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石油科技革命悄然来袭 哪些技术将会是“破冰之举”?

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科技进步正在冲击包括油气行业在内的传统产业,使生产方式发生跳跃式的变化,石油科技革命也已悄然开展,那么,我们未来的革新方向是什么?最新的技术成果又有哪些呢?

作者 | 柠檬

在全球油气技术发展历程中,不同时期都出现了一些里程碑式的重大技术成果,如20世纪80年代的电驱动钻机,90年代的自动化钻机、油藏数值模拟、旋转导向钻井、MWD/LWD,21世纪之初出现的3D成像、虚拟现实、智能完井、数字油田、数字化管道、数字化炼厂等,逐步将全球油气行业的变革之路推向新的阶段。

1.油气行业未来技术趋势分析

未来全球科技革新方向主要有:物联网、机器人、虚拟现实、储能技术、无人驾驶、新材料、3D打印、可再生能源、DNA修剪和人工智能。目前,全球油气资源技术已呈现一体化、智能化、微型化、信息化、实时动态、绿色环保趋势,技术领域的聚合速度不断加快。油气关键技术发展有五个新方向:

重点技术领域一:高效、经济、实用型技术

如地震资料再处理技术、老井连续油管侧钻技术、水平井重复压裂技术等,成为当前油价低位徘徊形势下油公司和油服公司实现提质增效的首选革新方向。

重点技术领域二:多项技术集成应用

油气“甜点”识别、一趟钻技术、海底工厂等多技术集成应用的不断革新和发展,为增加探勘活动准确率、简化作业流程、提高作业效率、降低油气开采成本再加砝码。

重点技术领域三:非常规油气开采技术

对深水油气(尤其水深大于5000m)、深层页岩气(尤其埋深大于4000m)、超深层常规油气(尤其埋深大于12000m)、极地油气、天然气水合物、油砂、页岩油气以及油页岩等开采技术的理论和技术研究,也可大大降低这些非常规资源的开采成本,推进能源行业的复兴。

重点技术领域四:高精尖技术

如大数据分析、纳米材料、石墨烯技术、仿生技术、机器人、3D打印、虚拟现实以及智能/功能材料等。

重点技术领域五:智能技术

智能化是全球科技发展的大趋势,同样也是未来全球油气行业发展的大趋势。智能化将成为全球油气行业持续提质降本增效的有效途径、核心技术和必由之路。未来的研发方向和重点是智能油田、智能钻井、智能管道、智能炼厂。预计到2030年,油气行业有望进入一个全新的时代-智能化时代。

在高新技术的推动下,全球油气行业的自动化、信息化、智能化水平将不断提升,不久的将来,包括深水、超深水甚至北极的油气实现低成本开发都将成为可能。

2.油气行业最新科技成果举例

以下为近几年的重大技术进展,这将对近几年的行业趋势产生重要影响。

1)纳米技术

全球油气行业上游的这一轮技术发展是在页岩油气带动下,起源于纳米科技的一次颠覆性变革,目前正在形成纳米油气勘探开发学科分支,依托纳米科技重塑油气勘探开发技术体系。另外,借助纳米材料的光学、磁性和电学特性,可研发高效的工具用于地下传感器和地层成像造影剂。

2006年,沙特阿美石油公司EXPEC ARC引入了油藏纳米机器人的理念,并在业界进行了首次尝试。油藏纳米机器人可使对储层空间的非均质特征表征、渗流机理、窜流机理、驱替机理等规律的认识达到新的高度;实现剩余油分布描述技术从点到面的突破,使得油藏流体的空间流动特征得以动态监测和可视化表征;可对油藏岩石表面进行活(改)性驱油,实现智能稳油控水、智能驱油;可对地层流体进行原位改质,如对稠油、油砂、沥青等进行原位改质降粘,对致密油进行纳米原位改质等。

2010年国外就已经有人以纳米磁性流体用于稠油开采,通过电磁感应技术可对地下这些磁性纳米材料进行感应,使其发热,并将热量传递到稠油中,使其粘度迅速下降,因而大量的稠油就能在常压下流出,进而提高稠油藏的开采率。

