李中牽頭的“海上油氣井在線監(jiān)控關鍵技術研究”近日通過驗收，成果獲得專家組高度肯定。1000多個日夜的鏖戰(zhàn)終于有了階段性成果。

從無到有，李中團隊系統(tǒng)構建海上油井高精度、高密度、多維度一體化監(jiān)測和控制理論體系，提出自主的測量、傳輸、控制一體化解決方案，打通海上智慧油田的“信息大動脈”。

回首3年多的攻關路，李中在接受科技日報記者采訪時感慨：“創(chuàng)新就是解決一個又一個問題，不斷‘升級打怪’的過程。”

找到給油井“號脈”的良方

打造一個智慧油井，是在一線工作27年的海洋石油開發(fā)“老兵”李中的夙愿。

“來到中海油研究總院后，我在調(diào)研中詳細摸了摸底，發(fā)現(xiàn)我們團隊在數(shù)字化、智能化方面的基礎很好，就下定決心去做這件事。”李中回憶。

這也確是一件不得不做的事。

如今，油氣開發(fā)的“甜點”越來越少，剩下的多是“殘渣”，如何千方百計提質(zhì)增效，實現(xiàn)精細化管理，盡可能將這些“殘渣”吃干凈，是擺在油氣開發(fā)者面前的課題。“對于我們這樣一個石油資源貧乏的國家來說，更是如此。”李中說。萬事開頭難。

智能化的基礎是數(shù)據(jù)。海上智慧油田的建設，需要豐富的井下監(jiān)測數(shù)據(jù)作為支撐。獲取井下數(shù)據(jù)的技術開發(fā)成為研究團隊的第一道難關。

眾所周知，海上油氣田開發(fā)最大的痛點是作業(yè)成本太高“我們不可能像陸上油田開發(fā)那樣，頻繁測井測試作業(yè)，太費錢了。”李中說。

如何充分利用現(xiàn)有的井筒條件，獲取盡可能多的油氣藏數(shù)據(jù)?井下監(jiān)測就像是一位“老中醫(yī)”給油藏和井筒“號脈”，脈要號得準，監(jiān)測工具的精度和可靠性是關鍵。

“最開始我們采用的是單點電子式溫度壓力計，但它們的可靠性在高溫高壓下迅速降低，往往不到一年就壞了，而且無法實現(xiàn)多點監(jiān)測。”中海油研究總院鉆井工程師李夢博說。

研究團隊將視線轉(zhuǎn)移到光纖監(jiān)測技術。光纖技術確實可實現(xiàn)多點分布式監(jiān)測，但對于海上油田井下監(jiān)測來說，它的精度又過低。

怎么辦?從基層油田一路走來的李中有股死磕到底的韌勁兒。此前，他就是靠著這股勁，帶領團隊攻克多項關鍵核心技術，叩開了南海油氣寶藏的大門。

光纖監(jiān)測在國內(nèi)橋梁隧道已有較多應用，為什么在油井中應用得不太好?帶著這個問題，李中和團隊走遍了大江南北。

向?qū)＜艺埥坦饫w傳感的機理、到光纖制棒企業(yè)了解光纖拉絲制備的工藝、赴光纜成纜廠家調(diào)研光纜制纜的工序、去南海西江油田了解國外公司井下監(jiān)測控制產(chǎn)品的使用情況……最終，研究團隊提出飛秒陣列光纖光柵監(jiān)測的思路，這在油井監(jiān)測領域是首次。

歷時一年半，研究團隊拿出可行性方案，立項順利通過。

給光纖“穿上防護服”

方案確定后，研究團隊迅速搭建了井下油氣水環(huán)境和高溫高壓條件的測試裝置。

“初期的測試結(jié)果給了我們當頭一棒。”李中說，按照常規(guī)的光纖裸纖測試，無法適應井下高溫環(huán)境，幾個小時后損耗迅速達到飽和，根本無法在油井中長期使用。

油井光纖通常有光纖涂層和光纜結(jié)構的保護，僅對裸纖測試無法準確模擬光纜在井下環(huán)境工作的實際情況，需要給光纖“穿上防護服”后再進行測試。

“必須迅速調(diào)整方案，國外和陸上的經(jīng)驗都可以借鑒，但我們還是要走出適合中國海上油田的自主創(chuàng)新之路。”李中說。他鼓勵團隊開拓思路，大膽設想。

他在調(diào)研的時候，讓各個支部“亮家底”，談想法，調(diào)動整個團隊的積極性。在集思廣益后，研究團隊開始了新一輪的分析、測試、改進，挑選各種纖芯、涂層、纜皮材料，分析不同的光柵指標對傳感的影響。

在上千組實驗和測試后，他們終于找到適合井下特殊環(huán)境的光纖“防護服”，完成了海上油井高精度、高密度通感一體的光纖監(jiān)測系統(tǒng)方案和工程樣機，實現(xiàn)了高精度分布式溫度、壓力、聲波監(jiān)測，建立了油井光纜可靠性的評價體系和評價標準，填補了海上油井監(jiān)測的空白。

目前，這套監(jiān)測系統(tǒng)已在山西臨興氣田應用，為油田的生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化提供大量的數(shù)據(jù)支撐。

遙控井下“水龍頭”

數(shù)據(jù)有了，如何根據(jù)數(shù)據(jù)控制現(xiàn)場作業(yè)?

“井下智能滑套是一個關鍵部件。”中海油研究總院完井工程師盛磊祥說，智能滑套可在不動管柱的條件下實現(xiàn)遠程控制，是構建海上智慧油田閉環(huán)的最后一個環(huán)節(jié)。

石油和水相伴相生。在一個油層中，水的黏度低于油的黏度，流動速度快，一旦井筒見水，那么開采出來的大部分就是水。此前遇到這種情況時，通常需要停產(chǎn)檢修，把水的出口堵死，才能保證采油作業(yè)繼續(xù)順利進行。

而智能滑套相當于一個“水龍頭”。一旦它監(jiān)測到油層某個位置見水或有見水的趨勢，就可以擰轉(zhuǎn)這個位置的“水龍頭”，讓其減小水的流出，促進油層其他位置原油的流動。但其難點在于如何簡單可靠地控制智能滑套。

“我們考慮過電力控制的方案，但電子元器件在高溫高壓條件下可靠性會迅速降低，現(xiàn)階段電控不適合用于井下的永久監(jiān)控，但是常規(guī)液控方案對于多層控制需要下入多條液控管線，也不利于現(xiàn)場作業(yè)。”李中提出，還是把研究方向定在可靠性更高的液壓控制，“可以考慮用1條液壓管線，實現(xiàn)井下多儲層的注采在線智能調(diào)控”。

一條液壓管線實現(xiàn)井下多層控制?這又是一個沒有人嘗試過的方案，這個方案集成了液壓的可靠性優(yōu)勢和更為簡單的管柱結(jié)構。

經(jīng)過數(shù)次方案優(yōu)化，最終的智能滑套產(chǎn)品在陸上成功進行入井測試。目前，智能滑套已用于中海油多個油田，削減了用鉆井船修井導致的高昂作業(yè)費用，為生產(chǎn)動態(tài)優(yōu)化和油藏精細化管理提供支撐。

沒有停歇，李中立刻帶領團隊開展二期的項目籌備和方案制定。“項目的驗收只是萬里長征的第一步，我們要不斷總結(jié)完善，加大推廣應用力度，讓海上智慧油田的‘信息大動脈’更暢通，給出海洋油氣開發(fā)增儲上產(chǎn)的‘良方’。”