中油網(wǎng)消息:20世紀(jì)是石油工業(yè)飛速發(fā)展的世紀(jì)。首先,在認(rèn)識水平和研究方法方面,從孤立地分析構(gòu)造油氣藏、從靜態(tài)的槽臺說觀點(diǎn)認(rèn)識地下地質(zhì)特征,發(fā)展到用板塊構(gòu)造及活動(dòng)論的觀點(diǎn)分析含油氣盆地的形成與演化,用含油氣系統(tǒng)的觀點(diǎn)系統(tǒng)分析油氣的生成、運(yùn)移和聚集過程。
其次,在勘探方法和勘探技術(shù)方面,從簡單的傳統(tǒng)鉆井工藝逐步發(fā)展到噴射鉆井、大位移井、欠平衡鉆井和多分支水平井。地震勘探技術(shù)更是從無到有,從模擬記錄階段迅速發(fā)展為數(shù)字地震、三維地震、四維地震。測井技術(shù)從模擬記錄測井發(fā)展至數(shù)字測井、成像測井和核磁測井。
所勘探的目標(biāo)亦從背斜圈閉、構(gòu)造圈閉,發(fā)展到復(fù)雜隱蔽的地層圈閉、巖性圈閉、深部潛山、礁體以及鹽下圈閉等等。所勘探的地區(qū)從單一的陸上淺層,發(fā)展到沙漠、極地等邊緣地區(qū)以及深層、灘海和廣闊的大陸架海域。
總之,早期“瞎子摸象”式的勘探活動(dòng)已經(jīng)逐漸發(fā)展為現(xiàn)代的綜合勘探新概念。
下面分專業(yè)對國外石油工業(yè)正在應(yīng)用的一些關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢作簡要論述。
(一)地質(zhì)理論研究與應(yīng)用20世紀(jì)90年代以來,隨著計(jì)算機(jī)、信息、通訊等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,石油勘探理論研究和應(yīng)用技術(shù)在多方面取得了重要進(jìn)展,新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。一些與石油地質(zhì)相關(guān)的學(xué)科,如:板塊構(gòu)造理論、沉積學(xué)和沉積盆地研究、盆地分析模擬、油氣成藏動(dòng)力學(xué)、含油氣系統(tǒng)、層序地層學(xué)、天然氣地質(zhì)學(xué)、多學(xué)科工作組等,都取得了較為突出的進(jìn)展。
油氣勘探技術(shù)正在走向精細(xì)化、集成化,形成了以多學(xué)科協(xié)同研究為基礎(chǔ)的綜合勘探體系,并逐步滲透到油氣開發(fā)領(lǐng)域。在整個(gè)綜合勘探體系中,地質(zhì)綜合研究形成了以盆地分析為基礎(chǔ)、以含油氣系統(tǒng)為思路和方法、以目標(biāo)評價(jià)系統(tǒng)為手段的一整套地質(zhì)綜合評價(jià)方法和技術(shù)。
盆地分析在引入板塊構(gòu)造學(xué)、層序地層學(xué)、三維盆地模擬技術(shù)和多學(xué)科綜合后,從理論基礎(chǔ)到方法技術(shù),得到了進(jìn)一步完善。含油氣系統(tǒng)把油氣形成、運(yùn)移、聚集作為一個(gè)完整的科學(xué)體系進(jìn)行應(yīng)用,從而改變了以往孤立地研究各單一成藏條件的狀況,在預(yù)測含油氣區(qū)帶和油氣藏分布等方面顯示出良好的效果,己成為不可缺少的找油理論和手段。勘探目標(biāo)評價(jià)系統(tǒng)在國外己有10多年的發(fā)展歷史,目前各大油公司都擁有自己的勘探目標(biāo)評價(jià)方法并已形成相應(yīng)的軟件,內(nèi)容包括烴源巖、儲層、圈閉和成藏動(dòng)力學(xué)等四大要素的描述;地質(zhì)、工程、經(jīng)濟(jì)和風(fēng)險(xiǎn)分析;鉆后評價(jià)和油氣可采儲量評估等多個(gè)方面。
目前,國外油氣勘探的地質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)主要有:
(1)油藏描述技術(shù)
(2)盆地模擬技術(shù)
(3)高精度層序地層學(xué)
(4)油氣遠(yuǎn)景目標(biāo)定量評價(jià)技術(shù)
(5)資源評價(jià)技術(shù)和方法
(6)儲層綜合預(yù)測技術(shù)
(7)綜合勘探技術(shù)
多學(xué)科的交叉、綜合,多種勘探方法、勘探技術(shù)的綜合運(yùn)用,多個(gè)部門間的廣泛聯(lián)盟將是21世紀(jì)石油勘探技術(shù)發(fā)展的主流。高效的信息管理網(wǎng)絡(luò)、勘探技術(shù)的綜合與集成、基于風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)評價(jià)的目標(biāo)優(yōu)選和決策會成為各大油公司的制勝法寶。未來5~10年,上述地質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)將得到進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。并且,下面2項(xiàng)技術(shù)將會被開發(fā)應(yīng)用,而成為某些大油公司的關(guān)鍵技術(shù):
