繼落成世界首座電熱熔鹽儲能注汽試驗站后,中國石油遼河油田以前所未有的速度和力度再次打開了稠油提高采收率的新局面——世界首套1兆瓦井下大功率電加熱蒸汽提干裝置投運成功。這標志著國內外稠油熱采開發領域又擴充出了一條嶄新的綠電消納、降碳減排之路。
因勢而動,助力綠色開發
因為常溫條件下不易流動、溫度升高時黏度會大幅下降的物理特性,稠油開采多先向地下注熱,增加流動性,再進行開采。這種生產方式,造成了以稠油為主要產品的遼河油田長期以來處于能耗、碳排放、成本“三高”的狀態。
一方面,遼河油田稠油熱采消耗了大量天然氣。據統計,僅2023年稠油熱采消耗的天然氣就相當于210多萬個家庭一年的生活用氣總和。另一方面,因為大力推進光伏風力發電,遼河油田2023年綠電發電規模達到1.1億千瓦時。綠電的消納能力和規模,亟須同步提檔升級。
稠油熱采是能耗大戶,也能成為減排增效的深藍領域。
遼河油田目前廣泛采用注汽鍋爐燃燒天然氣,將水加熱成飽和濕蒸汽注入到油層,靠汽化潛熱加熱稠油,達到生產目的。這一過程中,既存在著注汽鍋爐熱損失,又存在著地面管線、地下管柱的熱散失,整體能耗損失達30%以上。
井下大功率電加熱技術作為提高吞吐油汽比的利器,在立項初期便一反提高注汽鍋爐熱效率的常規思維,通過熱注井口液壓防噴裝置密封電加熱器,實現井口內外轉換,從末端入手在油層位置對飽和濕蒸汽進行二次加熱,不但能有效提高熱效能、降低能耗成本,而且進一步增強了采油效果,釋放儲量。僅杜84-33-69先導實驗井,預計可在試驗周期內節約天然氣36.75萬立方米,累計增油1.2萬噸。
“這項技術帶來了蒸汽生產技術的革命性突破,為蒸汽驅、SAGD等稠油熱采方式開辟了綠色轉型新路徑,可助力高凝油、頁巖油、深層煤系氣的開采。”遼河油田采油工藝研究院院長劉明濤對該技術很有信心,“預計到2030年,這項技術將在遼河油田超稠油蒸汽驅、深層SAGD等領域實現規模應用。”
科技賦能,加速產業奔騰
2011年,遼河油田首創80~150千瓦移動式電點火技術;2021年,400千瓦井下大功率電加熱提干技術試驗成功;2024年,這個數字躍升至1兆瓦。
為更好推動能源結構調整,該系列技術經歷了先易后難的成長過程。
“在沒有任何成熟經驗借鑒參考下,科研團隊通過成百上千次理論計算、仿真模擬及室內試驗,歷時15個月研發,成功突破450攝氏度高溫、4千伏高電壓絕緣、每米5000瓦高功率密度、外徑38毫米極限預制工藝、井口長期高溫高壓密封技術等7大行業性難題,總體技術達到國際領先水平。”遼河油田采油工藝研究院企業高級專家張福興介紹該技術時云淡風輕,但其中的篳路藍縷,他和團隊成員們心照不宣。
例如,這項技術的電加熱器采用等徑連續管結構,需在狹小空間內實現高功率密度、高電壓絕緣,并保證在長期高溫下的抗拉強度、抗腐蝕、抗沖蝕等性能,難度可想而知。歷經數百次失敗,項目涉及的行業性難題最終全部獲得突破。
科技創新領域中,相對易突破的技術問題往往已被攻克。如今要面對的幾乎是世界級難題。啃最難啃的骨頭,攻最難攻的山頭,鼓勵創新創造的重要性不言而喻。
遼河油田黨委不斷健全并實施多項科技創新制度——重新制修訂油田公司科技項目、知識產權、標準化3項管理辦法,編制保障研發投入強度和技術人才培養2項管理辦法;43家國內高等院校、科研機構直接進入遼河油田科技市場;充分下放科研項目團隊組建、技術路線確定、物資采購、項目經費調整和獎金分配等權力,科技獎勵額度較兩年前提高一倍……
科技創新體制機制的不斷完善,投入經費的持續提高,讓更多的遼河油田科研項目開花結果。
2023年,遼河油田實施的20項科技成果轉化項目累計創效2.3億元,是2022年科技項目創效能力的2.6倍。與此同時,收獲包括3個一等獎在內的14項省部級成果,1項成果入圍世界石油獎決賽,獲評中國石油創新型企業……遼河油田成功邁入了中國石油科技創新第一方陣。
人才奔涌,激蕩發展活力
井下大功率電加熱技術在快速突破的同時,為遼河油田培養了多名科技人才。
項目團隊中,張福興是項目副經理,也是青年員工趙超、劉福順的師父。他帶著徒弟們全程主導了各項攻關。樣段試驗和加工制作階段的數百次失敗,他和徒弟們共同經歷。其中,最讓他們感到痛心的莫過于二次拉拔的那次意外。
2023年9月14日,加熱裝置樣機開始生產;10月1日,完成第一次拉拔制作,并放置于加熱爐開始熱處理;10月7日,樣機二次拉拔至88米處突然出現斷裂。
“當時整個人都蒙了,出去冷靜了一下。”趙超回憶道。回來之后,斷裂樣機已經被清理到廠房的一個角落。盯著廢棄的樣管,他心里有種說不出的心酸。
“試驗是允許失敗的,科研中的失敗也是一種積累。”張福興為隊員們加油鼓勁。他第一時間帶領團隊與廠家進行研討復盤,通過取樣、試驗,優化調整了熱處理工藝,并重新開展試驗。樣機一次性通過二次拉拔,并于2023年11月17日完成了裝置制作。
“項目出現問題時,師父頂住壓力讓我們放手去干。”劉福順說,“可以毫不夸張地說,我提交的每一份項目材料,都有師父指導的痕跡。”
在張福興的指導下,劉福順在這一年里取得了長足的進步。他被評為2023年度遼河油田新能源系統先進個人,獲得了中國石油健康安全環保征文優秀獎、遼河油田采油工藝研究院技術突破一等獎等多項成果。
這只是遼河油田錨定重點業務,以“項目+人才”打造創新團隊,優化人才隊伍配置的一個縮影。
人才創新,貴在接力。多年來,遼河油田始終把人才培養作為一項系統工程,將培育接續力量作為重要任務。運用雙向選擇和組織調配等方式“結對”,大力推進內外部掛職,常態化開展科研與生產單位技術骨干雙向掛職交流,設立青年科技專項基金,支撐支持青年科技人才承擔項目……
深耕成長沃土,釋放創新活力,遼河油田有平臺、有舞臺。更多的拔尖創新人才,將像泉水一樣奔涌而出,擔起服務遼河油田高質量發展的時代使命。
責任編輯:陸曉如
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