新世纪国际石油科技十大进展之2004

1.虚拟露头技术获得突破性进展

虚拟露头技术是利用全球定位系统、高端计算机和激光技术建立三维露头模型并 获取更多深层次地质信息的一项新技术。其工作原理是通过激光脉冲发射系统向露头 发射激光束，接收和测量由露头反射的激光束，经过多次、多角度、多点的发射、接 收和测量，获得大量三维露头资料，经过分析处理，建立三维数字露头外观图像，然 后再将数字图像覆盖在数字地形模型上。其特点是采集三维露头资料省时省力，露头 可视化形象直观，可获得比过去地表研究多得多的地质信息。

近年来，虚拟露头技术的开发者得克萨斯大学及其合作者Norsk Hydro公司研究 小组对该技术作了进一步研究，取得了三项突破性进展：完成了将数字露头图像覆盖 在数字地形模型上，而且覆盖后的图像非常清晰，分辨率超过5厘米；首次直接利用 三维露头模型，建立三维储层模型；利用该技术和方法，能够将所有相关的数据集同 时放在一个框架内进行综合研究，这是前所未有的。

虚拟露头技术的改进使得利用露头信息进行储层模拟，进而直接解决一些关键复 杂的地质问题和储层产能等方面的问题成为可能。

2.智能井技术发展迅速，推动油田数字化管理

智能井技术是实现数字化油田的主要构成部分，近年来发展迅速，得到广泛关注 。据2004年统计，世界上采用智能井技术的油井已接近200口。贝克石油工具、壳牌 、威德福和斯伦贝谢等公司都投入了研发和应用。

智能井技术是通过安置在油藏平面上的传感器和控制阀，达到一井多用，同采同 注；可以通过地面遥控实现单井多层、多分支选择性生产和注入，实时优化各层的流 动，随意封隔水气层，防止串流；进行实时的连续监测、采集和处理，并实时反馈井 下数据、实时优化生产，最终达到优化油藏经营和生产管理，提高采收率。

智能井技术主要用于油藏开采过程的管理。它可以控制一口油井的注入水或注入 气在不同产层或不同油藏之间的分布，也可以封堵产自其他产层有害的水或气，从而 控制注入水或驱替出油藏中未波及区的油，这对于二次采油、三次采油及复杂结构井 非常重要。

近两年来，随着井下系统可靠性越来越高，井下电力控制和液压控制系统越来越 好，光纤技术越来越成熟，以及各种井下仪表、井下滑套和井下安全阀的配套发展， 智能井已经从最初的传感温度、压力参数，到现在能够传输流体组分、进行油藏成像 ，从辅助的控制系统发展到通过分支井进行流体控制和调节，进而向井下生产处理加 工和井下智能遥控方向发展。智能井技术的快速发展，加快了油田数字化进程。

3.Q-技术推向商业化应用

Q-技术是斯伦贝谢西方地球物理公司经过近十年开发出的应用于海洋、陆地、海 底区域的一套专利地震技术，包括Q-Land、Q-Marine、Q-Reservoir和Q-Seabed等系 列技术，支持陆上、海上和井下地震数据采集与现场处理。Q-技术2001年由斯伦贝谢 公司推出，通过不断更新，2004年得到全面推广应用。该技术通过综合大量单一传感 器记录的数字波形，改变了以往使用的数字检波器或A-D转换器，可以记录较以往更 多道数据，获得优化的地震波场采集和处理结果，具有优化数据采集设计和质量保障 功能以及准确的信号保护和智能化噪声消除能力，可以为油藏成像、分析和解释准备 高质量的三维地震数据，使地震成像质量得到全面提升。

2001年，在挪威北海Norne油田提高产量的投标中，西方地球物理公司赢得了为 挪威石油公司实施世界上第一例4D Q-油藏技术服务。Q-技术高度的可重复性使四维 地震的周期缩短，高质量的数据传输对Norne油田的油藏管理产生了直接影响。

2004年8月25日，西方地球物理公司宣布与挪威国家石油公司签署了一项协议， 该协议是行业内第一个长期地震监测项目，西方地球物理公司成为挪威国家石油公司 首选的Norne油田和Heidrun油田四维地震测量承包商，西方地球物理公司还将应用Q- 技术监测系统对Haiten和D?nna Terrasse油田进行油藏监测。

4.多分量加速度数字检波器地震采集系统将推动多波地震勘探的发展

由I/O公司和Sercel公司研发的基于微电子机械系统（MEMS）的加速度数字检波 器是多分量采集系统的关键设备，感应器装置比以前的多分量感应器更先进。新系统 具有直接输出数字、高保真矢量场、感应器倾斜校正等特点。这些性能对多分量数据 采集非常重要，直接影响到所记录数据的质量和对地下构造的了解。每一个采集站应 用单感应器时，转换波采集站能使噪声降低。感应器和野外电极直接输出的数字信号 能有效地消除拾取的噪声、串音等；相对于常规多分量检波器，谐波畸变也大为减小 ；新型多分量采集系统的结构和物理属性较以前的采集系统也大有改进。目前应用于 浅滩井眼的基于MEMS的3C数字感应器，有较好的地面耦合，尤其是在水平分量上；对 接下来的垂直倾斜校正，能精确地测量并记录地球重力场，因而也就不需要常规采用 的野外“校准”。新型多分量采集系统能适应大的工作站，装备轻便，耗电低，还能 进行遥控和自动质量监控。

