22项技术荣获石油工程创新卓越贡献奖！

由油田工程技术服务公司和作业公司提交,经多家石油公司和咨询机构专家组成的评委会评审,美国《E&P》杂志评选出2022年度22项石油工程创新卓越贡献奖。获奖的新产品和新技术包括理念,设计和应用等方面的技术创新。它们大多是单项的新技术,但却解决了有关专业的一些关键问题,在降低成本,提高油气勘探,钻井,生产,设施及IT效率和收益等方面发挥了重要作用。

01. 人工举升

Extract公司的SpeedFreq

作业者与服务公司正寻求高效、经济的方法来调整电潜泵（最初用于常规二次采油），以满足非常规油气藏的需求，Extract公司给出的方案是SpeedFreq人工举升采油工具。

SpeedFreq是首个专为开采非常规油气藏而设计的超高速永磁电机ESP系统。它的外径不到4英寸，能够以10000转/分钟的转速提供高达400马力的输出。在20#和23#井中，与外径5.5英寸的感应电机系统相比，SpeedFreq可提供更高的产量，同时耗电更少。

SpeedFreq给作业公司带来的最大好处是加速开发油气藏，帮助他们获得比使用感应电机ESP系统更高的首年产量。此外，通过使用永磁电机，SpeedFreq运行效率极高，可节省20%至35%的电能。Midland区块的一家作业公司在安装了该系统后亲身体验了这一点，其产量至少是该区块其他井的2倍，大多数情况下是3至4倍。而且，与感应电机相比，该系统节约了35%的用电。

SpeedFreq是一种独特且具有颠覆性的技术，已经引起了石油巨头和独立石油公司的关注。与常规的感应电机ESP相比，该技术屡次展现出加速开发油气藏的能力，以及不同寻常的生产性能。此外，作业公司将SpeedFreq视为一个机遇，以降低现有开采作业的碳排放。与常规ESP相比，SpeedFreq可节省35%的电力消耗，可减少约75%的钢/合金用量，作业公司还可量化ESG方面获得的优势。

Well Innovation公司的抽油杆传感器

抽油杆传感器是Well Innovation AS公司设计的一种井下传感器，为抽油杆举升系统的故障排除提供了高效的现代化方法。利用20世纪90年代开发的浅层直井井下预测方法，取代了传统、过时且昂贵的地面测量方法。

该抽油杆传感器系统可直接测量数据，有助于作业公司采用系统工程方法解决井下问题。当这些传感器被安装在抽油杆的重要位置时，它们可以测量井下应力，并提供所需的详细信息，以识别与排除导致抽油杆、油管和泵故障的井下问题。利用该系统，作业公司可查看哪些操作可行，哪些操作无效，从而延长平均故障间隔时间，同时优化生产，减少不必要的成本。

该抽油杆传感器系统可安装在抽油杆的任何位置。它能够采集10赫兹的测量数据或每秒测量10次数据，包括压力、温度、扭矩、拉伸与压缩，以及3轴加速度计的速度和位置。它采用内存式存储，最多可存储400小时的10赫兹记录数据。该工具在入井前进行了预先设置，能够开启和关闭，以延长该工具记录数据的时间。

与传统波动方程示功图相比，利用该系统提供的测量结果可生成一个“测量”的示功图。这些测量出的示功图可以展现当前预测模型无法获取的井的细节。

该工具的额定温度为135摄氏度/275华氏度，额定压差为34兆帕/5000psi，抗拉强度为25000千克/55000磅。未来计划是研发该抽油杆传感器的实时型号，这样就可以直接将传感器数据输入到抽油控制器中。

02. 碳排放管理

Kodiak天然气服务公司的ecoView

Kodiak天然气服务公司的ecoView系统是一个温室气体排放和实时运营监测系统，旨在帮助油气行业实现其ESG目标，并符合新的监管要求。

ecoView系统采用Legend能源咨询公司（实时数据分析领域的领头羊）的新型软硬件，可提供全面的运营数据视图。该系统为作业者和技术人员提供了前所未有的实时数据监测，极大提高了温室气体排放数据的准确性。随着油气行业的焦点逐渐转向ESG倡议，ecoView系统在报告温室气体排放量时避免了人为猜测，提高了数据的准确性。

