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2021-02-11 10:24

近10年油气技术进展及趋势

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随着全球油气勘探开发对象越来越复杂,开发难度越来越大,对技术的需求也越来越精细化、高端化和智能化,技术突破将推动未来油气行业迈上新台阶。勘探开发新理论、新理念助推老油区重新崛起,页岩油气技术革命推动非常规油气有效接替常规油气,技术进步推动新区新领域向更深、更远、更极端环境延伸,以数字化、网络化、智能化为代表的高新技术与油气行业的深度融合,正在推动新一轮油气技术革命。

    以水平井钻井、水平井分段压裂为代表的页岩油气技术革命成功推动了非常规油气的规模化开发,未来将向智能化、精准化方向发展。

    页岩油气革命成功推动了非常规油气的规模化开发,进而改变了美国乃至全球的油气供需格局。近年来,非常规油气开发技术仍然在不断取得渐进式技术革新。一是水平井长度和应用规模均快速增长。大位移井水平段长度纪录已超1.2万米,巴肯致密油平均水平井段长度超过3000米,有的接近4000米。二是水平井分段压裂强度不断增加,支撑剂用量有的达到4吨/米以上,已经属于“超级压裂”。三是“一趟钻”大规模推广应用。在美国页岩油气水平井钻井中,单井段“一趟钻”已成常态,两井段“一趟钻”正在推广应用,多井段“一趟钻”持续增加。随着技术的不断进步,页岩气平均开采成本从早期的4~6美元/百万立方英尺降至目前的3美元/百万立方英尺以下,五大主要致密油产区的盈亏平衡价从前期的70~90美元/桶降至30~40美元/桶。

    展望未来,水平井分段压裂技术由追求“超级规模”向追求“最优设计”转变,借助云技术和机器学习实现智能精准压裂和实时优化,在确保单井产能的前提下,尽可能的节约压裂成本和作业时间。

    老油区勘探开发采用新理念、新理论,从以常规油气为主向非常规油气不断延伸和拓展。

    在勘探方面,以常规油气勘探为主向以非常规油气为主的油气勘探新理念、新理论转变,成为老油区可持续发展的破局之道。其勘探理念的转变包括:抛弃源、储分离的传统油气思维;打破构造高点是油气最佳聚集区的局限;改变寻找局部独立圈闭的观念;颠覆传统认识,将封盖层也作为非常规储层。在开发方面,非常规油气技术在常规老油区的应用使其产量实现反转式增长,甚至再次“焕发青春”。以二叠盆地为例,针对其厚度大、产层多、较为均质的堆叠式油气资源特点,在工厂化作业的基础上发展了新的适用性开发方案——立体开发,即从地面同一区域钻出所有计划油井,靶向多个产层,而不再是传统上先钻一批井,日后再对不同油层进行补井加密的开发模式。

    展望未来,以纳米技术为核心的四次采油技术将为老油田开发提供新途径,有望解决传统提高采收率技术(EOR)难以解决波及效率低、费用昂贵、储层伤害等难题。井下油水分离同井注采技术将开辟“井下工厂”开发新模式,有望解决当前老油田面临的高含水、高产水等问题。

    技术组合创新成为应对低油价和实现“增产降本提效”的关键,未来的技术进步将更多体现在多项技术甚至是跨界技术的集成创新。

    近年来,虽然油价巨幅震荡,北美页岩油气却做到了无论油价高低都能够“增产降本提效”,其秘诀就是依靠技术创新,特别是有效实施“技术组合”。如“甜点区”预测技术组合大幅增加非常规优质井占比,包括4项关键技术:基于大数据的资源评价与有利选区评价技术;致密储层微观孔隙结构三维可视化及定量表征技术;“甜点”关键地质参数定量表征技术;地质—工程一体化“甜点”准确识别与评价技术。“一趟钻”技术组合实现水平井提速降本,涉及8项关键技术:钻井方案优化设计;自动化钻机;高效长寿命钻头,通常是定制钻头;个性化优质钻井液;高压喷射钻井及优选参数钻井;常规导向钻井或旋转导向钻井;随钻地质导向;远程专家决策支持中心。“长水平井+超级压裂”技术组合大幅提高单井产能,其技术要点包括:提高支撑剂浓度;提高压裂液用量;增加压裂簇数量;减小段间距。

    未来随着大数据、人工智能、新材料等高新技术的迅猛发展,越来越多的跨界技术在石油行业应用,将进一步推动石油科技由单项技术创新向地质、工程、开发多学科技术组合创新发展。

    深水技术与装备推动海上油气勘探开发不断向更深、更远拓展。

    海域尤其是深水油气资源丰富,是全球油气技术装备发展的重点目标领域之一。近年来,深水领域的技术创新十分活跃,形成了包含深水盐下油气地质勘探理论、12缆以上地震勘探船、高密度四维地震采集、深水半潜式钻井平台、深水钻井船、智能完井及数字油田、海底生产系统、浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)等自动化、海底化、多功能化的油气技术与装备。在深水管道和立管方面,海底管道具有连续输送、受环境条件影响小的特点,输送效率高、运送能力强,是目前海上油气集输的主要手段。

    展望未来,海上油气勘探开发将向更深、更远的海域延伸和拓展。主要技术发展方向包括海底节点(OBN)地震勘探技术、海洋油气开发浮式生产平台一体化开发技术、水下开发及海底工厂技术、深水非常规资源增产技术等。深水安装、拆除装备趋向大型化、专业化。

    新一代工程技术与装备将大幅提升油气勘探开发规模和效益。

    随着信息技术的高速发展和油气技术的不断创新,形成了以旋转导向钻井、自动控压钻井、深水钻井、随钻成像测井、“两宽一高”(宽频、宽方位、高密度)地震采集、分段压裂等为代表的新一代油气工程技术与装备,大幅提升了油气勘探开发规模和效益,推动全球油气勘探开发领域由浅层向深层、超深层,由常规向非常规,由浅海向深水、超深水,由中高渗整装向低渗透、低品位、难动用领域不断延伸和拓展。以高精度叠前深度偏移成像为核心的“两宽一高”地震勘探依然是主流技术,海量数据快速处理、各种偏移成像方法和全波形反演技术仍然是地震数据处理的研究热点;地震技术进入大数据时代,定量解释技术快速发展;大数据、压缩感知、自适应光学成像等前沿技术引起关注。随钻测井技术应用更加广泛,探测能力大幅提升;测井仪器不断更新换代,耐温耐压能力达到260摄氏度和210兆帕,纳米传感器进入实验室验证阶段。工厂化作业+高效PDC钻头+高造斜率旋转导向钻井系统+强化参数钻井成为非常规油气钻井中常用的技术组合,推动“一趟钻”不断刷新钻速和进尺纪录。

    人工智能技术迅猛发展推动油气行业数字化转型。

    随着信息技术的快速发展,人工智能正被加速引入油气行业,国际大石油公司和油服公司高度重视智能化业务,将智能化作为新的技术创新主攻方向之一,积极加大智能化领域的研发投入,主动与IT巨头联手推进油气行业的智能化,相继推出了一些智能化油气技术、装备及软件平台。比如,斯伦贝谢的DELFI平台、GE公司的Predix平台等,从根本上改变了勘探开发各个环节的工作方式,大幅度提高了工作效率,实现了综合效益最大化,开启了勘探开发一体化新篇章。

    未来,随着新一代人工智能技术在油气行业中的应用,智能地质、智能物探、智能油田、高精准智能压裂等技术将助推油气行业产生一次全方位的“智能油气”革命,激发油气产业新动能。

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