从“母亲井”出发,从“英雄井”出征
——采油二厂科技创新代表作
胡阳

英雄193井已经成为中国石油精神教育基地。

    在过去60年的创业历程中,新疆油田公司采油二厂创造了令人瞩目的业绩,为新疆油田实现原油产量增长和不断超越作出了积极贡献。

    忆往昔,光辉成就历历在目。

    从新中国第一口日产上百吨的英雄193井出油,到1978年原油产量首次突破200万吨大关,并连续17年保持这一水平,到2010年原油产量重上200万吨,再到今天原油产量依旧保持在200万吨以上,采油二厂在这60年中,始终坚持科技创新驱动生产力,也正因如此,可以让这座采油厂一直拥有活力。

    多年来,采油二厂实施科研课题三百余项,获省部级科技成果奖39项、公司科技进步奖263项,管理创新成果奖16项,国家发明专利授权7项、实用新型专利授权133项,自主创新能力有效提升。“十二五”以来推广应用新工艺新技术9项,实现科技增油60万吨左右,增效1.1亿元。

采油二厂二元复合试验稳步推进。

    科技让工艺大变样

    新中国第一口日产超百吨的193井被称为“英雄井”,其意义不言而喻,但很多人却不知道,采油二厂的“母亲井”更具有里程碑意义。

    65号井,是新疆石油管理局1956年在一东区打出的白碱滩地区的第一口探井,也是白碱滩地区投产的第一口油井。这口井1956年7月29日开钻,9月22日完钻,10月19日开井生产,日产原油22吨。

    65号井,是采油二厂的“母亲井”。

    “母亲井”运用的是多层采油法实施的关键工艺,是在分层采油时井口的油管头与固定式法兰的对接问题,技术员商永和想出了一个办法:把固定井口改装成活动井口。这样一来,工艺方面的难题就解决了。

    “母亲井”之后,在1958年9月19日,在白碱滩探区的193号井顺利投产,用7毫米油嘴生产,日产油量138吨。这是克拉玛依油田第一口日产百吨的井,因此被称为“英雄井”。

    也从那时起,采油二厂的科技骨干开始对采油工艺技术进行了不断地探索和创新——

    首先介绍的是精细注水配套分注工艺技术的革新。采油二厂目前已开发油藏共96个,其中注水开发油藏43个,注聚开发油藏3个,注水开发油藏产油量占全厂总产量的72.9%,可见注水工艺的重要性。

    采油二厂油藏存在渗透性差异较大,注水压差大,油藏埋深变化大,单层配水量区块差异大的特点。

    根据以上油藏特点,采油二厂的精细注水也经历了不断地革新。

    1986年,开始进行分层注水试验开发,以油套分注为主;2001年采用一体式分注工艺,解决注水井小卡距分注问题,大幅提高井下分注工具测调、投捞成功率,降低测试费用;2010年采用桥式偏心分注工艺,2015年采用推广桥式同心分注工艺,该工艺改变了常规钢丝投捞测试方法,实现了同心对接,水嘴可调,边测边调的井下高效在线调配,极大提高测调测试效率;2018年,推广桥式同心分注工艺二代诞生,该工艺具有防返吐功能,有效解决注水井返吐出砂、调剖液等堵塞注水管柱难题。

    其次,采油二厂之所以多年连续稳产,老区稳产起到了关键作用,而压裂工艺的变化和革新也为老区稳产奠定了基础——

    成立初期,采油二厂以常规油管压裂为主,100-500型压裂车组,施工泵压25-50兆帕,1959年12月16日,对65井采用油管普压方式实施了储层改造,压裂后日产原油11.85吨/天。

    主要以清水为压裂液的水基压裂,压裂方式创新为套管压裂。 1988年实现了电算程序设计施工,从而结束了以往压裂施工设计靠技术干部凭经验估算的传统方法。

    1997年,采油二厂开始试用选层压裂工艺技术,全年选层压裂比例达到30%,投球压裂所用的尼龙球改用塑料球,并且应用了油管分压压裂方式,支撑剂为兰州砂。

    2005年至2007年,在一东三1区出砂严重的井应用防砂压裂技术、纤维基压裂技术,能有效防止压裂砂返吐。2000年,针对射开井段长、出液不均匀的9口井,采取了中期投球压裂技术,2006年,开展转向压裂试验,在压裂过程中实时加入暂堵剂,以暂堵老缝或已加砂缝,通过破裂压力、裂缝延伸压力的变化使流体发生转向,从而造出新缝,在油气层中打开新的油气流通道,更大限度沟通、改造、动用剩余油富集区和动用程度低甚至未动用的储层。

