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中国石化:科技创新迈向新高地

2018-01-17  来源:中国能源报      中国石化  科技进步  页岩气田   

“企业是市场经济的主体,也应成为技术创新的主体。”2018年1月8日, 国务院总理李克强在国家科学技术奖励大会上这样强调。

授奖标准提升, 授奖数量减少,却依然斩获6个奖项,在今年的获奖者中并不多见。作为一家企业,中国石化给出了自己的答案。

这一切与中国石化长年对科技工作的重视密不可分,公司始终坚持“振兴石化、科技先行”的方针,大力实施创新驱动战略,紧紧围绕主业发展,完善科研体制,创新科研机制,坚持开放创新,推进原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。

当前,中国特色社会主义已进入新时代,这是科技创新地位和作用更加凸显的时代。如何让科技更多地造福人类,已成为新的时代发展课题。

中国石化“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目获科技进步一等奖背后的故事或许能给我们一些启示。

——编者

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中国石化3项目获国家科技进步一等奖

1月8日上午,从国家科技奖励大会传来喜讯:在国家授奖标准提高、授奖数量减少的形势下,中国石化此次仍斩获6项奖励,其中科学技术进步奖一等奖3项、技术发明奖二等奖2项,科学技术进步奖二等奖1项。

为行业发展注入新动力

“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目获科技进步一等奖,由中国石化勘探分公司、江汉油田分公司、石油工程技术研究院、石油勘探开发研究院等19家单位共同完成。项目依靠自主创新,建成了我国首个国家级页岩气示范区,使中国成为继美国、加拿大之后第三个完全掌握页岩气开发成套技术的国家,打破了国外技术垄断,实现了中国页岩气领域的重大突破,实现了我国页岩气勘探开发从起步到引领的跨越,为我国页岩气勘探开发提供了可复制、可推广的经验。

目前,涪陵页岩气田探明地质储量6008亿方,已累计产气突破150亿方,其中2017年产气60.04亿方,日销售页岩气最高达1670万方,可满足3340万户居民的生活用气需求,成为“气化长江带”的重要资源基础,对促进能源结构调整、缓解我国中东部地区天然气市场供应压力,加快节能减排和大气污染防治具有重要意义。

“高效甲醇制烯烃全流程技术(S-MTO)”获科技进步一等奖,由中国石化上海石油化工研究院、工程建设有限公司、中原石油化工有限责任公司和北京燕山分公司共同完成。该项技术的成功开发使我国成为世界上第一个掌握自主知识产权全流程MTO技术的国家,实现了我国自主研发的甲醇制乙烯、丙烯全流程工艺技术的产业化,不但为煤化工发展提供了先进、成套、可靠的技术支撑,而且为我国实施石油替代战略开辟了一条新路。

“煤制油品/烯烃大型现代煤化工成套技术开发及应用”项目获科技进步一等奖,由神华集团有限责任公司牵头,中国石化工程建设有限公司、中国石化洛阳工程有限公司、中国石化石油化工科学研究院等共同参与完成。该项目攻克了一系列世界性技术难题,整体技术达到国际领先水平。

此外,由中国石化石油勘探开发研究院牵头完成的“海相碳酸盐岩缝洞型油藏精细描述、数值模拟及高效注水开发技术”、由中国石化抚顺石油化工研究院牵头完成的“烃类分子结构导向转化的化工原料高效生产技术”获得国家技术发明二等奖。由石油大学、中国石化金陵石化分公司共同完成的“提高轻油收率的深度延迟焦化技术”获得国家科技进步二等奖。

这些奖项不仅开创了一些领域的先河,而且为未来行业发展注入新动力。

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建成四大技术平台

据国家科学技术奖励工作办公室(简称奖励办)有关负责人介绍,“近5年,自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖三大奖总数基本呈逐年减少趋势,总数控制在300项以下。”2017年试行授奖数量总额控制,将自然科学奖数量控制在45项左右,技术发明奖约为65项。在这样的背景下,中国石化仍斩获6项大奖,实属不易,丰硕的成果源于中国石化始终坚持“振兴石化、科技先行”的方针,大力实施创新驱动战略,紧紧围绕主业发展,完善科研体制,创新科研机制,坚持开放创新,推进原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。