(1) 綜合地質(zhì)模擬技術(shù)
(2) 石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)集成技術(shù)與管理系統(tǒng)
(二)物探技術(shù)
物探技術(shù)在石油勘探開發(fā)領(lǐng)域占據(jù)舉足輕重的位置,尤其是地震勘探技術(shù),更是國外技術(shù)服務(wù)公司的重點(diǎn)服務(wù)項(xiàng)目,也是綜合性石油公司降低成本、實(shí)現(xiàn)高效益生產(chǎn)的主要手段之一。
自地震勘探技術(shù)進(jìn)入石油勘探領(lǐng)域之后,反射地震技術(shù)、數(shù)字地震技術(shù)和三維地震技術(shù)分別在不同的歷史時(shí)期作出了突出的貢獻(xiàn),使當(dāng)時(shí)的油氣發(fā)現(xiàn)數(shù)量與儲量大幅度增加,成為地震勘探技術(shù)發(fā)展史中里程碑式的進(jìn)步。進(jìn)入90年代,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提高,高分辨率地震技術(shù)、三維疊前深度偏移技術(shù)、油藏地震描述技術(shù)、四維地震監(jiān)測技術(shù)等一批新技術(shù)迅速發(fā)展,它們不僅極大地提高了新區(qū)勘探的成功率,也給老區(qū)勘探注入了新的活力。
在現(xiàn)階段,相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展促使地震勘探技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、處理、解釋和設(shè)備制造方面取得長足的進(jìn)步。成像技術(shù)和多學(xué)科協(xié)同研究的應(yīng)用,使地震勘探技術(shù)的作用更加廣泛,三維地震、井眼地震、地震油藏描述與監(jiān)測和三維可視化等技術(shù),均已在油氣勘探與生產(chǎn)中發(fā)揮著無法替代的作用,為提高勘探成功率、降低生產(chǎn)成本和改善采收率作出了突出的貢獻(xiàn)。
在21世紀(jì)初期,這些技術(shù)仍將在油氣勘探與生產(chǎn)領(lǐng)域繼續(xù)自身的作用,然而隨著生產(chǎn)要求的不斷提高,這些技術(shù)自身的改造勢在必行。有跡象表明,各種方法技術(shù)的集成與生產(chǎn)問題的實(shí)時(shí)解決,是這些技術(shù)發(fā)展的趨勢。未來5-10年,將出現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括:部署永久性地震傳感器排列系統(tǒng),實(shí)施實(shí)時(shí)地震油藏生產(chǎn)監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)儀表化(電子化)管理;發(fā)展實(shí)時(shí)深度成像技術(shù),實(shí)施隨鉆地震成像,實(shí)現(xiàn)鉆井進(jìn)程可視化控制;完善多分量地震勘探技術(shù),實(shí)現(xiàn)巖性和直接流體判別勘探;建立數(shù)據(jù)處理-解釋-評價(jià)-決策過程可視化綜合系統(tǒng),全面提升多學(xué)科工作組的研究能力和資產(chǎn)評估組的決策準(zhǔn)確性。
(三)測井技術(shù)
油氣勘探開發(fā)面臨的新形勢對測井技術(shù)提出了新的要求。電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)的迅猛發(fā)展為測井技術(shù)的發(fā)展提供了先決條件。在這種大環(huán)境下,測井?dāng)?shù)據(jù)采集、處理和解釋技術(shù)得到了快速發(fā)展。現(xiàn)在,測井儀器已經(jīng)從數(shù)控測井儀器向成像測井儀器方向發(fā)展,成像測井儀器可以以更高的數(shù)據(jù)傳輸率、在更短的時(shí)間內(nèi)傳送更多的測量數(shù)據(jù);一次下井可以組合更多的下井儀器;一個(gè)儀器有更多的探測器,擴(kuò)大了井眼的覆蓋范圍,進(jìn)行成像測量;儀器具有更高的采樣率、更高的分辨率和多種探測深度。
20世紀(jì)90年代中期,斯倫貝謝等大公司相繼推出了成像測井技術(shù),使得測井技術(shù)發(fā)生了根本性的變化,測井正從平均化的測量向陣列測量演變,能更好地探測地層的非均質(zhì)性,更有效地劃分薄層,更準(zhǔn)確地確定薄層的孔隙和含油飽和度。除了成像測井技術(shù)外,核磁共振測井技術(shù)、套管井測井技術(shù)、隨鉆測井技術(shù)和快速平臺測井技術(shù)都得到了迅速發(fā)展,成為近期關(guān)鍵的測井技術(shù)。
