新世纪国外石油科技十大进展之2009

1.复杂地质环境油气勘探分析技术解决多种储层钻探难题

最近，一套能够有效解决盐下储层等复杂地质环境钻探难题的新型孔隙压力和地质力学系统在美国等国家开始商业化应用。这标志着复杂地质环境油气勘探分析技术取得突破性进展。这种完整而综合的智能系统，能够模拟复杂地质环境，帮助应对当前盐下储层、致密含气页岩、碳酸盐岩和构造应力区油气勘探钻井面临的诸多挑战，使地质、物探和钻井队共享信息，互用工作成果，缩短整个工期，降低勘探成本，优化钻井方案。

该系统具有明显的技术优势：综合能力——地质学家能够通过钻前勘探分析，研究制订钻井计划，工程师可以不费力地实时修正井筒稳定性模型；重要信息捕获能力——可提供存储、管理和分享异常地层压力及地质力学等相关资料的数据库，解决目前普遍无法得到和分享临界压力/应力等资料的难题；复杂环境适应能力——系统包含的模拟技术和钻探最优方案可以更好地应对复杂地质环境，缩短钻探周期，降低勘探成本，优化钻井方案。

2005年至2007年，对该系统应对盐层附近及盐下勘探挑战的能力进行了检验，结果证实此类创新技术具有良好的功能性、精确性和有效性。近两年在马来西亚和墨西哥湾海上进行了商业应用，取得了良好效果。

　　2.页岩气开采技术取得突破性进展

　　页岩气开发技术大规模商业应用，使美国页岩气产量短短几年大幅度增长，年产气量从2006年的311亿立方米快速增长到2009年的900多亿立方米，预测2010年页岩气产量将占美国天然气总产量的13%。页岩气开采技术被业界认为是过去10年全球最重大的能源技术革新。

　　水平钻井、多级分段压裂和重复压裂技术的进步大幅度提高了页岩气井产量：压裂液和支撑剂——结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂部分单层分布技术的新型水力压裂工艺，使产量高于同条件对比井15%至60%，累积产量平均增加45%。压裂监测——IntelliFrac技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震监测技术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时对压裂作业进行控制。压裂定位控制——Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。多级压裂能力——FracPoint EX技术，使用投球或滑套一次起下封隔完井，在Williston油田成功完成24级裸眼封隔压裂。

　　这些新技术对页岩气的快速开发起到了至关重要的作用，推动了美国页岩气产量突飞猛进，正在改变着美国天然气供应格局，对我国页岩气开发具有很大的启迪和借鉴作用。

　　3.油藏数值模拟能力达到十亿网格节点

　　油藏数值模拟技术是油气田开发的核心技术之一，是油田开发技术优化、开发决策数字化、智能化最关键的技术。通过油藏数值模拟重现油藏生产动态过程，已成为油田开发研究和解决油田开发实际问题的有力工具，在衡量油田开发水平、预测投资、对比油田开发方案、评价提高采收率方法等方面应用广泛。十亿网格节点模拟能力的成功实现，将数值模拟技术向前推进了一大步。

　　十亿网格模拟技术包括：新一代非结构化并行线性求解器GigaPOWERS——快速处理和求解由结构网格和非结构网格产生的线性方程组；可升级的全分布式非结构网格——适应百万网格到十亿网格升级中分布式存储器的计算环境。多孔介质裂缝模型和状态方程——同时描述多种不同的孔隙体系。井管理优化系统——在预定的产量目标下将生产成本降至最低。预处理和后处理软件系统——可以进行交互式环境模拟和自动化历史拟合。十亿网格可视化技术——通过影像和声音更好地展示模拟结果。

　　沙特阿美石油公司已将十亿网格模拟技术应用到巨型加瓦尔油田中，更真实地模拟了油藏和井筒中的油气流动状态，较准确地预测了见水时间，为开发方案的编制提供了科学依据。这种超大规模的应用和长达50年的模拟历史，是油藏模拟的一个里程碑式进展。十亿网格模拟技术可能成为巨型油田的日常应用工具，这对世界其他地区大型油田的开发模拟具有重要的现实意义。

　　4.双程逆时偏移技术解决复杂条件地震成像难题

　　随着油气田勘探程度的不断深化，盐下油气藏勘探日益受到关注。采用传统的偏移方法无法圈定盐丘边界并对盐下构造进行成像，逆时偏移(RTM)采用双程波动方程，可以精确地描述波的传播过程，利用多次波、回转波等对陡倾角及反转构造进行准确成像，应用目前有限的偏移方法进行复杂地质构造成像。