目前,中国石化共拥有8家直属研究院、10家分院,形成“一个整体、四个平台、统一计划、集成开发”的科技创新体制,形成油气勘探开发、石油炼制、石油化工、节能环保公用技术四大技术平台,并建立了日益紧密的产销研用、产学研结合机制。

近年来中国石化创新成果不断涌现,科技领域硕果累累。截至2017年底,中国石化累计荣获国家技术发明奖和科技进步奖446项,其中国家最高科学技术奖1项、国家技术发明奖75项、国家科技进步奖370项;累计获专利奖96项,其中金奖19项,优秀奖77项。

中国石化科技人才辈出。2017年,两年一度的院士增选公布结果,集团公司总经理戴厚良当选中国工程院院士,中国石化科技部主任谢在库当选中国科学院院士。至此,中国石化共有中国工程院院士19人,中国科学院院士4人。2017年,国际编号为210292号的小行星正式命名为“马永生星”,它以中国工程院院士、中国石化副总经理马永生的名字命名,这是一项国际性、永久性的崇高荣誉。

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锻造品牌 淬炼国之利器

1月8日,2017年度国家科学技术奖励大会在北京隆重召开,中国石化“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目荣获2017年度国家科学技术进步一等奖。该项目标志着我国页岩气开发核心技术从成功走向成熟,走出了中国页岩气自主创新的发展之路。

从跟跑到引领,从引进学习到自主探索,作为涪陵页岩气田最主要的石油工程技术服务商,中国石化石油工程公司(简称“石化油服”)经过八年探索,立足服务重庆涪陵页岩气商业开发,形成页岩气勘探开发七大技术系列,实现了钻完井、大型压裂等七大领域的跨越,用科技创新强力支撑着涪陵页岩气勘探开发工程技术的发展。

八载光阴,石化油服用亲手打造的工程技术利器唤醒了沉睡亿年的“地下宝藏”。

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“零”起点的技术革命

早晨七点,家住重庆涪陵珍溪镇杉树湾村的肖保国像往常一样,拧开燃气炉,开始做饭。2015年5月,他们村用上了从涪陵开采出的页岩气,改变了祖祖辈辈用柴火做饭的习惯。如今,涪陵页岩气田已累计供气突破百亿立方米,惠及长江沿线6省2市的上千家企业、2亿多居民。

或许肖保国他们并不知晓,为了让更多的人早日用上天然气,中国石化高层在八年前就开始部署页岩气勘探开发技术的攻关。

2009年,美国凭借如火如荼的页岩气革命,以6240亿立方米的产量首次超过俄罗斯,成为世界第一天然气生产国。美国页岩气革命的成功,中国丰富的页岩气储量,以及我国对天然气的强劲需求,使得中国石化高层将目光投向页岩气勘探开发。

“如果把开采常规天然气比作在静脉中采血,那么开发页岩气就如同直接从毛细血管中采血。”中国石化钻井技术专家刘汝山说,“这意味着它的获取,必须要依靠石油工程技术的巨大突破”。

当时,页岩气的核心技术和关键技术装备一直被国外公司控制,而国内许多石油工程专家对页岩气的了解程度几乎是“零”。中国石化测录井技术专家廖勇回忆说:“当时我们整个行业对它一无所知,我们第一次从领导口中听到‘页岩气’这个词,都不知道是什么样的东西”。

尽管如此,中国石化高层深刻意识到,“中国作为一个页岩气大国,它和北美的页岩气开采条件有很大差异,如果没有自己的技术,不走自主研发这条路,而是依靠外国公司、照搬国外技术,使用进口装备,将永远无法摆脱跟跑者之困、水土不服之困和开发成本之困”。

2009年,中国石化决定开展页岩气自有技术攻关,确立了《非常规水平井分级射孔工艺》等20多项科研先导项目,开始了长水平段钻完井、大规模压裂试气等核心技术的攻关之路。

为了不再被外国公司“卡”脖子

“现在每次到焦石镇,就想去焦页42号平台转转、看看。”对于干了半辈子测录井研发的廖勇而言,焦页42号平台意义非同寻常,“2014年8月25日,我们就是在这里第一次将国产桥塞及配套技术成功应用于页岩气商业开采,完成了中国页岩气工程技术自主化的‘最后一块拼图’!”