核磁共振測井技術(shù)經(jīng)過這幾年的發(fā)展,得到了不斷改進(jìn),測井精度和測量速度得到了極大提高,現(xiàn)場應(yīng)用越來越廣泛,應(yīng)用效果越來越明顯。套管井測井在油氣田開發(fā)中的作用更加重要,在國際市場上,套管井測井占47%,套管井測井儀器更加配套,新一代脈沖中子測井儀器已經(jīng)問世,新一代儀器具有地層評價(jià)、生產(chǎn)測井和油井監(jiān)測等多種功能。隨鉆測井技術(shù)自20世紀(jì)80年代問世以來,經(jīng)過不斷改進(jìn),現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了第三代,隨鉆測井儀器正在向著陣列化成像方向發(fā)展,某些隨鉆測井項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)成像測量。隨著哈里伯頓公司隨鉆核磁共振測井儀器的推出,成像測井儀器更加配套,儀器的可靠性得到了進(jìn)一步的增強(qiáng)。為了適應(yīng)更加惡劣的測井環(huán)境,斯倫貝謝公司和哈里伯頓公司都推出了惡劣環(huán)境測井技術(shù),儀器的耐溫達(dá)到500℉、耐壓達(dá)到了25000psi,可以在30000ft以下的深井中完成測井作業(yè)。在裸眼井測井中,電阻率加上三孔隙度測井的市場份額占到了78%。因此,幾家大測井公司都積極加強(qiáng)常規(guī)測井系列的研究,并將隨鉆測井中的高可靠技術(shù)應(yīng)用于此系列,推出了快速平臺,使常規(guī)測井儀器向著多組合、小尺寸、高可靠、低成本的方向發(fā)展。測井平臺可以縮短測井時(shí)間,降低測井中的故障率,并大大節(jié)省了占用井場的時(shí)間。與成像測井儀相比,其成本低得多,服務(wù)價(jià)格可以大大下降。這一系列在國際市場上有很強(qiáng)的競爭力。
另外,近兩年出現(xiàn)的永久測量技術(shù)的應(yīng)用越來越多,各大服務(wù)公司都在積極介入這一市場,預(yù)計(jì)該項(xiàng)技術(shù)對油氣田的開發(fā)將會起到非常重要的作用。
(四)鉆井技術(shù)
由于鉆井費(fèi)用占了石油工業(yè)勘探開發(fā)費(fèi)用的50%~80%,所以,研究和發(fā)展先進(jìn)適用的鉆井技術(shù)是國外大石油公司降低勘探開發(fā)成本的主要著力點(diǎn)。概括起來講,國外鉆井技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)主要有兩個(gè):一是提高勘探開發(fā)整體效益,二是降低鉆井直接成本。
近些年,國外核心鉆井技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.欠平衡鉆井技術(shù)
欠平衡鉆井技術(shù)(指注氣欠平衡鉆井技術(shù))于90年代初起源于加拿大,是由加拿大開始推廣的。欠平衡鉆井技術(shù)可減輕地層損害,提高機(jī)械鉆速,克服漏失和卡鉆,是開發(fā)枯竭油層的一種好方法。但欠平衡鉆井技術(shù)要比常規(guī)鉆井技術(shù)復(fù)雜,首先要增加一系列的設(shè)備。并且在安全和防腐方面目前也存在一系列的困難。
2.大位移井鉆井技術(shù)
20年代美國開始運(yùn)用大位移井,90年代該技術(shù)得到迅速發(fā)展。大位移井技術(shù)主要用于以較少的平臺開發(fā)海上油氣田和從陸上開發(fā)近海油氣田,目前主要用在北海、英國WatchFarm油田和美國加州近海。
3.多分支井鉆井技術(shù)
多分支水平井能由多個(gè)儲層同時(shí)泄油到一個(gè)主要井眼。儲層和地下環(huán)境要求確定主井眼與多分支水平井的連接規(guī)范。目前在國際上一致承認(rèn)的是TAML對多分支井完井系統(tǒng)的分級。TAML把多分支水平井的完井分為6個(gè)級,其中第三級里包括一個(gè)亞級。
多分支水平井是提高油井產(chǎn)量和產(chǎn)能的一種方法。目前Schlumberger Cambridge Research和Schlumberger Doll Research兩家斯倫貝謝公司下屬的科研機(jī)構(gòu)正與很多大學(xué)合作,對提高單井產(chǎn)量和最大限度地提高多分支水平井的產(chǎn)能的方法進(jìn)行研究。研究內(nèi)容包括增產(chǎn)措施和控制、多項(xiàng)流監(jiān)測、流體分析等。
4.連續(xù)管鉆井(CTD)技術(shù)
CTD鉆井技術(shù)是開采末波及區(qū)和提高油井產(chǎn)能的新技術(shù),該技術(shù)為開采未波及區(qū)和提高油井產(chǎn)能打開了門戶,并提供了一條經(jīng)濟(jì)有效的新技術(shù)。
5.地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)
