打通海上智慧油田的“信息大動(dòng)脈”

看到專家組“同意通過(guò)驗(yàn)收”的意見后，中海油研究總院副總經(jīng)理兼總工程師（鉆完井）李中松了一口氣。

李中牽頭的“海上油氣井在線監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究”近日通過(guò)驗(yàn)收，成果獲得專家組高度肯定。1000多個(gè)日夜的鏖戰(zhàn)終于有了階段性成果。

【資料圖】

從無(wú)到有，李中團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)構(gòu)建海上油井高精度、高密度、多維度一體化監(jiān)測(cè)和控制理論體系，提出自主的測(cè)量、傳輸、控制一體化解決方案，打通海上智慧油田的“信息大動(dòng)脈”。

回首3年多的攻關(guān)路，李中在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)感慨：“創(chuàng)新就是解決一個(gè)又一個(gè)問題，不斷‘升級(jí)打怪’的過(guò)程。”

找到給油井“號(hào)脈”的良方

打造一個(gè)智慧油井，是在一線工作27年的海洋石油開發(fā)“老兵”李中的夙愿。

“來(lái)到中海油研究總院后，我在黨建調(diào)研中詳細(xì)摸了摸底，發(fā)現(xiàn)我們團(tuán)隊(duì)在數(shù)字化、智能化方面的基礎(chǔ)很好，就下定決心去做這件事。”李中回憶。

這也確是一件不得不做的事。

如今，油氣開發(fā)的“甜點(diǎn)”越來(lái)越少，剩下的多是“殘?jiān)保绾吻Х桨儆?jì)提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，盡可能將這些“殘?jiān)背愿蓛簦菙[在油氣開發(fā)者面前的課題。

“對(duì)于我們這樣一個(gè)石油資源貧乏的國(guó)家來(lái)說(shuō)，更是如此。”李中說(shuō)。

萬(wàn)事開頭難。

智能化的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)。海上智慧油田的建設(shè)，需要豐富的井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為支撐。獲取井下數(shù)據(jù)的技術(shù)開發(fā)成為研究團(tuán)隊(duì)的第一道難關(guān)。

眾所周知，海上油氣田開發(fā)最大的痛點(diǎn)是作業(yè)成本太高“我們不可能像陸上油田開發(fā)那樣，頻繁測(cè)井測(cè)試作業(yè)，太費(fèi)錢了。”李中說(shuō)。

如何充分利用現(xiàn)有的井筒條件，獲取盡可能多的油氣藏?cái)?shù)據(jù)？井下監(jiān)測(cè)就像是一位“老中醫(yī)”給油藏和井筒“號(hào)脈”，脈要號(hào)得準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)工具的精度和可靠性是關(guān)鍵。

“最開始我們采用的是單點(diǎn)電子式溫度壓力計(jì)，但它們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(wú)法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。”中海油研究總院鉆井工程師李夢(mèng)博說(shuō)。

研究團(tuán)隊(duì)將視線轉(zhuǎn)移到光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)。光纖技術(shù)確實(shí)可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式監(jiān)測(cè)，但對(duì)于海上油田井下監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，它的精度又過(guò)低。

怎么辦？

從基層油田一路走來(lái)的李中有股死磕到底的韌勁兒。此前，他就是靠著這股勁，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，叩開了南海油氣寶藏的大門。

光纖監(jiān)測(cè)在國(guó)內(nèi)橋梁隧道已有較多應(yīng)用，為什么在油井中應(yīng)用得不太好？帶著這個(gè)問題，李中和團(tuán)隊(duì)走遍了大江南北。

向?qū)＜艺?qǐng)教光纖傳感的機(jī)理、到光纖制棒企業(yè)了解光纖拉絲制備的工藝、赴光纜成纜廠家調(diào)研光纜制纜的工序、去南海西江油田了解國(guó)外公司井下監(jiān)測(cè)控制產(chǎn)品的使用情況……最終，研究團(tuán)隊(duì)提出飛秒陣列光纖光柵監(jiān)測(cè)的思路，這在油井監(jiān)測(cè)領(lǐng)域是首次。

歷時(shí)一年半，研究團(tuán)隊(duì)拿出可行性方案，立項(xiàng)順利通過(guò)。

給光纖“穿上防護(hù)服”

方案確定后，研究團(tuán)隊(duì)迅速搭建了井下油氣水環(huán)境和高溫高壓條件的測(cè)試裝置。

“初期的測(cè)試結(jié)果給了我們當(dāng)頭一棒。”李中說(shuō)，按照常規(guī)的光纖裸纖測(cè)試，無(wú)法適應(yīng)井下高溫環(huán)境，幾個(gè)小時(shí)后損耗迅速達(dá)到飽和，根本無(wú)法在油井中長(zhǎng)期使用。