Kodiak公司借助ecoView系统，能够与机器学习公司合作，将真正的预测性维护变成现实，助力降本增效，并通过减少计划外停机，最大限度地减少设备对环境的影响。

Kodiak公司计划通过增强温室气体泄漏与其他排放源的追踪能力，来强化ecoView的能力。Kodiak公司将继续努力，以实现未来的ESG目标，并获得经济效益。

斯伦贝谢的PowerDrive Orbit G2旋转导向系统

PowerDrive OrbitG2旋转导向系统是斯伦贝谢Transition技术组合中的一套系统，可帮助客户减少钻井作业对环境的影响，通过减少建井期间的二氧化碳排放，来支持勘探开发的脱碳目标。与全套Transition技术组合一样，该系统公开量化了可持续性效益，并与联合国可持续发展目标保持一致。

PowerDrive Orbit G2旋转导向系统减少了钻井时间以及相关的钻机排放，降低了能耗与排放量，从而最大限度地减少了钻井期间的二氧化碳排放量，并且底部钻具组合在高转速（350 转/分钟）下也具有导向能力。推靠块的创新设计，通过金属对金属的密封提高了耐磨性，可应对侵蚀性钻井液和恶劣的井下条件，从而延长运行时间，还可实现更高的狗腿角。该系统具有双下行通道型号，包括连续循环下行通道，可执行任何类型钻机的所有指令，实现实时决策，并提供出色的方位控制。

PowerDrive Orbit G2旋转导向系统还具有自主导向能力，能够以最小的弯曲度使轨迹平滑。此外，该系统集成了连续自动造斜功能，结合闭环自动化，可优化井眼布局和轨迹控制，实现更平滑的造斜段。通过扩展伽马射线测量，该系统可提前识别产层。恶劣的井下环境中，提高耐久性有助于在复杂作业中实现更高的可靠性，因为粘滑、严重振动和扭冲，以及复杂的液压系统都存在重大风险。PowerDrive Orbit G2旋转导向系统拥有更高的机械钻速，一趟钻即可从上层管鞋钻到总井深，缩短作业天数，从而减少排放与环境影响。

03. 数字化

ABB – ENOVATE公司的自动生产综合系统（IPA）

ABB-Enovate公司的自动生产综合系统（IPA）是一种以数字孪生形式呈现的云原生数字环境，并通过人工智能进行优化，使能源供应商有能力做出指示性决策。

IPA的数字孪生架构将地下建模与地面测量连接起来，成为实时验证与作业优化的窗口。该程序由一个超快的数值模拟器和一个数据驱动的井筒水力模块组成，用于模拟多因素、多场景的潜在结果。IPA与地面生产数据/测量相连接，形成完全自动化的端到端系统，为客户提供了数据关联和作业分析能力，避免了使用EXCEL进行耗时的处理过程。

该系统的整体综合视图能够实时优化决策，有助于实现自主作业和闭环自动化。在现场，一家作业公司减少了40%的作业时间，以评估衰竭方案设计和地面物流设施的作业状况。该作业公司验证了IPA用于实时校准模型的先进优化算法，并避免通过EXCEL从不同软件包传输数据。该预测模型是在没有人工输入的情况下进行实时校准，并且随着生产数据不断输入该模型，减少了初始不确定性，从而实现了快速、准确的流量和EUR预测。

随着油气行业朝着自主自动化和低碳能源的方向发展，油藏管理方法也将与IPA一起发展。IPA背后的数字架构是专为碳储集与地热作业而定制。

Intelligent Wellhead Systems公司的inVision数字阀门控制技术

Intelligent Wellhead Systems公司的inVision数字阀门控制技术有助于降低风险，提高水力压裂、电缆作业、控压作业的效率。该技术集成了多种传感器、工程安全控制与最佳实践，可利用数字化标准操作程序，远程控制蓄能器阀门。通过这种远程操控蓄能器阀门的方法，可以在多口油井中打开或关闭多达24个井口阀门，以减少人为错误的风险。因为人为错误可能导致灾难性的故障，从而导致生命损失、人身伤害以及设备损坏。