斯倫貝謝公司于90年代中期研制成功近鉆頭傳感器,并將其應(yīng)用在導(dǎo)向鉆井作業(yè)中,形成了一種新的導(dǎo)向鉆井技術(shù)即地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù),并將這項(xiàng)鉆井技術(shù)向全世界推廣。另外,為發(fā)展地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù),斯倫貝謝公司還研制成功測傳馬達(dá)(instrumented steerable motor),為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井又增加了新的工具。地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的特點(diǎn)是,由于傳感器離鉆頭較近,因此能實(shí)時(shí)地把鉆頭附近的測量數(shù)據(jù)傳送到地面,鉆井工程師可根據(jù)實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)及時(shí)地調(diào)整井眼方位和井斜角以確保井眼沿設(shè)計(jì)軌道鉆進(jìn)。
6.自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)
自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)通過井下測量、地面測量、數(shù)據(jù)采集、綜合解釋、地面過程控制、井下過程控制6個(gè)過程實(shí)現(xiàn)鉆井自動(dòng)化。
到2001年1月為止,貝克休斯公司已采用自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)鉆進(jìn)了71萬m的進(jìn)尺。自1977年自動(dòng)跟蹤旋轉(zhuǎn)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)投入使用以來,在15個(gè)國家共打486口井。共節(jié)省了3億美元的綜合成本。
7.膨脹管制造和應(yīng)用技術(shù)
膨脹管技術(shù)問世于80年代初,是由前蘇聯(lián)研制成功的。當(dāng)時(shí)是用的是93號鋼制成的異形管。當(dāng)鉆遇水層或破碎帶而無法正常鉆進(jìn)時(shí),將其下入井內(nèi),用擴(kuò)管器將異型管擴(kuò)成圓形并使其靠在井壁上,借以封堵水層和破碎帶。到90年代末,美國研制出割縫膨脹管,這種割縫膨脹管比異型管更容易擴(kuò)徑,因此其封堵破碎帶的效果更好。據(jù)稱,如果連續(xù)下這種割縫膨脹管用以封隔地層,可以少下一層或幾層套管,從而可大副都降低鉆井成本。
未來的鉆井技術(shù)發(fā)展將繼續(xù)以降低勘探開發(fā)總成本和鉆井直接成本為主要目標(biāo),以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆井為核心的研究內(nèi)容帶動(dòng)整個(gè)鉆井技術(shù)的進(jìn)步。鉆井技術(shù)將更好地與地質(zhì)、地震、測井和錄井等專業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合,形成一套高效的鉆井系統(tǒng),不斷提高油氣勘探成功率和單井產(chǎn)量,縮短鉆井時(shí)間,降低“噸油成本”。21世紀(jì)初的重要鉆井技術(shù)發(fā)展方向包括以下幾個(gè)方面:
(1)多分支井。多分支井的鉆井與完井技術(shù)將進(jìn)一步得到完善和發(fā)展,并將廣泛應(yīng)用于老油田和海上油田。
(2)大位移井。大位移井鉆井技術(shù)將進(jìn)一步圍繞降低成本、減少風(fēng)險(xiǎn)和提高成功率的目標(biāo)而發(fā)展,將更廣泛地用于海上油田、灘海油田和其他地面條件受到限制的油田。
(3)欠平衡鉆井。欠平衡鉆井技術(shù)將進(jìn)一步朝安全、簡便和適用的方向發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)對于保護(hù)油層和提高鉆井速度具有重要意義,將廣泛用于低壓低滲油田和老油田。
(4)鉆井信息技術(shù),包括隨鉆測量、隨鉆測井、隨鉆地震和實(shí)時(shí)三維井眼軌跡監(jiān)測(與地質(zhì)模型結(jié)合)等技術(shù)。各種井下傳感器的位置將進(jìn)一步朝鉆頭附近移動(dòng),能夠探測鉆頭前方的地層信息,更好地實(shí)時(shí)監(jiān)測地下情況,修改地質(zhì)模型,實(shí)現(xiàn)地面與地下的雙向通信,進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。
(5)連續(xù)管鉆井技術(shù)。連續(xù)管、連續(xù)管鉆機(jī)和連續(xù)管鉆井配套的工具(如小直徑井下馬達(dá)、鉆頭和測量工具等)將會得到進(jìn)一步的發(fā)展。連續(xù)管鉆井技術(shù)在分支井和小井眼鉆井方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
