智能化技术引领油气行业未来

来源：中国石油报

当前国际油价仍处于相对低位，而油气开发向深海深层非常规进军，开发难度加大，成本增加，技术创新无疑是降本增效的利器。8月27日至28日，2019贝克休斯(中国)智能化油田服务博览会在北京举行，展示了贝克休斯从油藏评价、钻井到完井、生产全产业链共16种新型技术产品。与会专家从油服的角度分析了当前油气开发面临的各种挑战，提出了应对这些挑战的技术解决方案，揭示了油气开发技术发展的新趋势。

油气开发面临哪些难题

油气行业技术的发展必须坚持问题导向，才能有针对性解决油气生产实际问题。深海深层非常规油气藏由于地质、地理环境等因素，在勘探、钻井、完井、开发全过程面临更加复杂的难题。

非常规油气藏地层条件往往更为复杂，例如我国四川地区地层复杂多变，易出现垮塌风险，易产生震动，硅质含量高;新疆玛湖地区地层复杂多变，微裂缝、断层发育，地层研磨性强，有浊沸石分布。

复杂的地质条件给钻井带来一系列风险与难题。如可钻性差，钻井液滤失风险加大，容易发生卡钻等复杂情况，机械钻速低，进而增加非生产时间。恶劣的地质条件还对钻头提出了苛刻的要求，钻头需要更加坚硬耐磨，耐高温高压，打定向井时准确导向难度加大，同时钻头的适用范围要更广，例如在极硬地层和夹层频繁的地层都需要有良好的表现。

非常规油藏一般具有低孔隙度、低渗透率、严重的非均质性等特点，自然产能很低甚至无自然产能，往往需要钻水平井，并进行压裂改造，套管尺寸更小、磅级更大。由此带来产量快速下降、气体处理(段塞)、固体处理、大位移、严重的狗腿度和套管尺寸限制等诸多问题。非常规储层还面临地质不确定性风险，例如断层。

目前存在哪些新型技术

为应对油气开发尤其是非常规开发面临的难题，油气行业不断研发新技术，实现降本增效。从开发过程看，目前新技术可分为油藏评价技术、钻井技术、完井技术和生产技术四大类。

油藏评价代表性技术有高精度全三维压裂模拟技术和远程测井技术。高精度全三维压裂模拟技术能整合所有不同类别的数据，包括三维地震及构造数据、测井数据、地质力学数据、完井及生产数据等，它在优化压裂设计、提高生产井压裂效果以及指导大型压裂施工等方面发挥重要作用。远程测井系统突破了地域限制，实现了测井现场和远程专家系统之间数据的实时传输，有助于测井公司实现快速决策，有效处理紧急事件，大大提高作业效率和质量。

新型钻井类技术主要有定向钻井技术(关键是导向技术)、尖端钻头技术和先进的钻井液技术。定向钻井成功的三要素是精准的井筒定位、卓越的井筒质量和快速可靠的工具表现，而新型尾管导向系统和旋转导向系统能实现连续精准的导向，帮助井筒精确定位。

尖端钻头的代表是狮虎兽钻头，已经发展到第五代，第五代狮虎兽钻头具有先进的切削结构，可提高机械速和钻头可靠性，同时通过先期的软件模拟确保提供优秀的定向控制能力，它还优化密封材料和结构，延长钻头使用寿命。公开数据显示，狮虎兽钻头创造单趟最长进尺的新纪录，平均进尺提高40%，机械钻速提高43 %，轴承寿命提高35 %，节约钻井成本59万美元。

钻井液被喻为为钻井的血液，新型钻井液技术可有效应对压差卡钻、井壁失稳、流体漏失等多种问题，其中有代表性的是先进的桥堵技术，合成石墨在压力条件下桥堵更大的孔喉通道，可变形封堵聚合物成膜喉道。该技术在我国长宁页岩气区块首次现场应用降低90%漏失量。

最新的先进分支井完井技术帮助油气田降本增效。分支井有增加单井产能、油藏动用率最大、优化地表工程或井槽需求、减少设备资产以及运营资本的投入、减少对自然环境的影响等诸多优点。体现这一技术的主要是壁挂式悬挂系统、和多级压裂分支井完井系统。

生产技术主要包括压裂技术和人工举升技术。水平井分段压裂技术的关键在于桥塞，主要分为快钻桥塞和可溶桥塞两类。新型桥塞有鱼雷桥塞、轻质合金桥塞和幽灵全可溶桥塞，分别为复合桥塞、快钻桥塞和全可溶桥塞。其中，幽灵全可溶桥塞在矿化水和温度条件下溶解，无需井筒干预，可以下至连油不能达到的超长水平井内，使用过程中无硬质金属材料或者陶瓷残留在井筒内。

人工举升技术的关键在于泵。新款电潜泵专门为非常规研油气藏研发，可提高系统的操作灵活性和性能，是可靠高性能的宽幅泵。在动态条件下，该泵技术通过延长系统正常运行时间和增大生产压差来提高生产率和最终储层恢复。可减少气体干扰，提高生产和资产使用价值，稳定生产，减少停机时间，同时降低运行成本、提高系统的可靠性。

未来技术发展路在何方

目前的技术解决的问题有限，要破解油气行业的难点，油气行业技术向着数字化和智能化发展。此次博览会的主题和名称都强调了“智”字，展品中的智能随钻扩眼器和抽油机智能控制系统也说明技术智能化的发展方向。

8月22日，中国石油集团经济技术研究院在最新发布的《世界与中国能源展望》(2019版)报告中专门设置了智能互联情景并预测该情境下，我国能源产业将向更加高效、绿色、低碳方向转型，在新技术的支持下，油气开采收率将得到提升，同时开采成本将下降。

数字化、智能化技术对油气行业的影响更不可小觑。以数字化、智能化和纳米技术为主要特征的第五次油气生产技术革命正在来临。这些新型信息化技术在油气生产领域大规模快速扩散应用，将大幅提升油气开采效率、降低开采成本。

谈到我国油气行业数字化、智能化技术的应用现状，中国石油经济技术研究院副院长姜学峰表示：“目前我国油气行业的信息化处于较高级阶段，数字化技术已经起步，但距离真正的智能化还相差很远。在油藏模拟分析、钻井工程以及炼厂运营管理方面我们已经开始探索应用智能化技术，未来的发展潜力巨大。”

根据中国石油集团经济技术研究院的预测，到2020年，数字化和智能化技术开始在全球油气生产领域规模化商业应用; 2025年前后，在全球油气生产领域大规模推广;2030年后，将得到全面应用。数字化和智能化技术在油气生产领域的应用可以提高油气采收率20%以上，而成本可以下降20%以上。这将大大增加全球油气资源量，提升油气竞争力。

责任编辑： 张秀秀