2015年中国石油大学(华东)拟申报国家技术发明奖项目
公示
一、项目名称
精微梯形缝防砂完井筛管的创制技术与装备及工业化应用
二、推荐单位
中国石油和化学工业联合会
三、项目简介
本项目属于能源和制造业领域。
石油与天然气高效开发是实施国家能源战略的重要保障,全世界的油气井40%左右存在出砂问题,出砂致使油气井产量和开采效率大幅降低,成为困扰疏松砂岩油气藏开采的一个世界性难题。
割缝筛管防砂完井是解决这一难题最常用的方法,其效果主要取决于割缝筛管的挡砂和流通性能。
然而,以Halliburton 等国际著名公司为代表的矩形缝筛管易产生缝内砂堵,降低开采效率;国际上最具代表性的割缝筛管激光加工技术主要适合加工矩形缝筛管,且割缝存在“火柴头”现象,降低防砂效果;割缝筛管整体渗氮方法对管体性能损害大,不能满足防砂完井要求。
经过14年的攻关,攻克了上述重大关键技术难题,研发出我国独有的具有自主知识产权的精微梯形缝防砂完井筛管等离子成形改性一体化加工技术及装备。
专家鉴定:居国际领先水平。
技术产品已通过国际上石油行业最具权威性的美国石油学会质量认证。
主要技术发明点包括:
1.发明了精微梯形缝防砂完井筛管及其高效等离子成形改性一体化加工制造技术
提出缝外挡砂缝内减少流阻,挡砂与适度出砂相结合的割缝筛管设计新方法,发明了精微梯形缝防砂完井筛管。
提出加工时在线控制离子束能量及偏摆量等实现精微梯形缝筛管成形加工,利用加工时高频等离子束的加热、油包水微乳液的热裂分解和冷却作用进行缝表面材料改性的思想和方法,发明了精微梯形缝筛管等离子成形改性一体化加工技术,独家实现了精微梯形缝筛管的加工与缝表面改性的在线复合。
2.发明了精微梯形缝筛管高效等离子成形改性一体化加工机床及自动化生产线
提出在线调压的拓扑结构和基于平均电流模式控制的BOOST-APFC功率因数校正的自适应等离子加工脉冲电源设计思想和方法,发明了精微梯形缝筛管等离子成形改性一体化加工机床及自动化生产线,使我国成为第一个掌握该项高端技术的国家。
3.发明了精微梯形缝筛管应用于油气井高效防砂完井的工艺及装置
提出了水平井裸眼防砂完井一体化的工艺方法,发明了基于精微梯形缝筛管的水平井分段筛管完井管柱及工艺;提出“防、解、排”三位一体治理出砂油气井的新方法,发明了相应的治理工艺及装置,显著提高了出砂油气井的产量和开采效率。
成果已在胜利、青海、哈萨克斯坦、苏丹等27个国内外油田工业化应用,建成精微梯形缝防砂完井筛管等离子加工生产线76条。
所研制筛管的防砂有效期比矩形缝筛管提高2-3倍,流阻为矩形缝筛管的25%-50%,其缝表面相比基体,耐磨性提高3-4倍,耐蚀性提高1-2倍,显著提高了疏松砂岩油气井的开采效率、产量和防砂有效期。
该筛管占我国油田所用割缝筛管的70%左右,已出口委内瑞拉、苏丹等。
创造直接经济效益40.34亿元。
技术核心发明点均获得多项发明专利,已获发明专利14 项、软件著作权3 项,出版专著2 部,发表SCI/EI 收录论文53 篇,形成行业标准1 项、企业标准2 项,培养了洪堡学者、香江学者、泰山学者等一批优秀人才。
极大促进了割缝筛管行业的升级换代和跨越式发展;为解决困扰疏松砂岩油气藏开采的防砂难题提供了有力的技术支撑。
四、主要完成人及技术贡献
1、刘永红:第一完成人,教授,中国石油大学(华东)
技术总体负责人,对发明点1-3有创造性贡献,具体表现在:提出精微梯形缝防砂完井筛管缝等离子成形加工与缝表面改性的思想和方法等,发明了精微梯形缝防砂完井筛管缝等离子成形加工改性技术及设备等。
2、张全胜:第二完成人,教授级高级工程师,中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司
对发明点1,3有创造性贡献,具体表现在:提出缝外挡砂缝内减少流阻,
挡砂与适度出砂相结合的割缝筛管设计新方法,以及基于精微梯形缝筛管的水平井裸眼防砂完井一体化的工艺设计方法,发明了筛管防砂完井工艺及其装置等。
“胜利油区复杂断块油田稳产技术”2008年获国家科学技术进步二等奖,排名第8,证书号:2008-J-210-2-02-R08。
3、董长银:第三完成人,副教授,中国石油大学(华东)
对发明点2,3有创造性贡献,提出了“防、解、排”三位一体治理出砂油气井的方法等,研发了精微梯形缝防砂完井筛管用于疏松砂岩油气藏防砂的综合决策软件,发明了筛管性能测试装置及评价方法。
4、纪仁杰:第四完成人,副教授,中国石油大学(华东)
对发明点1,2有创造性贡献,具体表现在:提出采用非离子型表面活性剂研制复合乳化剂,用超声波乳化和胶体磨研磨乳化液制作油包水微乳液的新方法等,作为主要人员发明了适合于精微梯形缝防砂完井筛管等离子成形改性加工要求的油包水微乳液等。
5、李小朋:第五完成人,副教授,中国石油大学(华东)
对发明点1,2有创造性贡献,具体表现在:对精微梯形缝防砂完井筛管等离子成形改性加工工艺和装备进行了一些创造性的研究工作,发明了割缝筛管的缝表面材料改性方法等。
6、李庆云:第六完成人,副教授,中国石油大学(华东)
对发明点2,3有创造性贡献,对精微梯形缝防砂完井筛管等离子成形改性加工装备和新型防砂完井筛管研制等进行了一些创造性的研究工作,作为主要人员发明了双梯形缝筛管等离子加工生产线等。
五、推广应用情况
该成果在东营明德石油科技有限公司、青岛华石石油机械有限公司等推广应用,建成精微梯形缝防砂完井筛管成形改性一体化加工自动化生产线76 条。
解决了国内外油田常用的矩形缝筛管易产生砂堵、流阻大、降低油气开采效率,国内外已有的割缝筛管加工方法不能加工外窄内宽精微梯形缝筛管,以及割缝筛管整体热处理方法对筛管管体材料性能损害大等关键技术难题。
研制的精微梯形缝筛管的防砂有效期比矩形缝筛管提高2-3 倍,流阻为矩形缝筛管的25%-50%,其缝表面与基体相比,耐磨性提高3-4 倍,耐腐蚀性提高1-2 倍。
该成果已在胜利、大港、青海、大庆、延长、哈萨克斯坦、苏丹、印尼等
27 个国内外油气田工业化应用,解决了其困扰疏松砂岩油气藏开采的出砂难题,显著提高了疏松砂岩油气井的开采效率、产能和筛管的防砂有效期,降低了油气井的防砂作业成本,取得了重大的社会和经济效益。
六、主要知识产权证明目录(不超过10件)。