神奇密封術(shù) 讓國(guó)內(nèi)稠油開采不再“愁”

• 2018年6月15日 YaoEnHua來源：國(guó)際石油網(wǎng) 484 25
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  2018-2024年一次性阻燃劑市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及供需格局分析預(yù)測(cè)報(bào)告

  一次性阻燃劑研究報(bào)告對(duì)一次性阻燃劑行業(yè)研究的內(nèi)容和方法進(jìn)行全面的闡述和論證，對(duì)研究過程中所獲取的一次性阻燃劑資料進(jìn)行全面系統(tǒng)的整理和分析，通過圖表、統(tǒng)計(jì)結(jié)果及文獻(xiàn)資料，或以縱向的發(fā)...

稠油油藏屬低品位石油資源，其黏度高、難流動(dòng)，開采難度大，而且開采密封技術(shù)不過關(guān)，這也成了我國(guó)稠油開采的“心病”。

稠油油藏屬低品位石油資源，其黏度高、難流動(dòng)，開采難度大，而且開采密封技術(shù)不過關(guān)，這也成了我國(guó)稠油開采的“心病”。

但近期，一種新研發(fā)的稠油開采耐高溫高壓環(huán)空密封技術(shù)映入人們眼簾，給稠油開采帶來了無限可能。

中國(guó)稠油熱采環(huán)空密封新材料、新技術(shù)交流會(huì)暨環(huán)空密封解決方案技術(shù)中心日前在北京成功揭牌，在中國(guó)石油和化工工程研究會(huì)石油化工技術(shù)裝備專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)丁武等業(yè)內(nèi)人士看來，此次揭牌儀式上新成立的稠油開采耐高溫高壓環(huán)空密封解決方案技術(shù)中心，有望為我國(guó)石油開采行業(yè)作出新的貢獻(xiàn)。

該中心的核心任務(wù)是推廣由天鼎聯(lián)創(chuàng)近期研發(fā)出的稠油開采耐高溫高壓環(huán)空密封技術(shù)。

密封不過關(guān)制約稠油開采

目前，全球稠油年產(chǎn)量只有近億噸。我國(guó)自上世紀(jì)末以來稠油年產(chǎn)量一直穩(wěn)定在千萬噸以上，正在開采的油田中，稠油平均采收率不足20%，開發(fā)潛力巨大。

稠油油藏屬低品位石油資源，其黏度高、難流動(dòng)，開采難度大?！巴ㄋ讈碇v，稠油像瀝青一樣，很難開采，國(guó)際上通常采用蒸汽熱采，即向井底注入高溫高壓的蒸汽。”天鼎聯(lián)創(chuàng)董事長(zhǎng)宋煒告訴科技日?qǐng)?bào)記者，通常油溫每升高10℃，石油黏度就下降一倍，而為了不斷增加溫度就得提高壓力，俗稱“堵汽”，“保持井底的溫度在350℃，壓力在20MPa左右是理想的狀態(tài)。20MPa什么概念?也就是每平方厘米要承受200公斤的壓力?！?/p>

這種開采方法，關(guān)鍵要將高溫高壓的水蒸氣密封在井底。“只有密封緊了，井里的溫度和壓力才能上來，這就好比氣球被扎了個(gè)眼，就怎么吹都吹不大。”宋煒說，但這種方法需要密封材料具有耐高溫、高壓、高彈性、強(qiáng)腐蝕性特點(diǎn)，還必須連續(xù)密封14天，5個(gè)條件缺一不可。

“國(guó)際上一些大公司能做到其中某幾項(xiàng)，但同時(shí)做到5項(xiàng)的沒有，這是行業(yè)里公認(rèn)的難題?！彼螣樥f，其中美國(guó)杜邦公司研制的全氟醚材料因達(dá)到315℃的耐高溫性能而成為這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)航者，但是仍然無法滿足稠油開采所需要的高溫高壓實(shí)際工況要求。而美國(guó)的貝克休斯公司于2016年初推出的專為超高溫高壓井設(shè)計(jì)的可移除封隔器，可耐受的溫度也只有204℃。

高溫高壓下新材料密不透風(fēng)

