科技動態

2013年中國石油十大科技進展

·深層天然氣理論與技術創新支撐克拉蘇大氣區的高效勘探開發·

中國石油創新發展了深層天然氣地質理論與技術，在勘探深度極限及巨厚鹽層工程技術上實現突破，為庫車盆地大氣田的勘探開發提供了強有力的技術支持。主要創新包括：通過模擬實驗與地震剖面精細解譯，建立了同一應力機制下含鹽前陸沖斷帶的構造樣式，確定了深層鹽下迭瓦沖斷構造特征；建立了儲層發育模式，創新認識了鹽下白堊系砂巖4 500米以下儲層成因機理，并預測有效儲層深度超過8 000米；建立了巨厚膏鹽層下高效聚氣的成藏模式和超深超高壓氣藏高效開發模式；形成了含鹽前陸沖斷帶寬線大組合地震采集、三維各向異性疊前深度偏移、山前超深超高壓高溫鉆井提速、超高壓應力敏感性氣藏產能評價、深層低滲裂縫性儲層壓裂等核心技術，有效提高了庫車資料信噪比和構造落實精度，實現了安全高效鉆進和規模高效開發。

這些創新理論技術應用取得了巨大的經濟和社會效益。油氣勘探持續突破，儲量規模不斷擴大，鉆探深度從4 000米拓展到8 000米，預探井成功率從29%提高到73%，發現了克深2等五個超千億立方米大型氣田，上交天然氣三級儲量6 943億立方米，夯實了年產天然氣90億立方米的資源基礎，為西氣東輸工程穩定供氣提供了資源保障，為新疆經濟發展、政治和社會穩定、保障國家能源安全做出了重要貢獻。

·被動裂谷等理論技術創新指導乍得、尼日爾等海外風險探區重大發現·

中國石油組織海外重點風險勘探綜合技術攻關，完成了一系列理論技術創新，為近年海外新增10億噸原油和4 000億立方米天然氣地質儲量提供了理論和技術支撐。

系統總結中西非被動裂谷地球動力學特征、油氣系統成因和分布規律的理論體系，發展和完善了陸相裂谷石油地質理論；利用鹽構造模擬與成藏模擬，建立含鹽盆地5種成藏模式，明確了中亞盆地鹽下油氣分布規律，提出了油氣階梯式運移及聚集模式；首次提出阿姆河右岸中部發育大面積緩坡礁灘儲集體的地質認識，極大地拓展了天然氣勘探領域；首次厘清富油氣凹陷、優質頂蓋層及裂縫儲層是中非裂谷盆地潛山成藏的主控因素；集成了復雜斷塊圈閉評價、巖性地層圈閉、復雜鹽下圈閉識別、復雜碳酸鹽巖儲層預測、復雜儲層流體綜合評價、巨厚膏鹽巖礁灘高產帶預測和低勘探程度盆地快速評價等七項配套技術。

這些創新科學高效地支撐了海外業務的持續穩定發展。乍得Bongor盆地花崗巖五大潛山先后獲得高產油氣流，展現出一個3億至5億噸資源前景的大場面。尼日爾的兩個新區帶及阿姆河右岸等勘探領域取得規模突破，直接新增2P石油地質儲量4.47億噸、天然氣400億立方米。通過高效勘探實踐，探井成功率達68%，有力促進了海外勘探業務的快速規模發展。

·自主研發大規模精細油藏數值模擬技術與軟件取得重大突破·

中國石油大規模精細油藏數值模擬軟件系統HiSim研制成功，總體達到國際先進水平，打破了中國石油油藏數值模擬技術與軟件長期依賴進口的局面。該軟件系統處理規模大、計算速度快、模擬符合率高，對我國高含水、低滲透油氣藏的數值模擬具有很好的適用性和針對性。