基于MEMS加速度数字检波器是专门针对多分量设计的采集系统，使得操作效率大 幅提高，从而有助于多分量采集成本的降低，使转换波数据的处理解释质量大大提高 ，减小了使用这些数据的风险。经过海上和陆上测试及可行性研究，这一技术越来越 受到业界的推崇。3C加速度数字检波器的高质量、实用性、野外实施成本低等特点， 将开创多分量记录的新时代。

5.随钻地层测试器投入商业化应用

地层孔隙压力对于储层描述和钻井作业是一项非常重要的参数，为了能在钻井过 程中测量这一参数，贝克休斯和哈里伯顿公司开发了随钻地层压力测试器。随钻地层 压力测试器的重要作用和潜在的应用效益引起了海洋石油工业的广泛关注。

随钻地层压力测试器的推出，完善了随钻测井系列，使其和电缆测井一样可以提 供全套的电测井、核测井、声测井、核磁测井和地层压力测试数据。随钻地层压力测 试器使用电缆式探头和极板及精确的石英压力传感器，在钻井作业暂停期间进行压力 测试。整个压力测试所需时间不到10分钟，测量精度与对应的电缆技术相差不到1%。
随钻地层压力测量最大的优点就是优化钻井作业，节省钻机时间，特别是在大斜度井 和水平井中。潜在的用途包括早期探测高压层、基于压力的井眼导向、确定压力梯度 和流体界面以及实时调整泥浆密度和有效循环密度以优化钻井，有效地增加机械钻速 ，更加安全地钻入高压层段；优化下套管和完井过程、早期识别油气以及修改地质模 型等。

截止到2004年7月，贝克休斯公司已经完成了1500次压力测试，哈里伯顿公司也 通过10家油公司完成了广泛的现场测试。目前，两家公司的仪器均已投入商业化使用 。

6.膨胀管技术发展迅速，应用范围不断拓宽

英国壳牌公司在翼型管的基础上开发出膨胀管技术，膨胀管主要有割缝膨胀管和 实体膨胀管两大类。

割缝膨胀管是一种经济可行的隔离复杂层段的工艺，用其代替常规衬管既节约成 本又能保证油井质量，在割缝膨胀管的基础上开发出的膨胀防砂网，其防砂效果优于 砾石充填完井。

实体膨胀管的优点包括：利用膨胀管修复损坏的套管，可降低修井成本；利用膨 胀管完井，可降低10%的井径损失；建立单一直径的油井，不但省去了复杂的套管系 列，而且可以通过减少岩石的切削量提高钻速和油井建井速度。

膨胀管技术在近年来取得了一些实质性进展：哈里伯顿能源服务公司利用实体膨 胀管建大位移井取得成功；贝克石油工具公司利用膨胀管技术完成了10口多分支井的 6级完井；斯伦贝谢等技术服务公司也利用膨胀管技术进行过多分支井的6级完井；贝 克工具公司在俄克拉何马州南部已损坏的7英寸套管内成功地安装了205.7米长的膨胀 管，修复后油井的增产效果明显；威德福公司研制出一种高柔曲性旋转扩管系统，把 上提和下压扩管改为旋转扩管，降低了90%的扩管力；Enventure全球技术公司进行了 膨胀管穿过套管磨铣窗口的室内和现场试验并取得成功。

7.连续管钻井技术经济效益显著，在美国和加拿大得到广泛应用

2003年全世界用连续管钻井7000口，预计今后每年约增加750～850口。在加拿大 ，常规钻井的每英尺成本为43美元，而连续管钻井的每英尺成本为33美元。在美国的 阿拉斯加，连续管侧钻井的成本为常规钻井技术钻新井的1/3。目前投入服务市场的 连续管钻机有800多台，主要为美国和加拿大的大技术服务公司拥有。

连续管钻井按钻井的类型可分为定向重钻和直井钻井两类，按工艺方式分为欠平 衡钻井、近平衡钻井和过平衡钻井三种。连续管钻井作业主要优势包括：井场占地小 ，适合于在地面条件受限制的地区或海上平台钻井和过油管钻井，特别适用于小井眼 钻井；适用于欠平衡钻井作业,可以确保井下始终处于欠平衡状态，防止发生地层损 害，保证安全作业。

采用连续管钻井技术，可以节约25%（挪威北海Ula油田）～40%（普鲁德霍湾） 的钻井成本，在钻机动迁费高的地区，连续管过油管重钻能比常规重钻节约50%以上 的成本。

连续管技术取得了一些最新进展，推出了连续管和钻杆两用钻机、复合材料制成 的连续管、连续管位移增大工具和连续管钻井专用的钻井头（drilling head）。这 些都为连续管钻井技术的应用和推广创造了条件。

