E&P 2015世界油气工程技术创新特别贡献奖揭晓

日前，美国《E&P》杂志评选出2015年度17项油气工程技术创新特别贡献奖。石油上游商业每个层面上的卓越成就在该奖中得到认同，每个奖项的获得者都引起了其所在领域的巨大变化，领域涉及提高勘探开发、地层评价、钻井、生产、完井、海上钻井平台、智能系统、修复、用水管理、水下系统、浮式系统、海上建造工程和HSE效率等方面。今年，服务公司和作业公司油气工业智慧的想法融入创新产品和技术中，被称为世界上概念、设计与应用领域的开创性成就。

1、钻头奖：斯伦贝谢公司 StingBlade锥形金刚石钻头
由斯伦贝谢史密斯（SmithBits）钻头公司推出的最新StingBlade锥形金刚石钻头，其显著特征是金刚石Stinger中心能更有效破裂钻头中心低速区域的岩石。工程师通过在整个StingBlade钻头切削面合理布局许多Stinger元素，显著提高了钻进进尺和机械钻速，以更好地实现刀面控制，产生了更高的造斜率，增强了钻头的稳定性。与传统聚晶金刚石复合片钻头（PDC）切削具相比，Stinger元素有更好的圆锥形状，能使高度集中的载荷更有效破裂高压强度地层，获得更大的岩屑，减少钻头的扭矩波动。StingerBlade钻头已经在14个国家进行了250次现场试验，平均提升机械钻速30%，增加钻头进尺55%。在澳大利亚西北部海域布劳斯盆地（BrowseBasin），作业穿过硬石灰岩夹层地层钻探12¼in垂直段，StingBlade钻头第一次以11m/hr（36ft/hr）速度钻探1,516m（4,972ft），与传统PDC钻头相比，机械钻速提高了57%；第二次StingBlade钻头在同样的钻深情况，机械钻速平均为16m/hr（52.5ft/hr）。

2、钻井液奖：哈里伯顿公司 SaltShield固井水泥浆体系
对于盐下地区的许多油藏来说，要开采该区的油藏需穿透2,000m（6,560ft）的盐层。该区钻井和固井面临严峻挑战，并存在对井下封井、井漏、套管破裂和损害层位封隔的威胁。哈里伯顿一组来自全球的科学家了解了由盐分化学反应和盐层热负荷和地质负荷造成水泥环破裂的原因。通过研究，科学家们实现了SaltShield的固井服务。尽管有12%的杂质，但SaltShield水泥已被证明可防止盐溶解，有助于避免冲蚀扩大的井段，实现致密层位封隔，减少造成套管破坏的非均匀载荷点。
北海南部的蔡希斯坦统（Zechstein）盆地具有蠕变盐岩，由于盐区塑性流动，蠕变盐岩诱导了来自岩土工程应力和地球化学应力的循环载荷，在盆地作业的两口井中的一口井投入生产后不久由于产出水量过多而失败。盐分缓慢且不均匀流到套管周围，其不稳定的外部载荷导致套管部分受损。运用哈里伯顿验证有限元分析模型来理解蔡希斯坦统（Zechstein）盆地盐区的塑性流动，为一口新井确定一个优化SaltShield固井水泥浆体系。一年多后开始生产，盐岩蠕变问题没有造成任何消极影响，油井仍继续生产。

