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在能源需求持續(xù)增長與環(huán)境保護要求日益嚴格的雙重挑戰(zhàn)下，石油工程行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變革。隨著科技飛速發(fā)展，一系列新技術、新裝備如雨后春筍般涌現(xiàn)，不僅極大地提升了石油勘探開發(fā)效率與安全性，而且為行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展開辟了新路徑。本版展示了相關企業(yè)的具體實踐，敬請關注。

勝利石油工程：鉆井液自動混配裝置快捷又環(huán)保

□王 寧 劉均一

以往，鉆井液加料配漿作業(yè)通常依靠人工完成，勞動強度大、加料效率低，尤其在井塌、溢漏等復雜條件下，十分影響井下復雜情況處理時效，而且配漿加料過程伴隨有粉塵和刺激性氣味，也會對員工身體健康造成影響。

勝利石油工程鉆井院聚焦現(xiàn)場實際需求，開展廣泛調(diào)研，依托中國石化“十條龍”項目，以自動化代替人工為突破點，探索將鉆井液自動配漿與快速加重一體化集成，開發(fā)自動卸料、罐式儲存、高效混配、精準計量、高效除塵等功能，完全代替人工加料配漿作業(yè)。經(jīng)過一年多的潛心攻關，國內(nèi)首臺（套）“勝利天工”鉆井液自動混配裝置應運而生。

該裝置主要由供料存儲、自動混配、遠程控制三大功能模塊組成。其中，供料存儲采用罐體封裝，現(xiàn)場看不到堆積散落的藥品袋，送料罐車到達后只需連接管路、一鍵操作，就能將不同類型的處理劑輸進儲罐。輸送過程還可實時計量固、液藥品重量變化，達到所需量就會自動停止，同時具備粉塵氣體收集凈化功能?！熬拖窦佑驼镜淖灾骷佑?，快捷又環(huán)保?！便@井院研究人員介紹。

鉆井施工過程最能體現(xiàn)自動混配裝置的優(yōu)越性。特別是發(fā)生井下復雜情況時，再也不用一群鉆井工人扛著藥品袋與時間賽跑，只需一個人在坐崗房里動動手指，便可遙控設備加料混漿。通過監(jiān)視器，操作人員還可實時監(jiān)測鉆井液密度、黏度等參數(shù)。內(nèi)置的預警系統(tǒng)能及時給出調(diào)控依據(jù)，第一時間做好應對，確保安全高效鉆進。

今年4月，在豐頁3HF井現(xiàn)場試驗中，黃河鉆井70798SL隊使用“勝利天工”鉆井液自動混配裝置，功能響應正常、工序銜接順暢，二開施工僅用兩小時就完成了6噸粉體料與兩噸液體料的自動配漿作業(yè)，是人工加料配漿效率的3倍以上，全過程無異味、無粉塵逸散，大幅降低了人工勞動強度與健康風險，得到了一線員工的一致認可與好評。目前，已有7支鉆井隊陸續(xù)裝配該裝置。

接下來，勝利石油工程鉆井院將加快環(huán)保型自動化循環(huán)系統(tǒng)的研發(fā)推廣，設計出適配各種型號鉆機的簡化版本，最終實現(xiàn)鉆井液自動混配裝置的小型化、車載化、定制化，為推動我國鉆井自動化、智能化升級作出貢獻。

西南石油工程：新型耐磨帶鉆具助力“深地工程”

□孫 巖 劉秀云 呂豪杰

日前，西南石油工程油田工程服務分公司自主研發(fā)的新型高抗磨耐磨帶鉆具在東峰場區(qū)塊東峰8井應用成功。該產(chǎn)品創(chuàng)新使用了GJ7000硬質(zhì)合金新材料，成功解決了東峰場須家河組地層研磨性強、鉆具磨損嚴重、鉆進效率低等問題，進一步降低了鉆井成本，也為該產(chǎn)品在“深地工程”特殊地層大范圍推廣提供了有益借鑒。

近年來，隨著“深地工程”不斷推進，深井、水平井、多分支井、大斜度井等復雜井身結構井的應用越來越廣泛，致密頁巖氣、海相頁巖氣等地層結構越來越復雜，對鉆桿的防磨與減摩特性提出了更高要求。鉆具接頭耐磨帶是保護鉆桿、減少套管磨損最有效的技術措施之一。

一直以來，鉆具耐磨帶生產(chǎn)都有著森嚴的技術壁壘，國外知名企業(yè)始終掌握著晶態(tài)材料耐磨帶技術，而國內(nèi)擁有自主知識產(chǎn)權的耐磨帶材料仍以硬質(zhì)合金為主?！耙鉀Q鉆井現(xiàn)場鉆具磨損難題，必須啃下這塊‘硬骨頭’，推動硬質(zhì)合金耐磨帶晶態(tài)化發(fā)展?！蔽髂鲜凸こ坦芫咧行闹魅魏掠抡f。

