科技动态

2018-03-23 06:40
石油化工应用 2018年6期
关键词:钻井

7018米!中国科学家“向地球深部进军”

继“神舟”上天、“蛟龙”下海之后,中国科学家在地球深部的探索又迎来历史性突破。

2日,吉林大学主要承担研发的“地壳一号”万米钻机正式宣布完成“首秀”:完钻井深7 018米,创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录,标志着我国成为继俄罗斯和德国之后,世界上第三个拥有实施万米大陆钻探计划专用装备和相关技术的国家。

7 018米深的松科二井,属于我国实施的松辽盆地白垩系国际大陆科学钻探工程,是国际大陆科学钻探计划(ICDP)实施22年以来最深钻井,也是全球首个钻穿白垩纪陆相地层的科学钻探井。

这是中国入地工程的一项标志性成就,将为我国地球深部探测提供关键技术和装备,拓展松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间,引领全球白垩纪陆相古气候研究,显著提升我国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

十年磨一“钻”!“向地球深部进军”科学钻探是获取地球深部物质、了解地球内部信息最直接、有效、可靠的方法,是地球科学发展不可缺少的重要支撑,也是解决人类社会发展面临的资源、能源、环境等重大问题不可缺少的重要技术手段。20世纪70年代以来,很多发达国家陆续实施了多项科学钻探计划。具有代表性的有苏联科拉半岛12 262米超深钻,是目前世界上最深井;德国KTB超深钻,9 101米,排名第二。

1996年2月,德国、美国和中国作为第一批成员,发起了国际大陆科学钻探计划。目前,我国已成功申请到“大别—苏鲁”大陆超深钻、中国环境科学钻探青海湖工程、科钻一井和二井工程等多项ICDP项目,在大陆科学钻探领域取得令人瞩目的成绩。

工欲善其事,必先利其器。此前,我国地球物理的仪器主要依赖进口,但国外高精度的仪器对我国是封锁的。“如果说我们是‘小米加步枪’的部队,人家就是有导弹的部队。”我国著名战略科学家、国家“千人计划”特聘专家、吉林大学交叉学部学部长黄大年教授生前接受采访时说。他深知,这是国家发展无法回避与绕开的话题,必须突破发达国家的装备与技术封锁。

参与“深部探测技术与实验研究专项”是黄大年回国后的第一项重要任务——担任专项第9项目“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”负责人。

该项目第五课题——“深部大陆科学钻探装备研制”,由吉林大学作为主要承担单位进行研发,以满足我国地球深部探测任务中对超深钻探用高端装备的需求。

经过四年多的技术攻关,2013年吉林大学成功研发了我国首台万米大陆科学钻探专用装备“地壳一号”万米钻机,填补了我国在深部大陆科学钻探装备领域空白,大大提高了我国超深井科学钻探装备的技术水平。

攻坚克难!中国科学家突破高温、“取心”等技术难题

在我国东北部,松辽盆地静卧在大小兴安岭和长白山脉的怀抱中。2006年8月18日,在松辽盆地北部中央坳陷区开钻的中国白垩纪大陆科学钻探工程(松科一井)分两孔进行。2007年10月20日,松科一井顺利完钻,总取心进尺为2 577米,心长共计2 485米,为白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化的后续研究奠定了坚实基础。

松科二井于2014年开钻,目标是打穿松辽盆地白垩系,探索松辽盆地深部能源潜力,建立松辽盆地深部地层结构,寻求白垩纪气候变化地质证据,研发深部探测技术。

“地壳一号”万米钻机成为完成松科二井项目的不二选择。“‘地壳一号’经受住了考验,钻机无故障率达97.5%,最高日进尺286米,充分体现出我国自主研发钻机的能力。”松科二井工程总装备师、“地壳一号”万米钻机研发负责人、吉林大学副校长孙友宏说,“地壳一号”突破了四项关键技术,一些技术甚至达到国际领先水平,使得我国钻探装备研发水平成功跻身国际第一梯队。

如何保障钻头在持续超高温下不“中暑罢工”,是科学家们面临的重要问题。松科二井工程总指挥、中国地质科学院勘探技术研究所所长张金昌介绍,钻井越深,温度越高,钻井液的技术难度越大。松科二井每往下钻进100米,地下温度会升高3℃至4℃,钻到孔底的时候温度已超过240℃。通过反复研究和实验,团队研发出新型钻井液配方,经受住了井底高温的考验,刷新了我国钻井液应用的最高温度纪录。

