央广网

揭秘中国深海“取火”利器

2018-04-18 11:37:00来源:科技日报

  ■聚 焦

  沙特阿美市场第一口 含辐射井修井作业完工

  4月上旬,胜利石油工程公司沙特项目部SP124队优质完成了中石化在沙特阿美市场第一口含辐射井FDHL-700井修井作业。

  FDHL-700井是一口天然放射性物质处理井。天然放射性物质广泛存在于地层中,当石油或天然气从地下开采出来时,少量的天然放射性核素如镭、氧等也会随之采出。而FDHL-700井就是一口专门处理这类放射性物质的注水井。

  施工前,SP124队与阿美工程师、阿美安全官、甲方监督及辐射监测人员商议探讨,制定了风险控制预案。施工中,强化防辐射安全教育,穿戴齐全防辐射劳保用品,每一步施工严格按照流程操作,确保了施工安全和人身健康。袁滨 乔荟宁摄

  2018年4月,胜利石油工程公司钻井工艺研究院钻井工具研究所里一片繁忙,技术人员正在为中海油客户定制一批急需交付的专用取心工具。“这已经是近半年来的第二份合同了,”所长裴学良说,“双方之所以建立起密切的合作,要归功于我们自主研发的取心工具在南海成功应用的历史性突破。”

  去年,中国在南海成功试采可燃冰,蓝鲸一号钻井平台技惊世界的壮举着实让国人扬眉吐气。然而,很少有人知道,中海油海洋石油708深水工程勘探船,也几乎同时成功执行了这一任务,并促成了国产水合物取心技术及工具跃入国际先进行列。

  前途未卜 国产工具首战深海取样

  时间回溯到2017年4月26日,中国南海,神狐海域,夜晚变得极不平静,大风六七级,浪高三四米,海洋石油708船如同一叶浮萍,在漆黑的海面上,任由风浪摆布。

  裴学良晕船晕得厉害,在他历次出海中,这样无助的天旋地转还是头一回,同样命运的还有任红、孙艳军。三个来自胜利钻井院的技术人员,背负着可燃冰取心的艰巨使命,遭遇突如其来的大风,不得不暂停施工,在惊涛骇浪中坚守。

  此刻,他们距离蕴藏海底的丰富可燃冰矿藏,近在咫尺。

  船体剧烈摇晃,胃里更是翻江倒海,三个人一连两天水米未进,身体变得虚弱。尤其是任红,船上唯一的女博士,她既特殊又不搞特殊,“就算身体散架,设备也不能散架!”每过一小时都和大家一起检查取心工具是否固定牢靠。

  再次检查工具,核准各项数据,当钻杆前赴后继,打开了一条直达海底的通道后,迅速投放工具,开泵取样,停泵打捞……所有操作按部就班,一气呵成。

  裴学良和队员们无疑是最紧张的,无法判断是否取到了理想的样本,内心的压力就如同岩心筒内外的压差,随着工具缓缓上提,越来越大。

  3个小时后,岩心筒打捞出海,经检测,好消息是压力、温度保住了,工具密闭性经受住了考验,坏消息是取回的样本没有检测到可燃冰。

  紧接着进行二次取样,同样的操作,同样的等待,还是同样的,没有任何发现。船上的人们不安起来,难道工具下错了位置?

  再来!裴学良他们二话不说,向藏身海底的可燃冰展开第三次探取。

  连战连捷 千锤百炼铸造胜利技术

  连续作战令裴学良他们极度疲惫,但自始至终又是极度亢奋的。多年呕心沥血的研发工作,千百次的试验与挫折,让他们坚信终将创造历史!

  4月30日23时50分,当第三筒岩心升上甲板,人们纷纷聚拢过来,中海油研究总院吕鑫博士手持检测仪飞快抢到跟前,他瞪大了眼睛,确认再三,“是甲烷,气体达到可燃浓度!”

  5月1日凌晨1时,708船正式举行点火仪式,当火苗被点燃的一瞬,现场掌声雷动,长长的火焰照亮了项目组成员一张张挂满泪水的笑脸,这是高纯度甲烷燃烧才有的颜色,全体参试人员同时把掌声送给胜利钻井院取心团队。

  “我们不是唯一一家参与取心作业的单位。”裴学良说,“当时有两口井,我们负责的是第一口。”

  第二口井取心出了问题,在最后提拉取心筒的环节出现失误,岩心坠落海底。时间不等人,中海油方面当机立断,把第二口井的取心任务也交给胜利钻井院。

  临危受命,是信任,更是重担。裴学良挂断电话,和队员们说,第一口井一切顺利,第二口井更不能出任何问题。“不然,大家会认为我们是侥幸,是瞎猫碰着死耗子。”

  施工前,他们一连对工具检查了三遍,近百个环节,小到一个个密封圈,一遍排查下来至少3个小时,他们反复确认,力求万无一失。

  5月7日,第二口井取心作业开始了,和第一口井一样,裴学良、任红、孙艳军一天一夜没有合眼,凭借第一口井成熟的作业参数,取心操作更加沉着、娴熟。一筒、两筒……先后取上七筒岩心,全程没有一丝纰漏。