由于页岩气大多以游离或吸附状态存在于在页岩层,为保证尽可能多地开采出页岩气,水平井长度通常在2000米左右,技术难度大增。最初,页岩气开采技术、装备基本都依赖于进口。

“记得2012年刚开始打页岩气水平井时,好多技术掌握不了、装备造不出来,被外国公司卡着脖子要钱!”廖勇回忆,“找外国公司来服务,用牵引器测一口井要100万!我们说100万太贵。老外想了想说,那好,99万!我们不得已签下了99万的屈辱之单!”

“什么是‘为美好生活加油’?”廖勇说,对当时的他而言,只有一个理解:“依靠创新求独立,尽可能多地降低开采成本。”

自主技术装备的工业化应用,可以使涪陵页岩气田开发综合成本下降20%以上,而全程开采技术装备的国产化才是我国页岩气实现大规模商业开发的基础。

为了不再被外国公司“卡”着脖子要钱,石化油服的专家们在外国公司全面实行技术封锁、关键装备只租不卖、技术服务完全保密的“围攻”下,开启了自主创新之路。

长水平段分段压裂技术被称为页岩气开采的“命门”,桥塞是用于分段压裂的“分割器”,它既要能承受住井底的高温高压,又要容易被钻头钻通以便气体汇集,研发、制造难度极大。石化油服的技术专家们通过分析组成桥塞零部件的材料特性,经历成百上千的材料试验,最终找到适合的材料,设计出了科学有效的部件结构。

如今的桥塞已经升级迭代数次,成为达到世界先进水平的关键设备。不仅攻克国产化难题,还大幅降低了开采成本。当初廖勇负责的牵引器技术服务项目,也从99万人民币一下降到54万元。

2012年至2015年,石化油服相继实现了页岩气钻井、压裂、测录井技术的国产化道路,发明创造获得专利授权104项。

2015年1月27日,美国埃克森美孚的一位专家在参观涪陵页岩气田后,对以石化油服为代表的页岩气工程技术给出了这样的评价:“中国石化川东南海相页岩气勘探开发技术是一流的,无论是水平井钻井,还是分段压裂试气技术,都已经走在世界前列。”

用“创新+”啃好“硬骨头”

“如果说涪陵页岩气田一期开发像是在大快朵颐地吃肥肉,那么二期的开发就是在啃骨头。”中国石化钻井技术专家张良万说。

2015年12月29日,中国石化宣布正式启动涪陵页岩气田二期50亿方建设。当石化油服的将士们准备继续一展拳脚时,挑战接踵而来。

“如果说涪陵一期的地层像比较平整的纸张,那么二期的地层就像被折皱的纸,容易导致钻进过程中导向不准,错过主力气层。”张良万形容道,“钻头每钻进1米,都是在走钢丝”。

为卡准地层,石化油服创新提出“定向+录井+地质导向”联合工作模式,引导钻头在主力气层中穿行。

2017年5月,焦页182-4HF井因为找不到“甜点区”,甲方准备填井报废。石化油服的工作人员建议调整方案,采用“定录导一体”联合工作模式继续钻探,成功穿越1500米主力气层,为甲方节约人民币2000万元。目前,石化油服使用“定录导一体”联合工作模式,优质储层穿行率达到98.78%。

如果说“定录导一体”联合工作模式是“工程与地质”结合的创新,那么“一趟钻”技术则是“工程与机械”结合的创新。

针对长水平段钻井施工中多次换钻、费时费力成本高等难题,石化油服就“涪陵气田1500米水平段一趟钻钻井关键技术研究”展开攻关,通过优选国产高效工具、优化钻具组合、优化钻井液性能以及加大水平段防漏堵漏技术的研究,提高了钻头在不同层位、不同岩性之间穿行效率。运用这些技术改进成果,公司2017年在焦页29-S2HF、焦页84-1井实现了三开造斜段和水平段“一趟钻”,节约几十万元。

“我们自主研发页岩气开采技术,不仅仅是为了打破国外垄断,更重要的是降低开采成本,最终利国利民!我想这才是页岩气技术国产化的真正意义。”中国石化钻井技术专家周世良说。

石化油服对页岩气技术体系的探索与实践仍在继续:在湖北宜昌,石化油服承建的中国地质调查局鄂宜页1HF井试气获高产页岩气流,实现了页岩气藏的重大发现;在四川彭水,石化油服施工的隆页1HF井试气产量理想,实现了四川盆地页岩气勘探突破。

未来,石化油服仍将砥砺前行,挖掘更多的“地下宝藏”,推动我国页岩气发展实现新跨越。

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