為破解高研磨性地層鉆井的“卡脖子”難題，2023年，西南石油工程油田工程服務分公司成立專項科研攻關團隊，啟動高抗磨性鉆具耐磨帶研發(fā)，結合地質(zhì)構造和鉆井工況，建立了涵蓋耐磨帶性能影響、敷焊技術、應用材料、生產(chǎn)裝備等在內(nèi)的完整技術體系。

“選取哪種材質(zhì)的耐磨材料、用哪種敷焊工藝，才能使鉆桿接頭耐磨帶收到高抗磨性的效果？這是當時最關鍵的難題?！惫リP團隊技術骨干呂豪杰說。他們用了3個月時間，廣泛調(diào)研國內(nèi)外耐磨帶材料、焊接技術現(xiàn)狀，查閱行業(yè)標準規(guī)范，最終確定了以具有良好焊接性且堆焊層理化性能優(yōu)異的新材料GJ7000為攻關方向。

但這種硬質(zhì)合金新材料有獨特的“脾氣”，必須量身定制一套焊接配方和焊接工藝。此后的兩個多月，攻關團隊根據(jù)新型耐磨帶材料的性能，積極開展焊接工藝研究，通過參數(shù)調(diào)整、可焊性試驗、焊帶產(chǎn)品理化分析等手段，不斷優(yōu)化改進耐磨帶材料配方，成功解決了焊接工藝難題，研發(fā)了新型高抗磨耐磨帶技術，并成功應用于東峰場地區(qū)鉆井作業(yè)。據(jù)測算，單井至少可節(jié)約成本100萬元。

江漢石油工程：全電動壓裂打造頁巖氣開發(fā)節(jié)能新樣本

□李 晴 劉亞中

走進涪陵頁巖氣田焦頁5擴平臺的控制室，在“智慧大腦”壓裂主控平臺的主導下，主壓區(qū)、混砂區(qū)、液罐區(qū)等區(qū)域12臺5000型電動壓裂橇、8個變頻房通過各種高、低壓管線相連，正在進行“靜音模式”的電驅(qū)壓裂施工。

2020年，在國家能源戰(zhàn)略的指引下，江漢石油工程井下測試公司引進了中國石化第一代單機雙泵5500型電動壓裂橇，并成功在涪陵工區(qū)開展全電動平臺壓裂試驗，拉開了從柴驅(qū)到電動壓裂的大幕。

隨著技術裝備的升級，軟件系統(tǒng)如何快速適應現(xiàn)場壓裂施工需要，成為亟待解決的問題。江漢石油工程聯(lián)合江漢油田、石化機械等單位，先后攻克了變頻房升溫快、輸砂裝置不穩(wěn)定、遠控閥門響應慢等多項技術瓶頸，經(jīng)過探索實踐，于2021年攻關完成了國內(nèi)首套智能化全電動壓裂系統(tǒng)。“該系統(tǒng)擁有中國石化自主知識產(chǎn)權，已申請相關專利48項，在涪陵頁巖氣田綠色高效開發(fā)中發(fā)揮了關鍵作用，引領了國內(nèi)工廠化壓裂技術發(fā)展?！苯瓭h石油工程井下測試公司經(jīng)理向少華介紹。

相比傳統(tǒng)柴驅(qū)壓裂，電動壓裂設備單機功率大、體積小，能源消耗顯著降低、占地面積相應減少，可通過“電代油”全面實現(xiàn)零碳排放、低噪聲。自電動壓裂使用以來，江漢石油工程累計減少碳排放近兩萬噸。

創(chuàng)新永無止境。聚焦提高施工質(zhì)量和效率，江漢石油工程先后開展了自動輸砂裝置、遠程泄壓裝置、低壓自動供液系統(tǒng)等電動壓裂裝備成熟配套應用，實現(xiàn)了24小時連續(xù)壓裂施工，讓施工效率有了質(zhì)的飛躍。2022年以來，井下測試公司先后引進了第二套、第三套5000型壓裂機組，實現(xiàn)了24臺電動壓裂橇同時施工。

隨著裝備和技術的成熟，江漢石油工程著力推動技術工藝和軟件系統(tǒng)領跑，探索構建新型“人機互動＋精準定位＋智能協(xié)同”運行管理模式，實現(xiàn)了井場高壓電監(jiān)測與預警、壓裂流程監(jiān)測、壓裂參數(shù)控制、數(shù)據(jù)采集及傳輸、視頻監(jiān)控等五大功能的應用，在國內(nèi)率先形成了頁巖氣全電動壓裂提速提效“V3.0技術”，完成了從低壓供液到高壓泵注“一鍵聯(lián)動”全自動化壓裂的轉(zhuǎn)變，智能化達到國內(nèi)領先水平。

