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1.储集层
储集层在地壳中分布广泛且集中,成为储集层包括两个条件,一是必须具有大量的孔隙,能够有效地容纳流体;二是必须能够使流体在储集层中流动,同时具备过滤流体和渗透流体的能力。储集层主要包括碎屑岩类、碳酸盐岩类、火山岩、变质岩、泥岩等。
(1)碎屑岩储集层碎屑岩储集层由砂岩和砾岩构成。目前地质界发现的最重要的储集层是碎屑岩储集层,目前发现的新生代陆相盆地、中生代陆相盆地大多属于碎屑岩油气储集层。
(2)碳酸盐岩储集层碳酸盐岩的主要成分为:石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩等。碳酸盐储集层主要分为孔隙、溶洞和裂缝。孔隙近乎等轴状,主要是指颗粒间形状细小的空隙;溶洞是孔隙经过溶解后扩大后的结果。孔隙和溶洞又可统称为孔洞。孔洞一方面可以起到油气储集的效果,另一方面也作为流体的通道存在。裂缝就是伸长的储集孔隙,能够储集一定数量的油气,起到流体通道的作用。
2.盖层
盖层指的是防止油气上溢并封隔储集层的岩层,能够及时阻碍油气溢散。储集层周围的盖层的好坏也可以影响储集层的保持时间和聚集效率,盖层的分布范围和发育层位直接影响到油气田的位置和区域。所以,对盖层的勘察也是石油勘探的重要依据。盖层岩石主要包括盐岩、泥页岩、致密灰岩以及膏岩等,其主要特征就是孔隙度极低,对于流体的渗透有明显的抑制作用。
二、区域特征分析
常规油气田的地质类型区域特征
(1)特提斯构造区域从气候学和地质学角度分析,地球的南北回归线之间的气温、雨水等条件比较适宜生物的繁衍生息,大量的生物繁衍,有机质丰富,随着时间的流逝发育成为烃源岩。在历史演进的过程中,古特提斯洋发生了大规模的海陆更替,以热带气候为代表的非洲地带富含有机质,在经过地壳运动后在地下形成了烃源岩。海相油气泾原岩是在陆棚即斜坡相、台内凹陷等;而陆相石油和天然气的气烃源岩主要分布在内陆湖盆区等低凹的地区。在特提斯构造区域发现了许多的大型的油田,由此不难总结出能产生大型油气田的地质类型及其区域的特征。
(2)大陆边缘区域大陆的边缘因为地壳的运动,形成了成藏的绝佳条件。地壳的运动导致了膏盐层的发育,形成了储盖层的组合。有些大陆的裂解之后,逐渐发育成为富油气区。在对深水中的沙砾碎屑结构的研究发现,砂质碎屑流比浊流沉积形成的砂体范围更大、分布更广。
(3)克拉通正向构造区域克拉通大型正向构造是长期发育的古代隆起,其圈闭和构造发育较早,持续接受烃类供给,使得后期成为烃类聚集的指向区域,从而构成了生烃排聚和圈闭组合。此外,由于大型的古隆起具有特殊地形地貌,同时还能够为地层尖灭带和浅水高能沉积相带的发育提供有利条件。通过后期暴露遭受剥蚀和淋滤等沉积和成作用的控制进而形成了优质储集层的发育和分布。
三、非常规油田区域特征
在石油勘探的过程中,需要对不同的岩层的电磁层析成像声波进行准确的分析,将分析结果作为石油勘探中图像重构的主要依据。重构结果的好坏直接影响到后续的工作:其详细原理如下:
1)针对所有的石油勘探中电磁层析成像信号进行信号分解,可以获取信号波变换值x(n,p)。
2)通过运算获取电磁层析成像信号分解尺度S(n,p),根据下述公式可以计算上述成像信号分解结果的关联性:
3)针对所有的电磁层析成像信号分解结果进行归一化变换,能够得到下述结果PS(n,p)=S(n,p)•Qx(n)Qs(n槡),q=1,2,…,q(1)在上述公式中,Qx(n)=∑px(n,p)2QS(n)=∑pS(n,p)2
4)将PS(n,p)与x(n,p)的绝对值进行比较,假设|Ps(n,p)||x(n,p)|,则可以判断该位置的信号变换值是由初始的电磁层析成像信号中分离出来的,此时,需要将x(n,p)赋予xg(n,p),同时将S(n,p)置零。否则,需要保留x(n,p)的初始值。
