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石油石化自主创新之路 技术"备胎"打破国外垄断

2019-06-11 08:02:14    来源:大庆网    编辑:刘海涛

  原标题:无论是出于应对国外有意打压的挑战,还是出于自身长远发展的考量,大庆石油石化企业始终坚定自主创新之路

      硬核!技术“备胎”打破国外垄断

大型压裂施工现场。

  5月17日凌晨,海思总裁何庭波在公司发出公开信,称华为多年来躺在保险箱里的“备胎”芯片全面转正。这一次漂亮的绝地反攻,让人们意识到,无论社会多么互联互通,科技创新都是强企、强国之本。

  长期以来,无论是出于应对国外有意打压的挑战,还是出于自身长远发展的考量,大庆石油石化企业始终致力于打造石油石化领域属于自己的技术“备胎”,坚定自主创新之路。

  这些技术“备胎”打破了哪些国外垄断?又体现出了怎样的世界水平?今天带你体验一把硬核的大庆技术“备胎”有多牛!

  压裂新技术打破国外“仅租不售”垄断,施工成本比引进国外工具降低80%以上

  以前的油管压裂需要一根一根将油管接好,下到井底,费钱费力。后来油田应用了连续油管,再不用一根一根接了,但问题随之而来:之前使用的油管封隔器满足不了连续油管的压裂需求,总出现漏失情况。

  这封隔器就好比一个气球,由于气球弹性不够,给它“放气儿”时,它就回缩得特别慢,需要整整40分钟,不仅出现了漏失,还消耗了人工成本,废液排放量大,不低碳环保。如果使用国外的工具呢,核心的压裂工具国外仅租不售,真是进退两难。

  怎么办?面对这个难题,采油工程研究院油气藏改造技术研究中心组织精兵强将,开始自主研发以新型Y211封隔器和内嵌整体式喷枪为核心的连续油管拖动底封水力喷射环空加砂分段压裂技术。这是集射孔、压裂、封隔于一体的新型增产改造技术,可以带压作业,实现多簇射孔大规模压裂,而且还能满足大排量、高效、环保施工要求。

  技术人员采用Solidworks、Ansys等软件对胶筒进行了结构优化、工作状态模拟、承压密封机理探索,创新设计了特殊密封结构胶筒及其肩部保护机构,并进行多轮次油浸实验、胶料配方抗拉及胶筒二次成型硫化工艺等试制攻关。

  简单地讲,技术人员就是通过一系列的措施方法,提高这个“气球”的弹性,这回“放气儿”速度嗷嗷快,几秒钟搞定,再也不会出现漏失了,而且还保证给它“打气儿”时不爆不破,抗压性好,松弛有度。这样的封隔器,完美!

  说起科研攻关那段时间,可把技术人员“折磨”坏了。他们经常跑到地处荒郊野外的井场做试验,饿了吃口面包,渴了喝口矿泉水,回到单位还得做室内实验,有时候一熬就是大半宿,加班加点是家常便饭。

  通过不断的摸索分析和相关试验,技术人员在封隔器耐温承压、橡胶硬度、结构等多项技术关键和矛盾点中,成功找到了解决低坐封力下承高压的方法,达到了四两拨千金的效果。他们还给它配了多套“武器”,研制了喷枪、平衡阀、单流阀、高导流摩擦定位器等工具,提高了工作性能。

  在高平1井42个小时的施工时间内,该技术一趟管柱完成20段压裂施工,管柱一次坐封、解封成功率100%,打破了大庆油田单趟管柱压裂施工11-15段的纪录,也创造了国内油田单趟管柱压裂段数、液量、砂量和施工效率新纪录,进一步验证了这项技术的可靠性。

  技术负责人许国文介绍说,这项压裂技术是按趟收费,一趟5万元;使用国外工具则是按段收费,一段6万元。仅以7口井54段的现场试验来讲,成本就比引进国外工具降低80%以上,一举打破了国外垄断。

