2001年中国石油十大科技进展有:川东三叠系鲕滩气田及柴达木盆地东部第四系气田勘探技术,大幅度提高石油采收率研究,中国东部深层石油地质综合研究,迪那山地三维地震勘探技术,委内瑞拉CARACOLES复杂老油田挖潜开采技术,吉林大情字井地区钻井工艺优化技术应用,辽河油田超稠油低成本开采综合技术,西气东输管道焊接、防腐、施工机具国产化技术,重油催化裂化新技术,乙醛酸法香兰素生产新工艺。
2002年中国石油十大科技进展有:西气东输高钢级大口径厚壁钢管高效焊接工装技术及成套装置,低渗透油田高效开采配套技术,两段提升管催化技术,苏丹Muglad盆地1/2/4区高效勘探理论与技术方法,ERA2000成像测井地面仪,东部深层地震勘探技术,探井油气层保护技术,重油催化裂化新技术的应用,大庆油田加密调整井压裂改造配套技术,国内天然气市场及价格战略研究。
2003年中国石油十大科技进展有:跨国油气勘探开发战略研究和苏丹3/7区Palogue大油田的发现与探明,三次采油中耐盐聚合物,弱碱表活剂研制及可动凝胶驱油技术取得重大突破,阵列感应成像测井技术取得重大突破,催化裂化新型降烯烃催化剂开发取得重大突破,西气东输应用新技术在施工作业中发挥重要作用,大沙漠区高分辨率处理技术研究与应用,应用欠平衡和水平井钻井技术提高油气田产量效果显著,中国岩性油气藏攻关取得重要进展和天山南北前陆盆地获得重大油气发现,稠油携砂冷采技术在吉林套保油田及苏丹Fula油田获得成功应用,新一轮主要含油气盆地油气资源评价。
2004年中国石油十大科技进展有:渤海湾滩海勘探技术取得突破性进展,体膨颗粒深部调剖技术成功研制且现场试验获得成功,四川气藏欠平衡钻井技术打开天然气勘探新局面,推出物探GeoEast V1.0数据处理解释一体化软件,肯基亚克盐下碳酸盐岩油藏综合技术应用取得重大进展,大幅度提高石油采收率基础研究取得重大成果,高效天然气藏形成分布与凝析低效气藏经济开发基础研究获得新突破,EILog-100测井系统研制完成且现场试验获得成功,新型催化汽油辅助提升管改质技术投入商业化应用,ABS生产工艺研究取得突破。
2005年中国石油十大科技进展有:精细勘探技术研究与应用在南堡凹陷取得重大进展,岩性地层油藏勘探理论与配套技术取得重大突破,TCA温控变黏酸酸压配套技术试验成功,可控震源高效数据采集技术在海外应用效果显著,远探测声波测井技术研究获得成功,四川快速钻井及配套技术取得重大突破,中国首台9000米超深井钻机及配套顶驱研制成功,中国石油集团油气混输工程技术取得重大进展,国产X80级高强度管线钢管成功投入工业应用,多产丙烯系列裂化催化剂及助剂开始工业化应用。
2006年中国石油十大科技进展有:碳酸盐岩油气藏勘探技术及应用取得重大突破,蒸汽辅助重力泄油技术在辽河应用获得突破进展,水平井技术及应用规模取得历史性进展,叠前时间偏移技术成为地震资料处理主导技术,EILog-06测井成套装备研制取得重要技术突破,近钻头地质导向钻井系统研制成功,四川龙岗井创多项国内钻井纪录,直径1016毫米大口径管道高清晰度智能化漏磁检测器研制和工业应用获得成功,LIP新型催化剂进一步提高汽油质量,大连石化海水淡化技术国内领先。
2007年中国石油十大科技进展有:渤海湾石油勘探理论与配套技术突破指导南堡油田勘探获重大发现,岩性油气藏地质勘探理论与技术获多项创新成果,苏里格气田技术集成与规模开发取得突破性进展,扶余油田开发综合调整配套技术研究与应用成效显著,叠前储层描述技术工业化应用取得显著成效,中国首台12000米钻机及配套顶驱装置研制成功,超深井钻井技术应用连续创造多项集团公司新纪录,酸性火山岩测井解释理论与方法取得重大突破,西气东输二线用X80钢大口径螺旋埋弧焊管研制成功,石蜡高压加氢催化剂及工艺首次成功工业应用。
2008年中国石油十大科技进展有:中国天然气成因及大气田形成机制研究成果显著,柴达木盆地油气勘探开发关键技术研究取得重要进展,含CO2气田开发及CO2驱油技术取得重大进展,特低渗透油田高效开发技术重大突破支撑长庆油田快速上产,复杂地表地震工程遥感配套技术在西部地区应用效果显著,多项钻井技术集成助力中国石油水平井年钻井规模突破1000口,成像测井、数字岩心、处理解释一体化技术研究获突破性进展,西气东输二线关键技术重大突破有力支撑了西二线工程建设,最大化多产丙烯催化裂化工业试验获得成功,丁苯和聚丁二烯橡胶技术开发取得重大突破。
2009年中国石油自主创新的重要产品有:
(1)海上勘探综合导航系统(简称HydroPlus),完成单位是中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司。HydroPlus是一套应用于浅海过渡带领域地震勘探作业中的海上导航定位软件,是海上地震勘探采集过程中的核心软件。HydroPlus支持气枪控制激发系统,具有多传感器实时导航滤波拟合算法的综合导航能力,具备各类导航定位数据的质量控制、图标的制作功能,具有完善的各种国际标准地震格式的导航数据记录。在国内同类软件中首次使用了粗差过滤与卡尔曼滤波技术,极大地提高了导航作业的精度与可靠性。
(2)KZ-28型可震动源,完成单位是中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司。KZ-28型可控震源是地球物理勘探中的激发装备,用于陆地油气勘探过程中地震波信号的激发,可以产生地球物理勘探所需要的人工地震信号——弹性波,由于其采用低能量密度的扫描信号连续震动形式,与炸药震源相比具有激发频率、能量可控、安全高效、低公害的特点,在效率和环保等方面具有较好的优势。
(3)178型高孔密大孔径射孔器,完成单位是中国石油集团川庆钻探工程有限公司。178型高孔密大孔径射孔器对于孔隙性疏松砂岩稠油油藏的射孔完井作业具有良好的射孔效果。改型产品具有穿孔深度深、形成的孔道大等特点,既满足了砾石充填防砂的要求,又提高了射孔弹的穿深,使射孔孔道穿透底层污染带,提高产能。其穿孔性能优于国内同类产品,达到了国际先进水平。
(4)多极子阵列声波测井仪,完成单位是中国石油集团测井有限公司。多极子阵列声波测井仪(MPAL)是新一代多极子阵列声波测井仪器,该仪器既可以实现常规仪器的测井目的,又可以在任意地层井孔中测量地层的横波波速,评价地层的各向异性,还可以进行岩性识别、产能预测、岩石机械特性预测、井壁稳定性预测、超压地层预测、压裂效果评价、孔隙流体类别评价和地层渗透率估算等。
(5)DML综合录井仪,完成单位是中国石油集团渤海钻探工程有限公司。DML综合录井仪广泛应用于石油勘探开发钻井、录井现场,可以及时、准确捕捉钻井过程中地层油气储层的地质信息、物理化学信息,快速准确监测分析钻井工程信息,为优质安全钻井提供决策,技术达到国际先进水平。
(6)耐高温螺杆钻具,完成单位是钻井工程技术研究院。耐高温螺杆钻具是应深井、高温井提高机械钻速的需要而开发的一种特殊的螺杆钻具产品。在高温井眼中能够实现较高的机械效率与机械钻速,在提高钻井效率方面具有明显优势,不仅适用于常规钻井,更适合于井温超过120℃、井深在5000~6000米的井况,在可钻性差、地层硬、研磨性强的地层钻进中表现出质量可靠、性能稳定、较高机械钻速及有效降低井下事故等特点。
(7)深井交流变频拖挂钻机,完成单位是宝鸡石油机械有限责任公司。ZJ70DBT钻机是一种最大钻深能力为7000米交流变频电驱动钻机,主要适用于4500~7000米井深的陆地石油、天然气的勘探开发。该钻机在油田搬家时不需拆散,极大地减少了油田搬家的拆装工作量,经初步统计,其搬家时间节约2/3以上。