5)根据上面的阐述能够得知,x(n,p)都是由电磁层析成像信号中的声波引起的,则Qx(n)/(M-1槡)是信号变换尺度上对声波的均方差进行估计的结果。利用下述公式可以计算声波无偏差估计结果μ=Qx(n)/(M-1槡)ζn(2)将上述无偏差估计结果与阈值进行对比,假设大于阈值,则返回步骤(2)继续执行,否则,结束迭代处理。6)根据xg(n,p)进行电磁层析成像信号声波的信号逆变换处理。假设μ>1,能够得到sin(μ-1)>0,假设μ1,能够得到sin(μ-1)0。根据上述特性,可以得到最理想的估计结果如下所述dd+sin[β(μ-1)](3)在上述公式中,β能够用来描述石油勘探中电磁层析成像信号步长调整因子。在第一次迭代处理的过程中,设置d的取值是1,假设μ1,则可以得知sin(μ-1)0,能够利用上述公式进行迭代处理,不断缩小d的取值,并且用该取值乘以对应的关联性系数,减少抽取样本的数目,直至μ的取值趋近于1。假设μ>1,则可以得知sin(μ-1)>0,根据上述公式进行迭代处理,d的取值将不断增大,将该取值乘以关联性系数,可以增加样本的数量,减少声波过滤的误差,直至μ的取值趋近于1。根据上面的阐述能够得知,假设在石油勘探电磁层析成像复杂结构声波过滤过程中,信号系数方差与声波的方差相等,则能够得到理想的声波过滤效果。在过滤过程中,为了保证声波过滤过程的稳定性和提高过滤时的收敛速度,需要将调整因子引入到过滤的过程中,假设该调整因子的取值比较大,则收敛速度得到大幅度提升,但是过滤的效果比较差,反之,收敛速度虽然会降低,但是过滤的效果更佳理想。根据上述内容,能够得到调整因子计算公式如下所述ζn2=ζ2×i0*i1*…*ik-2*hk-12(4)根据上面阐述的方法,能够得到电磁层析成像声波过滤时的调整因子,完成声波过滤,得到高质量的成像信号,实现石油勘探中的电磁层析成像声波过滤。但是,通过声波对石油岩层进行勘探形成稳定图像一直存在一个难题,石油区域的岩层结构复杂,电磁层析成像技术在复杂的岩石结构中会产生声波图像变异,形成图像干扰。传统的石油勘探电磁层析成像技术在这种干扰下,正常电磁层析成像会造成干扰损失,影响成像效果。
2成像信号中声波过滤优化方法理论
利用传统算法进行石油勘探中电磁层析成像中声波过滤,假设勘探目标的岩层过于复杂,将导致成像信号中掺杂大量的声波,对成像信号造成干扰。为此,提出基于加权小波分析算法的石油勘探中电磁层析成像复杂结构声波过滤方法。
2.1计算成像信号的权重
针对石油勘探过程中采集的电磁层析成像信号,能够得到对应的非线性方程如下所述yl=gl(yl-1,xl-1)zl=il(yl,wl{)(5)在上述公式中,wl能够用来描述电磁层析成像信号概率密度函数。对上述成像信号中的声波进行过滤的详细流程如下所述
1)对成像信号进行初始化处理,在l=0时,需要使样本符合yj0~Q(y0)分布。
2)在l=1,2,…,U时,需要选择一组成像信号作为样本。
3)根据随机向量计算对应的权重,随机向量是wj,j=1,2,…,P。4)利用下述公式,对电磁层析成像信号进行更新处理p(yl|Zl)≈∑Pj=1wjlε(yl-yjl)j=1,2,…,P(6)在上述公式中,ε(•)是狄拉克函数。
2.2实现成像信号重构
现阶段,小波分析方法已经应用到各种不同的行业中,发挥着越来越重要的作用。将加权方法与小波分析方法相结合,能够完成成像信号声波的过滤。利用下述公式能够进行小波变换处理XUg(b,c)=1槡|b|∫-g(y)ζ*(y)dy=g,ζb,{}cζb,c(y)=1槡|b|ζ(y-cb)b,c∈S,b≠{0(7)在上述公式中,ζb,c(y)能够用来描述小波母函数,b能够用来描述尺度变换算子,c能够用来描述成像信号采样时间。石油勘探中电磁层析成像信号的时间与对应的位置关系密切,ζ*(u)能够用来描述ζ(u)的共轭函数。利用下述公式能够对石油勘探中电磁层析成像信号进行离散变换处理2k2ζ(2ky-l)(8)即:b=12kc=l2{k利用下述公式能够进行石油勘探中电磁层析成像信号分解处理dk,l=∑ni(n-2l)dk-1,nek,l=∑nh(n-2l)dk-1,{n(9)其中,n=0,1,2,…,P-1。利用下述公式,能够对所有的成像信号分解因子进行重构处理:dk,n=∑ldk+1,li(n-2l)+∑lek+1,lh(n-2l)(10)根据上面阐述的方法,能够进行成像信号声波过滤,获取清晰的石油勘探中电磁层析成像信号。
3实验结果分析