3、钻井系统奖：斯伦贝谢公司 GeoSphere储层随钻测绘服务
斯伦贝谢公司GeoSphere储层绘图服务使用深部定向电磁测量，详细地标记了井筒超过30m（100ft）的地下岩层和流体接触。此储层测绘图比先前地层测绘服务的勘探深度增加了五倍。GeoSphere储层绘图服务架起了地震图像和近井地带岩石学构建绘图之间分辨率不足的桥梁，描绘了油藏边界和实时呈现结果的流体接触界面固有层的对比电阻率。GeoSphere储层绘图的优点是避免地质灾害和目标定位油藏甜点，随钻与采集数据结合更新3D油藏模型，有利于更好开发油田和制定生产决策。地质科学家也可利用GeoSphere图像校正地震图像的时深转换。GeoSphere储层绘图服务还能够与互补的随钻测井工具相结合，适用于任何类型的井。在巴西，壳牌钻探深水井的重要挑战是跨越两个断块的储集区带。目标是要控制井眼，将从下降断块转换到上升断块，两面生产同时穿透油藏甜点。以实时数据为基础，壳牌公司能够调整井眼轨迹成功钻探两个断块，并同时避免穿透非生产性区域。

4、勘探奖：斯伦贝谢公司 PETREL新用户体验
随着勘探行业转入到一个情景化驱动的数字阶段，基于工作流的用户体验变得越来越重要。Petrel内的新用户体验旨在影响石油公司的生产力，在开发阶段就已被斯伦贝谢40多个客户验证。它的一些优点包括逻辑接口配置、以客户为中心的环境，减少鼠标点击次数和注重解释及数据。它还为用户提供了跟踪和调查服务。用户可以在传统地震模拟工作流之间选择，或更专于地质和地球物理评价。新界面以微软Ribbon概念为基础，减少鼠标点击时间达35%，同时允许用户花费30%的时间与数据和工作流交互。客户可参考新的工作流作为步骤变更。在试验中，70%的客户有信心在三天之内使用新的界面。

5、浮式系统和钻井平台奖：ARCHER公司 EMERALD钻机
随着海上作业努力实现最小化成本和最大化生产，Archer的模块化钻井平台（MDR）即Emerald和Topaz，是高价固定式钻井平台的有效替代。尽管模块化钻井平台（MDR）的概念不是新的，但受环保问题制约和平台局限性，减少了其成功部署的机会，尤其是在恶劣环境条件下的机会。Archer坚信，通过现代技术的集成化调整模块化钻井平台系统，将能解决之前设置的局限性。关键的挑战包括减少现有模块的大小和重量，减少或消除大量操作人员及提高安装设备时效及操作效率。Archer建造了一座海上模块化钻井装置，完全符合挪威石油工业技术标准D-001（NORSOKD-001），并允许该装置在世界上最恶劣的环境条件中进行作业。
2012年，Emerald开始在新西兰海上作业，作为一个超级齿条齿轮传动装置将一种可靠的输送替代方法和最新的钻井技术相结合，安装在一个轻便、紧凑的模块组件中。它的多用途设计使其同样能够进行钻井、修井及打水泥塞弃井服务。该装置操作的灵活性和成本效益提供了更有效的海上钻井替代设备。该钻井平台最近在某客户的钻井项目中完成了一系列钻井工作，其第一口井深度达6,100m（20,000ft），第二口井提前八天完成，第四口井比客户的预期时间提前了30天完成。

6、地层评价奖：哈里伯顿公司 CoreVault流体岩石采样系统
CoreVault系统将结合流体取样与岩心采样相结合，能使流体从低渗透储层中在取心过程中未逸散而获得。该系统为非常规储集岩的油气含量提供更精准的体积快照。在过去，50%~70%的碳氢化合物随岩心减压逸散。作业者必须在构建它们的模型时估计这种液体损失。通过在样品内保存100%的液体，CoreVault系统有助于提高对油气潜在产量的了解，从而显著提高地质储量估算的精准度。美国俄亥俄州、西维吉尼亚州某作业者采用了该系统进行岩心取样。其结果显示，油气地质储量比先前估计的储量要多得多。该系统在五口井中得到了应用，采集到150个岩心样本，每次能够获得多达10个岩心。与从模型中获得的每吨2.2cu.m（78.2cf）的估算量值相比，CoreVault系统显示油气含量均为每吨5.6cu.m（196.2cf），是预期量的2.5倍。该系统多次取样更具有针对性，能使完井效率更好，并提供最能盈利生产层的更优信息。