(6)可膨脹套管技術(shù)。常規(guī)鉆井中是將固定尺寸的套管下入井中,從井口到油層的尺寸是逐漸縮小的。因此,有可能因?yàn)榫鄢叽缍拗颇骋簧疃鹊木伦鳂I(yè),甚至不能達(dá)到目的層。殼牌研究中心最近開發(fā)了膨脹式割縫管和實(shí)體套管,其中膨脹式割縫管的直徑可膨脹至原有的2倍。這項(xiàng)技術(shù)具有重要的意義,一是可以簡便有效地解決復(fù)雜井段的井壁穩(wěn)定問題,二是可以減少上部井眼的尺寸和套管層數(shù),甚至在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)從井口到井底以同一尺寸鉆井,這樣可以鉆更深的直井和大位移井,三是可以修復(fù)老井被損壞的套管,四是可以大大降低鉆井成本。
(7)自動(dòng)化鉆井。繼續(xù)開發(fā)研究井下鉆井、地質(zhì)信息采集與處理技術(shù),可遙控井下工具及井下自動(dòng)執(zhí)行裝置等。
(8)深水鉆井。在過去的十多年里,人類的石油鉆井活動(dòng)已經(jīng)從1983年的300m水深擴(kuò)展到了1998年的2300m水深左右。為有效地開發(fā)深水油氣資源,深水鉆井技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。
(五)油氣開發(fā)技術(shù)
從世界范圍來看剩余資源量中邊老低難資源所占比例越來越大,開采難度日益加大,這是世界石油上游工業(yè)所面臨基本形勢,這種基本形勢決定了世界油氣田開發(fā)科技的發(fā)展主要圍繞著兩個(gè)基本點(diǎn):一是降低成本提高效益,二是有效開采邊、老、低、難儲量,即增加可采儲量、提高采收率。近年來圍繞著這兩點(diǎn)石油工業(yè)上游已形成了一套“以油藏經(jīng)營為主體、以技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)、以技術(shù)集成化應(yīng)用為手段、以多學(xué)科協(xié)同為特點(diǎn)、以實(shí)時(shí)解決為目標(biāo)”的石油科技體系。
效益最大化是各油公司追求的目標(biāo)。為達(dá)到這一目標(biāo),既要強(qiáng)調(diào)高新技術(shù)的研究與發(fā)展,又要注重成熟技術(shù)和高新技術(shù)的集成化應(yīng)用,這已成為當(dāng)今油氣田開采技術(shù)發(fā)展的大趨勢。
縱觀石油工業(yè)近五十年的發(fā)展歷程,油氣田開發(fā)開采技術(shù)總體發(fā)展趨勢可以概括為以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)由提高單井產(chǎn)量發(fā)展到集成化油藏經(jīng)營;
(2)由單學(xué)科孤軍奮戰(zhàn)發(fā)展為多學(xué)科協(xié)同工作;
(3)由單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展為集成技術(shù)解決問題。
(六)地面工程
石油地面工程涉及的面比較廣,包括普通的油田、氣田到特殊油氣藏的地面工藝和設(shè)備以及油氣長輸管道的工藝和設(shè)備等,涉及的技術(shù)更是不計(jì)其數(shù)。國外油田充分利用地層能量多級分離,采用合一設(shè)備簡化流程,原油預(yù)脫水技術(shù),液‐液旋流分離技術(shù)、油氣混輸技術(shù)、油氣水不分離計(jì)量技術(shù)、油氣田自動(dòng)化技術(shù)。國外氣田建設(shè)水平比較高,發(fā)展新工藝新設(shè)備,形成氣動(dòng)加劑裝置、自動(dòng)調(diào)壓采氣、超聲波計(jì)量、裝置撬裝化等。先進(jìn)國家普遍采用SCADA系統(tǒng),近年來又推廣現(xiàn)場總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)了無人值守和生產(chǎn)過程的優(yōu)化,形成了完整的軟硬件體系。油田生產(chǎn)運(yùn)行智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是世界油田地面工程技術(shù)和管理的發(fā)展方向。
本世紀(jì)初,管道建設(shè)仍然會延續(xù)上世紀(jì)末的趨勢——低成本與環(huán)保主導(dǎo)未來石油管道技術(shù)。目前管道建設(shè)仍以天然氣管道建設(shè)為主,先進(jìn)國家輸油管道均采用密閉輸油技術(shù),降凝劑和減阻劑種類多、效果好。順序輸送已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,可以輸送介質(zhì)多達(dá)100多種類,形成了配套的技術(shù)。輸氣管道正向著高壓力長距離、大口徑、高壓力、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,陸上輸氣壓力達(dá)到12MPa,最大口徑1420mm,X80級管道已經(jīng)建成。采用高強(qiáng)鋼管道、高壓力輸送天然氣是未來的發(fā)展趨勢,輸氣管道內(nèi)涂層技術(shù)應(yīng)用廣泛。