为了验证基于加权小波分析算法的石油勘探中电磁层析成像复杂结构声波过滤方法的有效性,需要进行一次实验。在实验的过程中,以岩层回波电磁信号为基础,采集的电磁波成像信号。利用传统算法进行电磁层析成像信息采集,得到的信号成像采集结果能够用图2表示。利用改进算法进行成像信号声波过滤,得到的成像信息采集结果能够用图3表示。根据上述两帧图像能够得知,利用改进算法进行成像信号声波过滤,获取的结果与实际情况更加接近,极大的提高了成像信号过滤结果的真实度。将上述实验数据进行整理分析,能够得到不同算法获取的成像信号真实度对比结果如下所述:根据上述两个表中的数据可以得知,利用改进算法进行石油勘探中电磁层析成像信号声波过滤,极大的提高了成像信号的真实度,降低了成像信号中的信噪比。
4结论
近年来由于科技水平的不断进步,许多智能化的科技工具也逐渐走进了石油地质勘探的工作中来。首先,在钻井的工作中,我国在不断的实地考察和研究之后采用了欠平衡钻井技术,这种技术十分先进,在使用的过程中能够尽可能的降低钻井工作对于底层的伤害。其次,在测井技术方面,我国也跟随着时代的脚步发展不断的利用计算机技术来使得测井技术更加的先进,发展的更加快速,测量出的物理参数等有效数据也更加的准确和精细。不仅如此,我国许多石油企业还不断的研发适合自己企业发展的新的测井技术,许多先进的测井技术在石油地质勘探工作中都得到了很好的利用。最后,我国的石油开发研究在物探方面也在进行着不断的努力,因为物探技术在石油开发中所占有的不可或缺的位置,相关的研究人员在物探技术的原有基础上增加了许多新的科技元素,比如说不断的实现完善的可视化钻井过程,让钻井过程更加的安全,同时也是钻井的仅占更加直观,有助于更好更快的完成钻井任务。
2石油地质勘探工作的创新
由于石油资源在很大程度上决定着我国的国民经济发展走向,所以,石油相关的问题一直是我国不断研究的难题,无论是石油开发工作,还是对石油资源的保障工作,都越来越难以进行。如果想要让我过的经济水平保持在良好水平不切不断的向上发展,那么,保证石油资源的开采顺利,资源充沛是十分重要的基础条件之一,而若是想在如今艰难的形势之下依旧保证好石油资源的安全,那么,跟进时代步伐,不断进行石油地质勘探工作的创新,寻找石油地质勘探的崭新途径,是当今背景下必须实施的重要举措。
2.1多方面、综合性发展
由于经济发展和自然环境等多方面因素,石油勘探工作越来越难以开展,无论是在地形崎岖复杂的山地中,还是在一望无垠的黄土塬上,进行石油勘探的客观难度都是十分巨大的,所以,物探工作,一直是石油勘探工作中十分难以进行的一项工作。基于这样的工作难点,我国的石油物探技术可以进行多方面的综合改进,不断的以科学技术为基准进行创新,比如将二维至四维的技术加以融合,相互配合,一起制定出一套最符合实际情况的物探发展路线。并且,不断的实现工程一体化,加强石油勘探工作效率,使整个石油勘探过程更加的流畅。
2.2利用科技作为技术依托进行创新
随着科学技术的不断发展和计算机在石油地质勘探乃至后续的整个工作进程中充当着不可或缺的角色,我国的石油工作进行的无疑更加的顺利。发展的势头也更加良好。在石油地质勘探中,应该善于利用科技作为技术依托进行相关的创新工作,比如说,可以利用计算机仿真技术,对三维地震、油藏、盆地等进行模拟。还可以使用3G技术,从生产管理到石油勘探设计进行一个全方位、多角度的整体模拟观察,实现石油勘探在质量上的飞跃。同时,含油气系统的作用也应该得到应有的发挥,将传统逐个进行研究的状态进行改变,将整个石油开发工作中的各个环节有记得联系在一起,是工作的整体性更强,体系更加科学,理论更加完整,运行起来目的更加明确。
2.3可膨胀套管技术的应用
因为在幽静之中,油井口到油层的大小是不相同的,而下去探测的套管粗细却是无法变化的,这就导致套管在井下作业的时候无法进行变化从而影响勘探的效率。为了不让勘探的效率被井口的大小所影响,套管能够更快的到达目的层,有研究中心就研究出了创新型的套管技术---可膨胀套管技术。这种可膨胀套管技术主要采用封割管作为主要材料,使得套管在下到油井之后可以膨胀到原本的两倍之大,对于石油勘探工作有着更加明显的辅助作用,并且能够使石油勘探的资金成本明显降低,十分具有实用价值。到目前为止,这种可膨胀套管技术,已经被越来越多的油田企业使用,相信这样具有科技水平和创新思维的新型技术,能够在未来的石油地质勘探中,发挥越来越重要的作用。
3我国石油勘探技术的发展策略