核心技術創新主要包括：在數值算法上，創新形成了大規模高效數值模擬求解技術，解決了大規模油藏數值模擬的高奇異性和不穩定性難題，計算速度提升了5倍以上；在處理規模上，創新形成了海量數據動態壓縮存儲技術，解決了大規模模擬數據存儲、搜索、調用等內存有效利用和數據高效調用的技術難題，在普通PC機上模擬規模突破500萬節點；在模擬功能上，創新形成了中高含水油田優勢通道滲流模擬和低滲透油藏裂縫動態發育模擬技術，系統解決了我國陸相沉積高含水油田精細挖潛和低滲透油氣藏高效開發的精確數值模擬問題，預測符合率提高了5個至10個百分點。目前軟件系統已在中國石油安裝百余套，成功應用于大慶、吉林、大港、新疆、乍得等20多個國內外油田區塊的高含水油藏精細挖潛和低滲透油藏開發/調整方案優化設計，應用效果顯著。

·淺層超稠油開發關鍵技術突破強力支撐風城數億噸難采儲量規模有效開發·

新疆風城淺層超稠油由于受原油黏度高等因素的制約，自1958年發現以來一直未能有效動用。中國石油通過持續技術攻關，攻克了陸相多夾層油藏蒸汽腔均勻發育、高干度過熱蒸汽、超淺層雙水平井鉆完井等重大技術難題，成功突破風城淺層超稠油開發技術瓶頸，支撐年產油規模200多萬噸，達到國際先進水平。

創新形成了淺層超稠油開發六大核心技術：油藏與復雜井筒一體化三維模擬實驗技術，揭示了多層油藏超稠油蒸汽腔發育和滲流規律；創新淺層超稠油多油層立體井網優化設計技術，建立了多層系直井和水平井交錯、水平井交錯以及雙水平井疊置3種立體組合井網井型模式；突破超淺層雙水平井鉆完井技術難題，鉆成國內垂深131米的雙水平井,打破了國外埋深為240米的紀錄；攻克了高干度過熱蒸汽技術，應用油田凈化污水生成高熱焓值過熱蒸汽，干度達到100%，解決了高效汽水分離等系列技術難題；自主研制成功高溫大排量舉升工藝技術，解決了淺層超稠油蒸汽輔助重力泄油（SAGD）井180~220℃大排量舉升難題；自主創新“蒸汽分離+油水預分離+熱化學脫水”高溫密閉處理和熱能綜合利用工藝技術，解決了高溫SAGD采出液處理難題。

創新成果應用于新疆風城超稠油油田，使已沉睡50多年的3億多噸難采儲量實現工業化規模開發，有力支撐了新疆大慶建設，對促進新疆地區經濟發展意義重大。

·自主知識產權的“兩寬一高”地震勘探配套技術投入商業化應用·

“兩寬一高”地震勘探技術已成為實施高精度勘探的主流技術。圍繞“兩寬一高”地震勘探面臨的技術難題，中國石油形成了基于五大自主核心裝備和軟件的“兩寬一高”地震勘探配套技術，并實現商業化應用。該技術采用自主研發的KLSeis軟件進行“充分、均勻、對稱”的地震采樣設計，使用G3i全數字地震采集系統、低頻可控震源KZ28LFV3和數字化地震隊（DSS）聯合作業，采用GeoEast海量數據處理系統支持每天6TB的高效現場處理監控和百TB海量數據的室內處理，填補了多項國內技術空白。

G3i全數字地震采集系統具有帶道能力大、功耗小、兼容模擬和數字檢波器等特點，支持各種激發震源施工及可控震源高效采集、高密度采集作業，帶道能力超過10萬道，打破了國外公司的壟斷；KZ28LFV3低頻可控震源可實現3~120 Hz的寬頻激發，通過可控震源掃描信號低頻設計可實現1.5 Hz的低頻信號采集；數字化地震隊實現了采集方法、實時質量控制、全球實時定位等一體化遠程控制、管理和指揮，改變了野外地震隊的現有組織結構和生產流程，國內首創實現了地震采集現場的數字化生產管理，是引領國際采集業務發展方向的重要成果。

