解析石油行业如何创新性突破

　　10月17日，2019世界石油大奖(World Oil Awards)在美国休斯敦揭晓，18个奖项涵盖勘探、钻探、完井等诸多上游领域。来自世界10多个国家的90多个企业提交了260多项技术，最终入围94项。世界石油大奖由《世界石油》杂志主办，至今已持续18届。

　　今年的获奖项目呈现出智能化、精益化、绿色化的特点，在某种程度上代表了油气专业技术未来的创新方向。由此可见——

　　智能化

　　数据处理与系统优化并举

从信息化到数字化，从数字化到智能化，映射在油气产业领域的技术迭代过程，同时也是数据处理能力不断提升的过程。

一方面，智能化体现在系统的数字化，侧重于提供实时解决方案。数字化转型并非局限于某单一技术的进步，而是通过对运营方式、业务模式、操作流程等各环节的重新定义，实现生产制造优化，是一项系统性工程。全球第四大油服企业威德福此次凭借ForeSite Edge系统获得“最佳数字化转型奖”，是世界上第一个将油气开采人工举升、生产优化与物联网基础设施相结合的系统。该系统既可以作为独立的自动化设备安装，也可以附加配置在客户现有的设备上。在这两种装配情况下，ForeSite Edge通过实时数据和建模，调整举升参数，自主管理机械采油系统，同时运用预测技术防范风险，减少故障停机时间，实现持续的自主生产优化。

另一方面，智能化体现在对数据的管理和应用上，通过收集、存储和分析数据，赋予机器思考和学习的能力，使机器更“聪明”。传感器是智能化的前提条件，如果将智能化机器比作人的身体，那么传感器则可以视作机器的“眼睛”“耳朵”等感觉器官。在今年的参赛技术中，斯伦贝谢的IriSphere随钻前视技术，凭借四倍于行业标准获得实时随钻数据的传输速度荣获本年度“新视野创新奖”。这项新技术将电磁电阻技术应用于油气井中，在储层位置和厚度不确定的情况下，无需钻先导孔即可监测钻头前方的地层特征，并优化取芯操作。这项技术在西澳大利亚近海的一个新区块中取得成功实践。该油田位于背斜区域，由不连续砂体间的粉砂岩组成，地层复杂。传统方法通常是钻一个先导孔，在钻井作业时对钻头处或钻头后方的测量结果做出响应后，再进行侧钻取芯操作；而IriSphere随钻前视技术运用旋转钻具组合上的多个接收器监测电磁电阻率，绘制钻头前方特征图，并利用VISION地层评价和随钻成像服务，深入了解井下地层特性，帮助作业者探测和量化潜在产层，准确钻达目标层。

数据可视化是智能化数据分析的一种常用手段，以图像的方式展现原本较为抽象的数据，使数据更为直观、形象。今年的“最佳数据管理及应用解决方案奖”颁给了贝克休斯的SeaLytics 3.0防喷器顾问。对井控系统来说，有两项指标较为关键：一是安全性，即能够防止潜在的网络攻击，保证系统的稳定；二是功能性，即能够从系统生成的数据中提取价值，实现高效管理。SeaLytics 3.0的实时数据可视化功能，取代了原有的数据记录器，为司钻提供了一个追踪状态变化、获取报警数据的便捷操作平台，并嵌入“云连接”，能够检索到从前难以查找的数据。

同时，通过提供控制系统数据访问功能，使陆上和海上作业人员间的协作成为可能，推动决策和纠正行为的质量和速度提升，并借助双冗余服务器，提升数据的完整性和可用性。

　　精益化

　　技术赋能与成本控制并行

在企业经营中，合理控制成本是企业战略的有力支撑。如何以新技术突破产业瓶颈、以新工艺提升效益空间，成为实现精益管理、助力企业发展的加速器。

威德福以TR1P一趟式完井系统获得了“最佳完井技术奖”，是全球首个能够远程激活的单趟下钻式深水完井系统，体现出合理控制时间和人力成本的精益管理思路。

一方面，该系统减少了井筒的起下钻次数，特别是在深水作业中的起下钻次数，仅需单趟钻即可安装上部与下部的完井工具，将作业时间缩短60%，简化了操作流程。

另一方面，TR1P系统将射频识别技术与高级完井技术结合，无需控制管线、冲管、电缆、连续油管以及修井设备，实现了100%的无干涉作业，并且能够远程控制在生产井与注入井中的作业，降低了操作风险。