总结我国石油地质勘探工作过去的经验和教训,结合当今我国石油地质勘探工作的发展情况和尚未解决的问题,我们不难得出,我国的石油开发工作需要不断的丰富理论,找准方法,进行科技创新的结论。石油开发工作的重要性不言而喻,而石油勘探技术的发展也是保证我国经济发展的重要支柱,在今后的日子里,相关的研究人员一定要以石油地质勘探工作中经常出现的问题作为改良材料,利用不断丰富起来的地质理论知识结合高水平、高素质的相关技术人员的精良技术,不断的寻找适合不同情况下石油地质勘探的工作方法,不断的研发出能够使石油地质勘探工作更加具有高效率的勘探技术。在未来的日子里,我们一定要不断的补充和发展以下石油地质勘探技术。
3.1含油气系统模拟技术的发展
为了更加直观具体的观察到油气的分布状态等资料,利用尤其系统知识和三维可视技术为基础依托进行整个过程的模拟,是石油开发工作中十分重要的一个环节。含油气系统模拟技术实用性十分强,对于石油地质勘探工作的帮助也十分大,所以,进行对于含油气系统模拟技术的改良和创新是十分有必要的。在将来对于含油气系统模拟技术的改良和创新上,相关的技术人员们一定要秉承着数值模拟与实验有机结合的理念,不断的进行研发,使整个模拟技术过程更加的具有技术水平,可以发挥的作用更加的强大。
3.2评价决策系统的发展
纵观国际上的大型石油企业,在经过不断的沉淀和总结之后,基本上都有着较为完备的评价决策系统,在这个系统的指引之下,可以更好的在同类企业中发展,具有更强的竞争力。在这一点上,我国的石油企业可以向这些国外的大企业进行学习,建立起勘探目标与资源一体化的评价技术,从而更好的在竞争激烈的石油市场之中谋求一个长远而又持久的发展,并且不断的促进经济的发展和市场的稳定。
3.3层序地层学分析技术的发展
在现代社会,石油资源的商业化,是历史发展下的必然现象,所以,在进行石油开发的相关工作的同时,石油企业必须将石油开发工作和商业应用工作结合到一起,利用最为科学合理的方式,使石油开发能够取得最大化的经济效益和商业效果。目前,国际上已经有很多大型的石油企业将层序地层分析技术在油气勘探工作中进行了应用,并且取得了良好的效果。在这个方面上,我国也可以效仿,并且结合我国实际情况进行再次创新,以便更加适合我国的实际情况,取得更好的效果。
4结语
关键词:石油勘探开发;技术;展望;未来发展
Pick to:
As the lack of the world's energy, about oil war also more and more serious, in a country's strategic blueprint, oil is related to national economic and social security of important strategic material. In terms of oil demand in China, for a long time dependence on foreign imports. And the world price of oil rising, also brought serious challenges to China's oil supply. This series of reasons, are demanding we face up to the oil exploration and development, to the best of the maximum improve its oil exploration technology, improve the oil output, for the growing consumer demand. , on the other hand, with the rise and development of high and new technology, oil exploration technology is also in constant updates and creation, this article is to through the introduction in the future China petroleum exploration and development technology, and carries on the analysis to a certain extent, makes China's petroleum technology into the new step of petroleum exploration and development in the future.