inVision技术平台已经应用于加拿大和美国的1000次完井作业，安全无事故的完成了超过50000个压裂段。2022年2月，Aethon能源公司引入了该平台的最新产品inVision数字阀控制技术，并应用于其Haynesville井中。迄今为止，Aethon公司利用该技术一直保持“零事故”的业绩记录，包括零电缆切断、零关井、零控压事故以及零人员伤害。采用inVision数字阀门控制技术，井场工作人员不再需要手动开启或关闭蓄能器阀门。压裂作业人员、电缆作业人员、控压作业人员和Aethon公司的利益相关者，现在可以手持inVisionSIMOPS平板电脑，查看井口阀门状态，以及压裂液或电缆工具进出井时的控制阀就位情况。该技术提高了作业安全态势的感知能力，并且可以持续缩短换井与泵送时间。inVision数字阀控制技术再次证明了数字技术在降低危险操作风险方面发挥着至关重要的作用，因为人类无法完全了解所有情况。

RigER公司的RigER软件

RigER是油田服务与租赁公司的运营管理软件。从第一次与客户沟通到最终开票，RigER软件能够在同一个地方处理销售、运营、价格管理、现场作业、维护、资产管理、安全、发票和账单等所有环节。随着原油价格与工作量的不断攀升，油田服务公司必须找到更智能、更少人力的方式来运营公司。

RigER公司为数量有限的员工提供了替代方案，使他们不至于过度劳累，也不至于陷入招聘和解雇的循环中。把所有的环节都整合到RigER云端软件中，为企业提供了简化、优化多个地点作业的简单方法。RigER使企业能够实时提取精确的数据，让他们完全了解所有特定作业的状态。它提供了线上和线下的实时信息，包括作业成本、每日损益表、准确预测、未完成销售天数(DSO)报告、动态岗位操作人员、资产利用、员工离职、QHSE、ESG以及所有影响资产负债表的要素。由于长期收集数据，该系统能够进行公式化的预测，使公司在问题出现之前就可实施解决方案。电子发票和票据可以使公司的DSO缩短几周甚至几个月，同时避免了随着作业增加而增加员工的需求。

面对收集成本相关数据的挑战，许多公司表示，他们无法在采取纠正和改善措施之前获取数据，这为时已晚。RigER使公司能够将所有的数据无缝传输到工作中，并获得准确和实时的工作成本，且不需要增加任何管理人员。

04. 钻井液/压裂液

沙特阿美：为维持油井产量而进行井下结垢管理的新理念

沙特阿美通过注入生物杀灭剂来控制油田与设施中的硫酸盐还原菌（SRB）数量，这有助于扭转酸化现象，并降低硫化氢含量。因此，与硫化氢相互作用形成的结垢沉淀仅限于油田中的少数情况。井下结垢的形成会导致一些负面影响，包括产量损失、危及井筒可及性、造成ESP过早失效等。

为了解决铁硫化物的结垢问题，沙特阿美利用Scale Switch配方开发出一种独特技术。这种新研发的化学处理方法使用了特殊的螯合化学物质，可以打破这些硬垢的粘合结构，使其能够被冲洗液冲走。此外，与之前使用的处理方法相比，该配方的pH值更高，可以防止硫化氢气体的释放和结垢的再沉淀。

沙特阿美在执行现场任务之前，进行了广泛的实验室测试，以评估这种推荐配方的效率。使用这种新研发的配方，选择了四口井进行除垢作业。使用2英寸连续油管和高压喷射工具完成了这些作业，以提高泵送能力。这样一来，就避免了使用修井机去除这种顽固结垢的成本，保持了ESP的完整性，恢复了井筒的可及性，并激活了4%的原油储量。

这种Scale Switch配方的应用在油田取得了如下效果：激活了4%的原油储量；不再需要昂贵的修井作业来更换ESP；恢复井筒可及性，便于后续测井；避免采用腐蚀性除垢的方法，否则会对油藏的品质产生负面影响。

TETRA科技公司的TETRA先进驱替体系（TADS）

TETRA科技公司的TETRA先进驱替体系（TADS）是一种三相钻井液驱替体系，旨在实现最佳井眼清洁。该体系设计用于去除固相，并使所有金属表面保持湿润状态，可直接或间接驱替水基、柴油基和合成油基钻井液。根据应用情况，TADS是低密度或高密度的卤化物盐水和TETRAClean 900系列化学品的定制混合物。