科研人员以市场为导向研发新产品。

  薄互层波阻抗Z反演技术,打破欧美国家在我国地震解释领域长达30年的技术垄断

  日前,在中国石油技术鉴定中心组织召开的中国石油科技成果鉴定会上,由大庆油田历时12年、自主研发的薄互层波阻抗Z反演技术,经专家委员会鉴定,达到国际先进水平,打破了欧美国家在我国地震解释领域长达30年的技术垄断,创经济效益2.6亿元。

  大庆油田是典型的陆相沉积,储层薄,横向变化快,搞清地下薄互储层的空间展布和储层物性,是几代石油人的不懈追求,更是大庆油田持续稳产、高效益、可持续开发的基础。

  “井孔之外储层空间分布的描述主要依赖地震勘探技术,投资几亿、几十亿元采集的地震数据,经成像处理后要做地震反演,能把地层更加清晰地显示出来。”该项目的负责人于承业介绍说,薄互层波阻抗Z反演技术是一种地震处理解释技术,核心主要是地震反演理论和软件,通过对人工反射波精确解译来分析地球“血管”里的石油分布,就像给地球做CT。

  从上世纪90年代起,国外地震反演软件开始进入我国地震勘探领域,长期垄断了中国地震反演市场。但无论从技术需求的角度,还是从市场经济的角度,都不能满足大庆油田的需要。技术人员介绍说,大庆油田薄互层勘探和开发是世界级难题,现有地震资料只能分辨10—15米的厚层,远不能满足大庆油田2—3米的薄层识别需求。同时,一套国外地震反演软件售价人民币近400万元,我国每年都需要花费巨资引进该储层预测软件。

  自2006年起,大庆油田高级工程师于承业潜心钻研,从地震反演基础理论研究、核心算法设计到软件编程,提出了薄互层阻抗的直接反演理论与算法,在现有地震频带内,实现了薄互层的确定性反演,同时改进了地震反演中井震匹配算法,将井震匹配误差由平均10%—15%降低到1%—2%,显著提高了薄互层的反演精度,并形成了Z反演储层预测软件。

  2016年年初,Z反演技术与两家商业地震软件同台pk,经过现场首钻直井论证显示,比商业软件预测结果平均提高12.2个百分点,砂岩钻遇率达91.1%。2018年,Z反演技术成功应用在隆平1井深层火山岩风化壳预测中,符合率达67%,远超国外同类产品。目前,Z反演技术已在肇平12等40余个中浅层区块推广应用,优化、设计直井63口,水平井47口,并对四川磨溪、海拉尔、渤海湾等地资料进行了测试,创造经济效益2.6亿元。

“大乙烯”装置的建成投产,使大庆石化乙烯年生产能力达到120万吨。

  国内首个大型乙烯技术国产化工艺包,改变半个多世纪乙烯技术依赖进口的被动局面

  在大庆石化120万吨/年乙烯改扩建工程中的新建60万吨/年乙烯装置现场,45.5米高的裂解炉最为醒目,与其相邻的是急冷系统、原料系统。这个装置创下了长周期连续运行20个月的最新纪录,累计生产乙烯300多万吨。

  乙烯产量,是衡量一个国家化工生产水平的重要标志。2012年10月5日,大庆石化新建60万吨/年乙烯装置经过19个月的建设,顺利中交,刷新同类装置国内高寒地区建设有效工期最短纪录。

  更让人欣喜的是,这套装置率先应用了大庆石化与寰球工程公司合作开发的具有自主知识产权的“大型乙烯装置工业化成套技术开发”工艺包。

  乙烯装置处于石化“金字塔尖”,几乎涵盖石油化工的所有操作单元,生产流程长,集高温、高压、深冷等多种苛刻条件于一体,并具有裂解原料构成多样、裂解反应机理复杂、反应和分离工艺条件变化大、介质易燃易爆且有毒、设备数量多且种类庞杂、控制变量多且关联性强等技术难点,难度堪称世界级。工艺包设计是技术开发中最核心的部分。开发过程中,仅一项模拟计算就需要建立多达800个模块的计算模型及上万次的反复迭代,全部模型一次计算生成的完整报告超过8000页,每步演算的工作量则是平常工程设计的3至5倍。

