制技術(shù)已經(jīng)取得成功并廣泛應(yīng)用,正在向智能化方向邁進(jìn)。各大石油公司正在著力研發(fā)和推廣的數(shù)字油田技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)油田的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為實(shí)現(xiàn)能“自動(dòng)運(yùn)行”的全自控油田奠定了基礎(chǔ)。技術(shù)服務(wù)公司正在將無源微震技術(shù)推向商業(yè)化應(yīng)用。已經(jīng)攻克千兆網(wǎng)格模擬器的核心技術(shù),并實(shí)現(xiàn)700兆網(wǎng)格的數(shù)值模擬。注入流體自變性技術(shù)已經(jīng)取得初步進(jìn)展,今后的研發(fā)重點(diǎn)是使其適應(yīng)更廣泛的油田條件。油藏納米偵測(cè)儀已經(jīng)研發(fā)成功并通過首次可行性測(cè)試,解決了偵測(cè)儀在地下“旅行”必須要滿足的尺寸、濃度、化學(xué)性質(zhì)等關(guān)鍵指標(biāo)。
5.隨鉆地震技術(shù)在精確高效低成本勘探鉆井方面發(fā)揮重要作用
隨鉆地震技術(shù)(SWD)是一種根據(jù)深度和地震旅行時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤確定井眼軌跡的新方法,主要用于鉆井過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)為鉆井工程師提供取心、下套管點(diǎn)、預(yù)防鉆井危害及確定過壓帶等相關(guān)信息。隨著SWD的不斷發(fā)展、成熟,作為一種新的低成本的勘探手段,在為油田開發(fā)或儲(chǔ)層描述提供更加翔實(shí)和有效的補(bǔ)充信息方面發(fā)揮著越來越重要的作用,近年來在世界范圍內(nèi)得到較快的發(fā)展,尤其現(xiàn)階段對(duì)于國內(nèi)大力發(fā)展水平井開發(fā)薄產(chǎn)層能更好地發(fā)揮精確導(dǎo)向作用。
SWD測(cè)量完全是在鉆進(jìn)過程中進(jìn)行的,對(duì)鉆井幾乎沒有干擾,其本身成本很低,如能正確使用可大大降低鉆井成本,并能保證鉆井安全。如果把檢波器或檢波器排列置于地表或近地表,則其實(shí)質(zhì)是一種逆VSP(垂直地震剖面),有人稱之為隨鉆VSP或隨鉆逆VSP;如果把檢波器排列置于相鄰的井中,則其實(shí)質(zhì)是一種井間地震測(cè)量,也可稱之為隨鉆井間地震。SWD通過兩種方式應(yīng)用:早期是利用井下震源和地面檢波器,近年來利用地面震源,在井下使用一個(gè)或多個(gè)檢波器。應(yīng)用隨鉆VSP技術(shù)已經(jīng)在確定鉆頭位置、隨鉆成像、選取固井和取心點(diǎn)、估算鉆頭附近孔隙壓力以及鉆井事故預(yù)警等諸多方面發(fā)揮重要作用。
新一代SWD工具通過多波、多軸傳感器、加固檢波器、地震加速器和水下檢波器,并結(jié)合新的高精度定時(shí)與地面系統(tǒng),成功解決了耦合問題。哈里伯頓公司對(duì)新工具的設(shè)計(jì)性能進(jìn)行了研究,并應(yīng)用多重傳感器和不同類型傳感器在各種地層和定向井中進(jìn)行了地震數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),將隨鉆地震數(shù)據(jù)采集與電纜VSP測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,證實(shí)新一代SWD工具可以為鉆井工程師提供精確有效的數(shù)據(jù)支持。
6.連續(xù)管鉆井技術(shù)進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域
連續(xù)管鉆井技術(shù)在油氣勘探與開發(fā)中發(fā)揮著越來越重要的作用。截至2007年年底,全世界應(yīng)用連續(xù)管鉆井已經(jīng)超過10000口,預(yù)計(jì)今后每年新增連續(xù)管鉆井?dāng)?shù)量將達(dá)到1000口左右。隨著連續(xù)管鉆井技術(shù)與欠平衡鉆井、控壓鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向等技術(shù)的結(jié)合,使得連續(xù)管鉆井技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域得到大幅度的拓展。