(8)超深井交流变频钻机,完成单位是宝鸡石油机械有限责任公司。ZJ90/6750DB钻机适用于井深9000米以上的油、气、水井的钻探开发。该钻机采用先进的全数字化交/直流控制技术,通过电传动系统PLC和触摸屏及气、电、液、钻井仪表参数的一体化设计,实现对钻机起下钻工况和钻井工况实时监控;采用模块化设计、多种组合方式,增强了钻机通用性和互换性;性能先进,操作控制灵活,极大地提高了钻机的自动化控制水平。
(9)高焊速高韧性氟碱型烧结焊剂,完成单位是宝鸡石油钢管有限责任公司。该焊剂在完全满足焊接质量和工艺性能的前提下,通过进一步优化焊剂成分,使焊剂各项性能达到相对理想的状态,稳定了焊缝冲击韧性,提高了焊接工艺性能,将焊接速度由原来的1.5m/min左右提高到现在的1.9~2.0m/min。
(10)X70钢级Φ1016×21/26.2/30.4mm、X80钢级Φ1219×22/25.7/32mm感应加热弯管,完成单位是中国石油集团渤海石油装备制造有限公司。X70、X80钢级大壁厚感应加热管主要应用于高压长输油气管道建设,感应加热管可以使管道铺设很好地避开不利的复杂地区,同时也可以较大程度上提高钢的强度和管线输送压力,降低3%~5%的工程成本;遏制进口钢管价格,节约外汇。X70、X80钢级大壁厚感应加热管已经成功应用于西气东输一线、西气东输二线、陕京二线、川气东送等国内各大油气输送管线建设,得到了用户的好评。
(11)管道热处理控温装置,完成单位是中国石油东北炼化工程有限公司。该装置用于现场工业管道焊口电加热热处理施工;多台产品组合使用,适用于现场设备电加热整体热处理施工。该产品能实现现场工业管道焊口热处理全过程的自动控温及实时记录,具有体积小、重量轻、功率大、使用灵活、安全性高等特点。
(12)AW-01天然气管道减阻耐磨涂料,完成单位是中国石油集团海洋工程有限公司。AW-01天然气管道减阻耐磨涂料具有优良的附着力、耐磨蚀等物理机械性能和良好的化学性能;涂料和涂层性能都达到了APIRP5L2规定的要求;该涂料的涂层表面平整光滑,具有突出的减阻效果;用于天然气输送管道内壁,可大幅降低管线输送压力,具有显著的经济效益。
“十一五”期间,中国石油集团共获得国家科技奖励30多项;共申请专利6000件左右,获得授权专利近5000件,专利产品质量不断提高,在众多大型企业中遥遥领先。在陆相油气勘探领域,整体达到了世界先进水平。中石油自主研制的我国首台自主知识产权的12000米特深井钻机、GEOEAST大型一体化物探技术软件等都彰显了中国在石油勘探、开发等领域的技术优势。
基于这些重大专项课题的研发,中石油形成了一系列国际领先的自有知识产权的核心技术和重大成果,包括岩性地层油气藏成藏理论和勘探技术、新一代天然气地质理论和勘探技术、大庆油田持续稳产专项技术、EILog快速与成像测井系统、气体/欠平衡钻井技术系列等。在秘鲁,中石油在国际大公司放弃的地区取得勘探重大突破的传奇就是这些核心技术产生效益的一个例子。
在相当长一段时间里,大庆油田都是中国工业企业的代表,是艰苦创业精神的象征。随着长时间的采掘,大庆油田面临着资源渐趋枯竭的严峻挑战。如何保持大庆油田的高产和稳产,从一个单纯的技术问题转化成为一个融技术、经济、社会课题为一体的综合性难题。但问题突破的基础还在技术层面。从最早的靠天吃饭,依靠底层压力把油“顶”出来,到靠技术吃饭,依靠向地下注水把油“挤”出来,再到靠创新吃饭,依靠化学剂把油“洗”出来,持续开发50年的老油田,依然焕发着青春与活力,仍然保持4000万吨持续稳产。中石油在大庆油田创造的超长时间、超高难度的高产、稳产的成果,已经成了全球石油采掘业的一个难以逾越的传奇。“大庆油田高含水后期4000万吨以上持续稳产高效勘探开发技术”获2010年国家科技进步特等奖。
展望未来,中石油将继续依靠科技创新促进发展方式转变,围绕提升自身创新能力,最大限度地释放和发展科技第一生产力,力争在不久的将来,使公司的科技综合实力和竞争力跻身国际能源公司行列,为推动我国能源发展、保障国家安全、打造绿色国际和持续的中石油奠定更加坚实的基础。
1.具有国际竞争力的20项重大核心配套技术
(1)天然气地质理论与检测技术。天然气是近期和今后相当长一段时间内人类发展低碳、清洁工业的主导能源。为了满足国民经济快速发展对天然气资源的需求,支撑公司天然气业务得到快速发展,中国石油围绕天然气成因、成藏与资源潜力等重大理论问题,在天然气地质理论与检测技术方面取得重大进展。天然气地质理论与检测技术整体处于国际领先水平,有效地指导了我国天然气勘探实践,为中国石油“十一五”后三年发现11个大气田、新增天然气三级储量4.3万亿立方米提供了技术支持。“我国陆上重点气区天然气高效勘探开发新理论、新技术与应用”获2008年国家科技进步二等奖,“中国天然气成因及鉴别”获2010年国家自然科学二等奖。
(2)岩性地层油气藏地质理论和勘探配套技术。随着油气勘探实践的不断深入,我国陆上构造油气藏勘探难度加大,大规模发现岩性地层油气藏成为缓解矛盾的必然选择。“十五”以来,中国石油组织开展了岩性地层油气藏地质理论与勘探技术攻关,取得了重大理论突破和勘探技术创新,推动了我国石油构造勘探向岩性地层勘探的重大转变。岩性地层油气藏地质理论和勘探配套技术总体达到国际先进水平。“中低丰度岩性地层油气藏大面积成藏地质理论、勘探技术及重大发现”获2007年国家科技进步一等奖。
(3)富油气凹陷精细勘探理论和技术。富油气凹陷精细勘探理论和技术整体达到国际领先水平,有效指导了渤海湾盆地富油气凹陷的油气勘探。“十一五”后三年,渤海湾盆地中国石油探区中深层岩性油气藏新增三级储量超过5亿吨,基岩和潜山内幕油气藏超过4亿吨,滩海超过2亿吨,各探区深层多口井陆续获得高产气流,展示出深层天然气的广阔前景。“南堡大油田发现的勘探理论与技术”获2007年集团公司技术创新特等奖,“中国东部断陷盆地洼槽聚油新理论、勘探新技术与重大发现”获2009年国家科技进步二等奖。
(4)前陆盆地复杂冲断带构造建模和成像技术。基于断层相关褶皱理论的复杂构造建模指导了我国中西部前陆冲断带第一个大型构造气田——克拉2气田的发现,之后相继发现了迪那2、大北1、霍尔果斯、青西等大型油气田。基于复杂构造综合建模的盐下构造圈闭识别取得突破,直接推动了库车盐下油气资源识别从克拉2气田的4000米提高到了克深2等气田的7000米,形成了一个超过万亿立方米资源规模的大北—克拉苏整体富气构造带。前陆盆地复杂冲断带构造建模和成像技术总体上在国内处于领先地位,并达到了国际先进水平,“中国中西部前陆盆地石油地质理论、勘探技术及油气重大发现”获2006年国家科技进步二等奖。
(5)被动裂谷盆地石油地质理论及勘探技术。中国石油在中西非地区被动裂谷盆地勘探实践的基础上,借鉴中国陆相裂谷盆地石油地质理论,不断总结被动裂谷盆地的石油地质特征,并在实践中验证、完善,初步形成了被动裂谷盆地石油地质理论的框架。被动裂谷盆地石油地质理论和勘探技术在中西非裂谷系的成功应用,有力指导了勘探实践。苏丹三大项目自进入以来,勘探获得了巨大成功,发现一个世界级大油田、多个亿吨级油田和一系列中小型油田,乍得、尼日尔两个大型风险勘探项目取得重大进展。
(6)精细油藏描述及高含水油田改善水驱技术。该项目技术已在喇萨杏油田全面应用,有力保障了大庆油田特高含水期4000万吨持续高产稳产目标的实现。该项技术引领了全球高含水老油田进一步提高采收率技术的发展,对国内改善同类油田高含水或特高含水期开发效果具有重要的指导作用,推广应用前景广阔,将产生巨大的经济效益和社会效益。该成果总体达到国际领先水平。“十一五”期间,该技术应用于大庆长垣油田,新增可采储量250.7万吨,新增原油产量106.3万吨。
