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中国石化科技创新为能源变革“争气”

http://www.100ppi.com  2020年03月11日 13:17  《国资报告》杂志
生意社03月11日讯

  当前,由于气候变化、环境保护等引发的一系列全球性问题日益凸显,天然气作为清洁能源,在能源结构中的地位被一再提升。大力开发、利用天然气是我国能源发展的紧迫需求,也是国家能源战略的重要方向。

  能源转型步伐在不断加快,中国天然气供应面临的现实却难以回避:据自然资源部发布的《全国石油天然气资源勘查开采情况通报(2018年度)》显示,2018年我国天然气新增探明地质储量8311.57亿立方米,同比增长49.7%。与丰富储量形成对比,2018年全国天然气进口量1254亿立方米,同比增长31.7%,对外依存度升至45.3%。据预测,2019年中国天然气对外依存度还将继续上升,达到46.4%。对外依存度居高不下,使得中国能源安全问题十分凸显。

  确立国内勘探开发业务“优先发展”战略定位,加大油气资源勘探开发投资力度,加快油气增储上产步伐,已经成为石油央企转型的重中之重。近年来,中国石油化工集团有限公司(下称中国石化)依托普光气田、西南油气田、大牛地气田、西北油田、涪陵页岩气田等油气勘探开发阵地,不断加码天然气发展。以科技创新为中国能源变革“争气”助力,中国石化打造出了多张高产名片。

  勘探开发突破超深禁区

  2019年9月26日,中国石化西南石油局传来捷报:元坝气田累计生产天然气突破150亿立方米,外输商品气125亿立方米,生产硫磺116万吨。元坝气田日产原料气1100万立方米,相当于每天能满足2000多万户居民用气需求,持续为长江经济带发展输送优质清洁能源,为进一步推动天然气大发展,保障能源供应做出重要贡献。

  元坝气田位于我国天然气的主要储藏地——四川盆地,天然气海相地层埋藏较深,具有超深、高温、高含硫、多压力系统、气水关系复杂等特点,是世界上罕见的超深高含硫生物礁气田,也是世界上建设难度大、风险高的气田之一。7000多米的井深,井下温度达160摄氏度,哪怕一个手指甲盖大小的地方,也要顶着700公斤的压力,勘探的难度非常大。

  为了突破这一超深层勘探开发禁区,中国石化以“元坝超深层生物礁大气田高效勘探及关键技术”作为一整套完整的超深层天然气勘探开发技术,分别在油气的生、储、钻井开采等方面均取得了突破性成就。

  首先,在超深层是否有天然气生成方面,前人认为,埋深超过5500米的超深层储层致密,物性差,不具备天然气生成的外部条件。对此,中国石化研究人员往前大胆地迈出了一步,通过大量地采集研究工作,认为这一区域极具形成优质储层的沉积背景,通过建立“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的发育模式,突破了“元坝地区处于深水沉积”的观点。

  其次,在超深层天然气储藏方面,打破一贯的“水往低出走,气往高处走”的探测规律,提出超深层油气成藏富集机理新认识,从而创建“三微疏导、近源富集、持续保存”的超深层油气成藏模式。

  第三,攻克超深层钻井事故多、周期长、成本高、效率低等难题,创新形成复杂地层超深层地震勘探技术系列。对于高温、高压、高含硫和超深的“三高一超”特点,中国石化创新形成特种井身结构、非常规井身结构及气体钻、复合钻等钻井新技术和新工艺。

  作为世界首个近7000余超深高含硫生物礁大气田,元坝气田的成功建设巩固了中国石化在特大型超深高含硫气田开发建设上的领先地位。自2016年底全面投产以来,建成年产40亿立方米原料气、34亿立方米净化气、30万吨硫磺生产能力。

  按元坝气田年产净化天然气34亿立方米计算,可每年减排二氧化碳408万吨,相当于植树3740万棵、270万辆经济型轿车停开一年,同时减排二氧化硫10万吨、氮氧化物近4万吨。元坝气田成为“川气东送”持续发展的又一重要生产地,对促进中西部产业结构调整和沿江区域经济发展意义重大,被评为国家优质工程。

  高效开发促气田增产

  钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气田产量、提高采收率,推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。这一技术的创新和成熟度,对于中石化顺北油田增产来说尤为重要。

  位于盆地内塔克拉玛干沙漠的北缘的顺北油气田,是中石化西北油田发现并推进建设的又一个亿吨级碳酸盐岩大油气田。顺北油气田面积达1.99万平方公里,相当于1.2个北京市,储层平均深度超过7500米,最深达9000米,是世界上最深的油气藏之一。

  面对七八千米埋深的油气藏,既要有“找得到”的本事,也要有“拿到手”的本事。超深井钻井技术如何突破,成为了西北油田勘探开发顺北油气田的最大难题。

  “顺北油气埋藏超深,钻井成本较高,该区块要实现规模效益开发,必须来一次革命性的攻关研究,缩短钻井周期,大幅度降低钻井成本。”西北油田分公司副总工程师兼工程技术管理部主任何伟国说。

  科研攻关始终坚持以问题为导向,目标是将作业各环节的薄弱点打造成为降本增效的支撑点。

  通过技术分析发现,顺北桑塔木组火成岩侵入体覆盖区面积达117平方公里,因侵入体坍塌应力高,导致顺北1井井身结构复杂、周期长。因此,技术人员针对顺北1井开展提出了“减肥”研究。通过多轮次论证,基于地层压力和地质工程必封点的研究,火成岩侵入体覆盖区井身结构由六级优化为四级,单井减少两个中完共缩短36天,节约套管、固井费用679.7万元,节约钻头费用260万元。

