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为油田植入“眼睛”和“手”

来源:  发布时间:2022-08-03

——记中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院高级工程师贾德利

吕腾波

 

 

作为工业生产的“血液”与国家发展的命脉,石油开发技术的研究由来已久。

或许很多人都以为,所谓“油藏”,指的是油田之下藏着一片取之不尽的“地下油海”,只要钻开一个孔洞,能源便会喷薄而出。其实不然,我国90%以上的油藏都是碎屑岩油藏,也就是说,油气其实像水浸透在海绵中一样,浸透在石头的孔隙里,需要及时、精准地补充能量,方可成功采集。迄今,随着天长日久、反反复复地开采,我国大部分油田都进入了高、特高含水期,剩余油高度分散、油水关系极其复杂,稳油控水难度大。“这时候油田就像是一个恶病缠身的垂垂老朽,需要借助外力,即对其实施精准的注水,实现剩余油的进一步有效挖潜,重新激发其生命活力。”来自中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院的教授级高级工程师贾德利补充说明道,“由于我国油藏种类繁多,需要根据不同的地质情况划分多层级完成注水生产,其中所运用的系列技术通常被称作‘分层注水技术’。”

作为“秉承先人之志,攻关科技瓶颈”的新一代石油人,贾德利直言自己生在了好时代。我国首代分层注水技术,是科学先辈们在严酷环境下、艰苦卓绝中“拼”出来的。20世纪60年代,我国首代分层注水技术问世之际,带队的大庆采油工艺研究所所长刘文章同志曾写下“身穿冰激凌,冷风吹不进;干活出大汗,北风当电扇”的风趣小诗记录参加“分层注水开发大会战”的400多个日夜;而数十载后,当沉甸甸的交接棒紧握在贾德利及其团队手中时,他们也不负所托,终以千百个日夜的拼搏,交出了一份又一份包含“突破注水井井下复杂环境的流量检测机理”与“高压单层段调控与长效动密封设计方法”等成果的优秀答卷。这也同时标志着我国精细分层注水技术正式进入4.0时代。

 

脚踏实地,需求决定导向

 

迄今,距离贾德利走入石油行业已过去了近20年。追溯起点,贾德利却说:“其实我是我们那一届6个班约180名同学中唯一走入石油行业的。”出身于机械专业的贾德利与石油开采工作的关联度看起来实属有限。

出生、成长于黑龙江农村,贾德利少时对于择校的想法十分纯粹:“我那个时候一门心思就想考进大学,坚信知识改变命运。”于是,1998年的夏季便成为刻印在贾德利记忆中极为美好的时刻——他手持哈尔滨工业大学(以下简称“哈工大”)的录取通知书,成为继哥哥之后村里走出的又一位大学生。

似乎每一位从哈工大走出的学子都会在潜移默化中将“规矩严格,功夫到家”的八字校训深深镌刻在脑海之中。大学二年级时,在导师姜继海教授的帮助与指导下,贾德利进入实验室开始真正意义上接触研究工作。直到今日都令他深感荣幸的是,在还未参透科研精髓的时候,他便已经得到了与名家一起前往长春实习的机会。“那个时候因为经验不足,只能做一些画图版之类的基础工作”,但也正是这样的经历才使他得以在细微之处一睹前辈们的“真章”,“由于科研物资相对匮乏,彼时还未大规模采用电脑作图的形式,但师爷刘庆和教授与导师的要求几乎已经达到了精密的程度,无论是对人还是对己。这种严谨的态度和精神,深深影响着我”。那也是贾德利第一次真正领略到哈工大校训背后凝结的深意,在其后攻读本硕的6年岁月中,他也渐渐习惯将这种精神融入到了生活的方方面面。

而硕士毕业后,贾德利却意外地“暂停”了学业。“那个时候我觉得之前学习的知识都太理论化和理想化了,于是我开始思考,想要转变一个立足应用、脚踏实地的研究方向。”在思考之余,他还同时加入到了“教书育人”的大队伍中去——在哈尔滨理工大学自动化学院执教。在那里,通过与尤波教授的交谈,他重新找到了求学的动力,20042008年间,他完成了“控制”相关专业在职博士的攻读,并因机械与控制结合的学术背景得到刘合院士青眼相加,邀请他到大庆油田开展博士后阶段的研究工作。