Key words: oil exploration and development; Technology; Look forward to; The future development
中途分类号:F407.22文献标识码:A
一、石油的勘探开发
(一)石油勘探开发的含义
顾名思义,石油的勘探开发就是利用一切可能使用的勘探开发技术手段来进行有关的地质调查,通过调查结果,我们可以进行评估选择,选择出适合勘探开发的有利地方,最终寻找出适合开采利用的油气田,作为石油开发的资源基地,以供后期的开发利用。
(二)我国石油能源的产油现状
石油的勘探开发技术的优劣直接决定了本国的石油产出量。随着我国的国民经济的迅速增长,我国的石油需求量也越来越大,国产石油量再也无法满足日益增长的石油需求,中国渐渐的开始依赖于进口石油。而我国目前的石油产出现状是中国大陆上的大多数的主力油田已经进入了中后期的开采阶段。我国东部地区的油田的产量目前正在面临递减的现状,累计减产量越来越高,照这样下去,未来的石油产量减幅也将会越来越大,实现东部石油稳定产油的原始目标的实现将会越来越困难。在这种严峻的情况下吗,如果我国未来的石油勘探开发技术继续落后,勘探开发再无新的发现的话,我国石油的采储量也不会有更大的增加。这一切的条件,都在要求中国未来的石油勘探开发技术要发展,中国未来有的勘探开发技术将会被重点关注,而国家在这一方面的投资资金也将会越来越多。关于讨论中国未来石油的勘探开发技术的发展与展望也是非常有必要的。
二、我国未来石油勘探开发技术的展望
我们都知道科技进步始终是推进技术改革进步的最大动力。当石油产量较高时,资金大量投入用于推进技术的进步创新,而在现在石油产量较低时,我们需要考虑的是如何在最小成本范围内,创造出最新的石油勘探开发技术,使我国的石油产业能够保持持续的盈利。而现在,由于国家的大量投入支持和相关的科学技术人才的精心研究,大大的推进了我国的石油勘探开发技术的发展。尽管目前我国的石油勘探开发技术还刚刚起步,有的还只是处于初级的阶段,但是这丝毫不影响它们具有重要的发展前景。
微地震监测技术
微地震监测技术出现于上世纪的80年代。无源地震技术能够对天然或者是生产活动所产生的微弱的地震,一般来说是一到二级的地震或者说是更小的地震进行分析,实现考量监测生产活动的影响及其效果的地球物理技术。微弱地震一般并不会造成什么实质性的破坏,这些地震的信号很难用常规方法记录下来。无源地震监测能够在油藏位置记录这种微地震的地震强度(通常称为微震活动性),从而识别井筒周围断层和裂缝的分布,勘测远离井位的流体通道。这项技术无需振荡器或炸药等震源即可完成监测。无源地震技术通过设置检波仪来接有地震信号以及地震信息,记录由于生产活动诱发的微小地震。
无源地震监测技术不会像四维地震一样发生延时,能够实时监测油藏,且为分析和监测油藏流体运移引入了一种潜在的新技术,将油藏开发效率推向了一个新台阶。目前,无源地震监测技术主要用于油田开发的油田的动态监测,出游层的断裂面监测,可以有效的识别出断层裂缝,识别油田中的潜在的不稳定的区域,确定新的有效开采点。尽管现在无源地震技术在油田勘探开发上还未得到有效的应用,但是它以其较突出的优点,渐渐地引起相关专家的重视,相信未来无源勘探技术在油田勘探开发中的应用的范围将会越来越广,监测的结果将会越来越精确。
(二)全自动智能控制技术
随着劳动者价值和成本的提高,科学技术的进步,以及生产生活的高要求使得未来的石油的勘探开发技术必然会朝着智能化,自动化,无需人工看守与操作。
虽然现在的石油勘探开发技术,在一定程度上 也可以说是已经达到了智能化的水平,但现在的智能化程度远远是不够的,现在的智能化仅仅能做到对相关信息进行综合分析,或者是根据实际信息对油田进行相关的管理,实现油田的整体监控。
而未来的全自动化智能控制技术将会变得更加复杂,是自动化更加全面化和综合化。新型的全自动化不仅能够将地下油田信息进行监控,还可以通过有关软件对油田的油藏进行模拟演练,通过预演,可以得到最佳的注采比,然后根据最佳注采比,通过控制装置,对每个油井发送有关,实现油井的自动化生产。自动化的智能控制技术,不仅可以降低人工成本,降低人工风险,还可以石油开发更趋精准化。
(三)可以深入到储藏层的纳米侦探测量技术
该技术的实现主要是通过微型纳米机器人来实现的,该种机器人十分微小,总体积估计只有人体发丝的百分之一,肉眼很难看到。在实际的油田勘探开发过程中,每次将会有大量的机器人注入地下,进入油田储存层,实施侦探开发。在下行的过程中,他们可以感应到油田的流体压力,油田温度,油田形态等,他们可以将信息储存在安装在在他们身上的芯片中,在它们完成整个的勘探测量过程之后,经过对芯片进行分析,筛选,得到有关油田的相关重要信息,科技工作人员还可以根据信息画出整个的油藏图。
