地下工程精度的竞争:胜利油田如何用二氧化碳注入重画采收率逻辑
中国能源产业发展网 发布时间:
2026-10-26 09:00
【中国能源产业发展网 原创】【作者:周知行】
二氧化碳驱油与压裂这两件事,在2026年10月的公开信息里同时出现,并不是巧合。提高采收率需要在储层中制造人工流动通道,而通道的质量直接由压裂工艺决定;通道建好之后,二氧化碳注入的效率才谈得上。胜利油田把这条链条上的两端都做出了可核算的数字:累计注入二氧化碳超过14亿立方米,注入一吨二氧化碳可以采出0.33吨原油,采收率能够再提高5到10个百分点;而页岩油的日产量从2021年之前的100吨升至目前3000吨以上。在装备侧,石化机械的L3级智能压裂控制系统在涪陵完成21段智能压裂施工,无人操控时长占比超过95%。把这几组数字与背后的工程约束摊开,才能看清当前非常规油气开发真正的技术瓶颈究竟卡在哪一段。
170℃的井底温度与地面降温方案
页岩油开发的第一重困难来自地下条件。据央视新闻报道,胜利油田的页岩油区块地下断层破碎、压力高、温度高,井下温度常常超过170摄氏度,工程难度极大。中国石化资深专家万绪新介绍的解法颇具工程巧思:针对高温问题,把地下的高温泥浆带到地面来,在地面给泥浆降温,再将泥浆灌回地下,地下的温度就自然降下来了。这个方案的巧妙之处在于,它没有试图对抗高温,而是改变了流程的顺序,把一个在井下无法经济解决的降温问题,转移到了地面这个有更多手段、更多选择的空间里解决。
这个思路的技术代价也需要说清楚。地面降温意味着额外的地面设备占地、循环管路与能耗,也意味着钻井液体系的配方与流变性能必须适配反复的地面降温与再注入过程——泥浆在地面循环降温后重新入井,其携岩能力、井下流变稳定性与井壁稳定性都会受到影响。换句话说,把问题搬到地面解决是用系统复杂度换取单点可行性。因此这类方案能否推广,很大程度上取决于地面降温单元的规模能否做到模块化与标准化,否则每个项目都要单独定制,成本与工期都难以收敛。
立体压裂:从靠猛劲到借巧劲
第二重困难是裂缝的几何形态。页岩油气立体压裂团队学术带头人张峰把工艺演进讲得很清楚:原来主要是靠猛劲,多口井要借巧劲——把缝造得更复杂,把油流的通道造得更顺畅,这就需要对设计液体的排量、包括射孔的簇数进行精确控制。这个转变的技术内涵是,压裂的目标不再是尽可能多地劈开岩石,而是构造一个导流能力足够、油流在其中流动阻力足够小的通道网络。相应地,射孔簇数、排量、加砂程序、簇间暂堵与转向这些原本各自独立的设计变量,被整合进同一个设计框架里重新求解。
这套思路在具体区块上的落地效果是可见的。胜利油田纯梁采油厂在梁751扩井组打了一场翻身仗,井组自喷稳产周期突破5个月,峰值日产油达到28吨,产量是邻井同期的3倍多,创出区块深层致密油高效开发新纪录。该厂工艺研究所储层改造主管师郭正雅解释,常规油藏像地下的油塘,致密油则像浸满油的磨刀石,油确实在里头,但被封锁在岩石的孔隙里难以流动——光打井没用,必须靠水平井加体积压裂,给地下油藏修一条高速公路,才能让油流淌出来。致密油藏占该厂总地质储量和原油产量的一半以上,是产能建设和挖潜增效的主要阵地。
实现这一效果的组织方式与工艺细节同样值得记录。纯梁采油厂把地质工程两方团队“坐到一个屋里”,过去搞地质、搞钻井、搞压裂、搞经营的各管一段,现在组成联合攻关团队,依托高分辨率三维地震资料把地下断层与裂缝层层扫描清楚,建起三维地质力学模型,将油藏精细刻画的成果直接嵌进压裂设计、现场施工、效果评价的每一个环节。在钻井部署上,梁218示范区设计46口井,运用大平台井工厂智慧钻井模式,一期大平台经过多轮井组布局优化,地面只占了0.02平方公里,却高效盘活了地下7.4平方公里的连片储量,原本算不过账的储量因此变成实打实的产量。压裂工艺上则摒弃过去笼统粗放的压驱方式,形成超前压驱、精准补能、立体驱动的思路,分层差异化施策,建起高压立体均衡驱油体系。
L3级智能压裂:把控制权从操作台交给算法
装备侧的进展让这套工艺具备了规模化的执行能力。据石化机械披露,2026年10月17日,石化机械四机赛瓦公司自主研发的L3级智能压裂控制系统在涪陵国家级页岩气示范区完成21段智能压裂施工,无人操控时长占比超过95%。这套系统打破传统压裂作业高度依赖人工频繁介入、现场手动调参的作业模式,具备工况自主感知、模型自主迭代、参数自主整定、风险自主闭环四大核心能力,让设备自己感知工况、调整参数、处置风险,人从操作台退到中控室,压裂作业从人工主导操控转向少人干预、自主运行。
控制精度是这套系统最硬的技术指标。它通过内置的智能控制决策引擎,配套步进式高精度砂浓度闭环控制技术,砂浓度控制误差稳定控制在正负0.2%以内,总砂量累积误差低于1%,在21段智能压裂施工中总液量控制精度优于1%,实现一键设排、一键加砂、一键泵注、一键混砂、一键混配一体化作业。砂浓度控制精度之所以是关键,原因是加砂量与砂浓度的乘积直接决定缝内支撑剂的总量,而这个量决定了裂缝在闭合后能否保持导流能力。浓度控制出现偏差,支撑剂要么不足导致缝闭合,要么超量造成地层伤害,两者都是直接的经济损失。
