耐高溫高壓環空密封技術是業內公認制約油田稠油開采的世界級難題。然而，這一技術在中國科研人員的努力下，近日獲得突破性進展。

濱南采油廠試驗現場

記者獲悉，從2017年11月開始到日前，由天鼎聯創密封技術（北京）有限公司（下稱天鼎聯創）自主研發的核心元件——世界首創耐350℃、20Mpa密封材料TD350制成的封隔器密封筒，在中國石化勝利油田濱南采油廠的兩口現場生產井已成功開展了40天的試驗考核。

40天里，封隔器密封筒都經歷了哪些考驗？從常溫到高溫，經歷15天的高溫連續注汽（注汽溫度330-355℃、注汽壓力12-19.7Mpa、蒸汽干度70%以上），燜井自然冷卻，再反向打壓驗封，試驗結果證明，高溫封隔器密封筒均保持了優異的密封性能，大大超出油田原有在用封隔器密封筒的性能。

業內專家認為，這標志著我國超高溫井下封控技術在全球率先取得重大突破，將可為稠油油藏提高采收率提供強有力的技術支撐。清華大學材料科學與工程系教授、中國材料研究學會理事兼副秘書長翁端評價道：“有望填補稠油開采過程中耐高溫、高壓密封材料及產品的國內外空白，對降低采油成本，提高稠油開采效率與效益具有重大意義?！?/p>

開發潛力巨大

稠油即20℃時，相對密度大于0.92、油層粘度大于50厘泊的原油，又稱重油。50℃時，粘度為10萬厘泊以上的稠油為特超稠油，這種原油采出后在地面條件下基本呈固態，腳踩不變形。

根據公開報道，目前全球稠油可采儲量約4000億噸，是常規原油可采儲量（1500億噸）的2.7倍。全球大約10萬億桶剩余石油資源中，70%以上是稠油資源。稠油有望成為重要的戰略接替資源。

相關資料顯示，我國是繼美國、加拿大、和委內瑞拉之后的第四大稠油資源國，探明和控制儲量約40億噸，重點分布在遼河油田、勝利油田、克拉瑪依油田以及河南油田等。海上稠油集中分布在渤海地區，在該地區已探明原油地質儲量中有62%為稠油。

但稠油油藏屬低品位石油資源，因其粘度高、難流動，開采難度大，目前全球年產量只有近億噸。我國自上世紀末以來稠油年產量一直穩定在千萬噸以上，目前我國正在開采的油田中，稠油平均采收率不足20%，開發潛力巨大。

天鼎聯創董事長與勝利油田石油工程技術研究院領導交流

蒸汽泄漏制約熱采效率

據天鼎聯創董事長宋煒介紹，稠油的突出特點是對溫度十分敏感，溫度每升高8-10℃，其粘度就降低1倍，因此將高壓飽和蒸汽注入油層進行熱采，增產效果非常顯著?！爱斚虻貙幼⑷?50-350℃的高溫高壓蒸汽后，近井地帶內的油層和原油被加熱，原油粘度可大幅降低到幾厘泊，原油流動阻力大減少，油井產量必然將大幅增加?！?/p>

多年來，蒸汽熱驅法成了世界主流的稠油開采方向。在我國，自上世紀80年代以來，蒸汽熱采技術也一直是稠油開采的主要技術。但特超稠油開發需注汽壓力大、溫度高，一般的稠油開采方式根本行不通，國內外幾乎沒有可借鑒經驗。

業內專家指出，稠油熱采的關鍵是注汽質量。根據美國機械工程師學會（ASME）的研究，注汽溫度達到350℃、干氣飽和度（蒸汽干度）達到100%時，是稠油降粘的最好方案。

“近年來，隨著臨界/超臨界鍋爐等裝備的成功研制，油田在開采稠油時已經能夠充分保障井口的注汽質量。但由于環空密封問題始終沒有得到很好解決，極大地影響了井內熱采封隔器以下井筒的蒸汽質量，油田對稠油開采進行注汽時常常發生泄漏，而這已成為制約油田稠油熱采的關鍵瓶頸?！彼螣槍τ浾哒f。

記者了解到，多年來，國內外很多公司都參與了稠油熱采領域大環空密封技術的攻關研究，其核心就是要解決材料問題，即找到一種耐高溫、高壓、并長期具備高彈性的密封材料，但效果均不盡如人意。其中美國杜邦公司研制的全氟醚材料因達到315℃的耐高溫性能而成為這個領域的領航者，但是仍然無法滿足稠油開采所需要的高溫、高壓實際工況要求。而美國的貝克休斯公司于2016年初推出的專為超高溫高壓井設計的可移除封隔器，可耐受的溫度也只有204℃。

世界首創密封技術初試成功

為攻克這一難題，自2015年開始，天鼎聯創公司研發團隊與清華大學機械學院、勝利油田石油工程研究院等單位合作，在云暉資本的加盟助力下，經過三年科研攻關，成功研制出全球首創，可耐350℃、20Mpa過飽和水蒸氣壓力的高彈性復合材料——TD350，并獲得7項發明專利授權、25項實用新型專利授權。

據介紹，TD350是一種復合高分子材料具有耐高溫、耐高壓，耐油、耐水特性，特別是在高溫條件下仍能保持類似于橡膠的彈性，在350℃、20Mpa壓力下能持續長時間密封油套環空，最高耐受溫度可達361℃，最高耐壓可達25Mpa。

天鼎聯創公司與勝利油田石油工程技術研究院合作，采用其自主研發的TD350密封筒先后在勝利油田石油工程院開展了長達三年的地面11項試驗考核，實現了稠油熱采模擬裝置的大環空密封，為稠油開采井下封控的現場推廣提供了堅實基礎。

“2017年11月開始，勝利油田濱南采油廠率先大膽嘗試，選用兩口現場生產井，配備數十位專業的技術人員分成三班，與石油工程院的專家們不分晝夜開展實驗，驗證新型材料在不同實際工況條件下的密封性能?！彼螣樥f。

現場試驗報告顯示，整套實驗溫度從常溫到高溫，再到高溫后燜井，注汽質量明顯提升，連續30天封隔器密封筒始終無泄漏，由于環空壓力為零，可以不洗井作業、不帶壓作業提井，節約大量水資源的同時，也極大地提高了施工安全性。

“TD350高溫密封筒首次同時實現了超高溫和常溫交變工況條件下的密封，突破了油田長期以來由于密封問題導致稠油熱采工藝無法進一步有效實施的瓶頸，為下一步完善高溫稠油熱采工藝、實現高效采油奠定了基礎?！眲倮吞锸凸こ碳夹g研究院副院長汪廬山評價說。

據了解，目前勝利油田有稠油熱采井5000余口，由于稠油井底密封不嚴造成蒸汽損耗大，單位蒸汽產油量低，產油成本高。加之油價目前偏低，使得一半以上的井處于懸停狀態。如果這項技術得以推廣，大量懸停井將有望恢復經濟開采價值。

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來源：賢集網

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