(7)聚合物驱配套技术。该项技术进一步创新发展,对大庆三次采油连续稳产1000万吨以上做出了重大贡献。截至2010年底,大庆油田推广应用聚合物驱工业化区块已达到52个,聚合物驱年产油量已达到1000万吨以上,累计产油量达到13640万吨,比水驱提高采收率12.5个百分点以上,取得了巨大的经济效益和社会效益,使我国的聚合物驱油技术始终保持国际领先地位。获得国家发明专利12项、实用新型专利21项,制定行业标准8项、企业规范48项。“聚合物驱油工业化应用技术”获得2008年国家科技进步二等奖。
(8)中深层稠油热采大幅度提高采收率技术。辽河油田稠油开发主体处于蒸汽吞吐开发后期,主力区块可采储量采出程度达到85%,开发效果变差,操作成本升高,必须以提高采收率为目标,充分利用老区已开发资源,进行开发方式转换。2006年以来,辽河油田公司组织攻克了开发机理认识、高干度注汽、高温大排量举升、地面配套工艺四大技术难题,有力地支撑了辽河稠油中深层油藏进行开发方式的转变和稳产。
(9)特低渗透油藏开发技术。针对鄂尔多斯盆地特低渗透油藏的地质特点,长庆油田公司组织以“提高单井产量”为核心的技术攻关,形成了以“超前注水、井网优化、储层改造、地面工程优化”等为核心的特低渗透油藏开发技术系列。该项研究成果获发明专利11项,整体水平国际领先,获省部级科学技术奖20项、国家科技进步二等奖1项。低渗透开发技术创新使长庆油田22亿吨低渗储量实现规模化经济有效开发,年产能规模超过2000万吨,实现了特低渗透油藏的有效开发,为“十二五”末长庆油田快速上产5000万吨奠定了坚实的基础。
(10)高压气藏和凝析气藏开发配套技术。塔里木气田普遍具有埋藏深(5000米以上)、地层压力高(50~120兆帕)、单井产量高、流体性质复杂、地表条件恶劣等突出特点,安全高效开发难度极大。通过异常高压气藏开发技术攻关,建立了异常高压气藏动态储量评价及产能评价数学模型,成为国内外高压凝析气田高效开发的典范。异常高压气藏、高压凝析气藏两大开发配套技术系列已获授权发明专利5项、实用专利35项,制定技术标准4项、生产规范20多项,整体达到国际先进水平,获2010年国家科技进步一等奖。
(11)海外超重油和高凝油油藏经济高效开发技术。海外超重油和高凝油经济开发技术成功应用于委内瑞拉重油带MPE3区块和苏丹3/7区Palouge高凝油油藏的生产实践,取得了显著的经济效益和社会效益。该技术成果应用前景广阔,为将美洲地区建设成为中国石油海外最大的非常规油生产与供应合作区、苏丹3/7区的长期高产稳产及非洲建设3000万吨油气合作区的战略目标的实现提供强有力的技术保障。
(12)复杂区地震勘探配套技术。针对山地、沙漠、过渡带地表及高陡构造、岩性地层、碳酸盐岩、火成岩地质目标等复杂区勘探问题,经持续的技术研发与攻关,以技术创新为主题,形成了一套先进、系统、特点突出的复杂区物探配套技术,推出了“PAI”技术品牌。复杂区物探配套技术以“PAI”技术品牌为代表,2007年先后在国内外正式发布以来,为中国塔里木盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地亿吨级油气田的发现与探明发挥了重要作用。
(13)水平井、欠平衡/气体钻井配套技术。随着老油田开发进入中后期、新增储量以低渗透为主,单井产量逐步下降,呈现“多井低产”的局面;欠平衡/气体钻井技术装备不配套、国产化程度低,核心装备主要依赖国外,严重制约欠平衡/气体钻井技术的发展和应用。为扭转被动局面,促进发展方式转变,集团公司持续组织水平井、欠平衡/气体钻井配套技术攻关与试验,取得重大突破。技术成果获国家专利授权80余项,其中发明专利27项;获国家科技进步二等奖1项,获集团公司科技进步特等奖1项、一等奖2项、技术发明一等奖1项;创造了一批国内纪录,整体技术处于国际先进、部分处于国际领先水平。水平井、欠平衡/气体钻井技术已成为提高单井产量、提升油气藏保护和发现水平、促进发展方式转变的重要抓手。
(14)低阻/复杂岩性储层测井评价技术。通过近几年持续科技攻关,在岩石物理机理、特色评价技术研发和多学科综合评价等方面取得重要进展,研发形成了具有中国石油特色的低阻/复杂岩性储层测井评价技术。“酸性火山岩测井解释理论、方法与应用”于2007年获集团公司科技进步一等奖,2008年获国家科技进步二等奖。两项技术已申报发明专利6项。
(15)大口径油气长输管道工程建设和安保技术。“十一五”期间,中国石油建设了举世瞩目的西气东输二线、中亚、中俄等大型油气管道工程国家重点项目,攻克了国内油气长输管道业务发展存在的诸多重大技术瓶颈问题,取得了多项技术突破,打破了国外的技术垄断,建立了中国自己的高强度管线钢管制造产业链,在长输管道用高钢级管线钢管制造、设计和焊接铺设施工方面成为国际管道界的创新技术领跑者。“十一五”期间,管道科技成果先后获国家科技进步一等奖1项和二等奖1项,国家技术发明二等奖1项。
(16)催化裂化系列催化剂和成套工艺技术。我国80%的汽油、35%的柴油和35%的丙烯是通过该技术生产的,催化剂和工艺是催化裂化的核心技术。催化裂化系列催化剂和成套工艺技术取得重大突破,实现了大规模的推广应用,获得了显著的经济效益,整体技术达到国际先进水平,荣获4项国家科技进步二等奖。
(17)劣质重油加工系列配套技术。委内瑞拉超重油和加拿大油砂沥青是世界上最难加工的劣质重油。由于对劣质重油分子结构和反应特性取得了新认识,委内瑞拉超重油供氢热裂化成套技术开发成功并实现工业应用,劣质重油梯级分离工业试验装置建成并完成首次工业试验,超重稠油直接焦化组合工艺技术实现工业应用,达到国际先进水平。
(18)国Ⅳ清洁汽柴油及高档润滑油生产系列成套技术。成功开发出满足国Ⅳ排放标准清洁汽柴油生产成套技术,拥有完全自主知识产权,可为清洁油品质量升级提供低成本解决方案;高档润滑油生产成套技术达到国际先进水平,打破国外技术垄断,有效支撑了润滑油业务的快速发展。
(19)高性能高附加值合成材料生产系列成套技术。碳纤维、丁腈橡胶等技术打破国外垄断并实现工业应用。高性能碳纤维成套工艺技术彻底解决了影响碳纤维性能指标的关键技术问题。应用丁苯、丁腈及液体橡胶技术,建成了国内规模最大、品种最全的军用液体橡胶生产基地,成功应用于“神舟”系列飞船和国防军工。
(20)百万吨级对苯二甲酸及抗盐聚丙烯酰胺工业化成套技术。对苯二甲酸(PTA)是重要的化工原料,百万吨级对苯二甲酸(PTA)生产成套技术打破了国外技术垄断。高分子量抗盐聚丙烯酰胺生产技术获国家科技进步二等奖和专利奖金奖,为连续多年聚驱产量突破1000万吨提供了技术支持。
2.具有自主知识产权的13项重大技术装备及软件
(1)GeoEast地震数据处理解释一体化软件系统。由集团公司投资立项、东方地球物理公司具体承担的超大型国产物探专业软件——GeoEast地震数据处理解释一体化系统荣获2008年中国十大软件创新产品称号、集团公司2008年科技进步一等奖,入选集团公司“十一五”期间找油找气十大利器,GeoEast-Lightning入选集团公司2010年十大科技进展。
(2)ES109全数字万道地震数据采集系统。2006年集团公司启动了“十一五”重大科技专项“新型地震数据采集记录系统研制”(ES109全数字万道地震数据采集系统)项目。东方地球物理公司在此背景下于2006年4月承担了该项目的研发任务。ES109全数字万道地震数据采集系统完全具有独立自主知识产权,并拥有自己的产品名称和商标。申请国内专利12项,其中申请发明专利11项,获得国内实用新型专利授权1项,取得软件著作权登记11套,认定16项技术秘密。