　　逆时偏移技术作为复杂条件地震成像难题的解决方案，可以在遇到复杂险峻倾斜的反射面例如盐丘侧翼构造时，克服目前偏移方法的局限性，能够使大于70度的倾斜构造准确成像。逆时偏移技术采用双程声波波动方程，能够使用偏移校正包括垂直倾斜在内的所有地质倾斜，还可以实现倾斜构造的成像并保持振幅不变。逆时偏移提供的是一种可供选择的偏移方法：可在数据采集之前运行逆时偏移，选用适当的波场通过包括盐下、构造倾角大于70度等复杂的速度区域，以及在边界可能产生复杂的多次反射区域；或者在数据采集之后运行逆时偏移进行数据处理。

　　目前，逆时偏移技术已经在CGG、西方地球物理等几家大型物探技术服务公司推广应用。

　　5.高密度宽方位地震勘探技术实现规模应用

　　为了解决越来越复杂的海上油气勘探难题，三维地震采集正朝着高覆盖、全方位的方向发展。宽方位三维地震勘探具有解决这方面难题的能力，但受到采集成本和处理技术的约束。经过近10年的发展，宽方位采集技术已经在海上地震勘探中发挥越来越重要的作用，取得了较好的应用效果。随着采集道数的增加，陆上宽方位角三维地震勘探也已成为可能。宽方位地震勘探在岩性和裂缝油气藏勘探领域具有广阔的应用前景。

　　国外石油公司和技术服务公司多年来一直在墨西哥湾采集宽方位角拖缆勘探数据。BP公司和Veritas公司率先在墨西哥湾进行了宽方位角拖缆地震勘探，壳牌公司也获得了宽方位角拖缆勘探数据，BHP公司及其合作伙伴在Shenzi油田获得了富方位角拖缆勘探数据。基于点激发和点接收的小空间采样间隔的Q-技术采集系统逐步应用了宽方位角采集技术，陆上宽方位角采集也在中东地区得到越来越多的应用。油藏成像有限公司（RIL）在进行宽方位角地震设计与质量控制研究中开发的海上地震数据采集技术用于墨西哥湾盐下等复杂地质构造的成像，并利用其专有技术保证了4D地震油藏监测中重复地震采集数据的精度。

　　6.有缆钻杆技术突破钻井自动化信息传输瓶颈

　　随着钻井自动化程度的不断提升，实现井上和井底信息的双向实时传输已经成为自动化钻井需要解决的一个重要问题。最近几年，有缆钻杆技术获得突破性进展，最大传输速率达到每秒5.76万比特，比通常采用的泥浆脉冲传输速度快2000倍，真正实现了数据的实时传送，满足了钻井自动化对信息传输的要求。

　　有缆钻杆通过埋藏在钻杆内壁中电缆之间的电磁感应实现钻杆与钻杆之间的“软连接”，其高速数据传输、大容量、实时双向通讯的特点，适用于包括欠平衡钻井、气体钻井在内的任何井况下的数据传输。随着传输数据分辨率和速度的不断提升（有望提高到每秒10万比特），将会更好地满足随钻成像测井和随钻地震等新一代随钻测井和地层评价的要求，使钻井作业实现高度一体化，钻井项目实现经济效益最大化。

　　有缆钻杆遥测技术是钻井井下数据传输技术的一项重大突破。截至2009年8月，钻井过程中使用有缆钻杆的井已达64口，总进尺19.5万米，总缆线长度达4820米。所钻最深井接近6350米，最高井底温度达148摄氏度，最大井斜角98度。目前，美国国民油井Varco公司（Intelliserv）的有缆钻杆已经投入商业应用，哈里伯顿、贝克休斯、斯仑贝谢和威德福以及壳牌公司均参与这项技术的研发和应用。有缆钻杆遥测技术具有极好的发展前景。

　　7.井间电磁测井仪器研发取得新进展

　　为了更有效地开采成熟油田中的剩余储量，了解井间油气分布状况，常规测井因探测深度有限，无法测量远离井眼的地层中的流体分布。应用井间电磁（EM）测井技术可以在两口相距1000米的裸眼井（或相距450米的套管井）之间探测电阻率分布情况，从而发现未波及油层。

　　新一代井间EM测井仪器可以在裸眼井或纤维玻璃、非磁性铬钢或普通磁性碳素钢套管井中使用。EM电阻率测量系统发射器的工作频率为5赫兹到1000赫兹，在裸眼井中产生的磁矩是前一代井间EM仪器的2倍，接收器是高度灵敏的磁力仪，能够测量比地球静磁场低10个数量级的磁场。地面系统间使用无线通讯，这样能够从同一位置对作业进行控制。在因各种限制无法进行无线传输的地方，可以在每口井用不同的计算机完成独立的数据收集。发射器与接收器地面站间的无线GPS同步和通讯，使现场操作更简便。