此外，威德福的离心喷射泵以主动优化替代被动维护，延长了平均故障间隔时间，削减了维修成本，获得“最佳生产技术奖”。

一般情况下，许多作业公司在非常规油井钻完井之后，倾向于使用电潜泵(ESP)清洁井筒，当油井因储层压力下降停止流动后，再次使用人工举升的方式生产。然而，在洗井和早期生产阶段，产液中含有的砂和其他固体将很快损坏电潜泵，并频繁造成泵故障，需要耗费大量的时间和人力维修。但在离心喷射泵的举升系统中，通过使用加压流体或钢丝来下入和取出泵，能够实时控制注入速率、压力和振动等生产参数，将维修时间减少了95%。

　　绿色化

　　经济发展与环境效益并重

今年的世界石油大奖新增了“最佳水管理技术奖”，由HYDROZONIX公司研发的HYDROCIDE系统获得。据主办方介绍，国际社会已经越来越关注油田的用水管理，尤其是在油田的开采过程中，如何处理、回收和利用各种类型的含油污水，对于节约资源、保护环境具有重要的现实意义。这同样能够为我国开发清洁能源提供新的思路。

HYDROCIDE系统是一个集再处理与再利用于一体的开创性系统，包含收集、集中回收处理和存储装置，开创了处理油田采出水和返排水的自动氧化系统先河。相较于使用液体化学剂杀灭微生物，该系统所产生的臭氧，能够在不残留化学药品的情况下杀死细菌。

同时，HYDROCIDE系统还是一个更经济更高效的水处理方案。在传统方案中，化学药剂往往按照预定的剂量加入油水分离器中，起到灭菌的作用。这一做法的弊端是，一旦采出水的质量发生变化，后续需要添加的剂量则可能增加整个灭菌过程的成本。该系统则能够持续监测水质，并自动根据水质变化调整剂量。

为了处理采出水，HYDROCIDE系统可以根据不同需求，被安装在油水分离罐的上行线或下游处理位置。当安装在上行线时，可以有效阻止分离罐中的硫化氢和细菌数量增加，使处理好的水能够直接注入盐水处置井，或者送往澄清池作为压裂液回收利用。当安装在下游时，则可以预处理采出水中的细菌、铁和硫化物，再循环至存储装置。此外，该系统还能将臭氧和氧气以气体形态注入油水分离罐中，形成的诱导气浮可有效帮助分离过程；而从臭氧生成系统排出的氮气可在油水分离罐中充当保护气体。

无独有偶，今年的“最佳提高采收率技术奖”获得者——沙特阿美石油公司的二氧化碳捕集、封存与EOR项目也兼具经济性与环保性。

二氧化碳捕集和封存，是指从大型发电厂等来源捕获废弃的二氧化碳，并用各种方法储存，使其不进入大气层的过程。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖的一种经济可行的方法。现阶段的常用方式是地质封存和海洋封存。

作为中东最大的二氧化碳捕集、封存项目，沙特阿美石油公司致力于证明将二氧化碳收集注入油层是提升采收率的有效途径。该公司表示：“能源是人类进步的重要推动力。在应对全球气候问题的同时，促进人类进步和经济发展，是当今时代的重大挑战。”他们采用了一种跨学科的方法，重点关注二氧化碳捕集与封存、二氧化碳减排以及将排放转化为价值。每天，他们要捕集和处理在Hawiyah工厂产生的4500万标准立方英尺的二氧化碳，并将其用管道输送至85公里外的Uthmaniyah油田，再注入石油储层。这些被封存的二氧化碳在保持储层内压力的同时，也使采收率得以提升。