纳米机器人可以取代现在的地质导向一,在实施钻井前,经纳米机器人放在钻头中,在钻头下行的过程中,这些机器人可以被送入油井中,通过地面的远程信息连接装置,来了解钻井的下行位置以及下行的具体情形,可以以此来确定油井的边界和油井的油水分隔层。
纳米机器人以及纳米传感技术现在正在快速的发展,将纳米机器人实现工业化生产,已经被很多的国家的技术人员所重视,相关的实验和开发工作也在实施。在世界石油储量大国沙特,这项技术已经有了相对成熟的理论和构想,相关的设计构想工作也已经开始着手办理,相信不久的将来,微型机器人技术将会越来越成熟,中国在这一块领域上也能占据一席之位。
(四)数字化油田勘探开发技术
这种概念的提出是根据数字地球而来的。数字勘探开发技术所要求的科学信息众多,越来越被人们所重视,由于数字化技术比较的困难,而且概念的提出非常新颖,现阶段很难将数字化技术完全实现。而这种假象目前也仅处于理论阶段。
结语:
石油工业的未来勘探开发技术的发展具有很大的潜力,也有很多构想来充分的实现技术上的更大变革。本文所介绍的几种技术仅仅占众多技术构想或者说还不成熟的但已经进入了实验阶段的技术中的一小部分,每一项技术都在起步,而且都被工作人员所关注,但是现阶段的技术开发工作最困难的是很多技术问题在现阶段都是无法实现的,我相信,随着未来科学技术和其他学科的发展完善,中国的石油勘探开发技术也将会发展的越来越好,现在的很多假象也都将会变成事实,因为我们始终相信未来石油勘探开发技术必定是高科技信息的渗透为前提的,没有技术信息的带动,根本无法得到发展。
参考文献:
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张武辇1965年毕业于北京石油学院开发工程系,至今一直战斗在石油勘探开发领域。他参加过四川油气大会战;参加过为赤天化供气的贵州赤水气田的开发;组织八十年代在滇黔桂包括后勤全建制配套的钻井大队参加中原油田会战;1983年被石油部抽调到南海,他结束了18年熟悉的陆地油气开发工作,从此扎根在中国海洋石油南海东部公司,转入新兴而陌生的海洋油气勘探开发工作,至今已有三十年。在这充满艰辛而又无限壮丽的事业上,张武辇真正做出了俯仰无愧的不凡伟绩。
忆当年:悬着生命战油气
采访中,张武辇总工首先向记者讲述了早年的学习和工作。当久远的陈年往事再次被提起,所呈现的依然是一幕幕惊心动魄的情景。
出生于厦门海边农家的张武辇,从小就勤奋好学,梦想着长大以后可以用知识和智慧改变命运,跳出“农”门,报效国家。1960年,他果然如愿以偿地以428分的高分(总分500分)考上了北京石油学院(即后来的中国石油大学)。大学五年,他勤奋刻苦,成绩优异,各门功课5分为多,是连续多年的五好学生。本科期间外出实习他都担任学生队长,总是得到师生和工人师傅们的赞扬。1965年毕业后,他主动要求到正在热火朝天会战的四川石油管理局东方红气矿参加会战,后又随着井队调到贵州赤水为赤天化大化肥厂钻气井供应天然气。
六七十年代我国石油工业虽然生产上具有相当规模,但基础薄弱,很多设备如大钻机、防喷器等都靠苏联进口,技术性能差。这种情况下,张武辇他们不得不拿只能承压8MP a的防喷器来钻甚至大于40MPa的天然气井,井口的泄压放喷管线安装五、六条,只能更多从工艺技术上去对付凶狂的气老虎,除此还要对付H2S中毒的威胁。“我们靠什么?就靠石油工人的自我牺牲精神。钻台上的人员常常是H2S中毒昏倒了,抬到井场休息一下,醒过来后立即又上钻台继续工作。一遇井涌井喷,人们不顾一切顶着呼啸而来的卤水和气流,争分夺秒,控制井口,更是一场殊死的前赴后继。”张武辇告诉记者,这都是当年中国石油工人实实在在的经历。
1976年除夕,对张武辇来说是今生难忘的日子。身为驻井工程师的他成功指挥制服了日产量超过600万方的高压气井严重井喷事故。在四条管线放喷泄压、井口压力还超过10MPa的情况下,张武辇以镇静的头脑和高超的技术指挥工人们,用生命保住了这岌岌可危的井口。在后续连续几个月的抢险保井、抢险保气田的战斗中,井口高压区哪里最危险哪里就是张武辇的岗位。“当年气井抢险突击队员为了牺牲后好辨认,每人裤腰带上都系着一块打着钢号的铁牌。为了制服气老虎,我们是把生命悬在裤腰带上去拼啊!”张武辇说,然而,他换另一种语气说:“看着一口口井打成投产,看着以天然气为原料生产出来白花花的化肥,心里感到无限自豪和荣光。所以,我们从来没有后悔选择石油勘探开发这个工作。”张武辇对石油工业的热爱也是这样实在、这样真挚。
