[00641668]精密微细梯形缝筛管创制及其防砂完井技术与装备

油气井出砂是困扰疏松砂岩油气藏开采的一个世界级难题，致使油气井产量和开采设备寿命等大幅降低。全世界的油气井40%左右存在出砂问题，每年因出砂造成经济损失近千亿元。割缝筛管防砂完井是用于解决上述难题最常用的方法，其应用效果主要取决于有油气井之“肾”之称的割缝筛管。然而，现有的割缝筛管技术难以满足防砂油气井高效开采要求，以Halliburton等国际著名公司为代表的矩形缝筛管防砂完井时易产生缝内砂堵，降低油气井产量和开采效率；以AMADA等国际著名公司为代表的激光切割技术主要适合加工矩形缝筛管，且割缝存在“火柴头”现象，降低防砂效果；割缝筛管整体渗氮处理缝表面方法，致使管体材料硬脆，降低使用性能。经过16年攻关，攻克了上述重大科技难题，研发出中国独有且具有自主知识产权的精密微细梯形缝筛管等离子成形改性复合加工技术及装备。创新产品已通过全球石油行业最具权威性的美国API质量认证。专家鉴定：居国际领先水平。主要科技创新有：1.原创了精密微细梯形缝筛管高效等离子成形改性复合加工技术：提出了缝外挡砂缝内减少流阻，挡砂与适度出砂相结合的割缝筛管设计新方法，研发了新型精密微细梯形缝筛管。提出了加工时在线控制离子束能量和偏摆量等实现精密微细梯形缝筛管等离子成形加工，利用加工时高频等离子束加热、油包水微乳液的裂解和冷却作用进行缝表面材料在线改性新方法，独家实现了精密微细梯形缝筛管等离子成形加工与缝表面改性的在线复合。2.首创了精密微细梯形缝筛管等离子成形改性复合加工数控机床及自动化生产线：提出了在线调压拓扑结构和基于平均电流模式控制BOOST-APFC功率因数校正的自适应等离子加工脉冲电源设计新方法，首创了精密微细梯形缝筛管等离子成形改性复合加工数控机床及自动化生产线，使中国成为第一个掌握该项高端技术的国家。3.研发了基于精密微细梯形缝筛管的高效防砂完井新方法、新装置及应用软件：提出了基于精密微细梯形缝筛管的水平井裸眼防砂完井一体化及“防、解、排”三位一体治理出砂油气井等新方法，研发出了相应的工艺装备及筛管防砂完井综合决策软件，显著提高了防砂油气井的产能、开采效率和防砂有效期。成果已在胜利、大港、委内瑞拉、苏丹等27个国内外油田工业化应用，建成精密微细梯形缝筛管等离子成形改性复合加工生产线96条。精密微细梯形缝筛管占中国油田所用割缝筛管的70%以上，其防砂有效期比矩形缝筛管提高2-3倍，流阻为矩形缝筛管的25%-50%，其缝表面相比基体，耐磨性提高3-4倍，耐蚀性提高1-2倍，显著提高了防砂油气井产量和开采效率。近3年新增经济效益52.27亿元，新增利润25.26亿元。核心创新点均获得多项发明专利，已获授权发明专利17项(其中国际专利2项)、计算机软件著作权7项、实用新型专利8项，出版专著2部，发表SCI/EI收录论文62篇，形成行业标准2项、企业标准9项，培养出了洪堡学者、香江学者等一批优秀人才，使割缝筛管行业实现了升级换代和跨越式发展，为解决困扰疏松砂岩油气藏开采的防砂难题提供了强有力支撑。