截至目前，江漢石油工程已在焦頁11東建設了中國石化首個頁巖氣全電動壓裂標準化、自動化示范平臺，并在焦頁12擴平臺應用最新電動壓裂系統(tǒng)，僅用50余天就完成了303段壓裂施工，刷新了國內(nèi)頁巖氣壓裂5項施工紀錄，創(chuàng)造了頁巖氣領域低成本、規(guī)?；?、綠色施工的“中國樣本”。近日，該公司又聯(lián)合江漢油田，在焦頁69平臺啟動“電動壓裂示范工程”，持續(xù)助力涪陵頁巖氣田綠色低碳開發(fā)。

經(jīng)緯公司：“井工廠”錄井實現(xiàn)“一機多井”作業(yè)

□田宏遠 扈秀杰 舒 敏 朱創(chuàng)業(yè)

近日，由經(jīng)緯公司西南測控公司和地質(zhì)測控技術研究院聯(lián)合開發(fā)的“井工廠”錄井儀，順利完成金石103平臺3HF、4HF、8HF、9HF等4口井的錄井施工任務，共計鉆厚9344米，發(fā)現(xiàn)油氣層76層。該錄井儀基于拉曼氣體分析技術，具有光譜成像快速、簡便，檢測速度快、分辨率高、自動化程度高等優(yōu)點，能大幅提升油氣層發(fā)現(xiàn)率和有毒有害氣體檢測能力。這是中國石化首次采用拉曼激光氣體分析技術前置于井口的“井工廠”錄井新模式。

錄井是油氣勘探開發(fā)中最基礎的技術之一，而氣體檢測技術是錄井的關鍵。隨著油氣勘探開發(fā)地質(zhì)條件日趨復雜，“低、深、隱、難”（孔隙度和滲透率低、油氣層埋藏深、油氣藏隱蔽、勘探開發(fā)難度大）等問題越來越突出，傳統(tǒng)的錄井氣體檢測技術難以滿足實際作業(yè)需求。尤其是薄層、裂縫性油氣顯示發(fā)現(xiàn)，過平衡鉆井條件下弱油氣顯示發(fā)現(xiàn)，以及氣體鉆條件下通過檢測氣體判斷井下燃爆情況……這些油氣勘探開發(fā)中遇到的難題，急需找到新的解決辦法。

為此，經(jīng)緯公司拉曼激光氣體分析技術研發(fā)團隊經(jīng)過長期攻關，創(chuàng)新采用光柵、狹縫等技術，成功研發(fā)出全球首臺狹縫分光拉曼樣機，并通過持續(xù)的產(chǎn)品升級和技術迭代，推出第二代拉曼激光氣體分析儀?！按舜位诶鼩怏w分析技術的‘井工廠’錄井新模式，打破了傳統(tǒng)的‘一機一井’錄井模式，實現(xiàn)了‘一機多井’高效作業(yè)。”經(jīng)緯公司西南測控公司副經(jīng)理、總工程師梁波介紹。

拉曼激光分析技術利用拉曼效應原理，通過對氣體分子與激光相互作用的拉曼光譜進行分析，僅需20秒即可快速準確地檢測出井口返出氣的氣體組分含量，與傳統(tǒng)色譜儀的檢測速度相比，快了兩分多鐘，為及時發(fā)現(xiàn)和保護油氣層、預防地質(zhì)異常提供了寶貴的時間窗口?，F(xiàn)場應用顯示，基于拉曼激光分析技術的“井工廠”錄井新模式所需附屬設備少、氣路簡潔、操作方便，不僅顯著提高了檢測速度，而且實現(xiàn)了數(shù)據(jù)無線傳輸、油氣層連續(xù)在線分析，在薄層油氣層和弱油氣層的檢測上具有獨特的技術優(yōu)勢，特別是在油基鉆井液條件下的油氣檢測效果極佳，不會受所加柴油影響。借助拉曼激光氣體分析儀的無線傳輸技術，“井工廠”錄井儀還可以實時向云端平臺上傳數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無人值守、全過程智能化控制、遠程監(jiān)測、溫度和壓力自我修正及報警等功能。

“下一步，經(jīng)緯公司將加快成果轉(zhuǎn)化和推廣應用，為優(yōu)快、安全鉆井提供更堅實的技術保障?！苯?jīng)緯公司錄井裝備管理專家夏杰介紹，這項技術不僅適用于油氣勘探開發(fā)領域，而且可用于輸油氣井站、管道、煉油、化工等重點作業(yè)環(huán)節(jié)和行業(yè)各種氣體成分連續(xù)快速在線檢測，為減少碳排放、實現(xiàn)碳中和作出貢獻。