2013年，在哈薩克斯坦項目采用G3i+低頻可控震源+DSS的高效采集模式，完成全球陸上首塊使用1.5 Hz低頻可控震源的工業化勘探；在新疆油田采用G3i+震源控制箱體VibPro+DSS+DS3高效采集，在國內實現了首次自主研發大型儀器6萬道帶道正式生產、首次采用同步滑動掃描技術進行采集、首次正式采用地震隊信息化生產、首次炮點無樁號施工作業，平均日效7 269炮，最高日效12 316炮，刷新國內陸上地震勘探日效紀錄，標志著自主軟、硬件產品及配套技術通過全方位檢驗，達到國際先進水平。

·工廠化鉆井與儲層改造技術助推非常規油氣規模有效開發·

工廠化鉆井與儲層改造技術是基于叢式井批量鉆井、快速移動式鉆機、同步建井、集中壓裂等核心技術，結合系統化的工程管理方法，實現開采成本最低化、投資效益最大化的新型鉆完井作業模式。中國石油先后在長慶致密油氣、四川頁巖氣、新疆和吉林致密油的勘探開發中設立了五大作業示范區，形成了配套技術，為公司非常規油氣規模有效開發提供了強力技術支撐。

初步形成了以巖石力學、地應力、油藏工程和管柱力學為基礎的井網部署、軌跡設計、鉆井壓裂一體化優化設計方法與技術規范；以快速軌道運移、模塊化設計為主的工廠化作業鉆機技術；以大偏移距、長水平段等為主的密集叢式水平井軌跡設計與控制技術；以高效鉆頭、優質泥漿、一趟鉆為主的水平段鉆井技術；以壓裂液連續混配、工作液循環利用、集中控制為主的高效壓裂技術；探索形成了“方案設計最優化、工程技術模板化、施工作業流程化、作業規程標準化、資源利用綜合化、隊伍管理一體化”的工廠化鉆井與儲層改造技術路線。

工廠化作業打破了傳統的同一井場“單兵種作戰”生產模式，實現了“多兵種”流水線式的工廠化作業，顯著提高了施工效率，成為工程技術提速提效和降本增效的革命性手段。中國石油工廠化鉆井與儲層改造技術的快速發展推動了非常規油氣的規模有效開發。采用工廠化鉆井與儲層改造作業模式后，頁巖氣及致密油的鉆完井綜合成本降低約50%，蘇里格致密氣和長寧頁巖氣的部分平臺鉆井周期縮短30%以上。

·地層元素測井儀器研制獲重大突破·

地層元素測井通過測井信息采集和計算機處理，得到地層中硅等十余種元素的含量，進而確定地層中各種礦物的含量。地層元素測井資料可用于巖性分析，確定黏土類型及含量，可結合其他資料提高地層孔隙度、滲透率等儲層參數的評價效果；地層元素測井資料還可用于沉積環境研究、烴源巖研究和巖石脆性分析。地層元素測井是復雜儲層研究和頁巖油氣、致密油氣識別和評價的重要手段之一。

歷經三年技術攻關，地層元素測井儀器的研制取得了重大突破：運用蒙特卡羅數值模擬與少量實體模型測量相結合，獲得了硅、鈣、鐵、硫等12種元素的標準譜；采用高效率、高分辨率一體化組合探測器，突破高溫耐磨屏蔽結構外置、低漂移全譜采集分析等技術關鍵，實現了12種元素產額和10種元素含量的準確測量；采用基于閉合模型標定的多元優化算法，解決了元素產額轉換為元素含量以及元素含量轉換為礦物含量等技術難題，形成了一套高效實用的解釋評價方法與軟件；建立了較為完整的儀器刻度環境與儀器性能檢測體系，實現了儀器定型。

目前，地層元素測井儀器在長慶、玉門、吐哈、浙江和華北等油氣田完成了10口井不同巖性儲層的測井對比試驗和數據處理分析，儀器重復性、一致性良好，儀器整體技術指標與國外同類儀器相當，測量得到的主要元素和礦物含量與地層巖芯分析結果吻合較好。該儀器研制成功標志著國產高端測井裝備又添新利器，對進一步提升國產測井裝備的信息采集和儲層評價能力具有重要意義。