艰苦扎实的一线工作经历让张武辇快速成长起来,他不仅首批由技术员提升为工程师,而且很快担任赤水气矿副矿长、中原油田滇黔桂钻井大队副大队长,全面负责生产组织调度和工程技术工作,更好为国家贡献自己的聪明才智。1978年,张武辇被石油化学工业部,贵州省委授予“学铁人标兵”先进工作者。
挽巨澜:凭着胆魄去拓新
1983年,张武辇被石油部指调到中国海洋石油南海东部公司(现中国海洋石油深圳分公司),成了我国较早的海洋石油人。早期的海洋石油人大多是由“旱鸭子”转过来的,对勘探开发上百米水深的海上油气田技术是一片空白。当时南海东部公司还肩负着开发海上油田的对外合作重担,即以资源国的身份与国外有实力有经验的石油公司合作,按区块由中外专家对等组成联合管理委员会,执行海上石油勘探开发工作。
当时,世界著名的海洋石油七姐妹大公司及其他石油公司同时在南海展开声势浩大的海上石油勘探开发活动,南海东部13万平方公里海域成为海洋石油的主战场,更是海洋石油技术引进的窗口。一大批中国工程技术人员通过“引进-学习-消化-提高”迅速掌握了海洋石油勘探开发的新技术,张武辇就是其中的佼佼者。他一方面担任公司的领导工作,同时先后兼任了HN28/14,ACT16/08.16/04.PHILLlPS15/11.15/22,JHN16/06,STATOlL17/22等区块的中方首席代表。从南海第一个超百米水深的HZ21―1油田开发起,张武辇直到退休时先后主持和参与了HZ26-1,HZ32-2,XJ24-3,XJ30-2,XJ24-1,LF13-1,LH11-1,LF22-1,HZ32-5,HZ19-1,HZ19-2,HZ19-3,PY4-2,PY5-1等十几个水深达330米海上油田的开发工作,熟练掌握了从可行性研究、油田总体开发方案的编制、工程设计与设备建造、FPSO与终端技术,直致全工程项目的采办招标技术、油田开发经济评价技术等各种新技术……随着海洋石油勘探开发事业的发展,一批中方技术人员自身的技术水平也得到了从无到有,从有到精的大踏步进展,可这一切都是从零开始的。
从一片空白开始
当谈到所负责的第一个海上油田开发项目的窘况时,张武辇无不感慨。当时平台、钻井模块等大设备都在国外建造,中期他带队到印尼巴塔姆检查平台建造情况,在听了建造方的汇报后,中方人员竟然提不出一个像样些或有份量的问题来,这样因无知带来的尴尬局面让他一辈子也忘不掉。这也激发了张武辇更加刻苦忘我的学习精神,很快他们制订了“引进-学习-吸收-创新”的技术路线,“我们不但要做海洋石油的学习者,更要做海洋石油的建设者和创造者,海洋石油开发项目是庞大而复杂的系统工程,小到每一项技术,大到一整套作业流程,我们都必须学习掌握。”张武辇说,“我们不仅要研究掌握海洋石油勘探开发技术,同时要迅速掌握建成年产超千万吨原油生产基地的综合技术,并且要使油田保持五年十年或更长时间年产超千万吨。这不仅需要一套科学采油技术支持,更需要通过掌握滚动勘探、滚动评价、滚动开发的综合创新技术,确保一个个新油田顺利投产,以弥补老油田产量的自然递减……”总之,张武辇和他的团队集世界海洋石油先进而适用的技术,为我所用,为填补我国海洋石油的技术空白以及海洋石油工业的发展做出了应有的贡献。
对外合作结硕果,南海海上油田勘探开发进展如火如荼,伴随着新一代海洋石油人的成长,南海原油产量也飞速增长,从1990年11月南海第一个油田(HZ21―1)投产算起,到1996年10月,仅仅用了近六年时间,南海东部海域就完成了建成年产超千万方原油生产基地的任务,张武辇也锻炼成长为一位名符其实的海洋石油勘探开发专家。南海东部至今保持了连续十六年原油年产量超千万方的好成绩,为国家创造了丰硕的经济效益和社会效益。“这就是我们海洋石油人为国家做出的实实在在的贡献。”张武辇高兴地告诉记者。
有改革开放对外合作的政策保证,有正确技术路线的支持,他们一个个项目的实施是成功的:中国海洋石油人技术水平的提高更是让世人瞩目。在海上油田勘探开发中他们研究应用了五十多项高新技术,不仅填补了国内技术空白,并且创造了多项世界第一,其成果论文多次在SPE国际年会上发表。公司获得国家科技进步奖、省部级科技奖项等有几百项,张武辇获得国家科技进步二等奖一项、省部级奖项6项、发明专利3项,并有多项实用新型专利。
到填补空白的骄傲