“钻地”成功后科学家们又面临“取心”的挑战。在一个极不均匀和复杂的球体上“动刀”,在保证钻的井眼不能坍塌和崩裂的同时,还要完整无缺地取出深部岩心,难度极大。

松科二井采用国内首创的大直径同径取心钻探工具,使用钻探工具直接钻进一个大井眼,并一次性钻进至设计井眼直径,攻克了大直径取心钻头破碎岩石和粗大岩心抓取、携带出井等关键技术难关。

如此一来,既省去了传统的“小径取心,大径扩孔”过程中的诸多工序,避免了“从小井眼到大井眼”钻进过程中的很多风险,也节约了大量物资,同时,获取的岩心样品实物量也比设计量多了5倍。

入地7 018米!开启中国“地学”新起点在5月21日进行的松科二井成果鉴定会上,李廷栋、康玉柱、武强、侯增谦、杨经绥等院士及有关专家一致认为,该成果实现了理论、技术、工程、装备的重大突破,对拓展我国深部能源勘查开发新空间、引领白垩纪古气候研究和服务“百年大庆”建设具有重要意义。成果总体达到国际先进水平,在深部钻探技术和白垩纪陆相古气候研究方面达到国际领先水平。

目前松科二井岩心已经全部采集完毕,这将会在研究白垩纪古气候演变以及未来人类生存环境演化方面发挥关键作用。“之所以研究白垩纪,因为这一时期是离我们最近的温室气候时期,也是高二氧化碳、高海平面和高温的‘三高’时期。搞清楚白垩纪,对于研究未来地球演化——可能会进入这种‘三高’时期具有重要借鉴意义。”松科二井首席科学家、中国科学院院士王成善说。

王成善形容:“松科二井向整个地球科学界提供了一个大舞台——首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到新证据。”

通俗说,通过松科二井这一“时间隧道”,中国地质科学家基本还原了白垩纪的场景。

此外,7018米的松科二井还揭示了松辽盆地形成的原因、过程和结果,为支撑大庆油田未来50年发展,保证我国能源安全提供了重要的数据支撑。

下一步,中国科学家将继续研发15 000米国产超深钻探装备系列,做好我国超万米大陆科学钻探工程以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。

人类的征途不仅仅是星辰和大海,还有探索通向地球深处的隧道,更加贴近地聆听地球母亲的“心跳”。

(摘自宁夏日报第21534期)

美国实现乙醇汽油全覆盖

全球燃料乙醇产量和消费量快速增长。2016年,全球生物燃料乙醇产量为7 978万吨,年均增长7.3%。目前有超过40个国家和地区推广生物燃料乙醇和车用乙醇汽油,年消费乙醇汽油约6亿吨,占全球汽油消费总量的60%左右。

美国是世界最大的生物燃料乙醇生产国和消费国,主要原料为玉米。美国的燃料乙醇生产始于20世纪70年代末的第二次石油危机,2016年,全美生物燃料乙醇总产量达到4 554万吨,E15车用乙醇汽油在美国已实现全覆盖,年减排二氧化碳超过4 350万吨。

巴西是世界第二大生物燃料乙醇生产国和消费国,也是最早实现车用乙醇汽油全覆盖的国家,主要原料为甘蔗。2016年,巴西生物燃料乙醇产量达到2 118万吨,主要通过高比例掺混(27%)利用,巴西燃料乙醇替代了该国50%的汽油。

欧盟早在1985年就开始使用乙醇含量为5%的车用乙醇汽油。2016年,欧盟生物燃料乙醇产量为409万吨。

2016年,全球燃料乙醇消费量为7 915万吨,年均增长7.3%。

(摘自中国化工信息2018年第9期)

抚顺石化成功开发超高开口低密聚乙烯新产品

6月7日,抚顺石化公司45万吨/年低密聚乙烯装置成功开发出超高开口膜料新产品F218W。经测试,该产品的薄膜表观性能好、表面光泽度高、膜泡稳定,各项数据全部达到指标,满足超高开口聚乙烯膜料产品性能要求,可以完全替代进口。

超高开口膜料树脂F218W为薄膜级,其爽滑剂和抗黏剂含量高,十分适合各类包装衬里、成衣袋和膜厚低至12微米的各类包装膜的生产,目前国内主要以进口为主,市场潜力巨大。