·大型天然氣液化工藝技術及裝備實現國產化·

天然氣作為一種優質、高效、清潔的能源，在能源構成中所占的比例日益提高，成為各國能源發展的首選，而全球天然氣資源地域和能源消費區域的不均衡，推動了天然氣液化業務的快速發展。天然氣液化技術以其壓縮比高和儲存成本低等巨大優勢，成為實現天然氣遠洋運輸的唯一選擇。中國石油通過重大科技專項攻關，實現了大型天然氣液化工藝及裝備的國產化，建成了國內最大的天然氣液化工程。

主要技術創新，一是自主開發了雙循環混合制冷和多級單組分制冷天然氣液化工藝技術，液化比功耗達到國際先進水平，形成了單線液化能力50~350萬噸/年系列化液化工藝包；二是實現了適用于單列年產50~350萬噸天然氣液化裝置的大型制冷壓縮機、低溫閥門、冷箱等重大設備國產化，研制成功國內最大的丙烯、乙烯和甲烷制冷壓縮機，最大的國產電機及變頻器，最大液化天然氣裝車系統，并實現了工業應用。

國產化的天然氣液化工藝及裝備功耗低、工期短、投資省，已經成功應用于山東泰安、湖北黃岡天然氣液化工程建設中，節省工程投資20%，建成了目前國內最大的天然氣液化工廠，實現了我國天然氣液化生產工藝和裝備國產化的重大突破，對推動我國天然氣業務的快速發展、促進國內裝備制造業升級具有重要意義。

·催化汽油加氫脫硫生產清潔汽油成套技術全面推廣應用支撐公司國IV汽油質量升級·

歷經近十年持續攻關，中國石油催化裂化汽油選擇性加氫脫硫生產清潔汽油成套技術全面推廣應用取得成功。采用該技術建設的11套汽油加氫工業生產裝置全部一次開車成功，并生產出滿足國Ⅳ標準清潔汽油組分，每年可向市場提供清潔汽油1 000萬噸以上，為中國石油滿足2014年元月起執行國Ⅳ汽油標準提供了有力技術支持，同時為未來升級到國Ⅴ標準創造了條件。

該技術包括催化汽油選擇性加氫脫硫技術（DSO）和催化汽油加氫改質工藝技術（GARDES）兩個技術系列。DSO和GARDES技術都采用自主開發的催化劑，工業標定證明：可直接生產硫含量小于50 mg/kg的國Ⅳ汽油調和組分,液收大于99.5%。由于該技術具有烯烴芳構、異構化能力，可使催化裂化汽油恢復高烯烴傳統方式操作，提高液體收率，研究法辛烷值損失均小于1個單位。通過調整工藝條件或稍加改造可生產硫含量小于10 mg/kg國Ⅴ汽油組分，具備了生產裝置不進行大的改造即可實現汽油從國Ⅳ標準向國Ⅴ標準生產的平滑過渡能力。這兩項技術整體水平都達到國際先進，辛烷值損失指標領先于國外同類技術。

催化裂化汽油選擇性加氫脫硫成套技術填補了中國石油的技術空白，首次完全通過小試、中試和工業放大，實現了技術自給，解決了清潔汽油生產的重大技術難題，有力支撐了中國石油新一輪汽油質量升級，具有里程碑式重要意義。

·中國石油首個高效球形聚丙烯催化劑成功實現工業應用·

具有自主知識產權的新型高效球形聚丙烯催化劑（PSP-01）開發成功，打破了中國石油一直以來不掌握聚丙烯催化劑核心技術的局面，實現了高性能聚丙烯催化劑技術零的突破。

