西气东输二线断裂控制方案及油气田作业安全管理与应急救援网络化

【我国油气战略通道建设与运行关键技术】该项目由中国石油集团石油管工程技术研究院（第3承担单位）冯耀荣等人承担完成。项目的主要创新点：①首次提出了X80钢级大口径（1219mm）、大壁厚（18.4～27.5mm）、高压力（12MPa）管道用焊管和板材的关键技术指标。②基于不同的断裂判据及安全性与经济性兼顾的原则研究确定了西气东输二线断裂控制方案。③研发了具有自主知识产权的高压输气管道减压波和止裂韧性预测分析软件。④明确了X80管材组织特征及鉴别方法，编辑出版了《管线钢显微组织的分析与鉴别》图谱。⑤规范了X80钢级管材拉伸试验取样和试验方法，同时对屈强比进行了合理和有效的控制，突破了有关标准的限制。⑥提出了夏比冲击和DWTT试样断口分离的分级方法，DWTT试样三角区断口的评判方法。⑦提出了X80弯管和管件的成分设计及配套的热加工工艺。⑧首次进行了X80钢管全气体爆破试验，掌握了高压输气管道全尺寸气体爆破试验技术，验证了国产螺旋埋弧焊管和直缝焊管的止裂性能及西气东输二线的安全性。该项目获2014年度国家科技进步一等奖。

（谢文江）

【油气田作业安全管理与应急救援平台建设及应用】 该项目由西安石油大学等3单位李天太等11人承担完成。项目提出了网络化作业安全管理与应急救援指挥的思想和方法，通过计算机网络系统将油气田作业风险评估、安全管理、应急演练以及事故灾难的识别与预警、救援、评估、事后恢复等过程集成为一体，实现作业安全管理与事故灾难应急救援网络化、数字化、智能化和协同化，达到油气田作业安全、高效、低成本的目标。项目构建了风险识别与预测及综合评估智能模型，建立了风险因素分析知识库、风险实例库和预防措施库，构建了油气田作业安全防范体系；建立了规范的事故分类分级及其应急响应机制；利用地理信息系统（GIS）与网络通信等技术，构建了作业安全管理与应急救援系统平台，实现了应急预案数字化、应急资源共享化、应急决策智能化、指挥流程动态化，形成了计算机向导式、多方协同、统一指挥的应急救援体系。项目获授权软件著作权10件；发表论文30余篇，其中被EI收录20篇、ISTP收录7篇；出版著作3部。项目成果已在长庆、延长等多个油气田企业进行应用，累计产生经济效益62420万元。该项目获2014年度陕西省科学技术奖一等奖。

（成果处）

【粘弹性表面活性剂型压裂液技术研究与应用】该项目由西安石油大学等3单位王满学等9人承担完成。项目主要创新点；①在国内首次提出了采用小分子表面活性剂制备压裂液的方法。开发了具有自主知识产权的粘弹性表面活性剂压裂液制备技术。解决了水基瓜胶压裂液残渣大、低温破胶难等严重制约压裂施工效果的技术难题。开发清洁压裂液技术可满足20～80℃下储层对清洁压裂液要求。清洁压裂液对基质伤害为25%左右，与瓜胶压裂液比较下降15%；支撑带导流能力的恢复率在93%以上。②提出了清洁压裂液内外相结合的破胶方法。开发清洁压裂液破胶剂，解决了在地层含油少情况下支撑带中压裂液的破胶问题，压裂液返排效率提高了20%以上；在含油3%情况下，加0.5%内相破胶剂与不加比较，破胶时间缩短了50%。③提出了清洁压裂液破胶液的回收和再利用方法。利用处理后的破胶液作为洗井液、压裂预前置液和顶替液，实现了资源的再利用，减少了破胶液外排对环境的影响。④开发了一套连续混配的清洁压裂液增稠剂制备方法。简化施工程序，实现了压裂施工连续化，使压裂液成本下降25%以上，提高压裂施工的灵活性。项目获国家授权发明专利5件，发表论文15篇，产生经济效益29550万元。项目整体水平在国内领先。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【低渗透油藏清洁多段塞调剖调驱增产技术研究及应用】 该项目由西安石油大学李永太等6人承担完成。项目研发出具有自主知识产权的油藏地质及流体特征的调剖调驱新体系。研究内容：①研发了获得国家发明专利的两性离子冻胶调剖体系。使用两性离子聚合物、多功能复合交联剂和改进的成胶剂，代替传统调剖体系所用部分水解聚丙烯酰胺和酚醛或金属离子类形成的冻胶调剖剂，提高了体系的适应能力、成胶能力和长期稳定性，不会对油层产生二次污染。该体系能在温度30～80℃、矿化度小于10×104Mg/L的油藏使用。通过改变调剖体系组成浓度，能在（0.5～20）×104MPa·s范围内调整体系强度，实现对裂缝或高渗带的封堵，提高后续注入水的波及系数。②研发了获国家发明专利的既能降压增注又能提高注入水洗油效率的驱油体系。该驱油体系易于进入调剖后的油层，并当浓度为0.4%时，油水界面张力最低能降到2.4×10-3mN/m。③为提高波及系数和洗油效率的协同效应，通过室内物模研究优化了调剖和调驱体系的组合方式，使岩心组合模型的采收率可达69.2%，比常规的水驱采收率提高26.7%。④在长庆油田6次工程应用的有效率100%，有效期长达12～30个月。增油降水效果明显，较措施前平均日油增加幅度为17.3%（平均每天日油增加3.67吨）、平均含水下降14.4%。平均每次应用每年增油1322.8吨，共计增油12653吨（5440.79万元），平均投入产出比为3.91%。项目发表论文14篇，出版专著2部，获得国家发明专利2件。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）(www.xing528.com)