7、HSE奖：哈里伯顿公司 环保型油燃器
哈里伯顿开发了环保型的油燃器（EDB），重新定义油燃器能做什么以及油气行业期望从中得到什么。传统油燃器可以处理井稳态操作。如果达到预期的流速，油燃器全烧通常能达到预期结果，但没有调整流动状态或控制流瞬变如增加流速的空间。EDB有一个独特的喷嘴设计，其结合气动活塞与阀能实时控制每个喷嘴的功能定位，允许作业者保持油燃器内的合理操作。当喷嘴关闭时，油流产生于雾化室的入口，气流相应地减少。EDB允许所有残余油雾化和有效燃烧。EDB在巴西海上第一次操作过程中，通过各种不同天气、井和流动条件，其流动超过6,700bbl，消除了69.48l（18.35gal）副产品。

8、水力压裂/完井奖：哈里伯顿公司 AccessFracIntraCycl增产服务
当更多的增产区域划分和支撑剂增强有助于提高生产力时，这也能导致典型的多级完井设计的经济性下降。哈里伯顿的AccessFracIntraCycle增产服务旨在通过提供多循环油层压裂方法，解决这些问题。通过使用优化泵送计划表和转移间隔器分离多个支撑剂循环，该服务为单级配置、集群间距、材料体积和支撑剂量的复合作用提供了一种解决方案，显示技术效果、经济效益良好。在巴肯（Bakken）完井中，AccessFrac服务在plug-and-perf完井中创下新的记录。

9、水力压裂奖：PackersPlus能源服务公司 Inferno完井系统
地热能是环保发电主要可再生能源之一。钻探和开采技术的最新改进使得地下深处热资源所在区域构建地热发电厂。这些开发显示井下条件和储层特征具有挑战性，还有由高容量热水流量造成的特殊问题。Inferno完井系统由Geodynamics所需的抵御极端恶劣环境条件的完井工具研发而来，专注于增强型地热。PackersPlus设计和测试采油封隔器、衬管悬挂器、可回收的抛光座圈、密封组件、锚锁销和7in.浮动设备和95/8in套管，可以抵御井下315℃温度和10,000psi压力。石油天然气完井限制更深目标层和更热地层推动，所以Inferno工具也可应用于多级水力压裂当中。

10、智能系统和组件奖：中国石油集团 智能司钻指示器
SDI一般来说，司钻将钻井参数应用于钻头，如钻压（WOB）和转速，根据它们的以往经验或钻井计划中指定的参考参数，无论钻探得是什么地层，都可使这些参数在长井段中保持不变。然而，地层岩性和井眼结构在钻井过程中会发生变化，保持稳定的钻井参数驱动钻头会造成岩石切削过程不足或过度，导致切削效率降低，如钻头泥包液压不足或过度影响破坏切削。中石油研发的实时钻井导航仪，被称为SmartDrillerIndicator（SDI），其可识别钻压、转速和泥浆流速，足以破岩，实现更高的钻速（ROP）和更长的钻头行程。通过密闭系统解决方案，优化的钻井参数得到计算和更新，该方案被称为NAVO，可监测机械钻速（ROP）和钻头的能量输入。此外，NAVO集成一种实时钻柱振动评价模型，来确定钻头回跳的结构、旋转和粘滑，由此，优选钻井参数可以将钻柱振动降到最小，机械钻速达到最大化。NAVO在中国的20多口井中得到了应用，进尺9,144m（30,000ft），机械钻速提高了20%~54%，相比常规钻井系统，延长了钻头使用寿命，为客户节省了钻井时间和费用。