作為大型天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分,地下儲氣庫技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已較成熟,到1998年達(dá)到596座。總儲存能力5755億立方米,總有效工作氣量3076億立方米。主要以枯竭油氣藏為主,其次是含水層和鹽穴儲庫。天然氣超聲波計(jì)量技術(shù)應(yīng)用增加。國外十分重視防腐,防腐材料種類繁多,內(nèi)涂層技術(shù)廣泛應(yīng)用,從原材料、涂敷技術(shù)到檢測設(shè)備都比較完善。可靠性評估技術(shù)在80年代初,開始研究天然氣管道安全可靠性,可靠性評價(jià)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到實(shí)用階段,并已經(jīng)成功地在多條油氣管道上應(yīng)用。
未來管道行業(yè)繼續(xù)開發(fā)成本效益更好的技術(shù),在施工和運(yùn)營過程中減少對環(huán)境的影響。可能出現(xiàn)的油氣地面工程關(guān)鍵技術(shù):天然氣水合物儲運(yùn)技術(shù)和天然氣吸附儲存技術(shù)。
(七)煉油
二十一世紀(jì)的世界煉油工業(yè)將面臨經(jīng)濟(jì)全球化、市場國際化、競爭白熱化、環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著全球石油消費(fèi)量的持續(xù)增長和原油質(zhì)量的下降,傳統(tǒng)的煉油技術(shù)將難以適應(yīng)時(shí)代要求,世界各國特別是發(fā)達(dá)國家的煉油工業(yè)已經(jīng)或正在采取一些重大舉措包括:通過兼并、聯(lián)合、重組,充分發(fā)揮優(yōu)勢以增強(qiáng)競爭實(shí)力;走煉油化工一體化道路,優(yōu)化資源配置,提高經(jīng)濟(jì)效益;采用清潔技術(shù)、生物技術(shù)、合成技術(shù)生產(chǎn)清潔油品;注重加強(qiáng)科學(xué)管理,采取措施降低生產(chǎn)成本等。
環(huán)境和資源問題成為推動(dòng)世界煉油技術(shù)發(fā)展最主要?jiǎng)恿Γa(chǎn)清潔燃料以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和燃料規(guī)格的要求已成為世界煉油業(yè)共同面臨的課題。原油劣質(zhì)化、重質(zhì)化越來越嚴(yán)重,因此重油的深加工和利用日趨重要。發(fā)展渣油改質(zhì)和利用的新技術(shù),提高渣油的綜合利用能力成為煉油工業(yè)面向21世紀(jì)令人關(guān)注的熱點(diǎn)課題。
以加氫技術(shù)為核心的煉油技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新,為煉油工業(yè)在嚴(yán)格環(huán)保壓力下生存發(fā)展提供了有利保障。為了提高經(jīng)濟(jì)效益,適應(yīng)市場需要,煉油化工一體化策略越來越受到國外煉廠的重視。
進(jìn)入21世紀(jì),隨著能源需求的增加和環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格,在傳統(tǒng)的煉油技術(shù)不斷進(jìn)展的同時(shí),一些新興的石油和天然氣加工利用技術(shù)逐漸引起重視。世界煉油工業(yè)在未來幾年的一些前沿研究領(lǐng)域包括:天然氣合成油技術(shù)、生物脫硫技術(shù)、燃料電池技術(shù)等。
(八)化工
目前,世界石油化工已向大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化、精細(xì)化的方向發(fā)展,石油化工技術(shù)日新月異,新工藝技術(shù)或路線不斷更新,其關(guān)鍵技術(shù)包括天然氣化工和石油化工兩個(gè)方面。
1.天然氣化工
天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的能源和化工原料,天然氣的開發(fā)利用將越來越受到人們的關(guān)注和重視。21世紀(jì)天然氣化工利用技術(shù)的推廣和應(yīng)用將成為世界各國具有戰(zhàn)略意義的舉措。天然氣化工的主體路線有以下三部分:(1)天然氣制合成氣;(2)合成氣合成液體烴;(3)生產(chǎn)各種石油產(chǎn)品和石化產(chǎn)品。
(1)天然氣制合成氣
天然氣制合成氣技術(shù)中水蒸氣轉(zhuǎn)化、部分氧化、自熱轉(zhuǎn)化和混合轉(zhuǎn)化技術(shù)是工業(yè)應(yīng)用的成熟技術(shù)。美國Exxon公司開發(fā)的改進(jìn)的自熱轉(zhuǎn)化技術(shù),美國科諾科公司和英國氣體技術(shù)公司開發(fā)的催化部分氧化技術(shù)以及BP阿莫科和Kvaerner工藝技術(shù)公司合作開發(fā)的集成轉(zhuǎn)化技術(shù)有望在21世紀(jì)工業(yè)化應(yīng)用。