  作为国内首个大型乙烯技术国产化工艺包,具有自主知识产权的“大型乙烯装置工业化成套技术开发”工艺包打破了国外企业在乙烯技术和装备上的垄断,彻底改变了半个世纪以来乙烯技术依赖进口的被动局面,提升了中国石油化工行业在国际炼化领域的话语权,也标志着一直依赖欧美专利技术的中国化工界已经自主掌握大型乙烯的成套技术,成为世界上第4个拥有大型乙烯成套技术的国家。

  乙烯产量逐年增长,为下游生产提供了充足原料。在稳定农夫山泉、娃哈哈、米其林等名牌化工产品的基础上,大庆石化开发出长期被进口产品垄断的吨包装塑料集装桶专用料,产品性能达到世界先进水平。作为中国石油自主核心技术,大庆石化“高腈SAN及板材ABS树脂成套技术”盘活停工装置用于SAN树脂生产,实现化工产业链的效益最大化。IBC桶专用料是近年来大庆石化成功研发的大型液态化工品容器专用树脂,通过了美国FDA、欧盟RoHS指令等多个国际认证,产品性能达到世界先进。今年4月,5700多吨IBC桶专用料产品销往市场。

全球首创连续加砂装置助力压裂施工。

  国内独创“等壁厚”技术,使平均检泵周期延长100天,达到国际领先水平

  近几年,大庆油田螺杆泵井的应用数量迅速增加,已成为继抽油机之后的第二大举升方式。在现场应用中,由于常规螺杆泵定子橡胶厚度不均匀,在温度和举升介质作用下发生不均匀膨胀,定子腔室成为了“哑铃型”,工作过程产生的热量聚集在橡胶最厚的部分。久而久之,过高的温度促使定子橡胶老化,螺杆泵系统效率下降,定子橡胶寿命缩短。

  在国内,无论是辽河油田、长庆油田,还是大港油田,螺杆泵定子橡胶老化导致寿命缩短的问题始终没能得到解决。大庆油田能否攻克这一难题?技术人员开始进行专项攻关。

  要想避免定子橡胶快速老化这一现象,就要让定子橡胶均匀受热。基于此,他们提出了等壁厚橡胶定子螺杆泵技术,通过把定子外管加工成跟定子腔室相同的形状,使定子橡胶的厚度达到均匀,从而克服常规螺杆泵在工作过程中的各种不足。

  可在具体的实施操作过程中,橡胶层一些部位的厚度减小,使注胶通道变窄,增大了注胶难度。为了解决这个问题,技术人员加大注胶压力,把之前的一点注入改为多点注入,注入孔一多,橡胶就容易注进去了。注胶难度的问题一解决,“等壁厚”技术就可以顺利实施。

  技术人员介绍说,之前的常规螺杆泵定子橡胶在高温和举升介质的作用下,变成“哑铃型”,薄厚不一。而现在的等壁厚定子螺杆泵在膨胀之后成为“跑道型”,薄厚程度相同,定子橡胶能够均匀受热,这样一来,等壁厚定子螺杆泵就能够长时间维持良好、稳定的工作状态,从而提高系统效率,延长检泵周期。

  经过近5年的攻关,采油工程研究院研发了具有6种自主知识产权规格的等壁厚定子螺杆泵,目前工艺配套成熟,举升能力得到提高,较好地解决了常规螺杆泵现存的技术瓶颈问题,达到国际领先的技术水平。

  事实上,像这样的技术“备胎”还有很多,大庆石油石化企业时刻紧绷“科技创新”这根弦,打造属于自己的核心技术,推进企业实现高质量发展。

  大庆日报记者 张幸福

  图片均为大庆日报资料片

关键词:技术 国外垄断 石油石化
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