該技術首次采用磺酰基化合物作為催化劑關鍵組分，取代了國際上通用的鄰苯二甲酸酯類（塑化劑）給電子體。首次發明了定轉子旋轉床技術，制備出性能優異的球形催化劑載體；形成了以自制磺酰基給電子體和球形載體為基礎的控溫和高效載鈦等催化劑制備專有工藝技術，并實現規模化生產；申請了國際發明專利9件，國內發明專利17件，技術秘密7項，企業標準1項，關鍵專利獲得國家知識產權局頒發的中國發明專利優秀獎，其中磺酰基內給電子體技術及載體制造技術達到國際領先水平。

2013年，PSP-01在大連石化20萬噸/年Spheripol聚丙烯裝置上應用，累計生產高速BOPP薄膜專用料T36FD約6 500噸；在撫順石化9萬噸/年Spheripol聚丙烯裝置上生產了高剛性薄壁注塑專用料HPP1850新產品。該技術的推廣應用預計新增效益6億元人民幣/年以上，提升中國石油聚丙烯業務的市場競爭力，為高附加值新產品開發提供有力的技術支撐。

鹽湖提鋰技術獲重大突破

近日從上海空間電源研究所了解到，該所研發的鋰離子篩吸附法在青海鹽湖鹵水的鋰離子分離中成功應用，基本將鹽湖鹵水中的鋰“吃干榨盡”，為鹽湖提鋰技術帶來新突破。

據該所副總工程師湯衛平介紹，該技術適用于規模化生產，利用吸附劑結晶結構中的超微孔同鋰離子大小相同的“體積效應”，使吸附劑對鋰離子產生選擇性吸附效應，達到從高鎂含量鹽湖鹵水中分離鋰離子的目的。該技術分離效果明顯優于現有的離子交換膜法，可以將鹽湖鹵水中95%~96%的鋰分離提取出來。目前，該所在青海省政府的援助和支持下，已經同青海鋰業簽訂協議，開始進行中試試驗。

世界上60%以上的鋰存在于南美、北美和我國的鹽湖鹵水中。我國鹽湖資源總量雖然占世界10%左右，但位于西藏扎布耶和當雄錯的優質鹽湖因地處偏僻而開采困難；位于青海柴達木彭迪的鹽湖群高鎂低鋰，開發難度比較大，影響了我國鹽湖提鋰產業化。

如何有效分離離子半徑相近的鎂和鋰是青海鹽湖提鋰技術的核心問題。據湯衛平介紹，選擇性地從鹵水中將鋰離子有效分離是鹽湖提鋰的關鍵。我國現有的鹽湖提鋰方法有離子交換膜法和鋁酸鹽吸附法，它們均采用從鹵水中直接選擇性分離離子的方法。其中離子交換膜法已經初步產業化，但回收效率低、資源浪費大；鋁酸鹽吸附法仍處于中試階段。

據悉，隨著生態環境的日益惡化，世界范圍內發展新能源電動汽車和可再生能源儲能的呼聲也越來越高。據德國科學家預計，到2020年，全世界電動汽車將達500~700萬臺，如果其中一半的新能源汽車使用鋰電池的話，則需要8萬噸左右的鋰資源。鋰資源將成為發展新能源電動汽車和儲能技術的戰略性資源。

我國非糧燃料乙醇研發提速

生物質資源生產生物燃料，是替代石油資源的重要方法，非糧燃料乙醇可實現燃料乙醇生產原料的多元化，不與人畜爭糧，是燃料乙醇產業發展的基本方向。其中，纖維素原料制燃料乙醇具有巨大潛力。

中國石油大力發展燃料乙醇，在建和規劃項目以非糧燃料乙醇為主，“十二五”期間，將燃料乙醇列為吉林石化一個新的業務板塊。吉林石化地處我國玉米主產區吉林省，具有得天獨厚的秸稈原料資源優勢。對周邊玉米秸稈資源可利用的調研結果表明：玉米秸稈總產量大約為300萬噸/年，其中1/3可作為燃料乙醇生產原料，按照目前6噸至7噸秸稈生產1噸燃料乙醇計算，每年可生產燃料乙醇15萬噸。