为使新产品开发能更好地满足市场需求,开发前,公司对下游市场进行了走访、调研,对价格趋势和市场动态进行对比分析,对市场中的产品进行大量研究,完成相关数据分析,为新产品的成功开发奠定了坚实的基础。试产中,这个公司对操作数据进行时时监控、调整,严密控制反应器温度、密度、反应活性等关键参数,最终稳定各项产品指标,新产品合格产出。

(摘自中国石油报第7112期)

内蒙古将建世界最大煤气化装置

日前,从宁波诺丁汉大学大规模水煤浆气化技术开发及示范项目组传出消息,该项目组将在内蒙古建一台世界单炉处理能力最大的气化炉,每天可清洁转化4 000吨煤炭,预计2021年建成投产。

据了解,该气化炉预计碳转化率可达98%、水蒸气分解率25%,在单炉规模大型化、系统运行性能指标、稳定性和可靠性等方面均达到世界领先水平,将作为我国大规模水煤浆气化技术开发及示范项目的示范工程。

据介绍,煤炭的大规模气化,将进一步提高中国高需求的合成天然气、电力以及大宗化学品(如尿素、甲醇、合成柴油等)的生产效率。从3 000吨级向4 000吨级的挺进是质的突破。2021年建成投产的内蒙古煤气化工厂将成为同行业中世界最大的生产合成气工厂。

(摘自石油和化工节能2018年第3期)

世界化学工业经营动向

世界化学工业迎来了好久不见的全球繁荣局面。各公司几乎都经历了原油价格低、结构调整落后、加速技术革新应对急速进入增长战略的局面。

美国化学工业出口坚挺、投资活跃。据美国化工联合会“2017年末化工现状与展望”,尽管2017年美国墨西哥湾遭超大型飓风破坏,美国化工生产(除医药品)仍比上年增长0.8%,预计2018年增长3.7%,2019年增长3.9%。美国经济持续景气,个人消费坚挺,制造业投资复苏,出口市场兴旺,还未见减速征兆。基础化学品产量涨落不明显,但随新装置投产,预计2018年将增长4.7%,2019年增长5.2%。2017年专用化学品部门增长3.0%,2018年增长2.3%,起拉动作用的是油田化学品、粘接剂、电子用化学品。吸收美国化学品增长的是以亚太地区和拉丁美洲为中心的出口市场。2017年化学品总出口金额1 270亿美元,比上年增长4.9%,进口960亿美元,增长2.8%。化学工业设备投资继续活跃,2017年达380亿美元,占制造业建设投资的一半。2010年以来项目累计投资预定达到1 850亿美元(其中62%是外资直接投资),完成或在建约占65%。随页岩革命的掀起,美国仍具有投资吸引力。

EU化工生产坚挺、瞄准技术革新。据欧洲化工联盟透露,2017年欧盟(EU)化工生产坚挺,比上年增长3%,预计2018年增长2%。消费基础设施以支持海上风电。

德国在海上风电增长方面领先于欧洲国家,尽管英国的海上风电装机容量更大。E.ON补充说,德国还引进了海上风力发电场新的钢基础,这些钢基础具有防腐蚀的新涂层,因此更加环保。E.ON公司补充说:“与传统发电相比,Arkona风电场每年可减少高达120×104t的二氧化碳排放量。这笔投资为14亿美元。”德国是欧洲的绿色经济体之一。E.ON表示,随着德国成为可再生能源发展的地区领导国,该国正在重塑其国内景观。Arkona项目是E.ON与挪威能源公司Statoil的合资项目。

(摘自中外能源2018年第5期)

美国可再生能源落后于中国,但油气将居世界领先地位

国际能源署(IEA)负责人表示,美国正在输掉与中国的可再生能源竞赛,但未来几年将成为无可争议的石油和天然气领先国。美国能源信息署(EIA)预计,2018年美国石油总产量将达到创纪录的1 000×104bbl/d。2017年美国电网新建公用事业规模发电装机的大约1/2来自可再生能源,其中大部分是在第四季度增加的。国际能源署负责人Fatih Birol告诉美国参议院,美国可再生能源的年增长率可能会从每年3.5%下降到2025年的2.5%。到2040年,美国可再生能源在全球电力系统中所占的份额将达到40%,所以需要维持与支持可再生能源的政策。