纳米材料也可与智能压裂液相结合,作为高灵敏度的传感器,用于井下压力、温度等恶劣环境中,对裂缝进行精细成像和建模,对地层进行可视化监控,监测裂缝的生长情况,对压裂液的流动情况进行监测,甚至对流向进行控制。促使压裂增产向精细调控、精细描述方向发展。

受低油价影响,目前多是一些高校在研究如何将纳米技术应用于油气领域,业内专家曾称,无需太多额外的支出,纳米技术就可以帮助油气公司改善现有液体的性能,其在油气领域的巨大应用潜能尚待挖掘。

2)石墨烯技术

休斯敦大学的研究人员指出,先经过自喷或机械泵抽,再通过水驱或气驱等二次驱油后,仍会有高达75%的原油无法采出。传统的三次采油方法为向井中注入化学混合物,这可提高10~20%的采收率,然而大量化学试剂的使用将带来环境破坏等问题。基于石墨烯两性纳米片的三次采油技术,是近期石墨烯技术应用于油气行业的一项最新研究成果。

休斯敦大学的研究人员称,通过使用基于石墨烯的双面两性纳米片,含0.01%纳米液体的溶液,其三次采油的原油采收率可达到15.2%。作用机理为:当注入地层时,该溶液有助于将油从岩石表面剥离。当基于石墨烯的液体接触到储层中的盐水/油混合物时,液体中的纳米片自发地到达接触面,减小了界面张力,使油流向生产井。在某些水动力条件下,基于石墨烯的液体在油水界面上形成一层弹性很强且可回收的薄膜,而非形成乳化液。

研究人员认为造成这种现象的原因是双面纳米粒子。纳米粒子通常要么像油一样具有斥水性或憎水性,要么像水一样具有亲水性。而基于石墨烯的纳米片兼具上述两种特性,并且还具有严格的两性分子的特点。

石墨烯技术在油气上游行业的涂层保护和材料应用中发挥着巨大作用,以后的发展趋势将很可能集中在提高采收率等领域上。

3)机电一体化与MEMS

机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统总称,目前以MEMS(微电子机械系统)/NEMS(纳电子机械系统)、人工智能和智能机器人为前沿标志。2010年硅基MEMS基本成熟,NEMS快速发展。

近几年,随着基于MEMS的新型多分量数字传感器的研制,地震勘探技术进入全新时期,基于MEMS技术的地震采集系统向宽方位多波高分辨率转变,增加了勘探的精确性和成功率。

MEMS技术的另一个创新应用就是智能钻头,即通过在钻头上部署各类测井、测试、工程参数传感器和钻头原位数据存储、预处理、随钻地层评价、具有双向传输和实施相应的微型CPU以及钻头实时导向控制系统,用以采集、监控、分析复杂井况和实时导向的微型工程系统。随着钻头导向技术的出现,LWD/MWD/DWD的随钻测井功能将从短节移位到钻头,钻井技术进入智能化发展时期。

MEMS技术的发展还将推动测录井进入微纳(MEMS/NEMS)测录井技术时期,2010年后出现的电化学纳米测井、光谱纳米测井、纳米机器人测井等一系列技术前沿热点,使得测录井向纳米微粒、智能化、微型化方向发展。

4)智能/功能材料

智能材料集传感、反馈、信息识别与累积、响应、自诊断、自修复和自适应7大功能,目前已进入智能材料的应用实施阶段。随着贝克休斯、哈里伯顿等油服巨头对形状记忆材料以及膨胀管材料的研究成果不断涌现,智能完井系统的发展不断刷新,大大促进了油气行业的数字化进程。

本文节选自《全球油气行业数字化转型分析报告》第一章“全球能源行业与技术趋势分析”,更多前沿信息以及数字化转型相关内容详见报告(目录见下)。本报告共4万6千余字,在对油气行业趋势、科技进展进行概述的基础上,着重强调了油气行业数字化转型的必要性,探索了挖掘数字化潜力的关键要素,对转型的困难与挑战以及数字化投资、应用和前景进行分析,并列举了相关成功案例,内容精彩丰富。如果您对报告感兴趣,欢迎向小编洽商垂询!

全球油气行业数字化转型分析报告-3

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柠檬
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系我们。

评论 1

  1. #1

    您好,请问如何查看这份分析报告,邮箱ellawyx@163.com,谢谢!

    匿名2年前 (2019-03-16)回复