安全管控方面,系统与中石化工程总院智能决策、智能预警平台双向联通、闭环联动,可提前300秒识别砂堵前兆,预警识别准确率达85%以上;遇到瞬时爆发的恶性砂堵,可实现秒级自动停砂,把事后抢险变成事前预警。这个指标组合需要放在一起理解:提前300秒是响应窗口,85%是判定可靠性,秒级自动停砂是最后的兜底。砂堵是压裂作业中最常见也最棘手的故障——砂子在携岩液中沉积造成流动阻力骤增,压力异常上升,处置不及时会导致管线憋压甚至破裂。传统处置完全依赖现场人员经验判断,而系统给出的85%识别准确率意味着剩余约15%的漏判风险仍需人工值守兜底,这正是无人操控时长占比是95%而不是100%的原因。
现场实测数据还给出了效率维度的答案:搭载该系统后,作业综合效率提升30%以上,能耗降低10%。这套系统在2026年5月已于胜利济阳页岩油国家级示范区投用,此次的涪陵规模化应用进一步验证了它在大规模、高强度、长周期连续压裂工况下的可靠性。值得注意的是,2026年10月17日这次21段施工的示范意义,不在于单次施工的绝对参数,而在于它出现在连续压裂的高强度作业场景中——系统能否在长时间运行、不间断切换段次的条件下保持精度不漂移,才是规模化应用真正的门槛。
二氧化碳驱油:把采收率与封存放在同一笔账里
第三条线索是二氧化碳驱油与封存。央视新闻报道显示,科研人员介绍的原理是,二氧化碳注入地层后会和原油充分混合,降低原油的黏度,让地下的油更容易流动、更容易被采出来。页岩油气立体开发团队学术带头人曹小朋给出了量化的收益:二氧化碳注入进去之后,能够进一步把不同孔隙的原油排出来,采收率能够再提高5到10个百分点,利用之后可以实现百分百的封存。也就是说,减碳和增油在这套工艺里不是两笔需要权衡的账,而是一笔账的两面。
更具体的一组数字来自项目层面。这项技术已在胜利油田成功实践,建成了全国首个年封存百万吨级的二氧化碳驱油与封存项目,累计注入二氧化碳超过14亿立方米,平均下来注入一吨二氧化碳可以采出0.33吨原油,实现了注碳采油与变废为宝。这个0.33的系数值得仔细看,因为它同时是经济账和物理账。经济账上,它意味着每吨注入的二氧化碳能带来的产油价值决定了这项技术能否自我维持;物理账上,它是对地下流体置换效率的直接度量,任何注采参数的失配都会体现在这个系数上。
同样需要避免的是把结论外推得太远。5到10个百分点的采收率提升与100%的封存率,前提条件是特定岩性、特定温压条件与特定注采制度下的结果。公开信息未披露该项目的具体注入压力、注入时机与采出端回采率数据,因此“百分百封存”应理解为在该项目已实施的注入阶段内不外泄,而非全生命周期意义上的永久封存。这是二氧化碳地质利用与碳封存之间最本质的区别——前者是流体的暂时封存,后者是地质尺度的永久隔离,两者的监测要求与责任归属完全不同。
工程账与经济账的交叉验证
把三条线索交叉起来看,会得到一个关于当前非常规油气开发瓶颈的判断。压裂工艺已经从靠猛劲转向借巧劲,设计精度提升到需要精确控制排量与射孔簇数的程度;装备已经从人工调参转向L3级自主运行,精度要求提升到砂浓度正负0.2%以内、总液量控制精度优于1%的水平;注入工艺已经从单井试验走向年封存百万吨级的项目规模。这三个环节的技术跨度是同步推进的,而不是先后替代关系。
而它们共同面对的约束始终是同一个:地下的不可见性。三维地质力学模型是对地下断层的近似,砂浓度闭环控制是对裂缝内行为的间接观测,采收率提升5到10个百分点是对流体置换效率的宏观度量,三者都不是对地下过程的直接测量。这决定了非常规油气开发的技术投入会持续增加,因为每提高一个百分点的确定性,都需要用更精细的建模、更高频的监测与更长的数据积累来支撑。大庆油田采油二厂工艺研究所的工作方式提供了一个侧面注脚:今年以来累计完成水驱、化学驱油、水井压裂方案设计1334口井,实施后水驱油井平均单井日增油4吨;同时累计开展现场技术指导75井次,并建立方案设计与现场施工双向反馈机制,收集现场施工难点并根据实际施工情况动态调整工艺参数。1334口井的方案设计与75井次的现场指导之间的比例,说明工程效果的一多半来自设计,但设计必须靠现场反馈来校准。
至于这套技术组合能否在常规油气与非常规油气之外打开新的应用空间,比如把二氧化碳驱油与海上平台、枯竭气藏、乃至煤层气开发结合起来,公开信息中尚无足够数据支撑判断。目前可以确定的是,在胜利油田这样的页岩油区块,二氧化碳注入已经从实验室概念走到了百万吨级年封存的工程实体,且产油效果有了可核算的数字。至于这套方法在成本上是否已经优于常规注水开发、能否承受二氧化碳的捕集与输送成本,公开信息未披露相关核算口径,因此这里不做延伸推演。可以确定的方向性结论是:地下工程精度的竞争,已经取代了装备吨位的竞争,成为非常规油气开发领域新的主战场。
-本文参考资料来源于中国石化机械、胜利油田与大庆油田采油二厂公开信息;央视新闻栏目技术报道公开资料;中国石化机械四机赛瓦公司技术发布、中国新闻网黑龙江频道与大众日报等媒体报道。
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周知行
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