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關于申報2019年河北省科技進步獎的公示

時間:2019-04-10 | 作者:王忠 | 瀏覽次數:0

申報2019年河北省科學技術獎勵項目

公        示

為了做好2019年河北省科學技術獎勵申報工作,根據《河北省科學技術獎勵辦法》和《河北省科學技術獎勵辦法實施細則》有關規定,公司根據《多功能井下柔性復合連續油管研發及工業化應用》項目申報2019年度科學技術進步獎,現將項目基本情況和主要完成單位等相關情況予以公示:

一、項目名稱:多功能井下柔性復合連續油管研發及工業化應用

二、提名單位:衡水市科技創新局

三、項目簡介:

1、項目所屬科學技術領域:

油氣田井開發工程、石油天然氣專用機械、設備設計與制造

2、項目立項背景:

 油田開發過程中產生的污水利用難度大,且因礦化度高,外排時會造成土壤堿化與板結,對環境造成嚴重污染。為了解決油井開采,廢水外排的問題,應用污水回柱技術,可以直接有效的解決這一難題。使用污水回注技術,有利于降低油田含油污水的處理成本,降低石油勘探開發成本,并解決污水外排造成的環境污染的問題。

目前,我國各大油田在污水回注工藝中,普遍采用鋼管來實現,但是回注污水的泥沙含量及氯離子、溶解氧、硫化物和SRB菌等有害成分含量遠高于深度處理的軟化污水,這些因素都會引起回注污水管材的腐蝕。在流動水中,低碳鋼的腐蝕速度和溶解氧的濃度成正比的增加。但當氧含量達到某個臨界溫度以上,腐蝕速度反而降低,這是因為氧的供給量過剩使得低碳鋼轉為鈍化所致。但是,水中若有氯離子存在,就不會產生這種鈍化現象,氧濃度上升時,腐蝕速度將增大,這對管線鋼的腐蝕影響很大,因為氯離子的存在會破壞金屬表面的保護膜,氯離子越多,溶液的導電率愈大,而加劇微電池作用。另外,在流動的水中,隨著溫度的升高,鐵的腐蝕量增加,在80℃,腐蝕量為最大,超過該溫度時,因溶解氧量急速減少而腐蝕速度降低,但是在密封的體系中,溫度上升時溶解氧不能溢出,腐蝕同樣增大,而回注污水管的工作溫度為50-70℃,對管線材料的腐蝕會較大。

污水中還存在較多的硫酸鹽還原菌SRB(1000個/ml),SRB廣泛存在于河水、海水、油井、港灣及秀層缺氧環境中。它們的特點是把硫酸鹽還原成硫化物,如硫化氫。最適宜的生長溫度是25-30℃耐熱菌可在55-65℃,PH值在7.2-7.5范圍生長。可見,回注污水管的工作環境,正復合SRB的生長條件,有SRB存在,對鋼鐵的腐蝕速度要比無菌時急劇增加。近幾年來,在我國一次采油系統中,SRB的腐蝕事列很多,據1991年不完全統計,中原油田僅套管一項就有100多口井腐蝕穿孔,30多口井的報廢與SRB腐蝕有關。SRB對油田管材的腐蝕特征為點蝕,腐蝕產物通常是黑色的帶有難聞氣味的硫化物。所以SRB對回注污水管的腐蝕很嚴重。

目前針對油管的腐蝕問題已采取多種防護措施,取得一定效果,但不同程度存在缺點,不能從根本上解決管道腐蝕問題。                                                                                                                                                                                                                                                                            

3、項目技術內容及創新點:

1、材料設計

柔性復合管多層截面結構,其所應用的材料主要是聚合物和纖維材料等。柔性管的材料選擇主要考慮下面幾個方面:滿足使用環境的要求、滿足操作及安裝條件的要求、滿足相關功能的要求、滿足服務壽命的要求、滿足管體內部結構兼容性的要求、具有較合適的經濟性。

材料選擇應考慮設計溫度下的抗壓強度、彎曲強度、剪切強度,設計條件下的蠕變特性;確定許用應力的基礎及其影響因素,設計中所取數據的可靠性;材料的延伸率及熱膨脹系數;耐沖擊性和冷熱急變性;操作中可能出現的溫度極限及材料所能承受的溫度范圍;材料轉化溫度;接頭連接方法及管道整體可靠性。

2、在位載荷設計

柔性復合多功能油管作為注水管柱,在位載荷包括自身重量和注水時所承受的摩擦力,以DN40、DN50柔性復合多功能油管為例,在10、16、20、25MPa壓力下,長度為1500,2000,2500,3000m時,計算柔性復合多功能油管的在位載荷。

柔性復合多功能油管為連續生產,其理論長度可以達到無限長,根據使用情況定尺生產,做到管體無接頭,安全系數更高。目前恒安泰公司生產的柔性復合多功能油管單根長度可達2000m。