一次學(xué)術(shù)交流的經(jīng)歷，讓宋煒得知山東勝利油田開采已進(jìn)入瓶頸期，能開采的已開采得差不多，余下的大多是稠油。

蒸汽熱采技術(shù)一直是我國(guó)稠油開采的主要技術(shù)。但特超稠油開發(fā)需注汽壓力大、溫度高，一般的稠油開采方式根本行不通，國(guó)內(nèi)外幾乎沒有可借鑒經(jīng)驗(yàn)。而且國(guó)內(nèi)密封技術(shù)不過關(guān)，采用傳統(tǒng)的方法又成本過高，所以大多油井處于停采期。這個(gè)問題深深觸動(dòng)了宋煒的心，他決定承擔(dān)起稠油密封攻關(guān)任務(wù)。

在清華大學(xué)等科研院所及石油企業(yè)的幫助下，天鼎聯(lián)創(chuàng)在稠油開采密封材料上取得突破。2017年11月，由我國(guó)自主研發(fā)世界首創(chuàng)耐350℃、20MPa的密封材料TD350制成的密封筒橫空問世。TD350是一種復(fù)合高分子材料，具有耐高溫、耐高壓、耐油、耐水特性，特別是在高溫條件下仍能保持類似于橡膠的彈性。這標(biāo)志著我國(guó)的超高溫井下封控技術(shù)，已經(jīng)能夠?yàn)樘岣叱碛烷_采率提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

宋煒詳解了TD350材料的核心技術(shù)：“TD350材料采用幾微米到二十幾微米的膨化預(yù)氧絲為基材，通過在其分子矩陣內(nèi)加入納米級(jí)的交聯(lián)劑鏈接矩陣，并融入核基石墨增強(qiáng)其耐腐蝕性與潤(rùn)滑性，形成一種新型的能夠耐高溫高壓的高強(qiáng)度高彈性復(fù)合材料。其最高穩(wěn)定工作溫度可達(dá)到360℃，壓力可達(dá)25MPa，井下環(huán)空密封最高耐壓甚至可達(dá)到60MPa，且密封筒基本完好無損?！?/p>

“在勝利油田對(duì)國(guó)內(nèi)外密封材料開展的對(duì)比測(cè)試中，TD350是第一種具備高溫工況條件下較長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試未見明顯老化的彈性材料，是材料學(xué)領(lǐng)域的顛覆性原創(chuàng)?！? 中石化勝利油田石油工程技術(shù)研究院副院長(zhǎng)汪廬山評(píng)價(jià)道。

懸停油井有望繼續(xù)創(chuàng)造價(jià)值

TD350研發(fā)成功后，勝利油田濱南采油廠第一個(gè)嘗試應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)兩口生產(chǎn)井的試驗(yàn)非常成功，其中包括一口長(zhǎng)達(dá)3年的懸停井。

“勝利油田選用兩口現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)井，配備數(shù)十位專業(yè)的技術(shù)人員分成三班，與石油工程院的專家對(duì)新型材料在不同實(shí)際工況條件下的密封性能進(jìn)行了實(shí)地考察驗(yàn)證。”宋煒說。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告顯示，整套實(shí)驗(yàn)溫度從常溫到高溫，再到高溫后燜井，注汽質(zhì)量明顯提升，連續(xù)30天封隔器密封筒，始終無泄漏，由于環(huán)空壓力為零，可以不洗井作業(yè)、不帶壓作業(yè)提井，節(jié)約大量水資源的同時(shí)，也極大地提高了施工安全性。

“TD350高溫密封筒首次同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超高溫和常溫交變工況條件下的密封，突破了油田長(zhǎng)期以來由于密封問題導(dǎo)致稠油熱采工藝無法進(jìn)一步有效實(shí)施的瓶頸，為下一步完善高溫稠油熱采工藝、實(shí)現(xiàn)高效采油奠定了基礎(chǔ)。”汪廬山評(píng)價(jià)說。

目前勝利油田有稠油熱采井5000余口，由于稠油井底密封不嚴(yán)造成蒸汽損耗大，單位蒸汽產(chǎn)油量低，產(chǎn)油成本高。加之油價(jià)目前偏低，使得一半以上的井處于懸停狀態(tài)。如果這項(xiàng)技術(shù)得以推廣，大量懸停井將有望恢復(fù)經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值。

“這一技術(shù)在不斷完善中，接下來我們?cè)谑┕べ|(zhì)量上也要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，為進(jìn)一步應(yīng)用打下基礎(chǔ)，同時(shí)，希望能將該技術(shù)推廣到石油領(lǐng)域的其他環(huán)節(jié)，以及航天、航空等其他行業(yè)。以TD350材料為核心的密封技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景?！蓖魪]山認(rèn)為。

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