11、智能系统和组件奖：国民油井公司 钻井自动化系统和优化服务
美国国民油井华高公司（NOV）的钻井自动化系统和优化服务为钻井队提供了一个工具包。该工具包具有更精准的控制系统，可提高实时决策能力，增强分析能力。其主要由五大部分组成：高频井下数据采集工具、IntelliServ高速遥测网络、钻井应用程序和软件、优化人员系统、可视化和信息报告。该系统创造了几个油气工业之首：世界首个滑动钻进闭环控制；世界首个高速勘测，工具面每两秒更新；世界首个高速实时钻井动力学振动数据与实时环空压力测定井下钻具组合和井下仪器串位置。
该系统在美国伊格福特（EagleFord）页岩区10口井项目的两个阶段得到了应用。第一阶段，井1至井4无连接管钻探，但井下传感器包建立统计相关的基准；第二阶段，井5至井10采用完整系统进行钻井。由于该项目是已确定产地，预计客户从开钻到钻至总井深的时间可减少10%。最终，客户从开钻到总井深的时间降低了43%，并节约超过80,0000美元的作业成本。

12、智能系统组件奖：马来西亚国家石油公司 SmartCen计量监测系统
SmartCen系统是为输油监测和计量分配设计的监测控制系统。该系统的功能包括监测控制、报告、记录、资产管理、警报和趋势分析。此外，它还具有输油监测的先进功能，如虚拟流量计算、集成验证、测量不准管理、在线不确定性计算和计量诊断功能。SmartCen采用各种国际测量标准模块可确保输油监测计量计算的测量完整性。实时验证保证作业者的计算精度达到最高水平，并同时快速检测异常。实时验证能最大幅度减少人为错误，从而增强完整性。SmartCen的主要功能之一为测量不准管理，如果发生测量不准如装置失效，能使系统计算替换计划报告。由于Smart-Cen系统至少每隔五分钟整合一次关键数据，可根据可用优化数据纠正重新计算的报告。SmartCen可以部署在未开发油田和废弃油田设施中，可以解决现有常规计算系统产生的问题

13、IOR/EOR/补救奖：贝克休斯公司 CENesisCurveESP系统
非常规油气井在钻井生产活动中经历了一次繁荣。由于这些井通常是水平钻探，所以水平横向长度可以超过垂直深度。这些非常规油气井中到达生产层所需的开钻点及半径差异很大。这些钻井实践产生的一个问题是限制了潜油电泵（ESP）系统的安装。油井曲线区段中严格的造斜率可以确保潜油电泵（ESP）在尽可能埋深中安全安装。因为行业指南未建议安装ESP系统通过大于6°/30米（100英尺）的造斜率，该系统通常放置在井筒的垂直部分，这可能会影响生产。贝克休斯的CENesisCurve极小转弯半径ESP系统克服了上述挑战，允许作业者安装ESP系统接近油层，实现生产和采收率最大化。ESP系统组件之间连接的新设计使得该系统可靠通过大于15°/30m的造斜率。在安装过程中，系统组件连接上的机械压力可以使它们成为系统最脆弱部分。CENesisCurve螺纹连接能够承受大于标准螺栓法兰设计的机械应力，将影响可靠性的问题降到最小。这种创新的系统可以减少钻井时间，它的螺纹连接有助于避免活节螺栓或井下工具在安装过程中带来的风险。

14、海上设施建造&退役奖：威德福公司 Rig-Free轻型牵引举升装置
威德福提供的创新Rig-Free技术，特别是Rig-Free轻型牵引举升装置（PJU），可以在很大程度上提高效率，并限制干预成本与放弃操作。Rig-Free装置消除了海上干预和放弃活动利用高成本自升式平台和修井设备的需要，特别适合于结构能力下，降低平台上导线连线和空间受限情况。该装置的升降系统、伸缩式井架和驱动水龙头在13.4m（44-ft）增量中提供35,000lb牵引能力，在1.5m（5ft）增量中举升能力为1MMlb。Rig-Free轻型PJU也具有高度机动性和适应性。主要作业者正在实施墨西哥湾六口井的废弃项目。有限区域可用于牵引和举升操作、管道、海底岩屑和不同桩靴基础模式是自升式钻井平台存在的潜在问题。威德福团队建议使用Rig-Free轻型PJU。该项目由切削和牵引各种管件组成，深度达2,135米（7,000英尺）。该装置对平台式起重机的依赖较小，所以作业者能够同步连续油管操作。该项目可在1,545小时内完成，包括转移、遣散和其他操作。威德福服务相关的非生产性时间只有11个小时，不到总时间的1%。

