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中国两桶油“入局”、巴西国油“豪赌”,超级油田开发动用了哪些“黑科技”?

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押宝Libra区块,这十大技术功不可没。

作者 | 大安 子衿

预计耗资800亿美元、可采储量高达120亿桶油当量、面积达1550平方公里、水深约3500米、发现的第一个含油层厚度达410米,相当于帝国大厦的高度……这一个个数据,都让它凭实力堪当世界最大深水石油发现之一。

这个超级石油宝藏就是巴西的Libra区块,是目前巴西最大的盐下层石油发现。根据巴西石油管理局(National Agency of Petroleum)公布的预测数字,这一区域拥有高达120亿桶的可开采储量。

中石油和中海油在该项目中分别持有10%的权益,巴西国家石油公司担任作业者并持有40%的权益,壳牌持有20%、道达尔持有20%,开采权有效期为35年。

对于中石油来说,Libra是中石油首个超深海项目,是其“借船出海”、走向深海的一场历练。对于中海油来说,Libra是其深入拓展海外深水油气开发的助推器。对于巴西国家石油公司来说,Libra是该公司对未来的“豪赌”。巴西国油目前正在推行“大胆”的撤资计划,聚焦核心资产,而Libra毫无疑问是其掌上明珠。

那么,除了巨大资源储量外,这场“押宝”的底气来自哪里?

答案是技术。在今年的海洋技术大会(OTC)上,巴西国家石油公司着重介绍了在Libra区块的十项创新颠覆性技术,不仅实现了Libra区块的投产,还打破了海上单口井月平均产量的记录,使该井每日产量达到6万桶原油当量。

这些技术涉及不同的海底集输管线系统、新型建井方案、二氧化碳分离与回注系统,以应二氧化碳零排放技术等。

1.首个立管支撑浮筒(BSR)
立管是将石油或天然气从海底输送到平台的管道。为了支撑连接至油井海底管线的立管,在海床与海面之间的某个位置(深度约250米)会安装浮筒。这些浮筒可以通过柔性跨接管连接至FPSO。通过这种设置,浮式平台的运动就不会完全转移到刚性立管上,从而减少疲劳造成的损坏,即使在恶劣的海洋环境条件下,也能确保立管的使用寿命。在Sapinhoa油田的先导性项目中安装了两个浮筒,在Lula油田Nordeste区域的先导性项目中也安装了两个浮筒,目前共有9口井正在生产。

2.卷管式铺管法安装内衬管的钢悬链立管(SCR)
目前,这种名为钢悬链立管(SCR)的刚性立管已直接安装在BSR上。这是首个采用耐腐蚀碳钢内衬管的SCR型立管。得益于独特的作业程序与鉴定测试,该设备可用于动态条件(例如立管),并可采用卷管式铺管法,进行设备的安装。

3.最深的钢制缓波形立管(SLWR)
钢制缓波形立管(SLWR)是钢制立管,安装有一组浮子,形成驼峰形状,可直接连接到浮式生产装置。这是世界上首个使用扩张式系泊系统连接到FPSO的系统。设计与建造该系泊系统的目的是,在不利的盐下油田环境中,承受船舶与平台的运动。部署在Libra区块的第一个SLWR水深为2140米,连接到Cidade de Ilhabela号FPSO(Sapinhoá Norte项目)石油圈原创,石油圈公众号:oilsns

4.最深的柔性立管(水深7021英尺)
柔性立管由多层管道(由金属材料与聚合物材料制成的部件)组成,将石油和/或天然气从海底油井输送至生产平台。为了能作业于盐下油田,它经过了特定的开发,以满足腐蚀性环境与超深水的条件。最深(7021英尺)的柔性立管安装在Iracema Sul项目的Lula油田。目前,Santos盆地已经有35条以上的柔性立管在作业,生产石油与天然气。

5.首次应用集成了线缆牵引监测系统的柔性立管
这种基于光纤的系统,连接在柔性立管的抗拉铠装线上。该系统可识别断线,发出警告信号,以便采取维护措施,防止扩大损伤。立管还安装了耦合传感器,以连接到平台上的控制室。

6.带压泥浆帽钻井(PMCD)技术
采用带压泥浆帽钻井(PMCD)技术钻出破纪录水深(6900英尺)的海底油井。在钻井作业期间,将一种称为钻井液的流体注入井筒,以维持压力平衡,防止井壁坍塌,并将岩屑返至井口。在一些裂缝或孔洞发育的地层,钻井液会渗入岩石,该现象名为“循环漏失”,这会使钻井作业变得困难,甚至无法进行。在这种情况下,PMCD技术就可大显身手,完成钻井作业,并还能减少时间损失。Lula-19井的水深极深,而且该井存在严重漏失风险,PMCD技术成功应用于该井,完成了常规钻井技术无法企及的壮举。

7.首次在超深水卫星井中密集应用智能完井技术
何谓完井,就是使油气井能够生产油气或向储层注入液体的一系列作业。利用智能完井技术,在平台即可远程操控阀门的关闭或打开,从而同时开采两个或更多层位。智能完井技术广泛应用于盐下油田,截至2015年3月,已在22口井中安装了智能完井技术。

8.超深水二氧化碳分离与回注系统
首次在超深水(7283英尺)分离出天然气中伴生的二氧化碳,并将之回注入储层。在一些盐下井中,产出的石油不仅含有水与天然气,而且也会含有二氧化碳。使用复杂的膜系统技术可将产出的二氧化碳与油气分离。该膜系统利用塑料密封层,可选择性渗透气体分子(二氧化硫、二氧化碳、甲烷等),从而将二氧化碳分子与其他流体分离。巴西国油在较深的水下环境中使用了这种分离技术与二氧化碳回注技术。这项技术首次应用于Lula油田的先导性项目,并且一举拿下世界记录,在2200米水深处将二氧化碳回注入最深的海底油井。

9.深水二氧化碳回注井
实现海上最深的二氧化碳回注井(水深7283英尺)。在Lula油田先导性项目中,有一口回注二氧化碳的井,其水深达到了创纪录的7283英尺。除了能够保护环境外,将产出的二氧化碳回注,可增加油藏内部压力,从而提高采收率。

10.超深水交替注水与注气
首次在超深水(7218英尺)应用交替注水与注气的方法。自2013年6月以来,Lula先导系统一直在使用与评估该技术。它的主要优势是优化储层管理、提高预期采收率。

当然,这些并不是全部。数字化技术同样也是开启Libra宝藏的重要法宝之一,例如利用数字孪生(Digital Twin)技术来优化生产。在今年的OTC大会上,巴西国家石油公司的首席技术和生产开发执行官Rudimar Andreis Lorenzatto说,“数字转型已经发生在人们的生活和商业等领域。在Petrobras,我们可以说这是公司的战略,而不是技术上的挑战。“我们坚信,这种数字化转型和数字化技术能够显著改变我们的流程和活动,带来更高的效率和更好的结果。”

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