    2014年,在水力喷砂射孔压裂、分层压裂基础上引进段塞式纤维压裂工艺技术,改变常规加砂压裂程序,以混纤维支撑剂冻胶+纯压裂液冻胶的形式交替式注入,在加砂段塞段拌注纤维。采用滑溜水+胍胶复合压裂工艺建造复杂缝网并辅助液氮伴注技术进行水平井压裂,也成功应用水力喷砂射孔技术,创新实现了投球滑套分段压裂,拉开了水平井开发序幕。

    近些年,化学驱配套工艺技术成为最为重要的攻关技术之一。采油二厂通过管材选型、管线清洗、去除管道过滤、降低止回阀摩阻等措施降低地面系统的粘度损失率,发明盘管式取样器取代罐式取样器,使注入液粘度化验精度得到提高。

    2005年起,通过以上工作,采油二厂在七东1区聚合物驱工业化试验系统粘损率7.8%,七中区二元复合驱工业化试验系统粘损率9.9%,七东1区聚合物驱开发系统粘损率12%,均达到国内先进水平。

    同时,采油二厂通过内衬油管、防腐抽油杆、内衬油管、抗磨接箍、扶正器、抽油杆底部加重、螺杆泵举升的应用解决断脱难题,极大地延长检泵周期,平均检泵周期由158天延长到420天。

    2005年3月,“七东1区聚合物驱工业化试验”被列为股份公司重大试验项目,2012年7月项目通过股份公司验收。

    伴随着化学驱工艺的提升,采油二厂的科技骨干还自主研发了“一元可调目的液、单泵单位井”配注工艺、“集流伞+循环筒”式曝气氧化塔、小角度锥体型抗磨接箍与强制旋转扶正器配套应用等多个配套的工艺技术。

采油二厂大型压裂现场。

    科技让采油更轻松

    2015年,采油二厂利用科技创新又研发出另外一种抽油方式——碳纤维抽油杆抽油。

    2015年6月11日下午16时,经过当天近6个多小时的准备,一种新型的——碳纤维抽油杆被缓缓下入克503井,标志着碳纤维抽油杆试验井先导试验在采油二厂得以顺利实施。

    碳纤维抽油杆试验井先导试验是中石油集团公司的一项重大科研项目,主要是将抽油机现在普遍采用的钢质抽油杆换成碳纤维材质的抽油杆,以达到节能增效的目的。

    “抽油杆轻了,能耗自然也就降低了。”采油二厂时任生产技术科科长吴永锋是这个项目现场实施组负责人。

    当然,更能说明采油更加轻松的科技无疑是采油二厂的A11项目。该项目相当于油田有了‘顺风耳’和‘千里眼’。

    该项目因地制宜,新老结合,多维度技术融合应用,开创行业多个第一——

    是行业内首家应用于非从式井的多井共用RTU,节约20%工程量;

    是行业内首家实现设备自组网、智能识别,本体控制器故障后,关联仪表自动寻址就近控制器连接等技术应用的企业;

    是行业内首家突破LORA技术广泛应用于单井数据采集固有思维,创新应用于加药撬系统控制,实现加药撬自动化低成本建设;

    是行业内首创的超级小区技术,在中石油,4G自动化网络应用规模最大采油厂,点多密集,通过超级小区,解决大规模、超密集应用的信号干扰技术难题。

    实施A11项目后,油区实现了油井生产数据实时采集、分析、自动报警功能,即使在无人值守情况下,也能及时掌握油井的动态变化和运行工况;同时,井场还利用高清生产监控摄像机,使整个油区一览无余。