(3)CGDS-1近钻头地质导向钻井系统。地质导向钻井技术被业内人士称为“航地导弹”,是国际石油工程界公认的21世纪钻井前沿技术,也是衡量一个国家钻井技术水平和实力的重要标志。由院士牵头的科研团队,经过近10年的持续攻关,研制成功CGDS-1近钻头地质导向钻井系统,掌握了国外用近20年时间才趋向成熟并高度垄断的重大关键技术。近钻头地质导向钻井系统的研制成功,使我国成为国际上掌握地质导向钻井技术的第三个国家,大幅度提升了公司钻井工程技术服务保障实力和核心竞争力。
(4)12000米大型成套钻井装备。随着油气勘探程度加深,油气资源勘探开发难度越来越大,全球油气开采正向陆地深层、恶劣环境区域和海洋深水发展。万米钻探装备是打开超深地层油气通道、实现大位移钻井获取深部油气资源和人类深化地球科学研究的最关键装备,也是衡量一个国家深层油气勘探开发实力的重要标志。首台12000米钻机已完成包括我国第一口海相超深科探井——“川科一井”在内的多口超深井钻探任务,经受住了“5·12”汶川特大地震的考验,创造了我国科学钻探及我国陆上石油钻探的多项新纪录。
(5)自动垂直钻井系统。成功研发的自动垂直钻井系统技术成果形成国家专利20项,其中发明专利3项,产品整体技术指标与国外同类产品相当。自动垂直钻井系统的研制成功,打破了国外垄断,突破了高陡构造防斜打快技术瓶颈,为加快西部复杂深层油气资源勘探开发进程提供了一种有效的技术手段。
(6)综合录井技术与装备。综合录井技术是为油气勘探开发现场实时提供钻井工程预报和发现评价油气显示的综合技术。集团公司组织专项攻关,渤海钻探工程有限公司研制成功德玛系列综合录井仪,填补国内技术空白;西部钻探工程有限公司研发成功雪狼系列综合录井仪,实现产业化。德玛和雪狼综合录井仪系列产品的研制成功,大幅度提升了集团公司综合录井技术与装备水平,打破了国外在高端录井设备和录井技术的垄断。
(7)EILog快速与成像测井技术装备。为了更准确地识别及评价复杂油气层,提高勘探开发效率,打破国外技术垄断,提高测井核心竞争力,集团公司组织中国石油集团测井有限公司等单位多年科技攻关,研制成功一套高性能、高可靠、高精度的大型成套装备——EILog快速与成像测井系统。目前,该系统已获得国家授权专利73项、注册商标2项、软件著作权5项、国家重点新产品4件、省部级科技奖励5项。
(8)大型一体化网络测井处理解释软件CIFLog 1.0。依托国家油气重大专项,发挥产、学、研强强联合优势,采用国际最前端编程手段,实现了国内众多先进数据处理和解释评价方法的优势集成和创新发展,开发出拥有完全自主知识产权、具有国际先进水平的新一代测井软件CIFLog 1.0,把中国石油测井软件术水平推向了一个新的高度。
(9)连续管技术与装备。在国家“863”计划重大项目“先进钻井技术与装备”的支持下,公司组织重大技术装备研制项目,集中优势力量进行技术攻关。技术成果获国家发明专利授权3项、实用新型专利12项,整体技术达到国际先进水平。
(10)X80高强度管线钢管及自动焊机。X80高强度管线钢管是实现长输管道高压力等级、大输量、降低成本的重要手段和技术发展趋势,X80高强度管线钢管国产化为西气东输二线工程实现12兆帕工作压力及年输送天然气300亿立方米的建设目标,提供了强有力的技术保障。自主研制的大口径管道焊接施工装备整体技术性能达到国外同类产品的先进水平,部分指标甚至优于国外同类产品。
(11)高清晰度管道漏磁检测器及评价软件。为了保障长输管道的安全运行,提高管道缺陷与损伤检测能力,“十一五”期间,针对西气东输大口径管道建成运行,对大口径高清晰度管道漏磁检测与评价提出技术需求,组织研制了高清晰度管道漏磁检测器。成功研发了40英寸和48英寸高清晰度管道漏磁检测器。检测器已在西气东输管道生产系统、西部管道和陕京线运行中得到有效工业性应用。
(12)石油钻井用双燃料/天然气发动机。开发适合钻井作业工况的双燃料/天然气发动机,实现“以气代油”。在集团公司组织重大装备研制项目攻关的推动下,济柴动力总厂自主研制成功2000型、3000型柴油/天然气双燃料发动机,包括耦合器机组、变矩器机组和发电机组等。技术成果形成发明专利2项、新型专利4项、行业标准和规范5项。
(13)特大功率烟气轮机制造技术。烟气轮机是催化裂化能量回收系统中的关键设备,通过烟气轮机,高温高压的烟气膨胀做功,输出机械能用于发电或拖动风机。成功研制的33000千瓦特大型烟气轮机在12项关键技术上取得突破性进展,是世界上最大的烟气轮机之一,总体水平达到国际同类产品的先进水平,也使我国成为继美国之后第二个能够设计制造30000千瓦级烟气轮机的国家,标志着我国烟气轮机的生产制造水平迈入了世界先进行列。
(二)中石化科技新进展(2001—2009年)
中石化在油气勘探开发基础理论与应用技术方面取得重大突破,建立了以“断坡控砂、复式输导、相势控藏”为核心的陆相隐蔽油气藏成藏理论,形成了陆相隐蔽油气藏勘探和高含水油田提高采收率技术两项核心技术,以及油藏综合地球物理技术、水平井钻井、滩浅海石油工程等一批特色技术。“陆相断陷盆地隐藏油藏形成机制与勘探”和“海相深层碳酸盐岩天然气成藏机理、勘探技术与普光气田发现”分获国家科技进步一等奖。
陆相隐蔽油气藏勘探。长期以来,世界油气勘探主要针对简单易找的构造油气藏,对大量复杂难找的“隐蔽油气藏”研究甚少。陆相断陷盆地隐蔽油气藏资源量占50%以上,是今后油气勘探的主要领域,属于国际石油地质前沿的地球科学与油气勘查技术领域。该技术由胜利油田和石油大学等多所高等院校的石油地质、地球物理、地球化学、油藏工程、计算机工程等10多个学科的千余名科技人员联合攻关完成。项目通过27830余块次的样品分析和280余项次的物理模拟实验,经4年的科学研究,取得了重大突破[19]:
(1)系统研究了陆相断陷盆地隐蔽油气藏的形成机制,形成了以“断坡控砂”、“复式输导”、“相势控藏”为核心的理论体系框架,实现了油气勘探理论的新突破,进而解决了中国东部主力油区持续发展的理论问题和新的储量接替领域的实践问题,对中国东部油气储量的大幅度增加和产量的回升具有重大的指导意义。
(2)建立了不同砂体定量描述方程[w/L=h·(1-tgα)/(L·tgα(1-tgα)+h)]和油气成藏的动力平衡方程(P=7619φ-3.2991),实现了对不同砂体和隐蔽油气藏由“定性预测”向“定量评价”的跨越。
(3)形成了针对不同隐蔽油气藏类型的高效实用的4套勘探技术系列,使储层描述精度提高22%以上,并使隐蔽油气藏理论和勘探技术迅速产业化,推广应用效果显著。
“十五”期间,以胜利油田为代表的东部各油田,加强了隐蔽油藏成藏机理研究,从陆相断陷盆地隐蔽圈闭发育模式、油气运聚条件入手,通过大量的模拟与测试分析,精细研究、论证了各类隐蔽油气藏的聚油气机理,发展完善了以“断坡控砂”、“复式输导”、“相势控藏”为核心的隐蔽油气藏勘探理论,深化了东部老油田隐蔽油气藏分布规律及成藏模式,实现了隐蔽油气藏“由碰到立足于找”的转变。与此同时,随着大规模高精度三维地震资料的采集和应用,以同时及储层地震描述技术和井筒工程配套技术的广泛应用,尤其是东部陆相断层盆地高分辨程序地层学的广泛研究应用,揭示了地层、岩性等隐蔽油气藏受断裂折带低位扇控制的分布规律,既解决了隐蔽油气藏到哪里去找的问题,又解决了如何找的问题,促进了隐蔽油气藏勘探快速发展。(www.daowen.com)
该项目研究成果高效地指导了胜利油田隐蔽油气藏的勘探,4年间完钻探井成功率达77%,比“九五”以前提高了20%以上,上报隐蔽油藏探明和控制储量5.3亿吨,可实现产值1217.3亿元。该成果应用于中石化东部的中原、河南、江苏、江汉等探区,均取得了明显成效。该成果还指出了中国东部100亿吨的可探明隐蔽油气藏资源量,社会效益巨大。