3、多功能設計

柔性復合連續油管在管體的設計過程中,將井下測試過程中使用的信號纜、動力纜與管體合并為一體,直接埋敷管體壁中,使管體的伸長參數與線纜伸長參數設計一致,達到井下連續油管在使用的過程中,纜線不裸露,避免磕碰損壞現象,測井工程更直觀、方便。

4、施工設計

恒安泰集團自主研發,委托國內機械制造廠家生產的國內首臺柔性復合連續油管作業車,適合于國內各大油田現場施工作業。專業用于多功能復合連續油管的現場施工,實現柔性復合連續油管作業設備一體化,管體下井或提升控制自動化、數字化,作業速度快、效率高。整體設備及所有部件均可以在風沙、潮濕、雨雪等惡略自然環境下作業,是目前國內唯一一臺多功能、自動化柔性復合連續油管專用作業車。井深2000米以內,作業時間為10小時即可完成管體下井及輔助作業。

項目創新點:

創新點1:管體采用特有非粘接結構,在國內及國外為首次。(且已經將該種管體結構申請發明專利)

創新點2:可與井下工具相匹配,形成井下智能注水測調開發、智能封堵地層注水等多功能實現。

創新點3:管道在耐高溫、高承壓、耐腐蝕、耐結垢等特性上,以及在高稠油開采上具有良好的優勢應用。

創新點4:管線可依據實際使用情況可將內管布置多根小管,通過小管對井下作業工具進行相關化學劑、液壓油、開采油等流體的輸送。

創新點5:通過對井下實時數據的采集、監測以及對井下工具工作狀況、管體運行狀況的監控、數據傳輸,實現從中控到井底的無縫對接、遠程智能化作業。

4、項目技術指標:

4.1、規格型號:DN50-25MPa;

4.2、規格型號:DN50-20MPa;

4.3、規格型號:DN40-25MPa;

4.4、規格型號:DN40-20MPa;

4.5、規格型號:DN50-16MPa;

4.6、規格型號:DN40-16MPa;

5、應用推廣及效益情況:

目前,油田采用的輸油、輸氣、輸水的管道大都采用的鋼管,鋼管易腐蝕泄漏,壽命短,而且運輸、作業設備等限制,鋼管每節長度有限,而且重量大,在作業過程中需要節與節之間的連接作業,施工程序多,速度慢,施工效率低,勞動強度高。而且中國石油油氣田地面工程每年建設的各種管線大約在2萬km(不包括長輸管道),投資大約在120億元左右,如果每年以推廣使用1萬km柔性復合管,將節約50萬t鋼材,至少可減少175萬t二氧化碳的排放;其規模經濟效益就已相當可觀;如果再加上其在含H2S、CO2、氯離子(Cl-)和水等腐蝕介質環境中的管道服役安全性、節能降耗等創造的巨大社會效益,則無論從生態效應、經濟效益還是生產管理效率來看,都具有比較明顯的應用優勢,總體規模效益將十分顯著。

  據相關專家分析,柔性復合管的潛在綜合效益十分看好。下面將就鋼制管線及柔性復合管線進行對比,來分析柔性復合管的潛在綜合效益。

鋼制管線投產3~5年后會發生腐蝕穿孔現象,維修工程量大,費用高,而柔性復合管線生產運行過程中,沒有腐蝕穿孔現象,維修費低廉;

鋼制管線壽命一般在2-4年,而柔性復合管線壽命為>20年,柔性復合管線更顯性價比優勢,其綜合效益非常顯著。

 鋼制油套管價格約為90元/米,施工費用約2-3萬元/井,每口井按2000米計劃,鋼管投資約21萬元+每年2次測井費用4萬元,壽命約2-4年。柔性復合連續油管每口井費用約28萬元/井,使用壽命15年。綜合費用為:鋼管(每口井4年費用=21+4*3=33萬元),柔性復合連續油管每口井4年費用為(28/15*4=7.466萬元)。每口井每年節約費用為6.38萬元。僅僅長慶油田,目前存在上萬口污水回注井,按10%推廣使用量計算,油田每年可節約費用6380萬元。

隨著井下柔性復合連續油管的應用成功,市場潛力巨大,以國內最大油田長慶油田為例,現有油田注水井上萬口,塔里木油田作為新興試用田,年新增油氣水井1000口以上,據不完全統計,中石油、中石化現有注采井可達80萬口,按現價格30萬/口井,10%的市場占有率計算,產值可將超過200億元。

四、主要完成單位及創新推廣貢獻:

主要完成單位:河北恒安泰油管有限公司

創新推廣貢獻:項目產品已經完了設計生產階段,2012年3月,在長慶油田采油二廠“悅-29井區”“城95-12井”及“城91-11井”進行首根連續油管現場下井試用,并且在每順延年進行一次跟蹤試驗。此后,在長慶油田采油十廠、長慶油田采油一廠、長慶油田采油七廠、長慶油田采油4廠及延長油田、塔里木油田、大慶油田逐步推廣應用。此產品在各油田用戶提供的用戶意見表明:該產品耐腐蝕性好、管線運行數據平穩,各項檢測指標均能達到要求,并且施工速度快,能耗低等特點。公司將該項目產品2013年起草行業標準,2014年10月15日發布并于2015年3月1日正式實施(SY/T6662.6-2014石油天然氣工業用非金屬復合管第六部分:井下用柔性復合連續管及接頭)。