    目前,采油二厂把传统的“定岗值守、按时巡检”转变为“集中监测、无人值守、故障巡检”的新型生产模式,大幅减少一线生产员工数量,缓解了人力资源紧张的局面,保障油田生产安全平稳运行。

    该技术目前也成为了新疆油田公司的样板标准,并发挥着示范引领作用,是未来可复制的新型油田作业区采油样板。

金龙二井区员工正在巡检。

    科技让效益大提升

    从采油二厂诞生开始,随着科技的不断提升,采油厂的效益也在显著提高。从1958年油田开发初期到80年代中期,油田冬季所产原油一直在井口(水套炉、盘管炉)或计量站(水套炉)将原油加热(燃气)至35℃的方式往集转油站输送,每年约有150天的加热保温期。

    原油加热输送的方式,天然气消耗量大、投资高、危险点多。采油二厂1985年提出“井口打倒一把火,站区打倒水套炉”,用10年时间实现“隔热为主、加热为辅、加药补充”的集油系统常温输送技术,极大地节约了能源,提高了系统的安全性,创造出可观的经济效益和社会效益。常温输送每口油井年节约12496元,每口水井年节约4194元,每座计量站年节约21520元。

    抽油机一直以来都是开发过程当中最重要的设备之一。如何做好抽油机的节能降耗工作。也是提升效益的关键。为此,采油二厂在上世纪90年代前后,先后进行了宽带式抽油机、链条式抽油机、气平衡抽油机、液压平衡抽油机、双驴头抽油机、直线往复式抽油机等节能型抽油机现场试验,取得了一定的节能效果,但由于这些抽油机的现场使用可靠性差,事故率高,影响抽油时率,且投入维修成本大,维修、管理难度大,推广应用存在较大局限性。

    在欠平衡机改造的基础上逐步形成游梁抽油机变矩平衡节能技术,包括下偏杠铃、调径变矩、悬挂偏置3种类型,采用该技术的节能抽油机结构新颖、节能效果好,于1999年被中国石油天然气股份有限公司推荐为抽油设备的首选机种之一,逐步成为一种知名品牌,在国内油田得到广泛应用。

    经测试,对于节能改造抽油机,电动机配置功率下降19.82%,其平衡率改造前为72.4%-85%,改造后提高到88%-97%,节电率达10%;对于原装节能抽油机,节电率达20%。全厂抽油地面效率提高了12.7个百分点,抽油系统效率提高了2.74个百分点,年节电1624×104千瓦时。

    文章前面提到过化学驱采油工艺,采油二厂化学驱采出水通过采用“重力分离+一级气浮除油+微生物反应+二级气浮固液分离+过滤” 工艺来处理污水,微生物法水处理是一种安全环保、管理方便的含聚污水处理工艺。对比化学加药工艺预计每年减少污泥10万吨,每年产生效益3600万元。

    措施引效贯穿油井生产全过程,是提升油藏开发效果和效益的有效手段,对于化学驱油藏亦是如此。采油井投产一般都要压裂,七东1克下聚合物驱、七中二元驱先导试验新井投产全部进行压裂,不压裂基本不出油。因此,压裂已成为油井投产的例行手段;而从化学驱过程来看,大庆聚合物驱油藏油井液量下降近30%以上时就具备措施条件,每年的压裂井数占总井数的30-40%,整个项目过程中实施各种措施较多:压裂、隔水、挤液、堵水等措施,但仍以压裂为主。

    在全生命周期管理中,油水井现场的第一手资料尤为重要,第一时间掌握生产动态、研究其变化规律,明确各类井的调控方向,七东1聚合物驱先导试验、七中二元复合驱先导试验、七东1聚合物驱扩大试验压裂选井以调控思路为主线,对不见效、液量下降幅度大及污染等油井通过控制规模,选用选择性压裂工艺,取得了良好的压裂效果,单井日产液提高19吨,日增油2.0吨。