8.新型机载遥感天然气泄漏检测装置

由美国柯达（Kodak）公司开发的机载天然气泄漏激光（ANGEL）管道检测装置， 利用安装在飞机上的先进光学遥感系统——DIAL（差异吸收激光探测和测距）传感器 系统，检测输气管道沿线的天然气泄漏状况。飞机升空距离地面约400米，飞行速度 达每小时240公里时，DIAL传感器系统就可进行远距离探测，对漏气量加以量化并报 告管道沿线天然气泄漏的精确位置。

DIAL传感器具有较高的灵敏度，能精确地探测极低频率的、极细小的泄漏点。该 系统的调谐激光器能够精确探测、量化并区分甲烷和乙烷气体。系统的发射-探测器 能在多种天气条件下操作，包括白天和黑夜、晴天和阴天、多云以及烟雾笼罩的天气 。它可在地面条件多变的环境下（包括有浓密的植被、光秃的土壤、沙地、砾石、沥 青、混凝土和雪地）很好地完成工作。

由于可精确确定管道的破损点，故该种检测装置可对管道进行直接评估，并对无 法通过智能检测装置的管道进行检测。通过对ANGEL装置采集的数据进行分析，可对 管道潜在的危险情况、泄漏点和有害气体的弥散点加以区分，按轻重缓急考虑顺序， 制定管道的修理和维护计划。

该检测装置在灵敏度、精度、工作效率以及覆盖范围等方面的工作性能均优于传 统的检测方法，因而更增加了管道完整性检验的测量置信度。

9.延迟焦化新技术MaxCoking

美国焦化技术公司开发了一种专有技术MaxCoking，可用于延迟焦化装置以提高 操作效率，并可改进下游操作。该技术在提高焦化处理能力、提高液体产品收率、降 低焦炭收率、降低硅抗泡剂的用量及费用、提高装置操作稳定性等方面都进行了有益 的改进，该技术还具有投资少、对现有操作影响小等优点。
由于焦炭塔是轮换操作，在焦化周期的切换和升温阶段有大量压力损失。此压力损失 会加重焦炭塔内的泡沫生成，导致分馏塔干板压降损失，打乱分馏塔的温度和压力分 布。发泡失控会导致泡沫溢出，使装置停工。轻度的泡沫溢出会缩短运转周期并带来 大的维修问题。泡沫会减小焦炭塔容积。分馏塔异常会导致增加循环和损失液体产品 回收量。MaxCoking技术在焦化周期中的升温和切换阶段将轻／重瓦斯油或石脑油从 分馏塔循环至热焦炭塔顶部，使轻瓦斯油或石脑油闪蒸增加焦炭塔内的热气体积，从 而稳定焦炭塔压力，维持一个上升的压力分布。在压力控制所需流率下，没有轻瓦斯 油和石脑油冷凝，焦炭质量也没有降低。该技术较好地稳定了压力控制系统和焦炭塔 升温系统。

MaxCoking技术在美国得克萨斯州帕萨迪纳炼厂得到了成功应用。帕萨迪纳炼厂 焦化装置能力为69万吨／年，运行结果表明，液收增加5%～10%（体积百分比），提 高了处理量，产焦量减少16%，抗泡剂用量减少75%，加热炉能力提高了10%。应用该 装置后，年利润提高了1200万美元，而且投资较少。

10.生产低硫汽油的纤维膜法新工艺

生产低硫汽油的纤维膜法是埃克森美孚研究工程公司（EMRE）与梅里化学公司（ MeriChem）化学品和炼厂服务公司联合开发的新工艺，可从选择性加氢处理的催化裂 化（FCC）汽油中抽提出高分子量硫醇。这些硫醇在FCC汽油加氢处理时再组合反应生 成，利用常规的碱处理方法不能使其除去；另外由于用氢气使烯烃饱和，增大了加氢 处理负荷，还会导致汽油辛烷值损失。

在称为Exomer的新工艺中，汽油与不相溶的专用抽提溶液进入梅里化学公司纤维 膜接触器，接触器中充填有无数根金属纤维，通过循环抽提剂的连续流动和毛细管作 用在金属纤维上形成薄膜接触面。随着烃类沿着纤维向下流动，硫化物在大表面积的 界面上被抽提出来。在接触器底部，液体分成两相，一为低硫汽油，另一为含硫的抽 提剂。抽提剂被再生并循环至接触器。

该工艺使汽油含硫量从50ppm减小到10ppm，使其成为炼油厂适用的精制步骤，可 满足未来燃料规范要求。新建的Exomer装置的投资费用为常规增设加氢处理装置所需 费用的35%，操作费用比常规加氢处理低60%。Exomer工艺的第一次工业化应用是在罗 马尼亚鲁克石油公司Ploiesti炼油厂，用于EMRE公司SCANfiningⅠ工艺的汽油脱硫过 程中。应用Exomer工艺的第二套工业化装置计划用于东亚某炼油厂。