新聞會客廳：以高端技術裝備助力石油工程提質(zhì)增效

問：在油價波動的背景下，哪些新技術或新裝備的應用能有效幫助石油工程企業(yè)控制成本、提升效率和安全性？

答：能有效幫助石油工程企業(yè)控制成本、提升效率和安全性的技術大致可分為五類。一是提高工程施工決策質(zhì)量的技術，可提升井型選擇、作業(yè)方式等決策的科學性、預見性和實時性，避免投資浪費。二是優(yōu)快鉆井技術裝備，如高性能破巖工具、旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)等，以保證施工質(zhì)量、降低作業(yè)投資。三是深層復雜油氣藏所需的高端材料及技術裝備，深層復雜油氣藏的超高溫超高壓環(huán)境對鉆井裝備工具、井筒工作流體的性能與質(zhì)量提出了更高的要求，耐溫耐壓耐腐蝕的裝備儀器、耐高溫高密度流體可降低工具失效、垮塌、漏失等施工風險。四是“遠程決策+自動化作業(yè)裝備”可減少施工現(xiàn)場人員、降低成本，提高HSE管理水平。五是減少能耗及二氧化碳排放的技術。

問：作為當前的熱點，大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字化技術在石油工程領域的應用現(xiàn)狀如何？

答：新一代信息技術已滲透石油工程的各個環(huán)節(jié)，能夠通過提高儲層認識優(yōu)化生產(chǎn)，增加油氣發(fā)現(xiàn)和可采儲量；通過精細化管理和流程優(yōu)化、鉆井參數(shù)實時優(yōu)化，減少非生產(chǎn)時間、降低工程投資；通過優(yōu)化壓裂參數(shù)，提高油氣單井產(chǎn)能、降低噸油成本。數(shù)字化技術與石油工程技術的融合發(fā)展，催生了一系列智能化自動化技術。司鉆導航儀系統(tǒng)實現(xiàn)了鉆井遠程可視化監(jiān)測、復雜故障智能預警；“一鍵式”固井系統(tǒng)可實現(xiàn)固井作業(yè)遠程全流程自動化控制；遠程決策系統(tǒng)具備了井場數(shù)據(jù)遠程匯聚、云端共享、決策指令遠程傳遞和“井場-后方-井場”全流程在線決策、協(xié)同閉環(huán)管控。這些技術推動了石油工程產(chǎn)業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級，成為產(chǎn)業(yè)變革的新引擎。

問：在石油工程技術裝備的研發(fā)與應用過程中，產(chǎn)學研用各方應如何結合，以更好地促進技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級？

答：發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、加強創(chuàng)新策源，已成為產(chǎn)學研用各方共同面臨的一項重大而緊迫的任務。密切合作加速技術發(fā)展，也成為大家的共識。要推進跨領域、跨系統(tǒng)、跨專業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，強化戰(zhàn)略層面的持續(xù)合作，建立穩(wěn)定的合作關系，確保創(chuàng)新活動的連續(xù)性和穩(wěn)定性；要構建利益保障機制，解決合作過程中的利益分配問題，確保各方權益；要構建完善的產(chǎn)業(yè)孵化培育體系，打通從基礎研究到應用研究再到科技成果轉(zhuǎn)化的全產(chǎn)業(yè)鏈條，實現(xiàn)創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、資金鏈、人才鏈“四鏈”深度融合。

問：展望未來，石油工程行業(yè)面臨哪些新的挑戰(zhàn)和機遇？如何在技術裝備創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力，實現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展？

答：一方面，各國能源安全戰(zhàn)略的執(zhí)行為石油工程行業(yè)的發(fā)展提供了穩(wěn)定的市場空間。另一方面，新一代信息技術迅猛發(fā)展，加速驅(qū)動石油工程的綠色低碳和數(shù)智化轉(zhuǎn)型，給石油工程高質(zhì)量發(fā)展帶來了新動能。同時，石油工程行業(yè)也面臨著油氣資源品質(zhì)劣質(zhì)化、作業(yè)環(huán)境復雜化、環(huán)境保護升級等多重挑戰(zhàn)，新一輪科技革命催生新生產(chǎn)方式和新組織方式，轉(zhuǎn)型過程中還需克服技術、安全、合規(guī)等諸多難題。

要實現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，石油工程創(chuàng)新要堅持問題導向，有的放矢搞研發(fā)，緊盯油田勘探開發(fā)的難點和需求，集中優(yōu)勢資源，實現(xiàn)精準發(fā)力；要圍繞構建創(chuàng)新生態(tài)進行管理創(chuàng)新，利用數(shù)字技術促進技術融合創(chuàng)新，重構業(yè)務模式、管理模式和商業(yè)模式；要積極探索氫能、儲能等新領域新方向，彰顯工程技術作為能源產(chǎn)業(yè)鏈重要因素的價值和職責。（蔣琳琳 整理）