中石化提高油田采收率技术。改革开放以来,伴随着我国经济的持续增长,国内石油销量同样与日俱增。20世纪90年代,我国石油消费的年均增长率仅为1.7%。这种供求矛盾使我国自1993年以来成为石油净进口国以后,2004年对外依存度迅速达到42%。国内各大油田经过一次、二次采油,原油含水率不断增加,平均含水率已经高达80%以上,而近几十年来发现新油田的难度加大,后备储量接替不足。为此,中石化一方面加大国内外勘探力度,另一方面挖掘现有油田潜力,保持稳产,其中提高原油采收率则是一种重要的技术手段。部分油田先后进入三次采油阶段,即提高采收率技术的工业化应用阶段。国家也把提高采收率作为重点科技攻关项目,先后开展了热采、聚合物驱、微乳液—聚合物驱、碱—聚合物驱以及碱—表面活性剂—聚合物驱等技术研究。[20]
中石化经过40余年的开发,走过了稳步增产、快速上产、稳产、递减等阶段。截至2006年底,中石化东部油田平均采收率为28.9%,而国内如中石油平均为34.5%,国外如美国平均为33.3%,中东平均为38.4%,因此,中石化提高采收率仍具有较大的潜力空间。
目前世界上已形成提高采收率四大技术系列,即化学法、气驱、热力和微生物采油。化学法分为化学驱和化学调剖,气驱包括混相、部分混相或非混相的富气驱、干气驱、CO2驱、氮气驱和烟道气驱等,热力法包括热水驱、蒸汽法、火烧油层、电加热等,微生物采油包括微生物微剖或微生物驱油等。
我国针对大多数油田是陆相沉积的特点,经过四个连续五年计划的重点项目攻关,在石油系统各单位以及中国科学院、高等院校的共同努力下,提高采油率技术有了飞速的发展,在化学驱一些领域已达到国际先进水平。
自1998年石油石化重组后,依靠东部油田的稳定和西部油田的上产,控制了产量递减,产量呈恢复性增长,由1998年的年产3611万吨上升至2006年的4017万吨,年产油量处于恢复性增长阶段。平均含水基基本稳定,控制含水上升是油田开发永恒的主题。含水升高预示着开发成本的上升。在中国石化重组之前,综合含水呈快速上升的态势。1998年后,通过实施“稳油控水”工程,油田综合含水得到了有效控制,基本保持在88.2%左右。2006年油田综合含水率为88.3%,继续保持了稳定运行的趋势。整装油田及高渗透断块油田仍是主力。据各类油田的生产状况统计,整装油田及高渗透断块油田占年产油量的54.82%,低渗透油田占16.74%,年产油量稳步递增。
以常规注水为主同时发展热采和三采。中石化大部分油田采用常规注水开发,年产油量占总年产量的88.98%,其次是热采6.44%、三采4.58%。稠油热采从1984开始在胜利油田实施,河南油田也于1987年开始实施。2005年已升至246.2万吨,并且呈现良好势头。到2005年底,稠油热采累积动用地质储量32525万吨,可采储量5833万吨,标定采收率17.9%。目前地质采出程度11.3%,可采采出程度63.6%,综合含水84.3%。三次采油从1992年在胜利油田开始实施,河南油田也于1994年开始实施,1998年开始明显见效。2005年已达到175.2万吨,累积增油1191.9万吨。到2005年底,化学驱三次采油累计覆盖储量38474万吨,占总动用储量的7.3%,综合含水率95.0%(油田含水率在98%就失去了经济开采价值)。
炼油技术领域的创新。中石化在炼油技术方面已达到世界先进水平。20世纪60年代,由侯祥麟带领开展的流化催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡及有关的催化剂、添加剂的技术攻关取得成功,被称为炼油技术攻关的“五朵金花”,使我国的炼油工业技术接近了当时的世界先进水平。经过多年努力,中国石化已成功开发炼油装置大型化、清洁汽柴油生产、重油及含硫油加工和油化结合等特色的成套技术,使得炼油整体技术水平全面推进、厚积薄发。如以自有技术为主,建成的海南炼化公司800万吨/年炼厂,13套主要装置中有12套采用了自主技术;青岛炼化公司1000万吨/年炼厂,17套主要生产装置中有12套采用自主技术。催化裂化、加氢裂化等技术达到了国际先进水平。石油重质组分催化裂解(Ⅰ型)制取低碳烯烃工艺及催化剂技术获得了国家技术发明一等奖。
中国石化经过20多年的发展,已建成13个千万吨级炼油基地、6个百万吨级乙烯基地和4个大型合资乙烯基地,初步形成了长三角、珠三角和环渤海湾三大炼化企业集群。2009年中国石化原油一次加工能力达到2.29亿吨/年,是1998年重组时的1.76倍,成品油销量达到1.29亿吨。公司已经成为国内最大的成品油和石化产品供应商,世界第三大炼油商、第二大乙烯生产商,加油站总数位居世界第三,在2010年度美国《财富》全球500强企业中排名第7位。
中国石化炼油业务的快速成长,得益于技术的持续创新。通过几代人的不懈努力,中国石化已经掌握了世界先进水平的炼油全流程技术。20世纪60年代,由于国际封锁,我国石油化工科技人员发扬高度的革命精神和严谨的科学态度,经过艰苦奋斗,开发形成了流化催化裂化、铂重整等一批炼油技术,奠定了中国炼油工业发展的基础。近年来,通过持续创新,开发形成了催化裂化、加氢家族技术,部分自主开发技术达到国际先进水平,一些专项技术达到了国际领先水平。常减压和焦化装置完成大型化,超低压连续重整技术工业应用成功,中国石化已拥有了现代炼厂全流程工艺技术。
催化裂解技术。催化裂解工艺主要分为以下几类:催化裂解工艺(DCC工艺)、催化热裂解工艺(CPP工艺)、重油直接裂解制乙烯工艺(HCC工艺)、其他催化裂解工艺。
DDC工艺以重质油为原料,使用固体酸择形分子筛催化剂,在较缓和的反应条件下进行裂解反应,生产低碳烯烃或异构烯烃和高辛烷值汽油的工艺技术。该工艺借鉴流化催化裂化技术,采用催化剂的流化、连续反应和再生技术,已经实现了工业化。
CPP工艺是中国石化石油化工科学研究院开发的制取乙烯和丙烯的专利技术,在传统的催化裂化技术的基础上,以蜡油、蜡油掺渣油或常压渣油等重油为原料,采用提升管反应器和专门研制的催化剂以及催化剂流化输送的连续反应—再生循环操作方式,在比蒸汽裂解缓和的操作条件下生产乙烯和丙烯。CPP工艺是在催化裂解DCC工艺的基础上开发的,其关键技术是通过对工艺和催化剂的进一步改进,使其目的产品由丙烯转变为乙烯和丙烯。
HCC工艺是中国石化石油化工科学研究院开发的制取乙烯和丙烯的专利技术,在传统的催化裂解技术的基础上,以蜡油、蜡油掺渣油或常压渣油等重油为原料,采用提升管反应器和专门研制的催化剂以及催化剂流化输送的连续反应—再生循环操作方式,在比蒸汽裂解缓和的操作条件下生产乙烯和丙烯。
其他催化裂解工艺,如催化—蒸汽热裂解工艺(反应温度一般都很高,在800℃左右)、THR工艺(日本东洋工程公司开发的重质油催化转化和催化裂解工艺)、快速裂解技术(Stone&Webster公司和Chevron公司联合开发的一套催化裂解制烯烃工艺)等。
下面就中石化催化热裂解工艺进行详细介绍。20世纪80年代中期以来,石油化工科学研究院一直从事重油制取低碳烯烃技术的研究,开发出了DCC、MGG和MIO等催化裂解家族技术,并已成功地工业化。近年来,在DCC技术的基础上,通过对工艺参数、催化剂以及装置构型的改进,开发出了由重油直接制取乙烯和丙烯的催化热裂解(CPP)工艺技术。
CPP是以重质石油烃为原料,采用提升管反应器和专门研制的分子筛催化剂及催化剂流化输送的连续反应-再生循环操作方式,在比蒸汽裂解缓和的操作条件下生产乙烯和丙烯的新技术。该工艺是一个催化反应和热反应共存的过程,而新开发的催化剂具有正碳离子反应和自由基反应双重催化活性,因此可以实现最大量生产乙烯和丙烯的目的。催化热裂解工艺的主要特点有:
(1)加工重质原料油,包括蜡油、蜡油掺渣油、焦化蜡油和脱沥青油以及全常压渣油等,拓宽了乙烯的原料来源,降低了乙烯原料的成本;
(2)采用提升管反应器及催化剂流化输送的连续反应—再生循环操作方式;