　　在裸眼井中进行的现场测试表明，新仪器的高频测量数据（1000赫兹）能够提供更高分辨率的井间电阻率反演图像，在测量精度、分辨率、测井速度、现场操作效率、模拟和处理质量等方面均有很大提高。

　　8.过钻头测井系统投入商业应用

　　为应对复杂的测井环境及降低测井作业成本，20世纪90年代末，国外一些大油公司或服务公司开始研究过钻头测井系统，并于近期投入商业应用。研究表明，这种新的测井方式可以使建井成本降低9%至12%。

　　过钻头系统利用钻柱将小直径测井仪器通过特殊设计的PDC钻头传送进入裸眼井段，完成数据采集，然后通过电缆将测量数据传送到地面，或存储在仪器中。在无法进行电缆测井，或在普通电缆测井风险很大的复杂井况下，可以应用这种具有高可靠性和高数据质量保障的技术完成测井作业。过钻头测井系统可以降低测井成本和风险，确保数据采集，多数情况下可以在最后起钻过程中对关键井段进行测量，对于必须进行钻杆传送测井的井眼尤具价值。

　　过钻头测井系统是对电缆测井与随钻测井技术的重要补充。该系统已经在北海、得克萨斯等地进行了多次测试，大大节约了钻机时间和成本，在井眼条件差的井中，获得了高质量的地层评价数据。2008年12月，过钻头测井系统在得克萨斯完成首次商业应用，在目的层段采集了阵列感应、补偿中子、补偿密度和自然伽马测井数据。随着复杂结构井的增多以及井眼条件更加恶劣，过钻头测井系统将在测井领域发挥更大的作用。

　　9.非接触式磁力断层摄影术可有效实现管道完整性检测

　　目前，多数管道完整性检测是利用清管器根据管道的物理缺陷特性进行，为了解决某些管道难以通过清管器进行监测的问题，同时克服管道运行压力、流量、变形以及清洁度等对检测精度的影响，新型磁力断层摄影检测技术（MTM）突破了常规检测方法，无需接触管道，就可以通过检测管道的磁场强度变化识别异常应力，确定管道裂缝及内外腐蚀等缺陷，比大多数传统的无损检测技术具有更强的管道完整性检测能力。

　　在管道产生缺陷时，其应力变化使管道磁剖面图发生畸变，MTM技术利用高灵敏度磁力计进行探测，将数据存入内存并传输到电脑，并用成像诊断软件进行分析，评估每个缺陷的危险等级。在无法用清管器检测的管线，可以应用MTM技术进行全面检测，并可预测使用寿命；在可用清管器检测的管线，可以更加准确地对管道进行检测，并由用户自行确定检测长度。

　　MTM技术已经在俄罗斯、乌克兰、阿塞拜疆、克罗地亚、叙利亚、阿根廷、哥伦比亚、委内瑞拉、美国、马来西亚和中国应用，对于不太复杂的管道，每天可检测30公里，目前已成功检测管道2万公里。MTM是一项非常有效的完整性检测技术。

　　10.多产丙烯联产己烯-1的组合技术开发成功

　　最近开发完成的烯烃复分解（易位）和异构化等技术，对一体化乙烯裂解装置，采用多产丙烯、联产己烯-1组合技术，与独立的裂解装置相比，可少用2%的原料石脑油，多产50%的苯产品，而价值低的裂解汽油产品只有60%，同时能耗降低13%，总投资减少6%。

　　新技术包括两种异构化和复分解工艺：一种是生产丙烯用的烯烃转化技术（OCT），另一种是生产丁烯-1用的共聚单体生产技术（CPT）。用烯烃转化技术生产丙烯有两个关键反应：一个是丁烯-1异构化生成丁烯-2，另一个是丁烯-2与乙烯复分解生成丙烯和戊烯-2。C4烯烃改质生成的副产品增加的价值通常都高于原料的价值，但远低于丙烯的价值。

　　多产丙烯、联产己烯-1组合技术的主要优点包括：能够用一套装置生产共聚单体丁烯-1和己烯-1，减少投资，提高可靠性，减少维修费用。用裂解装置的C4馏分不是用聚合级乙烯来生产两种高价值的共聚单体，能够降低能耗、减少温室气体排放和提高投资回报率，对烯烃工业的发展具有重要意义。（资料由集团公司科技管理部综合处提供）