Технология высокотемпературного и высоковольтного кольцевого уплотнения является признанной проблемой мирового класса, которая ограничивает добычу нефти на нефтяных месторождениях. Однако благодаря усилиям китайских исследователей эта технология в последнее время достигла прорыва.
Испытательная площадка Биньнаньского нефтеперерабатывающего завода
Репортер узнал, что с ноября 2017 года до недавнего времени основные компоненты, разработанные компанией Tianding Lianzhuang Technology (Beijing) Co., Ltd. (далее именуемой Tianding Lianchuang), - первый в мире герметичный герметичный цилиндр, изготовленный из уплотнительного материала TD350 мощностью 350 °C и 20 Mpa, успешно прошли 40 - дневную испытательную экспертизу в двух полевых производственных скважинах на нефтеперерабатывающем заводе Binnan на нефтяном месторождении Petrochenshi в Китае.
Какие испытания прошли в течение 40 дней? От постоянной температуры до высокой температуры, после 15 дней высокотемпературного непрерывного нагнетания пара (температура нагнетания 330 - 355°C, давление нагнетания 12 - 19.7Mpa, сухость пара более 70%), естественное охлаждение тушеной скважины, а затем проверка на обратное уплотнение, результаты испытаний показали, что герметичный цилиндр высокотемпературного уплотнителя поддерживает отличную энергию уплотнения, что значительно превышает первоначальные характеристики нефтяного месторождения в герметичном цилиндре с уплотнителем.
Отраслевые эксперты считают, что это знаменует собой первый крупный прорыв в технологии сверхвысокотемпературного подземного уплотнения и контроля в Китае в мире, что обеспечит мощную техническую поддержку для повышения коэффициента сбора в густых нефтяных месторождениях. Вэн Дуань, профессор кафедры материаловедения и инженерии Университета Цинхуа, директор и заместитель генерального секретаря Китайского общества исследований материалов, прокомментировал: « Ожидается, что он заполнит внутренние и внешние пробелы в высокотемпературных и высоковольтных уплотнительных материалах и продуктах в процессе добычи густой нефти, что имеет большое значение для снижения затрат на добычу нефти и повышения эффективности и результативности добычи густой нефти».
Огромный потенциал развития
Плотная нефть, то есть при 20°C, относительная плотность более 0,92, вязкость пласта более 50 см сырой нефти, также известной как мазут. При 50°C плотная нефть с вязкостью более 100000 л.с. представляет собой сверхплотную нефть, которая после извлечения в основном является твердой в наземных условиях и не деформируется ногами.
Согласно публичным сообщениям, в настоящее время извлекаемые запасы густой нефти в мире составляют около 400 миллиардов тонн, что в 2,7 раза больше, чем извлекаемые запасы обычной сырой нефти (150 миллиардов тонн). Из примерно 10 триллионов баррелей остающихся нефтяных ресурсов в мире более 70% составляют густые нефтяные ресурсы. Ожидается, что плотная нефть станет важным стратегическим альтернативным ресурсом.
Соответствующая информация показывает, что Китай является четвертой по величине страной с густыми нефтяными ресурсами после США, Канады и Венесуэлы с обнаруженными и контролируемыми запасами около 4 миллиардов тонн, сосредоточенными на нефтяном месторождении Ляохэ, нефтяном месторождении Шэнли, нефтяном месторождении Крамайи и нефтяном месторождении Хэнань. Морская плотная нефть сосредоточена в районе Бохайского моря, где 62% доказанных геологических запасов сырой нефти - это плотная нефть.
Тем не менее, плотные залежи нефти являются низкосортными нефтяными ресурсами, из - за их высокой вязкости, труднотекучести и сложности добычи, в настоящее время глобальная годовая добыча составляет всего около 100 миллионов тонн. С конца прошлого века годовая добыча густой нефти в нашей стране стабилизировалась на уровне более 10 миллионов тонн. В настоящее время на нефтяных месторождениях, эксплуатируемых в нашей стране, средняя добыча плотной нефти составляет менее 20%, а потенциал развития огромен.
Обмен мнениями между председателем правления Тянь Дин и руководством Научно - исследовательского института нефтяной инженерии и технологии Шэньчжэньского нефтяного месторождения
эффективность тепловой добычи с ограничением утечки пара
По словам председателя Tianding Lianchuang Сон Вэй, отличительной особенностью густой нефти является то, что она очень чувствительна к температуре, температура на 8 - 10 °C, ее вязкость уменьшается в 1 раз, поэтому насыщенный пар высокого давления вводится в пласт для тепловой добычи, эффект увеличения производства очень заметен. « При впрыске в пласт высокотемпературного пара высокого давления при температуре 250 - 350°C пласт и сырая нефть в непосредственной полосе скважины нагреваются, вязкость сырой нефти может быть значительно снижена до нескольких сантиметров, сопротивление потоку сырой нефти значительно уменьшается, добыча нефти неизбежно значительно возрастет ».
На протяжении многих лет метод парового теплового привода стал основным направлением добычи густой нефти в мире. В нашей стране, начиная с 1980 - х годов, паровая термическая добыча также является основной технологией добычи густой нефти. Тем не менее, разработка сверхплотной нефти требует большого давления нагнетания пара, высокой температуры, общий способ добычи густой нефти просто не работает, в стране и за рубежом почти нет опыта, чтобы учиться.