(3)专门研制的新型改性择性沸石催化剂CEP,具有碳正离子反应和自由基反应双重催化活性,因此可以在酸性催化条件下既生成丙烯又大量生产乙烯;
(4)操作方式灵活,可根据需要灵活调整产品结构,实现最大量乙烯、最大量丙烯以及乙烯和丙烯兼产等多种操作方式;
(5)反应温度为600~650℃,比蒸汽裂解缓和得多,由于催化剂的使用降低了裂解反应活化能,从而使反应温度大幅度降低,减少了能耗,节省了设备投资。
中石化石油化工催化剂。2004年12月29日,中国最大的催化剂公司——中国石油化工股份有限公司催化剂分公司(以下简称催化剂分公司)成立。经过三年的持续重组,催化剂分公司以炼油催化剂、化工催化剂、基本有机化工原料催化剂为主,同时积极发展环保催化剂和各类助剂等,成为国内规模最大的催化剂生产商、供应商和服务商,沿着又好又快的发展道路,向世界一流的催化剂专业公司迈进。
(1)石油化工催化剂业务。催化剂分公司在石油化工领域主要从事聚烯烃催化剂、基本有机原料化工催化剂、精细化工催化剂及助剂生产、销售和服务业务。
在聚烯烃催化剂领域,我们有着世界先进的聚乙烯、聚丙烯催化剂系列产品,是世界主要的聚烯烃催化剂生产商和供应商之一。2007年聚烯烃催化剂的销售量同比分公司成立之前的2004年增长了17%,出口增长了58%。随着我国经济的持续稳定发展,对聚烯烃的需求不断扩大,国内现有乙烯装置不断扩能改造,并同时建设新的乙烯装置,对聚烯烃催化剂的需求逐渐增长,该公司不断扩大生产能力,以满足市场的需求。
(2)发挥优势,创造条件,加速科技成果向现实生产力的转化。科技成果走出实验室变成工业化产品,制造技术起着关键的作用,关键设备和参与人员的经验,直接影响到转化的成败。催化剂分公司的工程技术人员在长期的生产实践中积累了丰富的经验,与具有扎实理论功底的研究单位的技术人员紧密合作,优势互补,大大提高了科技成果的转化速度。三年来,该公司与北京化工研究院、石油化工科学研究院、上海石油化工研究院、上海化工研究院等研发单位紧密合作,完成了聚乙烯催化剂BCE、聚丙烯催化剂BCND、气相聚乙烯催化剂BCS-2、双峰聚乙烯催化剂SLC-B、铬系催化剂SCG-5、SHP系列裂解汽油加氢催化剂、甲醇制烯烃催化剂S-MTO、甲苯择形歧化催化剂SD-01、AEB-6乙苯烷基化催化剂、第二代钛硅分子筛HTS、环己酮肟气相贝克曼重排催化剂RBS-1、抗氧剂YS-1330等几十个新产品的开发和生产,加速了科研成果的转化,为促进石油化工行业的技术进步和效益提高起到了催化剂的作用。
上海石油化工研究院完成SHP系列裂解汽油加氢催化剂小试研究后,催化剂上海分公司与院里的专家紧密合作,对催化剂成型和浸渍过程进行了工程放大研究,研制了新型成型设备,效能提高了一倍,挤出率和强度得到了提高。制备的催化剂性能指标达到小试水平,为催化剂生产装置的设计提供了依据。燕山分公司通过对研发单位小试成果的消化吸收和自己开发,对抗氧剂YS-1330的合成工艺进行了改进,设计了六釜合成流程,将小试的间歇生产工艺改进为更适合于工业化生产的半连续化工艺。另外,通过对配方的优化和对洗涤、过滤工艺的改进,产品的透光率由50%提高到了98%。在此基础上建立了中试装置,生产的产品指标达到了国际同类产品水平,并短期内在市场上得到了推广应用。
(3)进行装置设备改进,开发清洁生产新技术。①催化剂上海分公司与上海石油化工研究院合作,对放大效应进行了研究,优化了操作参数,将生产甲苯歧化催化剂的晶化釜体积提高了一倍,扩大了甲苯歧化催化剂生产规模,也为漕泾基地新装置的建设提供了依据。针对乙苯脱氢催化剂生产过程中焙烧工序能耗高的问题,对隧道窑进行了技术改造,改造后的焙烧工序能耗降低了20%,每吨催化剂可节省焙烧费用800多元;针对物料混合、捏合设备老化、工艺落后的问题,将原来两步工艺改为一步工艺,并开发了500L新型捏合机,不仅降低了物耗、能耗,提高了产品质量,而且大大降低了劳动强度。②在聚烯烃催化剂的生产过程中,大量的溶剂以及四氯化钛等物料需要进行回收并循环使用,同时产生大量高沸物。在高沸物的处理过程中会产生大量废气、废液和废渣,同时消耗大量液体碱。为解决此问题,中国石化开发了一套残渣无害化处理工艺,该工艺流程简单、能耗低,可减少70%的废渣排放、降低60%的液体碱消耗,同时回收的四氯化钛水合溶液可供给下游厂家使用,消除了废渣处理的环保隐患,每年可减少外运废渣3.7h以上,节约费用300多万元。③为降低氨氮排放量,在分子筛的交换过程中,中国石化开发应用了无铵法降低钠含量生产技术,产品质量稳定,部分产品的生产过程大幅度降低了氨氮污水排放,实现了含氨污水的“零排放”。丝光沸石是催化剂的重要载体,一般采用有胺法合成,再进行多次盐酸处理及铵交换,产率低,生产成本高,同时耗费大量盐酸,造成酸雾污染和设备腐蚀,有机胺也对环境造成污染。中国石化开发了无胺法直接合成高硅丝光沸石技术,不用模板剂和盐酸处理,直接合成出高硅铝比的丝光沸石,既提高了产率,又解决了环保问题。
安全、环保、节能、装备、储运等技术领域。作为一家上、中、下游一体化的能源化工企业,中国石化努力践行绿色低碳理念,不断通过技术创新和技术应用,使生产过程的消耗和排放越来越低,对环境的伤害越来越小。在为社会提供绿色低碳、清洁环保、安全无污染产品的同时,努力成为与社会、环境和谐发展的高度负责任、高度受尊敬的企业。
(1)加快技术创新和应用。技术创新和技术应用对能源的开发、生产过程以及消费环节全过程减少污染物的排放,降低或消除对环境的影响,实现企业与经济、社会、环境的和谐发展有举足轻重的作用。中国石化长期致力于加强绿色低碳战略技术研发储备,增强未来低碳发展能力。
自2007年起开展二氧化碳捕集和封存驱油技术研发,在胜利油田建成国内外首个燃煤电厂烟气CCUS全流程示范工程。截至目前,驱油封存现场已累注二氧化碳7.66万吨,增油1.8万吨,动态封存率达90%,预计可提高采收率17.2%,年减排二氧化碳150万吨。“十二五”期间,中国石化还将完成胜利电厂烟道气100万吨/年二氧化碳捕集、输送及驱油封存项目,以及齐鲁石化煤制气50万吨/年二氧化碳捕集、输送及驱油封存两大项目建设。建成后,可年减排二氧化碳150万吨,初期能满足7000万吨储量规模低渗透油藏二氧化碳驱油开发需要。中国石化还把环保工艺技术创新放在突出位置,不断采用先进技术与设备,改进环保设计;依靠现有资源,完善科研体制机制,提升创新能力;加大环保技术装备研发力度,提升国产化水平,降低环境治理成本;开展前瞻性基础性研究,提高原始研发能力,促进可持续发展。
(2)重视节能环保。中国石化作为国内最大的成品油和石化产品供应商,在生产经营过程中不可避免地产生一些废气、废水、废渣。如何依靠科技进步,实现清洁生产、节能减排的目标,是实施绿色低碳战略的重点。
多年来,中国石化持续推广钻井作业废液处理、汽提净化水串级使用、污水回用、工艺尾气回收利用等污染防治技术,努力把对环境的影响降到最低。针对石油化工企业NOx减排问题,中国石化开展FCC烟气脱硝基础理论和反应机理研究,以及催化剂制备合成技术、工艺技术和专有设备研究,并开发出FN-2脱硝催化剂,于2012年11月初在镇海炼化分公司进行工业化应用。针对PO/SM废气的污染问题,开发了具有国际先进水平的PO/SM废气催化氧化处理技术,并配套开发了WSH-2型催化剂,在镇海炼化百万吨乙烯项目中建成投用的催化氧化处理装置为世界上最大的PO/SM废气处理装置,实现了较低的投资和能耗。
在节能减排方面,中国石化持续加强管理,推广和应用节能新技术和设备,强化过程节能,在生产经营规模不断扩大的同时,节能降耗工作取得了良好成效。天津石化依靠技术进步,采用先进处理工艺,优化装置运行,每年生产回用水225万吨,节水减排水平大幅提升。普光天然气净化厂处理普光气田高含硫化氢天然气,原料气中硫化氢含量高达13%~18%,经过处理净化后的产品气质量达到国家二类气标准。该厂大型硫黄回收装置在降低硫化氢等有毒有害物质排放的同时,又生产副产品硫黄,为企业创造了效益。
