1.储层物性纳米级实验分析技术投入应用
 
    与常规油气储层相比，致密砂岩和泥岩等非常规储层孔喉属于微-纳米级别，孔喉连通复杂，渗流机理特殊，常规分析测试手段无法准确测量和表征。

    一项数字岩石物理技术基于高分辨率纳米CT扫描系统与FIB扫描电镜的一种纳米级实验方法，具有超高分辨率和三维可视化展示等特点。其创新点主要体现在：可以对致密储层微观孔喉结构进行无损伤立体重构、确定孔隙分布特征与储层参数和揭示明确流体渗流机理与油气成藏过程。它通过多尺度岩心扫描确定孔隙度、渗透率、孔喉连通指数与储层力学性质的相关参数，并在此基础上利用晶格玻尔兹曼原理模拟油气渗流机理，建立基于真实三维孔隙模型的非常规油气成藏动态模型。

    作为非常规油气储层微-纳米级孔喉结构研究的关键技术，它改变了传统的储层孔喉结构表征方法，建立了非常规储层性质有效评价体系，大大拓展了全球油气勘探领域。

    2.致密油开发关键技术突破实现工业化生产应用

    致密油泛指渗透率极低，需要借助压裂等技术手段才能实现经济开采的原油，包括从页岩、致密砂岩和致密碳酸盐岩等岩层中开采的原油。美国致密油开发技术取得重大突破，其中巴肯致密油日产量从2003年的1万桶提高到2010年的45.8万桶。

    北美致密油开发技术和管理创新包括：严格的陆上致密油作业准则为降低作业风险和减少环境危害提供了保障； HiWAY水平井分段压裂技术通过间歇性注入高浓度凝胶压裂液和高强度支撑剂，在充填层中产生高导流能力的通道网，可以大幅提高致密油产量，降低单井用水量和支撑剂使用量；双分支长水平井技术可扩大有效泄油面积，提高可采储量；微震监测技术可优化压裂层位、封隔器放置和射孔位置，成功描述裂缝方位角等参数。

    致密油开发技术的突破将引领和带动全球致密油勘探开发进程。目前，致密油资源有认识、有技术、有储量，开发条件逐渐趋于成熟，有望成未来重大石油接替资源。

    3.近3000米超深水油气藏开发技术取得重大突破

    当前全球重大勘探发现有一半来自海上，特别是在深水和超深水。墨西哥湾帕迪多项目应用一系列深水油气藏开发技术，创造了2934米水深开采的世界纪录。

    这些技术突破包括：创新海底油气分离和泵送系统，一套生产系统可以同时开采3个海底油田；创新圆柱形海上钻探平台和浮式生产储油卸油船技术，减小了平台的尺寸和成本，提高了平台抵御灾害的能力，可以收集、加工和输出半径48公里范围内开采的原油；首次采用钢管液压和多路大功率脐带缆技术，可以在海底提供高达1500马力的动力；首次在塔状浮式生产储油卸油船上应用懒波引导立管技术，防止由于不断摇晃导致材料疲劳；首次使用聚酯系泊系统延长生产设备的使用年限。

    帕迪多项目离岸距离是其他平台的几倍，一套生产系统可同时从22个平台井口和13个通过海底设施回接的海底井口进行生产。项目成功实施将为超深水开发技术在深水油气勘探开发领域发挥重要示范与引领作用。

    4.综合地球物理方案提高非常规油气勘探开发效益

    地球物理技术在解决裂缝分析和应力估算等一系列非常规油气勘探问题中发挥着越来越重要的作用。2011年，国外多家公司在方法研究和小规模现场试验的基础上，实现了非常规油气藏地球物理综合解决方案的工业化应用。

    这套综合的地球物理方案包括：采用针对勘探目标制定的专门勘探评价、设计与数据采集方案；通过AVO分析、方位各向异性分析和岩石属性参数计算等技术进行详细的油藏描述；通过建立精确的地质力学模型进行钻井“甜点”识别，优化钻井方案，避免钻井危害，降低钻探风险。此外，这套综合流程中将微震监测与油藏模型相结合，在优化压裂方面取得显著效果。目前采用微震监测技术优化压裂已在美国的多个页岩勘探项目中规模化应用。

    非常规油气藏综合地球物理方案已在北美多个页岩气项目中应用，效果显著：减少勘探成本，大大提高钻井成功率；优化开发方案，提高采收率；提高单井产能，提高投资利润率。

    5.水平井钻井技术创新推动页岩气大规模开发

    北美页岩气大开发中，钻井技术的发展，有效降低了钻井周期和成本，实现页岩气的大规模开发。

    这些进展包括：工厂化钻井模式，可以优化井场布置，提高建井速度；新型井底振动工具、可控泥浆马达和井底水力参数记录器等技术，实现钻直井机械钻速翻番，钻斜井机械钻速提高40%；新型液压绞车钻机减少非生产时间、占地面积和运移及安装成本，提高水平井钻井效率50%；新型旋转导向装置实现每100英尺17度造斜率，在裸眼井段进行大角度造斜和侧钻，并完成复杂三维井眼轨迹钻进；新型钢体聚晶金刚石复合片钻头，快速有效钻弯曲和长水平段，减少水力耗能，切削深度更深，狗腿控制更容易；新型页岩水基钻井液，用于页岩和敏感环境钻井，在含有可溶性钙、盐和酸气的地层中保持井眼稳定；创新的页岩气钻井质量管理方法，大大降低非钻井时间和作业成本，平均月钻速提高30.8%。