連續(xù)管欠平衡鉆井(CT-UBD)是以連續(xù)管作為管柱的欠平衡鉆井作業(yè),不僅解決了過平衡作業(yè)鉆速低和鉆井液漏失等問題,同時(shí)降低了儲(chǔ)層傷害,油井產(chǎn)量提高40%。連續(xù)管旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井(CT-RSS)能夠打破泥漿馬達(dá)?特定彎接頭導(dǎo)向造成的管徑限制,解決了井深超過1500米時(shí)的定向控制問題,在定向和垂直深井鉆井中獲得良好的效果。連續(xù)管控制壓力鉆井(CT-MPD)可以減少頻發(fā)于連續(xù)管鉆井過程中的壓差卡鉆事故,在北海油田的應(yīng)用中,降低了成本,簡(jiǎn)化了操作,明顯改善了油井的生產(chǎn)效率。微井眼鉆井技術(shù)(Microhole Drilling)是美國能源部資助的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目,目的是推動(dòng)美國淺層油氣資源的快速開發(fā)。目前微井眼技術(shù)研發(fā)已經(jīng)取得一系列進(jìn)展,包括微井眼鉆機(jī)、井下儀器、智能導(dǎo)向馬達(dá)、隨鉆測(cè)井系統(tǒng)、微井眼連續(xù)管牽引車、雷達(dá)導(dǎo)向與無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。為了解決常規(guī)連續(xù)管不能轉(zhuǎn)動(dòng)所帶來的鉆井問題,已經(jīng)研制成功一種可以從地面旋轉(zhuǎn)的連續(xù)管鉆井裝置。該裝置可以驅(qū)動(dòng)連續(xù)管以20轉(zhuǎn)/分的速度,節(jié)省40%的鉆井時(shí)間,減少66.6%的盤管、放管和矯直作業(yè)次數(shù),從而使連續(xù)管的疲勞壽命延長(zhǎng)300%。
連續(xù)管鉆井技術(shù)的快速發(fā)展,已經(jīng)體現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家油氣鉆井工業(yè)的規(guī)模化應(yīng)用上,相信這些技術(shù)進(jìn)展將對(duì)我國連續(xù)管鉆井設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展起到良好的借鑒和引領(lǐng)作用。
7.測(cè)量橫向弛豫時(shí)間的磁共振隨鉆測(cè)井儀器研制成功
隨鉆核磁共振測(cè)井是一種能夠測(cè)量井下多種地層參數(shù)的先進(jìn)測(cè)井技術(shù)。開發(fā)這種儀器面臨的主要難題是,井底鉆具組合(BHA)的振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量,造成鉆井期間無法直接測(cè)出橫向弛豫時(shí)間(T2),這是長(zhǎng)期以來影響業(yè)界接受隨鉆核磁共振測(cè)井技術(shù)的部分原因。
為了降低震動(dòng)和采集T2數(shù)據(jù),貝克休斯INTEQ公司開發(fā)成功的LWD磁共振儀器??MagTrak LWD在設(shè)計(jì)中采取3種技術(shù)措施:第一,使形成的靜態(tài)場(chǎng)在探測(cè)范圍內(nèi)梯度接近于零;第二,開發(fā)了特殊的電子線路,保持回波間距為0.6毫秒;最后,設(shè)計(jì)了特殊扶正器以消除BHA與井眼摩擦造成的旋轉(zhuǎn)。
MagTrak LWD是第一個(gè)在鉆井過程中成功測(cè)量T2的儀器,并能實(shí)時(shí)提供T2分布信息。MagTrak LWD可以提供綜合的磁共振測(cè)量結(jié)果,包括地層孔隙度、束縛流體體積、自由流體體積、滲透率、油氣檢測(cè)以及T1(縱向弛豫時(shí)間)與T2譜分布等。實(shí)時(shí)應(yīng)用包括,通過頁巖分類識(shí)別潛在的井眼問題、改善射孔作業(yè)、識(shí)別遺漏的低阻油氣層、在高風(fēng)險(xiǎn)井中獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù),為優(yōu)化井位、安全鉆井、提高最終采收率提供數(shù)據(jù)支持。
目前,該儀器已經(jīng)在北海、西非、歐洲等海上和陸上的約60口井中投入應(yīng)用。
8.“血小板”技術(shù)解決油氣田集輸管道泄漏定位與修復(fù)難題
一種被稱為“血小板”(Platelets)的管道修復(fù)新技術(shù)在英國開發(fā)并得到成功應(yīng)用。該技術(shù)可替代傳統(tǒng)的管道泄漏定位與修復(fù)方法,并可形成一整套管道泄漏問題解決方案,在管道安全運(yùn)行方面能夠發(fā)揮重要作用。
這項(xiàng)由英國Brinker技術(shù)公司開發(fā)的新技術(shù),其靈感來源于人類的血小板。當(dāng)人身體的血管破裂時(shí),血液里的血小板就會(huì)自行在血管破裂處凝結(jié)堵住傷口。在管道流體中加入Platelets微粒,微粒隨流體流至裂縫處時(shí),流體的壓力迫使微粒進(jìn)入裂縫,微粒緊貼管壁從而達(dá)到阻止泄漏的目的。該技術(shù)還可用于管道泄漏定位。應(yīng)用時(shí),只需在微粒中加入放射源,輻射探測(cè)器安裝在遙控潛水裝置或清管器上,即可準(zhǔn)確找到泄漏位置,排除其他可疑點(diǎn)。Platelets技術(shù)可以用于任何流體管道,只需流體與管壁間存在正壓,從操作壓力高達(dá)500巴的小口徑海底管道到僅比大氣壓稍高的大口徑陸上管道均可使用,包括輸油管道、天然氣管道、撓性管和井下維修。