Отраслевые эксперты отмечают, что ключом к тепловой добыче густой нефти является качество нагнетания пара. Согласно исследованию Американского общества инженеров - механиков (ASME), когда температура нагнетания достигает 350 ° C, а насыщенность сухим газом (сухость пара) достигает 100%, это лучший вариант снижения вязкости плотных масел.
« В последние годы, благодаря успешному развитию критического / сверхкритического котла и другого оборудования, нефтяное месторождение при добыче густой нефти смогло в полной мере обеспечить качество нагнетания пара в устье скважины. Однако, поскольку проблема кольцевого уплотнения не была решена должным образом, это сильно повлияло на качество пара в стволе скважины под тепловым уплотнителем внутри скважины, при нагнетании пара при добыче густой нефти на месторождении часто происходят утечки, что стало ключевым узким местом, ограничивающим тепловую добычу густой нефти на месторождении». Сон Вэй сказал журналистам.
Репортер узнал, что на протяжении многих лет многие отечественные и зарубежные компании участвуют в исследованиях и исследованиях технологии уплотнения большого кольца и воздуха в области тепловой добычи густой нефти, ядро которой заключается в решении проблемы материалов, то есть найти высокотемпературный, высоковольтный и долгосрочный высокоэластичный уплотнительный материал, но эффект не очень удовлетворительный. Среди них перфторированные эфирные материалы, разработанные компанией & quot; Дюпон & quot; в Соединенных Штатах, являются ведущими в этой области благодаря своей высокой температурной стойкости, достигающей 315 °C, однако они по - прежнему не отвечают требованиям, предъявляемым к фактическим условиям эксплуатации при высоких температурах и давлении, необходимым для добычи густой нефти. В начале 2016 года американская компания Baker Hughes выпустила съемные уплотнители, предназначенные для сверхвысоких температур и скважин высокого давления, которые могут выдерживать температуру всего 204 ° C.
Первая в мире технология уплотнения прошла успешно
Чтобы преодолеть эту проблему, начиная с 2015 года, исследовательская и опытно - конструкторская группа Tianding Union в сотрудничестве с Институтом машиностроения Университета Цинхуа, Институтом нефтяной инженерии Шэньчжэньского нефтяного месторождения и другими подразделениями, при поддержке капитала Yunhui, после трех лет научных исследований, успешно разработала первый в мире высокоэластичный композит TD350, способный выдерживать давление перенасыщенного водяного пара при температуре 350 °C и 20 Мпа, и получила 7 патентов на изобретения и 25 патентов на полезные модели.
По имеющимся данным, TD350 является композитным высокомолекулярным материалом с высокой температурой, высоким давлением, маслостойкими, водонепроницаемыми свойствами, особенно в условиях высокой температуры все еще может поддерживать эластичность, подобную резине, при давлении 350 ° C, 20 Mpa может длиться длительное время, чтобы герметизировать масляную оболочку, максимальная толерантная температура может достигать 361 ° C, максимальное давление до 25 Mpa.
Компания Tianding в сотрудничестве с Институтом нефтяной инженерии и технологии Шэньчжэньского нефтяного месторождения, используя саморазвивающийся уплотнительный цилиндр TD350, провела в Шэньчжэньском нефтяном инженерном институте до трех лет наземного испытания 11, реализовала крупное кольцевое уплотнение имитационного устройства для тепловой добычи густой нефти, что обеспечивает прочную основу для продвижения на месте подземного уплотнения и контроля при добыче густой нефти.
« Начиная с ноября 2017 года, Биньнаньский нефтеперерабатывающий завод на нефтяном месторождении « Шэньчжэнь» первым предпринял смелую попытку выбрать две полевые производственные скважины, укомплектованные десятками профессиональных техников, разделенных на три смены, и провести эксперименты со специалистами Нефтяного инженерного института днем и ночью, чтобы проверить герметичность новых материалов в различных реальных условиях работы», - сказал Сун Вэй.
Отчет о полевых испытаниях показывает, что вся экспериментальная температура от постоянной температуры до высокой температуры, а затем до высокой температуры после тушения скважины, качество нагнетания пара значительно улучшилось, в течение 30 дней подряд герметичный цилиндр уплотнителя всегда не имеет утечки, так как давление в кольцевом пространстве равняется нулю, можно не промывать скважину, без работы под давлением поднять скважину, сэкономить большое количество водных ресурсов, но также значительно повысить безопасность строительства.
« Впервые высокотемпературный герметичный цилиндр TD350 одновременно реализует уплотнение в условиях сверхвысоких температур и переменных температур, преодолевает узкое место на нефтяном месторождении, которое долгое время не могло быть эффективно реализовано из - за проблем с уплотнением, и закладывает основу для следующего шага по совершенствованию процесса термической добычи высокотемпературной густой нефти и достижению эффективной добычи нефти», - прокомментировал Ван Лушань, вице - президент Научно - исследовательского института нефтяной инженерии и технологии на нефтяном месторождении Шэнли.
Понятно, что в настоящее время на нефтяном месторождении Шэнли имеется более 5000 плотных скважин для тепловой добычи нефти, из - за слабого уплотнения дна плотных скважин, вызванного большими потерями пара, низкая удельная производительность пара, высокая стоимость добычи нефти. В сочетании с нынешними низкими ценами на нефть более половины скважин остаются в подвешенном состоянии. Если эта технология будет распространена, ожидается, что большое количество висящих скважин восстановит экономическую ценность добычи.