几十年来，流体驱替体系一直用于去除油基和水基钻井液，并用不含固相的完井液代替它们。在过去几年中，该行业已从水基和油基钻井液体统转向合成基体系。此外，超深水钻井、完井和生产作业的技术进步，也给清盐水驱替体系带来了新的挑战。TADS就是为了应对这些挑战而开发的。

TADS设计为一种常规或液压平衡体系，可直接置换含锌或不含锌的完井液。它能够以最小的流体界面对油管组件进行清理，使金属表面保持润湿，同时强化了过滤与固相清除能力，所有这些都不会超过循环当量密度或钻机泵的限制。

TADS可根据油井的具体状况进行定制，采用各种精心设计的新型清洁剂、润湿剂和絮凝剂。它可与各种钻井液和盐水体系配合使用。在化学添加剂浓度小得多的情况下（3-4%对7-8%），该体系可清除井筒固相，提高过滤质量并延长硅藻土过滤周期，从而产生98%或更高的净化效率。

可量身定制TADS，以在各种应用中产生最佳结果，减少浪费与污染，并减少钻机时间和成本。鉴于完井液的环境限制以及深水环境对可靠产品的需求，TADS 是一项打破常规的技术突破。

05. 钻井系统

哈里伯顿的iCruise X智能旋转导向系统

哈里伯顿的iCruise X智能旋转导向系统针对更长、更严苛的应用，可提供精准轨迹并缩短建井时间。

哈里伯顿基于强大的机械设计与最新的冶金技术，采用高强度材料和新型接头，打造出这款旋转导向系统，以便在地质复杂的井筒、高温环境或钻井液条件多变的应用中实现最佳性能。

该旋转导向系统拥有新的转向头设计，优化了流动路径，以减小高频扭转振动的影响。其密封系统已改进为先进的金属对金属密封，可承受更高的内部压力，在相同液压下可提供更大的力，并增加了对不同钻井液参数的耐受性。更大的转向力可更快的完成造斜段，并为直井段提供更直的底部钻具组合。

哈里伯顿在中东地区应用了iCruise X旋转导向系统，解决了一些最复杂的钻井挑战。在某个案例中，作业者需要钻穿坚硬的夹层，同时最大限度地提高机械钻速。动员了该旋转导向系统，在8 3/8″井眼中钻出两个井段。这两个井段均创造了该区块的记录，第二次钻井在79小时内完成了2600英尺的总进尺，平均ROP比预期授权支出（AFE）高出65%。该井段节约了50%的AFE时间，打破了该地区的记录，超过了之前记录的30%。这两个井段都是直接从上层管鞋钻至中完井深，作业者在不损坏钻具组合的情况下，获得了平滑的井眼。

Welltec公司的Wellgrab ERFT

Wellgrab ERFT是一种完全由地面控制的电动释放打捞工具。2021年，Welltec修井系列推出了该工具，结合Well Stroker，可提供高达10万磅的力，还可实现与打捞工具的实时数据通信。在以往的打捞作业中，作业公司依靠现场人员的经验与工具提供的极少信息，来进行作业，这种方法可能会有些盲目，而Wellgrab ERFT提供了一种在信息丰富的条件下进行打捞作业方法。

Wellgrab ERFT是为了改善和简化打捞作业而设计，它能可靠地断开打捞管柱，并能重新定位井内的落鱼。无论外部或内部抓钩，只需要更换一些零件，都可以很容易地组装在该工具上。这为操作人员提供了锁扣、释放、再接合的能力，而不需要起下钻，以重新设置工具。该工具上的键或卡瓦可以缩回，以帮助接合或进入卡扣轮廓。当需要时，可以随时电动激活断开。

Autentik公司与Welltec公司密切合作开发出Wellgrab ERFT，结合了每家公司的核心技术，打造出这个独创性产品，为电缆井下打捞开辟了新领域。通过使用具有高精度和高提拉能力的轻便且易于部署的打捞解决方案，作业者可以最大限度地减少井下打捞对计划作业的影响，避免不必要的非生产时间，从而获得显著的时间与成本效益。