15、陆上钻机奖：哈里伯顿公司 浮力辅助下套管设备
北美页岩革命证明井工厂和大位移水平井带来了更优的成本效率和更好的生产效果。大位移水平井能够接受套管下入，然而井眼轨道会引起超过钻机大钩悬重的摩擦力和摩阻力或是套管弯曲承载力，阻止了套管到达预定深度。套管浮选方法包括在俘获空气或套管柱下端的氢气体，有助于支撑套管柱的重量，以至于其不完全停留水平井段中的井筒上，因而减少套管的摩阻。在页岩钻井中下入套管时，虽然大钩载荷不是主要关心的问题，但套管弯曲仍是关键问题。
尺寸更小的套管易于在水平井中弯曲，促使套管未达到几百英尺或数千英尺的预定深度。哈里伯顿的浮力辅助套管设备（BuoyancyAssistedCasingEquipment，BACE）可以帮助减少井眼轨道所需的下钻力，减轻引起套管弯曲的摩阻力。采用浮力辅助套管设备装配，单一设备安装可以同时用于泵油管路和泥浆池回油管路。单一组装有助于改进操作，涉及测定相当于浮力室容积和泥浆容积的位移。浮力辅助套管设备装配抽空过程在45分钟，比常规抽空方法的效率提高了85%。

16、水下生产系统奖：威德福公司 RedEye®水下含水计量仪
水含量测定和水深跟踪对海上作业至关重要。许多水下油井只采集流动和含水率信息，而多口井的生产流体常常混合在一起。这不能准确监测单井的含水率。威德福RedEye水下含水计量仪是一种探测型传感器，为作业者提供了一种井场监控工具。该工具能使作业者清楚地知道，产水什么时候开始、水流产自哪里及水合物抑制剂含量的范围。这些信息能使作业者更精准地追踪产出水动态，从而优化流动安全保障和油藏管理。
RedEye水下含水计量仪能够安装在水下采油系统任何位置上，可在三相流中进行操作。它是首个能够在线测量多相流含水率的独立水下测量仪。同时，它还是第一个水下传感器可监测气井中早期的含水率。该含水计量仪以最小功率要求能帮助作业者追踪每口井的产水量，额定值为15,000psi，适于3,048m（10,000ft）的水深。该工具也能应用于各种类型的水下生产系统，包括高温高压井在内。

17、水管理奖：斯伦贝谢公司 EPCONDual紧凑浮选装置
采出水是石油天然气生产中最大废物流。优化采出水处理解决方案，更大的处理容量性能，对可接受处理法规，和保持所需的采油速率变得非常必要。新建海上生产设施尤其需要一个采出水工艺解决方案，以满足油采出的最高标准，同时将作业者干预需求降到最小。斯伦贝谢EPCONDual紧凑浮选装置（CFU）技术引入合乎标准的内部设计，吸收二次分离阶段中的残余浮选气体，提高油包水去除效率而使完全脱气净化水流出。在陆上可控环境中进行试验测试，与常规技术相比，该技术的油采收率大于75%。由于紧凑的简化设计，该系统优化水处理达50%，节省钻井时间并简化操作。一个单压EPCON双CFU可以适应的流速范围为500bbl/d~150,000bbl/d。挪威国家石油公司已将该技术应用于挪威北海领域，测量后处理流出油的浓度为10ppm，相比处理前的25ppm降低了15ppm。研究结果显示，该技术的分离效果比常规技术要好27%。