(三)中海油科技新进展(2001—2009年)
我国的深水作业能力一直较差,而近年来中海油设计建造的第六代3000米深水半潜式钻井平台“海洋石油981”,使深水作业能力从300米一步跨入3000米,被海油人当作经典一次次提及,并在国际海洋工程界引发震动,固然因其拥有六大技术上的“世界之最”(比如首次采用200年一遇的环境参数作为设计条件,可抗17级风暴;首次采用3000米水深范围DPS3动力定位,即在3000米水深处凭自身动力精确定位,且“一用两备”;首次采用最先进的本质安全型水下防喷器系统,可在紧急情况下自动关闭井口,能有效防止类似墨西哥湾事故的发生……),但海油人更看重的是,借此“深水利器”,中海油从浅海走向深水、超深水已势不可挡。据中海油副总经理周守为院士介绍,深水是未来世界能源的主要接替区,海洋蕴藏了全球70%以上的油气资源,深水区最终潜在石油储量高达1000亿桶,而2000年以后的全部油气发现中,深水区块占近一半。
深水钻井平台的设计建造是典型的“极限制造”,它集当今世界先进技术于一身,没有一个国家能独立完成,唯有整合全球先进技术和装备才能实现。此前,这类平台的设计建造一直被西方跨国公司垄断;如今,中海油牵头组织完成“海洋石油981”的设计建造,才有了上百家国内企业参与此项“极限制造”并大大提升技术装备水平的机会,才有了国产化率约40%的骄人成果。
“我国是世界海洋大国而非海洋工程大国”的担忧言犹在耳,中海油投资150亿元建造的包括“海洋石油981”在内的深水钻井船、深水铺管起重船、深水物探船、深水多功能勘察船、深水大马力起抛锚三用工作船等大型深水海工装备已陆续投入运营。目前,中海油拥有“把陆上油气开发装置浓缩于一条船上”的FPSO(浮式生产储卸油轮)17艘,为世界之最,支撑着我国海洋石油75%~80%的产能;其中自主建造11艘,包括全球最大FPSO之一、30万吨级“海洋石油117”。
渤中25-1油田是与雪佛龙公司合资发现的一个油田,储量达2亿多吨。该油田是渤海地下油藏最复杂、开采难度最大的油田。2003年“五一”劳动节前夕,渤中25-1油田项目海上钻完井作业就正式启动了。项目经理张滨海回忆起那段经历时说:“因为渤中25-1油田确实比较复杂,在合作的第一阶段,如何摸索出一套适合该油田开发的、得到合作伙伴雪佛龙认可的、油层不会被污染的优快钻完井的新技术,这在当时是一大悬念。合作方充分理解而且同意我们采用渤海的优快钻完井技术。”由于地质构造复杂,在钻井过程中出现了一些出乎预料的问题,据ODP报告介绍,原来的油藏研究认为,该油田是三角洲沉积,按原来要求布的井,打出的第一口井就是干井,打完以后才知道实际上是杂乱的河流相沉积,最终不得不对其他井都要进行调整。
在这个项目最困难的时期,项目组成员对渤海的优快钻完井技术曾经产生过迷惑。直到2004年下半年,项目组对渤中25-1油田才有了更深的了解和认识,他们针对油田复杂的地质构造,采用了新的钻井技术和油层保护理念,如在优快钻井的基础上,首次使用一趟管柱多层压裂充填防砂,首次采用不占用钻机进行返排作业等诸多创新技术。经投产测试表明,油层几乎没有污染,达到了国际先进水平。
可以说,通过对渤中25-1油田错综复杂地质构造的开发,使渤海的优快钻完井技术得到了升华。在推广应用渤海的优快钻完井技术的基础上,为了提高油田采收率,又推出钻井压裂、适度防砂技术。
钻井压裂、适度防砂技术是原中海油总裁周守为于2002年提出来的。为了最大限度地释放油层,他设想使用钻井的方法钻开地层,然后直接下筛管,简易完井,让地层里的砂适度地从筛管里随着原油一起产出,在地面进行油砂分离。在南堡35-2油田,钻井平台台长毛文洪打开了一桶原油告诉我们:“这种高黏度的原油,是用钻井压裂、适度防砂技术开采出来的。”在这个平台上,有20口钻井压裂、适度防砂的井型。
南堡35-2油田在这么短的时间内就能生产出如此高的产量,是因为天津分公司把科研课题下放到了项目组,各项目组在生产中遇到了难题,随时可以申报科研课题。这个办法使课题研究与生产实际紧密结合,推广应用起来也非常及时。
钻井压裂、适度防砂最突出的例子还要数旅大油田群的开发。项目经理安文忠介绍说:通过技术攻关,钻井压裂、适度防砂首先在绥中36-1油田C区进行试验,发现比在相同区域类似井的产量要高出5~6倍。消息传来,正在开发的旅大油田项目组对钻井压裂、适度防砂技术又进行了优化,开创了适合旅大油田特点的全新的完井方式。
在此基础上,项目组还采用大挺进深度射孔、大压差返涌、及时返排、水平分支等一系列新技术,使钻完井的速度达到了极限,产油量也有了大幅提高。2005年4月,在有60米油层的高渗透性地层上开钻的旅大10-1井,采用了简易完井、适度防砂技术,井下油流平稳,创造了渤海单井日产油达10000桶的纪录。这在渤海湾和中海油都是史无前例的。
为了进一步提高钻完井作业时效,加强钻完井作业人员于地质油藏研究人员的沟通,保证井眼沿着设计的轨迹,保持有效进尺,打进好油层,避开差油层,提高油田采收率,天津分公司又开发研究出全新的“实时可视决策系统”。在漂亮的办公楼里,一群年轻人戴着立体眼镜看着三维立体图像的屏幕轻声地讨论着。他们通过先进的技术手段,将现场的各种技术数据和图形在第一时间同时传输到生产控制中心办公室,钻完井和地质油藏各路专家通过从钻井平台传送过来的数据和图形进行分析、研究和判断,统一认识,快速及时地给现场下达准确的指令,让钻头按照设计的轨迹行进。通过实践,在旅大等油田水平井中的应用,做到不用钻领眼井段,钻头都能按设计的井眼轨迹,成功着陆在最佳油层内,并使水平段沿着好油层钻进。这套实时可视决策系统的应用对提高油田采收率起到了非常重要的作用。
钻井部作业经理邓建明介绍说,优快钻完井技术实际上是平时使用的多项技术的优化与组合,通过不断创新,加上精细的管理和团队精神,使原本不同单项技术组合的加法效应达到多项技术的乘法效应,钻完井时效比原来的单项技术提高3~5倍,使原本难以开发的稠油油田和边际油田得到经济的开发。就这样,在短短10年时间里,靠实施优快钻完井,将渤海的原油产量由200万吨一下子提升到1000万吨,创造了巨大的经济效益和社会效益。
渤海的快速钻井技术获得了1998年度国家科技进步二等奖,并已申报了十几项具有自主知识产权的专利技术,而且渤海人还把“优快钻井”称为“优快钻井团队精神”,上升到企业文化的高度来认识。
因为实现优快钻井需要作业团队的密切配合,在这个团队中强调的是“双赢”,他们把双赢原则始终贯穿在现代项目管理和合同管理全过程中,甲方和乙方之间的分工与责任非常明确,但甲方与乙方、乙方与乙方之间的利益关系必须协调一致。在实施快速钻井的初期,乙方承包钻井作业的钻井公司担心如果钻井快了,钻井平台租给谁?如果因承包市场缩小、公司效益差而导致职工拿的钱少了怎么办?甲方也非常理解乙方的心理,提出钻一口井的成本不变,快了将给予不同的奖励,形成甲乙方共同体,使乙方消除了顾虑,密切配合甲方的工作。
为了实现快速钻井,他们把木桶的容量不取决于最长的桶板而取决于最短的桶板的“木桶效应”应用到钻完井作业上,钻完井的高效率不取决于干得最好的单位,而取决于干得最差的单位,因为钻井是一个连续性的作业过程,只要有一个环节跟不上,其他所有的环节干得再好也不可能产生好的效果。因此,整个项目的奖励指标不以干得最好的为标准,而以干得最差的为标准。木桶原理产生的木桶效应很明显,激励干得差的奋起直追,干得好的不仅自己要干好,还要关心和帮助别人都干好。正是这种激励机制促使整个团队共存共赢!