Platelets技術(shù)首次應(yīng)用是在英國BP公司Foinaven油田的注水管道,其后又被用于阿帕奇公司在Forties油田超期服役的原油集輸管道上,作為解決老管道泄漏問題的應(yīng)急方案。在Forties油田所修復(fù)的4條管道,管徑分別為12英寸和20英寸,長(zhǎng)度在3300米至7600米之間。殼牌及挪威海德羅等公司也相繼應(yīng)用了Platelets技術(shù),為其管道安全運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。
9.渣油懸浮床加氫裂化工業(yè)試驗(yàn)成功
埃尼公司懸浮床技術(shù)(EST)是渣油轉(zhuǎn)化和非常規(guī)原油改質(zhì)的一項(xiàng)重大技術(shù)創(chuàng)新,該技術(shù)可使原油中最重的組分全部轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品,對(duì)石油的有效利用和環(huán)保效益有重大影響。
EST 采用納米級(jí)的加氫催化劑和創(chuàng)新的催化劑分離流程,可使原料油完全轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品,或改質(zhì)為比重低的合成原油,而不產(chǎn)生殘?jiān)。該技術(shù)的核心是懸浮床反應(yīng)器。重原料油在數(shù)千ppm納米級(jí)鋁基催化劑的存在下轉(zhuǎn)化為比較輕的產(chǎn)品。原料油轉(zhuǎn)化由熱反應(yīng)開始,碳?碳鍵斷裂產(chǎn)生自由基。自由基通過H-吸附反應(yīng)被突然驟冷,防止自由基再結(jié)合進(jìn)一步生成焦炭。由于使用無載體的淤漿催化劑,不會(huì)存在固定床和沸騰床反應(yīng)器中由于金屬和焦炭沉積在多孔載體上而出現(xiàn)的堵塞問題。反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器流出經(jīng)過改質(zhì)的油進(jìn)入分離系統(tǒng),回收氣體、石腦油、中餾分油和減壓瓦斯油,未轉(zhuǎn)化的原料油和分散的催化劑循環(huán)回反應(yīng)器。
該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室和中型裝置上試驗(yàn)成功,并在Taranto煉油廠建設(shè)一套6萬噸/年的工業(yè)示范裝置。裝置運(yùn)行表明,EST有很好的原料靈活性,可將各種渣油、超重原油和瀝青全部轉(zhuǎn)化為輕、中和重餾分油并很少排出尾油;同時(shí)還具有較強(qiáng)的脫硫、脫金屬和脫炭的性能和適當(dāng)脫氮的性能。
與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)化技術(shù)相比,EST具有良好的經(jīng)濟(jì)性,埃尼公司決定在Sannazzaro 煉油廠建設(shè)第一套100萬噸/年的工業(yè)生產(chǎn)裝置,計(jì)劃在2012 年第二季度投產(chǎn)。
10.第二代生物柴油生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)成功,首套裝置建成投產(chǎn)
芬蘭耐思特(Neste)石油公司采用其第二代生物柴油生產(chǎn)技術(shù)NExBTL在其芬蘭Porvoo煉油廠建成投產(chǎn)17萬噸/年裝置,成為世界上首套生產(chǎn)第二代生物柴油的煉廠級(jí)生產(chǎn)裝置。
NExBTL工藝適用范圍廣,既可處理植物油,又可處理動(dòng)物脂肪,目前采用原料主要是菜籽油、棕櫚油和動(dòng)物油脂。NExBTL被列入2008年環(huán)境歐洲商品獎(jiǎng)產(chǎn)品目錄。NExBTL生物柴油是世界上首次工業(yè)生產(chǎn)的第二代生物柴油,適用于所有柴油發(fā)動(dòng)機(jī),至少含10% 的可再生柴油。與化石柴油相比可減少40%至60%的溫室氣體排放,并顯著減少懸浮顆粒物排放。
2008年5月采用該工藝的綠色柴油裝置在耐思特石油公司Porvoo煉油廠建成投產(chǎn),生產(chǎn)的柴油在芬蘭赫爾辛基大都市區(qū)使用,并計(jì)劃分階段在芬蘭全國范圍推廣。這種柴油中的可再生柴油含量比目前歐盟規(guī)定的2%更高,且滿足2020年歐盟執(zhí)行的規(guī)定。Neste石油公司的第二套生物柴油裝置也在Porvoo煉油廠,預(yù)計(jì)2009年投產(chǎn)。采用該工藝的第三套裝置正在新加坡建設(shè),產(chǎn)能80萬噸/年,計(jì)劃于2010年至2011年投產(chǎn),將成為迄今為止世界最大的生物柴油裝置。