打通海上智慧油田的“信息大动脉”

海上油井在线监测控制系统示意图。受访单位供图

(资料图片)

◎本报记者 操秀英

看到专家组“同意通过验收”的意见后，中海油研究总院副总经理兼总工程师（钻完井）李中松了一口气。

李中牵头的“海上油气井在线监控关键技术研究”近日通过验收，成果获得专家组高度肯定。1000多个日夜的鏖战终于有了阶段性成果。

从无到有，李中团队系统构建海上油井高精度、高密度、多维度一体化监测和控制理论体系，提出自主的测量、传输、控制一体化解决方案，打通海上智慧油田的“信息大动脉”。

回首3年多的攻关路，李中在接受科技日报记者采访时感慨：“创新就是解决一个又一个问题，不断‘升级打怪’的过程。”

找到给油井“号脉”的良方

打造一个智慧油井，是在一线工作27年的海洋石油开发“老兵”李中的夙愿。

“来到中海油研究总院后，我在党建调研中详细摸了摸底，发现我们团队在数字化、智能化方面的基础很好，就下定决心去做这件事。”李中回忆。

这也确是一件不得不做的事。

如今，油气开发的“甜点”越来越少，剩下的多是“残渣”，如何千方百计提质增效，实现精细化管理，尽可能将这些“残渣”吃干净，是摆在油气开发者面前的课题。

“对于我们这样一个石油资源贫乏的国家来说，更是如此。”李中说。

万事开头难。

智能化的基础是数据。海上智慧油田的建设，需要丰富的井下监测数据作为支撑。获取井下数据的技术开发成为研究团队的第一道难关。

众所周知，海上油气田开发最大的痛点是作业成本太高“我们不可能像陆上油田开发那样，频繁测井测试作业，太费钱了。”李中说。

如何充分利用现有的井筒条件，获取尽可能多的油气藏数据？井下监测就像是一位“老中医”给油藏和井筒“号脉”，脉要号得准，监测工具的精度和可靠性是关键。

“最开始我们采用的是单点电子式温度压力计，但它们的可靠性在高温高压下迅速降低，往往不到一年就坏了，而且无法实现多点监测。”中海油研究总院钻井工程师李梦博说。

研究团队将视线转移到光纤监测技术。光纤技术确实可实现多点分布式监测，但对于海上油田井下监测来说，它的精度又过低。

怎么办？

从基层油田一路走来的李中有股死磕到底的韧劲儿。此前，他就是靠着这股劲，带领团队攻克多项关键核心技术，叩开了南海油气宝藏的大门。

光纤监测在国内桥梁隧道已有较多应用，为什么在油井中应用得不太好？带着这个问题，李中和团队走遍了大江南北。

向专家请教光纤传感的机理、到光纤制棒企业了解光纤拉丝制备的工艺、赴光缆成缆厂家调研光缆制缆的工序、去南海西江油田了解国外公司井下监测控制产品的使用情况……最终，研究团队提出飞秒阵列光纤光栅监测的思路，这在油井监测领域是首次。

历时一年半，研究团队拿出可行性方案，立项顺利通过。

给光纤“穿上防护服”

方案确定后，研究团队迅速搭建了井下油气水环境和高温高压条件的测试装置。

“初期的测试结果给了我们当头一棒。”李中说，按照常规的光纤裸纤测试，无法适应井下高温环境，几个小时后损耗迅速达到饱和，根本无法在油井中长期使用。

油井光纤通常有光纤涂层和光缆结构的保护，仅对裸纤测试无法准确模拟光缆在井下环境工作的实际情况，需要给光纤“穿上防护服”后再进行测试。

“必须迅速调整方案，国外和陆上的经验都可以借鉴，但我们还是要走出适合中国海上油田的自主创新之路。”李中说。

他鼓励团队开拓思路，大胆设想。

他将党建和研发相结合，在党建调研的时候，以党的先进性为切口，让各个支部“亮家底”，谈想法，调动整个团队的积极性。

在集思广益后，研究团队开始了新一轮的分析、测试、改进，挑选各种纤芯、涂层、缆皮材料，分析不同的光栅指标对传感的影响。

在上千组实验和测试后，他们终于找到适合井下特殊环境的光纤“防护服”，完成了海上油井高精度、高密度通感一体的光纤监测系统方案和工程样机，实现了高精度分布式温度、压力、声波监测，建立了油井光缆可靠性的评价体系和评价标准，填补了海上油井监测的空白。

目前，这套监测系统已在山西临兴气田应用，为油田的生产作业优化提供大量的数据支撑。

遥控井下“水龙头”

数据有了，如何根据数据控制现场作业？

“井下智能滑套是一个关键部件。”中海油研究总院完井工程师盛磊祥说，智能滑套可在不动管柱的条件下实现远程控制，是构建海上智慧油田闭环的最后一个环节。

石油和水相伴相生。在一个油层中，水的黏度低于油的黏度，流动速度快，一旦井筒见水，那么开采出来的大部分就是水。此前遇到这种情况时，通常需要停产检修，把水的出口堵死，才能保证采油作业继续顺利进行。

而智能滑套相当于一个“水龙头”。一旦它监测到油层某个位置见水或有见水的趋势，就可以拧转这个位置的“水龙头”，让其减小水的流出，促进油层其他位置原油的流动。但其难点在于如何简单可靠地控制智能滑套。

“我们考虑过电力控制的方案，但电子元器件在高温高压条件下可靠性会迅速降低，现阶段电控不适合用于井下的永久监控，但是常规液控方案对于多层控制需要下入多条液控管线，也不利于现场作业。”李中提出，还是把研究方向定在可靠性更高的液压控制，“可以考虑用1条液压管线，实现井下多储层的注采在线智能调控”。

一条液压管线实现井下多层控制？这又是一个没有人尝试过的方案，这个方案集成了液压的可靠性优势和更为简单的管柱结构。

经过数次方案优化，最终的智能滑套产品在陆上成功进行入井测试。目前，智能滑套已用于中海油多个油田，削减了用钻井船修井导致的高昂作业费用，为生产动态优化和油藏精细化管理提供支撑。

没有停歇，李中立刻带领团队开展二期的项目筹备和方案制定。“项目的验收只是万里长征的第一步，我们要不断总结完善，加大推广应用力度，让海上智慧油田的‘信息大动脉’更畅通，给出海洋油气开发增储上产的‘良方’。”（操秀英）