油井光纖通常有光纖涂層和光纜結(jié)構(gòu)的保護(hù)，僅對(duì)裸纖測(cè)試無(wú)法準(zhǔn)確模擬光纜在井下環(huán)境工作的實(shí)際情況，需要給光纖“穿上防護(hù)服”后再進(jìn)行測(cè)試。

“必須迅速調(diào)整方案，國(guó)外和陸上的經(jīng)驗(yàn)都可以借鑒，但我們還是要走出適合中國(guó)海上油田的自主創(chuàng)新之路。”李中說(shuō)。

他鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)開拓思路，大膽設(shè)想。

他將黨建和研發(fā)相結(jié)合，在黨建調(diào)研的時(shí)候，以黨的先進(jìn)性為切口，讓各個(gè)支部“亮家底”，談想法，調(diào)動(dòng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)的積極性。

在集思廣益后，研究團(tuán)隊(duì)開始了新一輪的分析、測(cè)試、改進(jìn)，挑選各種纖芯、涂層、纜皮材料，分析不同的光柵指標(biāo)對(duì)傳感的影響。

在上千組實(shí)驗(yàn)和測(cè)試后，他們終于找到適合井下特殊環(huán)境的光纖“防護(hù)服”，完成了海上油井高精度、高密度通感一體的光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案和工程樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了高精度分布式溫度、壓力、聲波監(jiān)測(cè)，建立了油井光纜可靠性的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了海上油井監(jiān)測(cè)的空白。

目前，這套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已在山西臨興氣田應(yīng)用，為油田的生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化提供大量的數(shù)據(jù)支撐。

遙控井下“水龍頭”

數(shù)據(jù)有了，如何根據(jù)數(shù)據(jù)控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)？

“井下智能滑套是一個(gè)關(guān)鍵部件。”中海油研究總院完井工程師盛磊祥說(shuō)，智能滑套可在不動(dòng)管柱的條件下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，是構(gòu)建海上智慧油田閉環(huán)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。

石油和水相伴相生。在一個(gè)油層中，水的黏度低于油的黏度，流動(dòng)速度快，一旦井筒見水，那么開采出來(lái)的大部分就是水。此前遇到這種情況時(shí)，通常需要停產(chǎn)檢修，把水的出口堵死，才能保證采油作業(yè)繼續(xù)順利進(jìn)行。

而智能滑套相當(dāng)于一個(gè)“水龍頭”。一旦它監(jiān)測(cè)到油層某個(gè)位置見水或有見水的趨勢(shì)，就可以擰轉(zhuǎn)這個(gè)位置的“水龍頭”，讓其減小水的流出，促進(jìn)油層其他位置原油的流動(dòng)。但其難點(diǎn)在于如何簡(jiǎn)單可靠地控制智能滑套。

“我們考慮過(guò)電力控制的方案，但電子元器件在高溫高壓條件下可靠性會(huì)迅速降低，現(xiàn)階段電控不適合用于井下的永久監(jiān)控，但是常規(guī)液控方案對(duì)于多層控制需要下入多條液控管線，也不利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。”李中提出，還是把研究方向定在可靠性更高的液壓控制，“可以考慮用1條液壓管線，實(shí)現(xiàn)井下多儲(chǔ)層的注采在線智能調(diào)控”。

一條液壓管線實(shí)現(xiàn)井下多層控制？這又是一個(gè)沒有人嘗試過(guò)的方案，這個(gè)方案集成了液壓的可靠性優(yōu)勢(shì)和更為簡(jiǎn)單的管柱結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)數(shù)次方案優(yōu)化，最終的智能滑套產(chǎn)品在陸上成功進(jìn)行入井測(cè)試。目前，智能滑套已用于中海油多個(gè)油田，削減了用鉆井船修井導(dǎo)致的高昂作業(yè)費(fèi)用，為生產(chǎn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化和油藏精細(xì)化管理提供支撐。

沒有停歇，李中立刻帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展二期的項(xiàng)目籌備和方案制定。“項(xiàng)目的驗(yàn)收只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步，我們要不斷總結(jié)完善，加大推廣應(yīng)用力度，讓海上智慧油田的‘信息大動(dòng)脈’更暢通，給出海洋油氣開發(fā)增儲(chǔ)上產(chǎn)的‘良方’。”

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