经过多年的摸爬滚打,经过不耻下问的学习与实践,张武辇团队海上勘探钻井水深能力提高到五百多米,海上油田开发水深也跃到330米以上。多种世界上先进而适用的油田开发技术在南海得以成功应用。导管架综合平台配合海底管线和FPSO终端的开发方案在多个油田应用,以此拓展开的油田工程装备互为共用的油田群开发技术,直至卫星油田开发技术,边际油田开发技术以及全ROV操作的水下生产系统深水油田开发技术都在南海东部海域成功实施。伴随着油田开发的先进开发钻井技术如丛式大斜度井与三维绕障技术、底水油藏薄油层水平井技术一项接一项……张武辇对新技术有一种特殊的切望,他当首席代表的西江油田应用先进技术最多,除下面专述的大位移井技术外,如桩入导管分段集束钻井技术、HOCT铰链活动拼接底盘钻井技术、膨胀管防砂技术、一趟多层砾石填充防砂技术、井下油水分离同井回注采油新技术等都是他们最先使用。墨西哥湾,北海油田等世界上著名海上油田开发技术在南海开花结果了。
90年代大位移井钻井技术是当时国际钻井工程领域的高新技术,它集中了大斜度井、水平井、超深井等全部钻井技术的综合,至今其技术仍是不多国家可以掌握的高新技术。1996年,为从XJ24-3平台开发八公里外的XJ24-1油田拟实施大位移井开发方案,中海油王彦总经理对此十分重视并给与全力支持,集全总公司钻井精英成立了以张武辇为组长的西江大位移井专家组,在实践中跟踪学习并掌握大位移井先进技术。王总要求专家组在完成XJ24-3-A14井大位移井钻完井作业后,必须掌握全套大位移井技术,做到中方专家们有能力自己组织指挥钻大位移井,他们办到了。
为钻好亚洲第一口大位移井,1996年9月在深圳蛇口,张武辇主持召开了中国第一次有十几家外国公司到会、中外专家共100多人参加的“大斜度延伸钻井技术国际研讨会”,学习交流世界大位移井钻井技术和经验,并对XJ24-3-A14井可行性研究报告和地质工程设计进行修正、补充和完善,为该井施工做好扎实的准备工作,在中外专家共同努力下,他们成功在平台受限的条件下,钻成了创当时世界纪录的水平位移达8063米、钻深达9238米的亚洲第一口大位移井。期间中方人员边干边学,边干边总结,在大位移井顺利完井投产后,张武辇带领专家们总结编写了《中国南海西江创世界纪录大位移井钻井技术》一书,从方案确定、可行性研究和技术准备、设备配套、钻完井设计、作业实施、后勤支持和应急计划到费用预算、主要技术难点及新工具使用等各方面进行全面总结。该书在以沈忠厚、苏义脑。罗平亚等院士为主的全国钻井界泰斗们审查中获得好评。可以说专家组扎扎实实、不打折扣地完成了总公司领导的指令。
为在全国更好的推广大位移井钻井技术,大位移井许多专项技术如旋转导向系统、随钻测量系统等都被列入国家863计划攻关项目。2000年张武辇代表863海洋领域920专家组,第二次在深圳蛇口主持召开有86名各路专家参加的“国际大位移钻井技术研讨会”,他以西江井的经验向国人宣告:只要破除迷信,虚心学习,扎扎实实用好先进工具,认认真真做好技术准备并很好加以实施,外国人发明的大位移井技术中国人也一定可以掌握。
前后两次会议的召开对中国大位移井钻井技术的推广起到了很好的作用。今天,该技术已在全国开花结果,特别是南海海域,通过关键技术的再创新与集成再研究,已形成了一套具有中海油特色的国际先进的大位移井钻井技术,在流花油田新区开发中,钻成了一批高水垂比的大位移井,使沉默多年的地质资源得以开发利用,并将该技术拓展到井深超8000米外的大位移井侧钻技术,更好开发了死油区新油层,从而以最小的投入获得最好的产能。该项目获得国家科技进步二等奖。
展未来:推动装备国产化
当前,已经年近七旬的张武辇仍然在为我国石油工业的发展而不懈地奋斗着,他深知目前我国油气勘探开发技术还存在许多挑战,譬如新疆复杂地层超深井的钻探问题、海洋深水钻井问题等,很多问题都出在装备落后上,特别是海洋石油水下装备,至今仍然绝大部分靠进口。作为国家863专家组成员,他心急如焚,几十年如一日积极推动国产化装备的自主研发。特别是为了研制样机做现场试验,他不辞辛苦,四处呼号,寻找试验场所。他还亲自承担863、国资委重大专项水下装备研制课题,亲临试验现场主持试验工作,为了装备国产化,他呕心沥血,让人动容。
为了对付复杂地层钻井,对付超深水钻井需要,张武辇又带领远东一个研发小组,短短一年就研制出改变阀道系统的连续循环钻井装置,得到了苏义脑院士为首的顶尖级钻井专家的高度好评,并得到中石油川庆钻采院孙海芳院长等的重视。他还积极合作将该技术应用于空气钻井中,欠平衡钻井中,更为解决新疆复杂地层钻井技术问题做了积极准备,这一2006年国际IADC会议上获得“世界石油工程技术创新特别贡献奖”的新技术,在我国得以成功应用,张武辇功不可没。