破解世界級難題,為祖國石油勘探貢獻“中國芯”。多類型復(fù)雜油氣識別是世界級難題,面對重大技術(shù)難題,科研人員迎難而上,充分發(fā)揮先鋒作用和科研生力軍作用,歷時十年艱苦攻關(guān),研發(fā)了具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件23套,三項原創(chuàng)核心關(guān)鍵技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平,為油氣識別貢獻了“中國芯”,研究成果獲“國家科技進步二等獎”。
相信很多人都有這樣的經(jīng)驗,在收到中石油“今晚油價下調(diào)”的短信時,還能看到一段溫馨提示,大意是:芯片中數(shù)據(jù)與加油卡服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是分開的。加油前,先要去加油站圈存,把服務(wù)器上的金額同步到加油卡芯片上。
一塊帶著芯片的加油卡,正是芯片技術(shù)在油氣行業(yè)最常見的應(yīng)用。因為有了這塊芯片,加油卡好比一個“小電腦”,它集成了微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和其他外圍電路。此外,這塊芯片中還裝有操作系統(tǒng)COS,它可以幫助后臺實現(xiàn)對油卡金額等數(shù)據(jù)的計算和管理。
除了加油卡,家用燃氣表也安裝了芯片——安全芯片。安全芯片可以與物聯(lián)網(wǎng)安全管理平臺配合使用,實現(xiàn)對用戶信息的安全管理,優(yōu)化用氣管理,是用戶安全用氣的重要保障。
加油站地下的油庫,則配備了基于RFID芯片的無線傳感器,它可以把采集到的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心,經(jīng)監(jiān)控中心處理分析后加以顯示,實現(xiàn)對油庫運行的監(jiān)控,保證安全。
無論是油卡、燃氣表還是加油站,都是芯片在油氣行業(yè)下游應(yīng)用的場景。當(dāng)下,芯片技術(shù)已經(jīng)覆蓋包括上中下游在內(nèi)的油氣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈。無論是勘探、開采、運輸還是加工,芯片技術(shù)都在發(fā)揮重要作用。當(dāng)下,芯片技術(shù)在油氣勘探和開采的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。其中,微流控芯片(Micro-fluidics)技術(shù)備受關(guān)注。
在油氣田勘探中,油藏實驗室發(fā)揮著重要作用。作業(yè)者利用實驗室對地下油藏取出的巖心進行各種特性參數(shù)實驗,獲取關(guān)于地下油藏參數(shù)信息,如溫度、壓力、飽和度、孔隙度、滲透率等,以確認如何勘探。
但近幾年,由于全球油價處于低位,再加上勘探難度不斷增加,常規(guī)油藏實驗已經(jīng)難以滿足需求。于是,微流控芯片技術(shù)應(yīng)運而生。這項技術(shù)將油藏實驗室“微縮”到一個手掌大小的集成裝置中,僅憑少量原油或氣體,就可以對來自油氣田地層的樣品進行各種測試,獲取包括溫度、壓力、飽和度、滲透率等各種物理參數(shù)。今天,這種芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實驗室和實際勘測。
在實驗室里,外力驅(qū)動液體從芯片右上角進入,通過作為模擬儲層的巖石芯片,最后從芯片左下角排出。通過顯微鏡就能清楚獲得液體通過芯片時所流經(jīng)的面積比率,以判斷該液體在儲層的驅(qū)油效率。
在油氣實地勘測中,微流控芯片則安裝在地層儲層附近,發(fā)揮傳感器的作用,準確采集地下石油資源的蘊含量,并且能夠探明石油的質(zhì)量。
當(dāng)下,隨著微細加工技術(shù)的發(fā)展,具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的微流控芯片或?qū)⒊霈F(xiàn)。加上高精度的3D打印技術(shù),可以很大程度地提高實驗效率,并有望繼續(xù)降低高難度油氣開采的成本。除了判斷油藏品質(zhì),芯片技術(shù)還有望應(yīng)用于甲烷檢測。
甲烷是一種公認的溫室氣體,其儲熱能力大于二氧化碳,因此在應(yīng)對全球氣候變化的當(dāng)下,減少甲烷氣體排放成為多方關(guān)注的話題。甲烷的重要來源之一,就是天然氣的生產(chǎn)和運輸。
在生產(chǎn)環(huán)節(jié),天然氣經(jīng)過井口節(jié)流閥,最終放空或外輸銷售,油罐和水罐中都存在甲烷泄漏。在運輸環(huán)節(jié),輸氣站場的接頭、溫度計下面的連接器等部位,都可能出現(xiàn)甲烷泄漏,這與輸氣站場的生產(chǎn)規(guī)模和輸氣能力相關(guān)。
近些年,隨著輸氣管線的增多、管線距離的增長,由于腐蝕或材質(zhì)的缺陷以及人為破壞等因素,甲烷泄漏的概率大大增加。
一直以來,油氣行業(yè)通過人工手持紅外攝像機來檢測甲烷泄漏,但這種方法效率不高。如果要對整個工廠進行氣體泄漏檢測,需要耗費一整天的時間。不僅如此,紅外攝像機僅對大的泄漏源敏感,容易遺漏小的甲烷泄漏點,留下安全隱患。