    从不同注聚时期的压裂效果看,在注聚中、前期压裂效果较好,后期效果较差。因此,压裂多选择在注聚的初、中期进行,后期措施难度大,选井、选层、措施方式一定要有精准性。

    截至2019年底,三个试验区累积压裂109口,累积增油4.07万吨,其中七东1聚合物驱先导试验效果好,单井当年累积增油761吨。

    对试验过程中位于能量充足的井实施挤液,对于油井近井地带堵塞以解除无机物堵塞为主,对于远井地带堵塞以解除有机物堵塞为主,2019年增加了以表活剂为主的挤液配方及CO2吞吐增能方式,提高单井产量。2019年在国内首次试验每口油井挤300立方米表活剂和碱的混合液解堵,共试验5口井,共增产原油357吨。

    2016年在国内首先开发出采油厂版“抽油井参数优化设计软件”,计算抽油井的四个工作参数“泵径、冲程、冲数、下泵深度”所有组合的“产液量、井下效率、最大载荷、最小载荷、杆柱系数、沉没压力、杆柱组合”,在国内首先实现用偏差参数排序宏观分析抽油井工况,指导措施选井与设计年增油16521吨。

采油二厂七东区1号注聚站员工正在观察压力表。

    科技让队伍变强大

    纵观采油二厂的科技创新代表作,最具有代表意义的应该就是采油二厂的科技骨干,如果没有他们的创新精神,或许不会涌现这么多科技创新驱动企业发展的事例,更不会让成立60年的采油二厂看上去那么有活力。

    2019年,1月23日,在玛湖特大型油田发现表彰暨新疆油田公司第三届科技大会上,采油二厂油藏动态管理项目组获“油田公司科技工作先进集体”的荣誉称号。

    采油二厂油藏动态管理项目组是一支锐意进取的青年科研队伍,平均年龄33岁,负责全厂油藏精细注采调控、重大试验跟踪及产能建设优化等工作,涉及开发单元97个,地质储量5.4亿吨。

    自“十二五”以来,项目组成员不忘初心、牢记使命,紧抓“控制递减率”和“提高采收率”两条主线,积极推进老区稳产各项工程,优化注水增油8.3万吨,措施增产121.9万吨,新建产能150.5万吨。全厂年绝对综合递减率控制在10%左右,含水上升率控制在3%以内,为采油二厂连续十一年稳产200万吨做出了应有贡献。

    针对项目组科研人员年轻化,工作业务水平参差不齐的现状,采油二厂近年来开展人才培养计划——完善组织机构职能,创新人才培养接替。

    该厂以“一个核心、三个理念、四化建设、六大目标”为发展战略,建立健全机构职能,助力企业效益开发。

    针对该厂人员结构不均衡,岗位间工作性质、专业特点有差异的情况,积极探寻人才交流方法,逐步形成“三级两层”人才交流机制。

    同时开展了“青年员工‘德才’一体促成长”工作,制定了“一个培养目标、一套成长方案、多位指导老师”的培养方案,围绕思想升华、技术提升、平台锻炼、情感关怀全面提高青年员工综合素质。

    同时,创新业务管理模式,驱动业务流程一体化,该厂打破传统业务分管模式,创新提出“全生命周期管理、项目终身负责”模式,让技术干部真正做到“一岗要专,多岗要会”。

    此外,2012年11月,采油二厂成立技能专家工作室,该工作室由11名专家组成,成员来自采油、集输,轻烃等多个领城,其中集团公司技能专家2人、油田公司技能专家4人、首席技师3人、技师1人,分布在采油、集输、天然气处理等多个领域。

    工作室围绕降本增效、节能减排、技术改造、技术革新、安全生产等内容,推广普及先进的创新理念、技术和方法,开展提质增效革新项目,研发节能降耗技术专利,解决现场生产难题,推广先进适用技术,加快科技成果转化,以科技创新为纽带,充分发挥不同专业和岗位技能人才的自身优势,培养和造就一批德才兼备、业务精通、创新能力强的创新型人才队伍,为员工的成长创造发展空间,推动了企业的技术进步。

    采油二厂的科技人才队伍在不断发展壮大,他们承载着来之不易的荣誉与光环,他们没有骄横放纵,他们没有懈怠止步,他们把荣誉藏在记忆里、融入团队中,为建设现代化大油田做出新的更大贡献。

    (本版图片由采油二厂提供,均摄于疫情前)

 

时间:2020-11-02    来源:新疆石油报
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