(2)合成氣合成液體烴
天然氣合成液體烴技術(shù)主要是費(fèi)托合成法工藝,其中南非Sasol公司的循環(huán)流化床和先進(jìn)流化床工藝以及英荷殼牌集團(tuán)公司的第一代固定床費(fèi)托(SMDS)合成工藝已工業(yè)化。90年代以來開發(fā)的懸浮床低溫費(fèi)托合成工藝將成為21世紀(jì)的先進(jìn)技術(shù)。
(3)生產(chǎn)各種石油產(chǎn)品和石化產(chǎn)品
合成氣下游的石化產(chǎn)品中甲醇和二甲醚是有前景的大宗產(chǎn)品。低壓法合成甲醇技術(shù)是已工業(yè)化應(yīng)用的成熟工藝,合成氣直接生產(chǎn)燃料甲醇技術(shù)也已建成工業(yè)裝置。Topsoe和Air Products在公司開發(fā)的合成氣直接合成二甲醚技術(shù)適用于在邊遠(yuǎn)地區(qū)用廉價(jià)天然氣一步法大規(guī)模生產(chǎn)二甲醚,可望降低二甲醚的成本。
2.石油化工
石油化工是石油煉制的下游,涉及到有機(jī)原料、合成樹脂、合成橡膠、合成纖維、精細(xì)化工、化肥六大專業(yè)領(lǐng)域,幾百種產(chǎn)品。
21世紀(jì)石油化工領(lǐng)域各專業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)都是圍繞著降本增效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,增加產(chǎn)品品種,最終實(shí)現(xiàn)增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。為此本報(bào)告的關(guān)鍵技術(shù)可分類為:大宗產(chǎn)品的大型化和高效化技術(shù);新品種的柔性化和多樣化技術(shù)。
(1)大宗產(chǎn)品的大型化技術(shù)
乙烯裝置和裂解爐將采用大型化技術(shù),如伊朗國家石化公司已與法國Techip公司簽合同,將在伊朗建當(dāng)今世界最大的單套乙烯能力為140萬t/a的大型裝置。今后5年新建的PTA世界級裝置的規(guī)模將超過80萬t/a。聚烯烴裝置的大型化技術(shù)體現(xiàn)在:2000年投產(chǎn)的Elenae公司建在法國的世界最大的LDPE裝置,單線能力32萬t/a;DSM公司將在歐洲、揚(yáng)子石化和BASF合資將在南京建40萬t/a的管式法LDPE裝置;最大的LLDPE氣相法單線能力達(dá)48萬t/a(Univation公司建在新加坡);最大的LLDPE溶液法單線能力達(dá)45萬t/a(Nova公司建在加拿大)等。聚酯的單線能力可達(dá)600萬t/a(吉瑪技術(shù))、600~900萬t/a(康泰斯-杜邦技術(shù))。滌綸短纖維紡絲設(shè)備單線生產(chǎn)能力已從50~60萬t/a發(fā)展到100~150萬t/a,甚至200~250萬t/a,滌綸長絲紡絲設(shè)備通過提高紡絲速度擴(kuò)大生產(chǎn)能力,繞卷速度已從4000m/min,發(fā)展到6000m/min,甚至8000m/min。
(2)大宗產(chǎn)品的高效化技術(shù)
乙烯生產(chǎn)技術(shù)通過多套設(shè)備合并、減少設(shè)備數(shù)降低投資,縮短施工期,提高內(nèi)部收益率,例如KBR開發(fā)的DWC技術(shù)。乙烯裂解爐管防結(jié)焦技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用可減少經(jīng)濟(jì)損失(全世界每年將損失約20億美元)。對二甲苯的吸附分離技術(shù),可提高單程回收率,如UOP公司的Parex工藝單程回收率高達(dá)97%,比傳統(tǒng)結(jié)晶分離工藝提高32%,大大提高了效率。BP公司開發(fā)的新PTA技術(shù)可明顯節(jié)省投資成本和可變成本,縮小占地面積,簡化操作。聚烯烴、合成橡膠聚烯烴類彈性體采用茂金屬催化劑實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)是近年來的重要技術(shù)進(jìn)展。采用茂金屬催化劑可按需要定制分子結(jié)構(gòu),提高樹脂的性能,產(chǎn)生新一代聚烯烴和三元乙丙橡膠,擴(kuò)大品種范圍增加附加值。氣相聚乙烯的冷凝態(tài)進(jìn)料技術(shù)不僅可使小規(guī)模的LLDPE氣相法裝置高效擴(kuò)能,還可降低新建裝置的投資和成本。一套32萬t/a的超冷凝態(tài)裝置與非冷凝態(tài)裝置比,產(chǎn)品成本降低47美元/t,每年可節(jié)約資金1504萬美元。氣相聚合工藝在合成橡膠的聚合工藝上突破了傳統(tǒng)的乳液法和溶液法,UCC公司的乙丙橡膠氣相聚合工藝大大簡化了生產(chǎn)工藝,提高生產(chǎn)效率,減少環(huán)境污染。反應(yīng)器內(nèi)直接合成聚烯烴類墊塑性彈性體的新工藝使生產(chǎn)大型化,同時(shí)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上更富有競爭力。腈綸熔紡生產(chǎn)技術(shù)突破了腈綸只能采用溶劑法紡絲工藝的局限,大大縮短了生產(chǎn)流程,簡化了工藝,解決了環(huán)境污染問題,將在21世紀(jì)替代溶劑法腈綸生產(chǎn)工藝,推動(dòng)腈綸工業(yè)發(fā)展。