【大尺寸、高钢级定向钻穿越专用钻杆的研制和应用】 该项目由中国石油集团石油管工程技术研究院等3单位刘永刚等9人承担完成。该项目对油气输送管道定向穿越用钻杆相关材料、制造、使用和失效的国内外文献资料进行了全面的调研分析；分析了多起国内管道定向穿越施工过程中的具体失效案例，查找钻杆失效原因；开展了定向穿越专用钻杆的结构设计和优化；对V150钻杆材质的管体镦粗成型工艺和热处理工艺、管体与接头的摩擦焊接和随后的焊缝热处理工艺等关键技术进行了大量的试验研究和改进，在国内首次成功研制开发了抗扭强度≥140000N· m，抗拉强度≥500T的6-5/8″V150和7-5/8″S135高强度、大尺寸定向穿越用钻杆，比常规的API 6-5/8″S135钻杆的抗拉能力提高了30%，抗扭能力提高了40%，有效替代了同规格的国外进口产品；制定的“定向钻专用钻杆”中国石油行业标准，填补了国内在高钢级及大尺寸定向专用钻杆产品上的技术空白；制定的“石油钻具螺纹抗粘扣评价方法”中国石油行业标准，在国内首创对钻具接头螺纹性能进行评价，解决了定向钻杆接头抗扭性能的实物评价技术难题。项目获发明专利授权1件、实用新型授权9件；制定石油行业标准3项；发表学术论文16篇，被EI收录10篇。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【鄂尔多斯盆地致密油气储层直井混合水压裂技术】 该项目由中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司张矿生等9人承担完成。项目开展了适合盆地致密储层的混合水压裂工艺研究与试验，以体积压裂为理念，通过采用“低黏液体造缝、高黏液体携砂、多尺度支撑剂组合、高排量注入”混合水压裂工艺技术，在致密油气藏中形成人工裂缝与天然裂缝相互沟通的复杂裂缝网络，大幅度增加改造体积。同时配套研发适用于致密储层的高效返排、长效防膨的压裂液体系，实现国内致密储层压裂的突破，大幅度降低了致密储层的渗透率下限，实现了工业开采，单井产量大幅提高。项目技术创新点：①通过大型物模、裂缝监测、数值模拟手段综合研究了复杂裂缝的形成和扩展规律，明确了鄂尔多斯盆地致密油气裂缝网络形成的机理及主控因素。②研发了以滑溜水压裂液为核心的混合压裂液体系，岩心伤害率15.5%，减阻率62%，接触角54.8°，综合成本210元/m3。③自主研制了大通径、高排量机械封隔直井混合水压裂工具（承压100MPa，耐温120℃） ，实现了多层致密油气混合水压裂改造。④建立了适合盆地致密油气储层的“低黏液体造缝、高黏液体携砂、多尺度支撑剂组合、高排量注入”混合水压裂设计模式。⑤研发了适应鄂尔多斯盆地致密油气体积压裂的施工工艺，最大入地液量达到1900m3，最高排量15m3/min。混合水压裂技术油井现场应用232口井，施工排量由前期1～2m3/min提高到6～15m3/min；单井入地液量最高达到1900m3；改造体积SRV与常规改造技术相比提高3～5倍以上；有效改造储层的物性分析渗透率达到0.1mD以下；平均单井试油产量达到常规改造技术的2倍以上，油井投产后平均单井日增油达到0.8t以上，平均单井试气产量达到常规改造技术的1.5倍以上，投产后日产气量高于邻井0.42×104m3/d，增产效果显著。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【油气管道失效控制技术及工程应用】 该项目由中国石油集团石油管工程技术研究院李鹤林等15人承担完成。项目的主要创新点：①集成和丰富了油气管道失效控制的理论和方法。基于油气管道失效信息案例库和拟建管道的服役条件，首次系统集成提出了油气管道失效控制的程序和方法，涵盖断裂、变形、腐蚀等众多一级或二级、三级失效模式。②研究了高强度管线钢管动态断裂行为及失效机理，在国际上首次形成了X80高压天然气管道螺旋缝埋弧焊管延性断裂止裂控制技术，首次发现并证实了螺旋缝埋弧焊管的止裂能力不低于直缝埋弧焊管。③研究建立了高寒地区站场裸露钢管和管件的最低壁温计算方法，制定了低温脆断控制方案；④揭示了承压管道应变容量与钢管规格、工作压力和管材基本性能的相关性，创立了管道应变控制时屈曲应变预测公式，并确定了工程应用的控制指标。建立的钢管屈曲应变容量预测公式包含了应力比和屈服强度，经全尺寸内压弯曲试验证实，其准确度优于国外现行预测公式。⑤研发了高压大口径承压钢管全尺寸弯曲变形试验技术及装备。该试验系统与国外同类试验设备相比，试验能力（管径、钢级及壁厚）最大；采用了可更换式加载法兰盘和法兰—引管—过度管的连接方式，可以进行多次多规格的试验，降低了试验费用；采用了可变长度加载框架，试验钢管长度范围大。⑥研究提出了管线钢管涂敷温度的要求，形成了腐蚀控制相关的应变时效控制技术条件。该项目获中国石油集团公司科技进步一等奖。

（谢文江）