前有先辈们的实干事迹传颂,今有导师苦心孤诣地栽培,贾德利走进石油行业也并非偶然。就在他踏入相关领域研究的那一刻起,第四代分层注水工艺技术的核心元素之一 ——井下永置式流量监测技术,便向他率先“发起了挑战”。随着开发不断深入,长期注水冲刷后,层间矛盾和非均质性越来越突出,驱替场动态变化更加频繁,剩余油分散更加隐蔽,加密开采后井数和层段数也在不断扩大。而传统的分层注水技术多采用钢丝作业投捞水嘴,更换不同尺寸的水嘴以实现层段注入量调配,这一方式不仅难以满足长期保持层段注水合格的生产需求,而且每年几次的注水层段测试数据也无法有效辅助对油藏精确地再认识,对于测试队伍服务能力、开发成本及优化辅助开发方案的精准数据而言,均十分有限。“需求决定导向。这是每位从业者的共识。”为解决此类弊端,贾德利在其后的数年中一直围绕注水井井筒复杂环境下层段流量检测机理、层段调控、小尺寸/低功耗一体化工具的设计理论与方法等问题开展实验。“我们的理想状态是‘运筹帷幄之中,决胜千里之外’,在办公室就可以在不动用人力的前提下实现对井下的调控。”

为达成这一目标,贾德利亲率团队在极端气温中奔赴现场,反复打磨技术与器件,最终他们从注水井多层段同步动态测调新机理、注水井永置式小尺寸/低功耗流量检测技术设计新方法、分层注水实时监测与在线控制工程实现,以及数据驱动的油田水驱精细分析四个方面,有效解决了分层注水精细管理与现场测调作业工作量大等行业痛点,促进了油田水驱开发油藏精细分析与管理模式的转变。

 

十年磨剑,筑梦智慧油田

 

即便已在石油科技领域坚守数年,贾德利还是习惯称自己为“工程师”,“我一直觉得自己还不够称作‘科学家’,我认为科学家是要从无到有地发明事物,而我只是在先人的智慧结晶上加以完善罢了。”诚然,测量技术的迭代的确是“站在了巨人的肩膀上”,但为使配水器在井下得以长效永动,贾德利与其团队极具创新性地建立了单层段高压智能调控与长效动密封设计的新方法,并随之提出了基于匹配识别理论的载波通信参数最优算法,为提高测调可靠性和通信稳定性提供了基础支撑,实现了历史拟合的自动化和优化方案的智能化,为油田植入了“眼睛”和“手”,且用这只“手”承托起了我国在精细分层注水开发技术上的国际“领跑者”之位。

简单来讲,精细分层注水工艺追求的就是“测得准、调得精、实时性强”,但苛刻的井下环境却对工具的适应性和耐久性都提出了极大的挑战,尤其是永置式高压动密封长期可靠性的问题。面对困境,贾德利谋定而动,首先针对井下受层间干扰、高压环境下的层段高效实时调配难题,建立了高压层段智能调控方法,不仅缩短了流量调节单元控制时间,更以一种压力动态平衡的新机械结构,为永置式层段电驱一体化配水器的工程实现提供了设计方法。

破局之后,贾德利又将目光聚焦于国家大力提倡开发的“智慧油田”这一远大目标之上,并制订了逐级追梦的详细规划。他率先自学云计算、大数据等前沿技术,以求与时俱进地建立一套更为精准的油藏流体饱和度与压力场的演化模型,进而优化传统采用的周期长、过分依赖于油藏工程师经验的精细注水调整方案。目前,他与团队已提出一种融合大量动态注水生产数据的分析方法,可通过智能同化算法实现地质模型参数的自动拟合,并利用机器学习算法评价多井分层的注水效果、分析注水调整方向等。

人生没有白走的路,每一次选择都作数。从机械到石油,从传统方式开采到人工智能优化,从怀揣一腔热血的有志青年到沉稳破局的企业技术专家,贾德利在人生及科研路上前行的每一步,背后都暗含着十年如一日的拼搏与努力,但他却总说:“慢工出细活,在追梦路上,我希望每一步都能走得踏实。”

(责编:关弋)

 


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2024年3月

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