  井身结构从一个“胖子”变成了“瘦子”后,技术团队还必须解决二叠系漏失问题、长裸眼井壁失稳问题、长裸眼固井质量差和超深小井眼定向钻井困难等世界级难题,才能确保新结构顺利实施和钻井安全。为此,技术人员开展了钻井配套技术研究,通过攻关研究形成了超深井钻井五项配套技术。

  新技术的综合应用有力推动了顺北油气田建设提速。顺北的钻井周期由三年打两口井缩短至一年打两口井,含火成岩等侵入体的井钻井周期由顺北1井的461天降至173天,无侵入体井的钻井周期也缩短至162天。

  2019年2月19日,中国石化西北油田所属的顺北油气田顺北鹰1井完钻井深8588米,相当于珠穆朗玛峰的高度,创当时亚洲陆上钻井最深纪录,这是顺北油气田第六次刷新亚洲陆上第一深井纪录。同时,这标志着中国石化西北油田已掌握世界先进的超深井钻井技术,为我国探索超深层油气提供了重要的技术储备。

  以顺北速度引领油田增产创效,如今的顺北特深油田已经成为中国石化在大漠深处的100万吨产能阵地。

  精益求精管出效益

  在川东北的崇山峻岭中,有一个响亮的名字——普光,国内第一个年产能超百亿立方米的高含硫大气田普光气田就诞生于此。从这里开始,普光气田源源不断生产的天然气正沿着川气东送管道穿山越岭、顺江而下,为国内经济最为活跃的长江经济带的绿色发展提供绿色动能。至今已经向沿线的六省二市逾80座城市、数千家企业、近2亿居民供应了560亿立方米天然气。

  普光气田高效开发的秘诀,除了有高含硫气田开采技术为支撑外,精细化管理不可或缺。

  不同于以往的油气田形成模式,普光气田从生产建设到投产运营,一直是靠吃“百家饭”长大的。按照“油公司”模式建立起来的普光气田,除了核心业务上的管理和操作岗1400多名人员外,与主营业务相关的工程技术及后勤保障服务,都是通过市场化运作从分公司外获得。

  为提升公司管理水平,普光气田不断强化“严细准确,争创一流”的经营管理理念,有计划地制订和实施管理提升计划,建立健全管理体制机制,逐步创建高含硫气田管理制度和标准体系。

  近年来,普光气田按照制度标准化、标准信息化的原则,将所有管理事项划分为13个专项,形成了55项管理标准,覆盖了普光气田管理部门主要的管理事项和活动,明确划分了“能否做”“谁来做”“怎么做”等范围界限,使得职责划分由“以部门为中心”向“以业务为中心”的转变,业务流程由“按习惯办完事”向“按程序办好事”的转变。

  普光气田从制度入手,结合实际生产经营状况,建立了一系列成本管理制度,将气田全部成本项目分成400余项,横向分解到各机关部室,纵向分解到各单位,将成本考核具体到单位和个人,提高了全员成本目标管理的积极性。

  制度之外,普光气田更是将“高效”二字贯穿于生产经营全过程。气田建设初期,打一口井的费用是常规气藏开发的几倍甚至十几倍。为减少投资,普光气田坚持走“少打井、打高产井”的路子,将方案中的开发井数由最初的52口优化为40口,仅此一项就减少各项投资34.1亿元。

  高效管理带动高效开发,普光气田投资回收仅用了5.3年,比方案设计提前了两年,是国家“十一五”投资项目中较早收回投资的项目之一。

  管理出效益,科技促发展。除了将精益管理的理念引入气田开发,现代化、智能化的科技手段也成为了中石化气田高产的关键。

  “只需轻点鼠标,现场施工人员的数量、移动位置等动态信息就能一目了然。如果有人闯入危险场所,电脑监控屏幕上红色警示灯就会亮起,我们会第一时间进行处理。”一大早,中原油田普光分公司天然气净化厂HSE管理办公室主任胡文明就打开电脑,登录智能化门禁管理系统。

  针对普光气田安全环保和生产经营难题,普光分公司将信息化、数字化作为提高管理效能、降低成本的重要手段,积极推进智能化气田建设,推动实现气田安全高效经营。

  早在气田建设之初,普光分公司就以“数字化气田”为目标,建立了全覆盖的光传输网络和先进的自动化控制系统,实现了数据的实时采集与自动化控制。2013年7月,普光智能气田建设正式启动。普光智能气田建设以一体化应用为平台,建设数据资源共享服务和智能决策支持两个中心,打造标准规范体系和信息安全体系,全面提升实时监测、自动操控、全面感知、一体协作、优化预警、决策指挥等能力。

  得益于普光分公司智能决策指挥中心的建设,只要在有网络的地方,普光分公司生产管理者、技术人员都可以通过手机登录“普光移动应用”APP实时掌握生产信息、查看现场视频监控、审批处理待办事务。

  如今,以普光气田开发管理运营为依托逐渐形成的“中原普光”,已经成为中国石化放眼国际市场的一块金字招牌。近些年,随着国家“一带一路”倡议的落地,我国与“一带一路”沿线各国能源合作的巨大潜力正在显现。伊拉克、土耳其、阿根廷、美国等国的能源公司已相继到普光气田参观考察,中国油气勘探开发技术正走出国门走向海外。

  (文章来源:《国资报告》杂志)

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