打通海上智慧油田的“信息大動脈”
看到專(zhuan) 家組“同意通過驗收”的意見後,中海油研究總院副總經理兼總工程師(鑽完井)李中鬆了一口氣。
李中牽頭的“海上油氣井在線監控關(guan) 鍵技術研究”近日通過驗收,成果獲得專(zhuan) 家組高度肯定。1000多個(ge) 日夜的鏖戰終於(yu) 有了階段性成果。
從(cong) 無到有,李中團隊係統構建海上油井高精度、高密度、多維度一體(ti) 化監測和控製理論體(ti) 係,提出自主的測量、傳(chuan) 輸、控製一體(ti) 化解決(jue) 方案,打通海上智慧油田的“信息大動脈”。
回首3年多的攻關(guan) 路,李中在接受科技日報記者采訪時感慨:“創新就是解決(jue) 一個(ge) 又一個(ge) 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(ge) 智慧油井,是在一線工作27年的海洋石油開發“老兵”李中的夙願。
“來到中海油研究總院後,我在黨(dang) 建調研中詳細摸了摸底,發現我們(men) 團隊在數字化、智能化方麵的基礎很好,就下定決(jue) 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”吃幹淨,是擺在油氣開發者麵前的課題。
“對於(yu) 我們(men) 這樣一個(ge) 石油資源貧乏的國家來說,更是如此。”李中說。
萬(wan) 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(feng) 富的井下監測數據作為(wei) 支撐。獲取井下數據的技術開發成為(wei) 研究團隊的第一道難關(guan) 。
眾(zhong) 所周知,海上油氣田開發最大的痛點是作業(ye) 成本太高“我們(men) 不可能像陸上油田開發那樣,頻繁測井測試作業(ye) ,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(guan) 鍵。
“最開始我們(men) 采用的是單點電子式溫度壓力計,但它們(men) 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。”中海油研究總院鑽井工程師李夢博說。
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,但對於(yu) 海上油田井下監測來說,它的精度又過低。
怎麽(me) 辦?
從(cong) 基層油田一路走來的李中有股死磕到底的韌勁兒(er) 。此前,他就是靠著這股勁,帶領團隊攻克多項關(guan) 鍵核心技術,叩開了南海油氣寶藏的大門。
光纖監測在國內(nei) 橋梁隧道已有較多應用,為(wei) 什麽(me) 在油井中應用得不太好?帶著這個(ge) 問題,李中和團隊走遍了大江南北。
向專(zhuan) 家請教光纖傳(chuan) 感的機理、到光纖製棒企業(ye) 了解光纖拉絲(si) 製備的工藝、赴光纜成纜廠家調研光纜製纜的工序、去南海西江油田了解國外公司井下監測控製產(chan) 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。
曆時一年半,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”
方案確定後,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(men) 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(ge) 小時後損耗迅速達到飽和,根本無法在油井中長期使用。
油井光纖通常有光纖塗層和光纜結構的保護,僅(jin) 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”後再進行測試。
“必須迅速調整方案,國外和陸上的經驗都可以借鑒,但我們(men) 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(dang) 建和研發相結合,在黨(dang) 建調研的時候,以黨(dang) 的先進性為(wei) 切口,讓各個(ge) 支部“亮家底”,談想法,調動整個(ge) 團隊的積極性。
在集思廣益後,研究團隊開始了新一輪的分析、測試、改進,挑選各種纖芯、塗層、纜皮材料,分析不同的光柵指標對傳(chuan) 感的影響。
在上千組實驗和測試後,他們(men) 終於(yu) 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(ti) 的光纖監測係統方案和工程樣機,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(jia) 體(ti) 係和評價(jia) 標準,填補了海上油井監測的空白。
目前,這套監測係統已在山西臨(lin) 興(xing) 氣田應用,為(wei) 油田的生產(chan) 作業(ye) 優(you) 化提供大量的數據支撐。
遙控井下“水龍頭”
數據有了,如何根據數據控製現場作業(ye) ?
“井下智能滑套是一個(ge) 關(guan) 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製,是構建海上智慧油田閉環的最後一個(ge) 環節。
石油和水相伴相生。在一個(ge) 油層中,水的黏度低於(yu) 油的黏度,流動速度快,一旦井筒見水,那麽(me) 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(chan) 檢修,把水的出口堵死,才能保證采油作業(ye) 繼續順利進行。
而智能滑套相當於(yu) 一個(ge) “水龍頭”。一旦它監測到油層某個(ge) 位置見水或有見水的趨勢,就可以擰轉這個(ge) 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。但其難點在於(yu) 如何簡單可靠地控製智能滑套。
“我們(men) 考慮過電力控製的方案,但電子元器件在高溫高壓條件下可靠性會(hui) 迅速降低,現階段電控不適合用於(yu) 井下的永久監控,但是常規液控方案對於(yu) 多層控製需要下入多條液控管線,也不利於(yu) 現場作業(ye) 。”李中提出,還是把研究方向定在可靠性更高的液壓控製,“可以考慮用1條液壓管線,實現井下多儲(chu) 層的注采在線智能調控”。
一條液壓管線實現井下多層控製?這又是一個(ge) 沒有人嚐試過的方案,這個(ge) 方案集成了液壓的可靠性優(you) 勢和更為(wei) 簡單的管柱結構。
經過數次方案優(you) 化,最終的智能滑套產(chan) 品在陸上成功進行入井測試。目前,智能滑套已用於(yu) 中海油多個(ge) 油田,削減了用鑽井船修井導致的高昂作業(ye) 費用,為(wei) 生產(chan) 動態優(you) 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製定。“項目的驗收隻是萬(wan) 裏長征的第一步,我們(men) 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(chu) 上產(chan) 的‘良方’。”
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