在美国放缓可再生能源发展步伐的同时,中国正在加快发展步伐。Birol证实说:“中国的清洁能源部署、技术出口和投资规模是支持全球低碳转型动力的关键决定因素。”到2040年,中国将占新增风电和太阳能发电装机容量的30%,占全球电动汽车投资的40%。Birol说,中国这个继美国之后的第二大经济体,其煤炭消费量仍然非常巨大,但5年前中国的煤炭消费量已经达到了峰值。

石油仍然是中国经济的中心,中国将在2040年之前超过美国成为能源最紧缺的经济体。那时美国的页岩油生产把美国推到化石燃料的领先地位。美国总统特朗普把煤炭和石油放在其能源政策的最前沿,制定出一个呈现美国能源统治地位的战略。美国前总统奥巴马撤出了一些海上勘探面积,现在特朗普政府经过考虑终止了40年的原油出口禁令,使比以往更多的美国石油进入市场。Birol表示,到2040年,美国的油气总产量将挑战大多数国家的历史产量。如果国际能源署的预测是准确的话,那么美国2010-2025年间的石油产量估计将达到创世界纪录的800×104bbl/d。他称,“这样,美国到2025年将占全球石油供应增长量的80%,并维持近期价格下行的压力。我们的预测显示,世界消费者还没有准备好像石油时代告别。”

(摘自中外能源2018年第5期)

长庆采油一厂中西结合巧治油井“衰老病”

“做好‘中医’精细注水和‘西医’措施挖潜两篇文章,有效延长了老油井自然递减周期。”6月22日,长庆油田采油一厂总地质师梅启亮说。

面对自然递减速度加快、挖潜难度与日俱增的生产现状,长庆采油一厂以降低递减率为主攻目标,分别在长2区块、长6区块和长10区块开展细致深入的注采调整措施。同时,坚持工艺地质一体化,优化储层改造方案,细化产建方案部署,充分发挥措施工艺主导作用,找准措施增油主攻方向,重点向王窑、杏北、杏南等潜力区块倾斜。

杏北作业区抓实精细注水,加快老井稳产、措施增产、重点工程施工等关键环节。技术人员针对生产中存在的问题井、躺井,准确把脉,分类开方,截至目前,实施油井措施17口,注水调整28井次,增油388吨。

杏南作业区加大措施挖潜力度,推广应用成熟工艺技术,紧盯递降较大的区块,全方位实施综合治理,以酸化解堵、封堵转向压裂等见效快的措施手段,酸化解堵7口井,增油37.44吨。

(摘自中国石油新闻中心2018-06-19)

川庆钻探:微生物处理微小功劳大

钻井固体废物无害化处理是石油行业面临的难题。在国外,利用微生物处理钻井固体废物的方法已推广,但国内鲜有实践。川庆钻探安检院经过近5年攻关,形成了一套适合川渝地区特征的新型钻井固体废物微生物处理技术。

目前,这项技术已在莲花000-X8井等十余口井成功运用,处理钻井固体废物余万立方米。经检测,经过微生物处理3个月后,固体废物中石油类物质降解率达90%以上,浸出液指标符合国家污水综合排放标准一级指标要求,处理混合物达到国家土壤GB15618-1995三级标准。相较常规固化处理方式,钻井固体废物微生物处理技术可缩短施工时间30%,降低成本20%。

钻井固体废物微生物处理技术根据钻井固体废物的性质研发,通过钻井固体废物培养筛选出适用的可降解菌种,将菌种加入待处理的钻井固体废物中,再将一定体积的普通土壤与之混合,利用微生物的代谢多样性,将钻井固体废物中的绝大多数有机物降解成简单的无机物甚至是二氧化碳和水,从而去除污染物,实现无害化处理钻井固体废物。此项技术已获得4项国家发明专利。

(摘自中国石油报第7116期)

哈工大油水分离技术取得进展

5月24日,哈尔滨工业大学发布消息,该校机电学院赵学增教授、潘昀路副教授团队在利用选择润湿性功能材料实现油水分离和液滴可控驱动方面取得新进展。研究成果发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。

潘昀路等人提出了一个制备超疏油超亲水涂层的高效方法,利用该涂层可实现油水分离、油中吸水和油滴的可控运输。同时他们提出的类混凝土结构大幅提高了涂层的机械强度。

该研究团队通过构造一种特殊的微纳复合结构,突破了传统表面能理论的限制,制备出一种完全不沾油却同时完全亲水的超浸润功能涂层。将这种涂层涂覆在网状基底上即可实现“阻油通水”式的油水分离,彻底解决了“阻水通油”式过滤存在的问题。

(摘自中国化工信息2018年第11期)

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