  十年磨剑 小研究院点亮大国梦

  历史惊人的巧合,10年前的5月1日,中国科学家们借助国外工具,第一次在南海成功采样可燃冰,证实了中国南海蕴藏有丰富的天然气水合物资源。

  就是自那时起,在全国石油科研院所名录中并不十分抢眼的胜利钻井院,把目光敏锐地投向了广袤的海洋。

  “可燃冰属于战略资源,不能总依赖国外技术搞勘探开发。”胜利石油工程公司副总经理、时任胜利钻井院院长韩来聚说,“国家的需要,就是我们攻关的方向。”

  2007年那会,受制于国外技术封锁,几乎查不到公开资料,没有借鉴,漫无头绪,胜利钻井院工具研发团队只能摸着石头过河。

  五六年时间里,研发团队没有少走弯路,针对工具取心方式、密封方式、保温方式,把能够想到的设计思路,一一呈现在图纸上。然而,希望的小火苗总是被现实无情地浇灭。

  所有技术瓶颈中,保压技术是困扰团队最久的一个环节,数不清的设计、试制、试验与失败,几乎走进了死胡同。就在团队一筹莫展之际,忙于另一项目的裴学良触类旁通,灵感乍现,他和团队成员连夜画出图纸,火速联系加工样品,不出所料,新的系统保压效果出奇地好。

  了解井下工具设计的人都十分清楚,“越是小工具,越是大文章。”胜利钻井院钻井工具首席专家吴仲华说,“发挥空间受限,采用常规技术难度很大,要实现同样的功能,更是难上加难。”

  世上无难事,只怕有心人,胜利钻井院取心人用3年时间,成功研发出保温保压取心装置、带压转移装置、送入回收装置、集气点火装置、冷却装置等一整套工具,全部拥有自主知识产权,先后获得25项专利授权,最终,向国家交出了一份合格的答卷。

  “如果每个环节的可靠度有99%,那么拥有100个环节的工具可靠度就锐减为36%。”经历了南海探寻可燃冰的裴学良不满足于眼前的成绩,他说,“我们希望工具更短一点,不断简化,无限接近完美。”

  延伸阅读

  大规模应用新技术提高采收率

  科技日报讯 (记者孙明河 通讯员贾玉涛 代俭科)一种新型三次采油技术非均相复合驱先导试验技术,在中石化胜利油田取得突破性进展后,2018年在胜利油田展开大规模应用,动用地质储量2460万吨,增加可采储量近200万吨,采收率提高8.1个百分点,延长特高含水后期老油田经济有效期10年以上。

  聚合物驱油,作为胜利油田三次采油中最为成熟的技术,早已斐名国内外。该技术自上世纪90年代初先后在胜利油田30个矿场单元推广应用,累计为油田增油1930万吨。然而,在应用十几年后,随着聚合物驱程度的不断增强,油藏的采出程度和含水率日渐接近极限,已有的技术已很难满足进一步大幅度提高采收率的需求。

  经过多年的探索,一种新型的颗粒状驱油剂“PPG”浮出水面。正是得益于这种小小的颗粒,胜利油田科研人员建成了“PPG+表面活性剂+聚合物”这一非均相复合驱油体系。

  “PPG”颗粒遇水溶胀,并具有较强黏弹性,膨胀后像橡胶一样有韧性,能够有效封堵油层中的“大孔道”。压力低时,它能够封堵孔道,产生液流转向,增加流体波及面积;压力增大时,它能变形通过孔隙,在油藏中运移,封堵油藏深部的孔喉。

  该技术在胜利油田孤岛油田中一区Ng3聚驱后油藏实施后,综合含水由98.2%下降到81.3%,最大下降16.9%,提高采收率8.5个百分点,最终采收率达到63.6%,试验区日产油由3.3吨提高到79吨,增油20多倍。

  2018年,非均相复合驱技术又取得新的突破,研发的新低成本驱油剂适应类型由Ⅰ类油藏推广到了Ⅱ类油藏,进一步扩大了油藏覆盖规模。

  目前,胜利油田在孤岛、孤东、胜坨和东辛等4个特高含水后期老油田规模化推广5个项目,覆盖水驱和聚合物驱后等2种油藏类型。“十三五”期间,油田将进一步加大非均相复合驱技术推广力度,预计覆盖储量1亿吨以上。 (记者 孙明河 通讯员 李江辉 王 宁)

编辑: 方婧

揭秘中国深海“取火”利器

3个小时后,岩心筒打捞出海,经检测,好消息是压力、温度保住了,工具密闭性经受住了考验,坏消息是取回的样本没有检测到可燃冰。”2007年那会,受制于国外技术封锁,几乎查不到公开资料,没有借鉴,漫无头绪,胜利钻井院工具研发团队只能摸着石头过河。