(3)新品種的柔性化、多樣化技術(shù)
乙烯提高裂解裝置進(jìn)料靈活性的技術(shù),可使裝置適應(yīng)原料價(jià)格和市場對產(chǎn)品需求的變化,提高乙烯裝置的競爭性。合成樹脂的雙峰等易加工樹脂技術(shù)和聚丙烯共聚物技術(shù)改善了樹脂的加工性能,增加了樹脂的新品種,提高了產(chǎn)品價(jià)值。合成橡膠的活性負(fù)離子聚合技術(shù)突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化集成,推動(dòng)二烯烴類橡膠品種結(jié)構(gòu)的變化。新開發(fā)的“一步法”滌綸短纖生產(chǎn)線將紡絲后加工聯(lián)為一體,裝置緊湊、能耗降低,根據(jù)市場的需要可用于小批量多品種的切片紡生產(chǎn)各種差別化纖維。腈綸的碳纖原絲和腈氯綸生產(chǎn)技術(shù)可生產(chǎn)高附加值的差別化腈綸,提高經(jīng)濟(jì)效益。
(九)信息技術(shù)
21世紀(jì)是信息和知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代。信息技術(shù)給石油工業(yè)帶來了深刻的變化,石油工業(yè)正在進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。正確的決策、經(jīng)濟(jì)效益的提高以及生產(chǎn)力的快速增長將取決于公司對整個(gè)企業(yè)知識和信息技術(shù)的綜合應(yīng)用能力。隨著新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用周期的不斷縮短,那些首先使用新技術(shù)的公司將會得到最大效益。信息技術(shù)和勘探開發(fā)一體化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對于石油公司提高效益,增強(qiáng)市場的競爭力具有十分重要的意義。
現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展主要依賴于以下幾個(gè)大的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,即集成電路產(chǎn)業(yè)、通訊業(yè)和軟件業(yè)。推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的一些關(guān)鍵性技術(shù)包括:集成電路技術(shù)、超級計(jì)算機(jī)技術(shù)、使光纜網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率空前強(qiáng)大的密集波分復(fù)用技術(shù)、海量信息組織與集成技術(shù)、GIS技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
目前,信息技術(shù)已成為石油石化工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的核心技術(shù),國內(nèi)外各大石油公司為了降低成本、維持其在石油行業(yè)的領(lǐng)先地位,都大大加快了信息化進(jìn)程。各石油公司十分重視信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),都已實(shí)施了企業(yè)資源計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部信息集成,積極應(yīng)用電子商務(wù),建成了數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)。近幾年,世界油氣工業(yè)年均IT投資超過100億美元,約占總收入的2%。
未來可能影響石油發(fā)展的五項(xiàng)信息技術(shù)前沿是:萬維網(wǎng)技術(shù)(WWW);光子技術(shù)(Photonic);數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)(Data Warehouses);面向?qū)ο蠹夹g(shù)(Object Oriented Technology);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)。
石油科技總體發(fā)展趨勢可概括為:
——集成化
——信息化
——智能化
——實(shí)時(shí)化
——實(shí)用化
——高新技術(shù)向石油科技領(lǐng)域滲透
——其它領(lǐng)域技術(shù)向石油科技領(lǐng)域滲透