該產品目前共取得以下專利:

201820270047.3  井下復合連續油管的生產設備

201820262016.3  潛水泵井下采水管道總成

201820339865.4  一種井下注水管總成及其注水管

201820385504.3  一種井下輸送管道用接頭

201510566619.3  一種柔性管用內襯材料及其柔性管

201721144290.2  一種智能井下用柔性復合連續油管

五、推廣應用及經濟社會效益情況:

該產品在長慶油田實驗成功后,陸續在延長油田、塔里木油田、大慶油田等各大油田推廣,并出具相應使用報告。本產品的研發成功,有效的解決了鋼制管線在注水過程中易腐蝕、壽命短、施工作業慢等不足。成功替代鋼質管線,減少鋼質管線的使用量,減少鋼質管線在生產中以及使用過程中的環境污染及碳排放量。

多功能井下柔性復合連續油管使用壽命為10年,中間不用維護,減少了鋼制管線在使用過程中維護管線而造成的環境污染。

專用設備的研制成功,大大降低了勞動強度及作業時間,多功能井下柔性復合連續油管的作業時間僅為10小時(2000米以內的注水井),而且自動化程度高,操作者勞動強度低,有效的改善了操作者的工作環境及工作性質,提高了操作者工作積極性。

六、主要完成人情況:

排名

姓名

技術

職稱

工作單位

完成單位

對本項目技術

創造性貢獻

曾獲科學技術

獎勵情況

1

孟宇

工程師

河北恒安泰油管有限公司

河北恒安泰油管有限公司

作為本項目的主要負責人,負責項目的總體設計、實施方案的制定、任務分工與人員調配、組織落實等全面工作。

 

2

孟慶義

工程師

河北恒安泰油管有限公司

河北恒安泰油管有限公司

參與該項目的管體結構的設計,功能設計,實現了產品的多功能性能及本項目的成果轉化

河北省科技進步

三等獎

3

劉茹軍

工程師

河北恒安泰油管有限公司

河北恒安泰油管有限公司

在項目研發過程中確定了產品工藝,生產設備的設計與開發工作,實現了本項目產品的量化生產。

 

4

王忠

工程師

河北恒安泰油管有限公司

河北恒安泰油管有限公司

在項目參與研發過程中結構的設計,生產設備的研發及調試及產品的實驗,保障了產品在使用過程中的穩定性。

 

5

崔曉軒

工程師

河北恒安泰油管有限公司

河北恒安泰油管有限公司

對產品進行耐腐蝕材料的選擇,以及產品性能參數的計算

 

完成人合作關系說明及完成人合作情況匯總表:

序號

合作方式

合作者

合作時間

合作成果

證明材料

備注

1

共同知識產權

孟慶義

2011年

“完成多功能井下用連續油管研發與工業化應用”項目

實用新型專利“一種智能井下用柔性復合連續油管”

實用新型專利“井下復合連續油管的生產設備”

發明專利“一種柔性管用內襯材料及其柔性管”

附件2.5.5

2.5.1

2.1.3

 

2

共同知識產權

孟宇

2011年

“完成多功能井下用連續油管研發與工業化應用”項目

實用新型專利“一種智能井下用柔性復合連續油管”

附件2.5.5

 

3

共同知識產權

劉茹軍

2011年

“完成多功能井下用連續油管研發與工業化應用”項目

實用新型專利“一種智能井下用柔性復合連續油管”

附件2.5.5

 

4

共同知識產權

王忠

2011年

“完成多功能井下用連續油管研發與工業化應用”項目

實用新型專利“井下復合連續油管的生產設備”

附件2.5.1

 

5

共同知識產權

崔曉軒

2011年

完成“多功能井下用連續油管研發與工業化應用”項目

發明專利“一種柔性管用內襯材料及其柔性管”

附件2.1.3

 

七、知情同意證明

申報河北省科技進步獎所涉及的知識產權,發明專利一種柔性管用內襯材料及其柔性管,證書編號為ZL201510566619.3,發明人李建軍、趙亭已知情,同意申報河北省科技進步獎。

以上公示內容如有異議,請于2019年4月24日前以書面形式(注明通訊地址和聯系方式)向河北恒安泰油管有限公司提出。個人提出異議的,要求在異議材料上簽署本人真實姓名(姓名不能打印),公司對異議人身份和反映情況予以保密。

電話:0318-4221781  傳真:0318-4227711

聯系人:王忠  

河北恒安泰油管有限公司

 

2019年4月10日

 

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