天津分公司副总经理李勇在总结优快钻完井实施10周年的成绩时说:“10年优快钻完井,我们形成了精细化的管理风格,形成了适合渤海湾的一整套开发井钻完井技术,并初步找到了开发稠油油田的钻完井新模式;10年忧快钻完井所积淀出的团队精神已经成为总公司企业文化的重要组成部分,锻炼了一支特别能战斗的队伍;优快钻完井实施10年来,培养了一大批高级专业技术和管理人才,许多同志都已成为海总钻完井界的专家和领导干部,许许多多年轻的项目经理和监督们,在海总的各个领域发挥着重要作用。”
1998年,中共海洋石油总公司党组下达了学习推广“优快钻完井群体”经验的号召。在纪念优快钻完井实施10周年座谈会上,中国海洋石油总公司副总经理周守为十分感慨地说:“没有优快钻完井,就不会有渤海的今天,就谈不上渤海的1000万吨,也就没有渤海2010年的产量目标。现在很多国家知道了我国拥有高效益、低成本开采海底石油的技术,纷纷要求与我们合作。前不久我们中海油兼并美国优尼克石油公司未果,但我们在其他地方的并购形势非常好。我们必须继续发扬渤海的优快钻完井精神,进一步加快与国际市场接轨,在积极参与国际竞争的过程中,立足于世界石油之林。”
现在,渤海又找到了几十亿吨储量还没有进行开采,其中大多数都是稠油。为了把外国人看不上或是觉得不划算的这些稠油采出来,海油人挖空心思琢磨出多少招数,局外人难以想象。以下数例个个堪称经典。
钻井船日费率高(15万~20万美元/天),干快干慢、干不干,按天算钱。海油人独创优快钻完井技术,包含十大钻井技术、七大完井技术,能把原来钻井30天、完井16天缩短为不可思议的“钻四完六”,钻完井效率提高3~4倍。已经应用于666口井,缩短作业时间16063天,节约直接投资92亿元。
又如大位移井技术,井底平面位移8公里,也就是说在一个地方打井,井底最远可以打到8公里以外。“这样对一些规模不大的油田,就可以不在那里建工程设施,而是利用现有平台把它的油采出来。”
开发多年的渤海老油田储层变化多端,地下时有断层。神奇的远程制导实时油层追踪技术就派上了用场:它用6~8小时在5米厚油层内钻400~500米井段,装有随钻测试工具的钻头好像精确制导导弹,可随时将地下情况通过卫星传送到陆地数据处理中心,再反过来指挥钻头尽可能多地在储油层穿越。“十一五”期间曾在20个油气田实施,使新油田的初期平均产能超过设计水平。
最值得一提的是“十一五”国家科技重大专项——海上油田整体加密提高采收率技术。“海上油田整体加密,全世界我们是第一家”,而绥中36-1CEPK平台正是这个专项的“试验田”。整体加密本身并不稀奇,陆上也有;但海上是丛式井,不同于陆上的直井,要在老的井网之间再插上一套新的井网,等于将两把扫把插在一起,且不能互相打架,否则新井打不成,老井也会打废。这涉及从“地下剩余油定量描述”到“平台间钻机滑移共享”等九大复杂技术,其中就包括“不让扫把打架”的整体加密定向井防碰技术。这套技术在地下1500米左右的14个油藏实施的效果:绥中36-1油田Ⅰ期整体加密之前日产量2900立方米,2010年11月底上升到6600多立方米;“老油田青春再现”——原来高峰年产量160万~170万吨,后来掉到100万吨,现在又回到160万~170万吨,采收率预计提高10.4%以上。这是什么概念?渤海稠油储量30亿立方米,现有采收率18%~20%;如全部实施此项技术,采收率可以提高到30%,相当于又找到一个15亿立方米的油田。
以上都是之前的创新成果,不断发展的中海油还要在近期深入开展“钻井压裂、适度防砂技术的量化研究”、“欠平衡钻完井技术”、“微型油田开发的钻完井技术”等的研究,争取为国家提供更多的石油。
高科技是海洋石油工业的重要特征,中国海洋石油总公司一直坚持以科技引领未来方向,不断推进自主创新能力的建设,以为社会提供清洁、可靠、稳定的能源供应。2004年以来,中国海油将“科技领先”战略作为公司的核心战略来推进,结合公司发展战略,紧密跟踪石油科技发展趋势,把握能源科技发展方向,积极探索有自身特色的科技创新模式与科研机制。结合生产建设中的难点问题和未来发展的重点领域加强技术攻关,在海洋石油的勘探新领域和新技术、提高采收率、边际油田开发、深水油田开发、重质油综合利用、液化天然气与化工、新能源开发、海外勘探开发等领域实现了一系列突破,较好地发挥了科技创新对公司发展的引领作用。
目前,中国海洋石油总公司形成了由中国海洋石油工程技术中心、中国海洋石油总公司重点实验室、国家级技术中心以及博士后科研工作站等组成的科技创新平台,集前瞻性研究、核心技术与产品研发、生产技术支持、技术引进消化与吸收、新技术推广应用等多种功能于一体,是实现总公司中长期科技发展目标、打造一支高水平的中国海洋石油科技人才队伍的重要载体。
其中,中国海洋石油工程技术中心成立于2006年7月25日,其下设八个工程技术研究机构,并依托所属单位以实体方式运作,构筑完整的总公司科技创新体系,它是总公司科技规划、国家重大项目及总公司重大专项实施的重要基地。
重点实验室是中国海油科技创新体系的重要组成部分,目前由提高采收率、地球物理、深水工程、边际油田开发、重质油利用等五个部分组成,其主要任务是通过创新性研究,解决制约总公司长期可持续发展的关键技术问题及生产中的重大技术难题,形成具有自主知识产权的核心技术体系。2008年各重点实验室科学研究工作均取得一定进展。
公司还有国家级技术中心两家。国家工业水处理工程技术研究中心成立于1994年,依托天津院,从事的业务范围包括工业节水和废水资源化技术研究开发、工程化集成开发、技术服务、信息、标准、水处理化学品及设备的生产与销售。国家涂料工程技术研究中心于2003年11月经国家科技部批准组建,并在2007年底正式挂牌运行,主要从事涂料、涂料用树脂合成及颜料等相关技术产品的研发和工程化技术研究、涂料质量监督检验检测及涂料颜料标准制定、修订等。
新世纪以来,公司陆续拥有了3个博士后科研工作站,作为中国海油科研生产、技术创新力量的重要组成部分,实现高层次人才的培养,满足科技发展的需要。
随着公司自主创新能力的不断提升和科技创新体系的不断完善,公司科技成果越来越丰硕。2008年,公司两项成果获国家科技进步二等奖。至此,中国海油累计获得国家科技进步奖37项。
同时,中国海洋石油总公司专利申请量和授权量也已进入稳步增长阶段,这为公司形成具有自主知识产权的核心技术体系打下良好基础。截至2008年底,中国海洋石油总公司累计获得授权的有效专利达423项,其中发明专利105项。
“十一五”期间,公司科技投入不断加大,5年累计投入科技活动经费181.3亿元人民币,研发活动经费73.0亿元人民币,共取得了8项国家科技进步奖、23项省部科技成果奖、58项行业科技成果奖,评出了125项总公司科技进步奖。2010年,公司投入科技活动经费56.05亿元人民币,其中研发经费20.93亿元人民币;执行各级科技计划课题928项,其中国家与省部课题172项;首批4个国家“863”计划项目、课题顺利通过验收;24项成果荣获省部级行业科技进步奖;491项专利获得受理,301项专利获得授权;在国内外科技期刊公开发表科技论文791篇,发布标准116项,组织开展或参加40次国内外技术交流与展览活动。2010年,中国海油科研硕果累累。以“海洋石油981”深水半潜式钻井平台和“海洋石油201”深水铺管起重船为代表的深水重大装备顺利出坞;取得丛式井网整体加密调整技术、多元热流体稠油热采技术、低成本平台化海上钻探压裂技术、国产软管长距离高压天然气输送技术等十大技术进展;中海油服成功研制的核磁共振测井仪主要技术指标达到国际先进水平,实现了在测井技术高端领域的又一重大突破;油气利用公司自主开发成功稀释沥青和20号硬质沥青,环保橡胶油正式通过欧盟REACH论证;中海油研究总院首席工程师范模被中国造船工程学会授予“船舶设计大师”称号,成为石油系统首位获此殊荣的专业技术人员。
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