    据统计，美国水平井钻井数量从2000年的1144口上升到2010年的12224口，占天然气钻井数量的77%。钻井技术创新推动北美页岩气水平井大规模开发。

    6.介电测井技术取得重大进展改善储层评价效果

    新一代介电测井仪器——介电扫描仪器克服了介电测井技术原有局限，大大改善了地层评价效果。

    该仪器采用多间距阵列天线，可在20兆赫到1000兆赫之间的4个不同频率上进行测量。为降低各向异性的影响，采用了纵向和横向极化两种测量模式，天线安装在全铰接式连接的短极板上，通过液压推靠器使天线紧贴井壁。同原有介电测井仪相比，新仪器测量精度高，井眼补偿效果好。介电扫描测井与传统的测井方法相结合，可为储层评价和油藏描述提供更丰富的信息。

    新型介电扫描仪在委内瑞拉砂泥岩薄互层中累计识别出150英尺的油层；在克恩河油田的低矿化度地层中精确估算出重油饱和度；在中东一个高孔隙度碳酸盐岩油藏中，由于岩石结构多变和泥浆滤液侵入影响严重，常规测井的地层评价效果不佳，而用介电扫描测井资料证实其剩余油饱和度为95%。

    7.管道激光视觉自动焊机提高焊接效率和质量

    一种应用激光视觉技术的管道激光视觉自动焊机研发成功，首次实现了油气管道施工的自适应焊接。

    该技术通过向坡口内发射一束激光条纹，非常详尽地读出焊缝区的特征，指导双焊炬焊机根据对口情况在运动中进行自适应控制，实现高速实时跟踪、实时闭环控制、实时调整速度和摆动宽度，从而实现管道全位置焊接的自适应控制，优化焊道厚度，确保稳定的填充量。其全数字监控系统可以确保每一道工序的质量：通过PDA交互界面对焊接参数进行编程并下载到现场应用的焊机中，可在焊接过程中改变焊接参数；上传性能数据，进行QC分析并验证每一道焊缝是否符合规范；对坡口和根焊道的焊前和焊后在线检测，实现缺陷的立即返修，将停工时间缩至最短，确保高质量的焊缝，降低焊接总成本，并由计算机输出所有焊缝检测报告，用于永久记录。

    这实现管道自动焊接的自适应控制，提高了焊接效率和质量，缩短了焊接时间。

    8.微通道技术成功用于天然气制合成油

    一种应用微通道技术的小型天然气制油（GTL）装置由美国一家公司研发成功。该装置采用微通道反应器和超高活性费托（F-T）合成催化剂，在规模超过每天3万桶的GTL工厂具有良好的经济可行性，在生物质制油（BTL）和煤制油（CTL）过程中同样具有商业应用价值。

    这种微通道技术可将GTL过程中甲烷水蒸气转化（SNM）和F-T反应的速度提高1000倍。该微通道反应器由一组光化学反应技术加工的薄片零件通过扩散连接技术制成，在气体处理量为每小时591立方米或煤、生物质处理量为每天500吨时就具有经济可行性。

    目前，在奥地利Gussing采用这种微通道反应技术已经成功完成处理量为每天1桶的BTL装置示范工程，共使用了900个微通道反应器，相对于传统技术产量提高了4倍到8倍。在位于巴西的Fortaleza，采用微通道反应技术处理量为每天6桶的GTL装置也将投入运转。

    9.石脑油催化裂解万吨级示范装置建成投产

    石脑油催化裂解制烯烃工艺（ACO）示范装置在韩国蔚山投产。结果显示，与蒸汽裂解工艺相比，ACO可获得更高的烯烃产率，以更低成本获得更高烯烃产量，烯烃年产量达到1万吨，是替代传统石脑油蒸汽裂解装置的替代方案。

    ACO工艺融合了同轴并流FCC技术与高选择性专利催化剂，可以使石脑油大量转化为丙烯和乙烯。ACO反应器系统包括同轴并流构造和双提升管等。这项工艺的关键是催化剂，专门用于在流化床反应器中转化石脑油，生产丙烯和乙烯，提高转化率。最新的ACO催化剂具有较高的机械强度、水热稳定性以及对低碳烯烃的高选择性。

    示范装置的总烯烃收率有所提高，乙烯和丙烯收率比传统的蒸汽裂解高出15%～20%，且丙烯与乙烯比接近1.0，提高的收率中大部分是丙烯，可以更好地适应未来的市场需求，在较低成本下进行烯烃生产，并具较低的排放足迹。

    ACO示范装置的成功投产标志着石脑油催化裂解技术在工艺设计等方面获得了工业化验证。

    10.新型车用碳纤维增强塑料取得重大突破

    一款用于汽车框架模塑快速成型的新型碳纤维增强塑料（CFRP）由日本一家企业研发成功，其汽车框架模塑成型时间由原来的5分钟缩短到不足1分钟，大大缩短了生产周期，标志着使用碳纤维塑料规模化生产汽车车体和其他产品的技术获得重大突破。

    新技术开发出的由热塑性树脂制造的中间材料，用于替代传统的热固性树脂；CFRP部件的焊接技术可将几种不同的材料粘接在一起，减少制造过程中金属的使用量；将碳纤维与热塑性树脂浸渍，产生三种中间材料：单向中级，在某些方向上拥有超高的强度；各向同性中间体，拥有形状的灵活性和多向强度的最佳平衡；长纤维热塑性塑料颗粒，高强度颗粒由碳纤维制成，适用于复杂零部件的注射成型。使用这些新的中间材料，可在短短1分钟内完成CFRP成型。

    目前，一款车体全部采用CFRP材料制造的4人座电动概念车已开发出来，重量仅有47千克，车速可达每小时60千米，续航能力为100千米。这项材料新技术有望在汽车零部件制造及机械制造和工业机器人等领域推广应用。

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