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法國石油研究院

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法國石油研究院(IFP)是一個從事石油、天然氣和發動機領域科研開發、工業發展、教育培訓和信息研究的獨立機構。IFP所涉及的領域涵蓋了勘探、生產、煉油、石化、發動機和石油產品應用等石油天然氣行業的所有層面。

1 法國石油研究院 -簡介

IFP於1944年由法國政府發起成立,現有員工1863名,其中專業工程師和技術人員所佔比重超過80%。2001年IFP在法國國內和國外共申請專利1078項,使公司的專利總數達到15300項。IFP的宗旨是通過開發新技術實現油氣行業和汽車行業的可持續發展。

IFP的研發工作以「可持續發展(能源供應安全和環境保護)」和「工業應用」兩個主題為中心,緊緊圍繞石油天然氣行業的四個最基本領域:勘探與油藏工程、鑽井與生產、煉油與化工、發動機與能源。在油氣生產上游領域,IFP擁有包括3D地震、盆地建模、定向鑽井、深海鑽井與生產等方面的先進技術。在煉油、石化以及天然氣處理領域,IFP的工藝不僅性能優越,而且能滿足最嚴格的環保標準,目前已在全球1450套裝置上得到了應用。在發動機與能源領域,IFP擁有受控自動點燃(CAI)等多項新技術,為全球多家知名汽車生產商和設備生產商提供技術和產品。

IFP通過控股和參股的方式投資於石油技術服務和設備供應領域的多家公司,例如Coflexip、Procatalyse、Technip、Axens和Prosernat等,業務遍及100多個國家,這使得IFP成為了一個國際集團,經營範圍覆蓋諮詢服務、工程技術服務、產品供應等領域。這些公司成為IFP工業開發成果的一個重要產業化輸出途徑。

IFP的科研開發活動採用「矩陣式」的組織結構,由兩個緊密結合的結構體系組成。其中一個由4個技術業務單元組成,即勘探與油藏工程、鑽井與生產、煉油與石化、內燃機與燃料,這些技術業務單元負責科研開發計劃的過程與完成,以及成果的產業化輸出;另外一個由12個科研開發部門組成,這些部門聚集了相關領域的科學技能和技術資源,負責科研開發項目的實施,保證成果的科技水平和質量。這種「矩陣式」的組織形式非常適合於IFP所實施的跨專業科研項目。

IFP的工業發展項目由工業發展業務單元負責,職能包括組織IFP下屬企業的技術和經濟發展活動,加強與其它工業和金融投資者的合作,收購在能源和環境行業活躍的中小型企業的股權,並將IFP的技術以及工業發展經驗輸送給這些公司。

IFP在2001年的總預算是2.77億歐元,其中用於科研開發和工業發展的預算是2.24億歐元。

2 法國石油研究院 -勘探與油藏工程

新油區的勘探。未來的新油區可能集中在三類地區:深海(深度超過2000米)、複雜的陸上區域(例如山麓地區)、非常規油氣資源(重油、超重油和天然氣水合物)。為降低在這些區域的開發風險,IFP採用地震成像技術和構造地質學技術開發新的勘探方法,並使用這些方法在新勘探區域進行地質調查和對已開發油田的含油潛力進行重新評估。

風險評價和油藏評估。IFP一直致力於深海和山區這兩類地區的數字化、高性能模擬工具軟體的開發,幫助石油公司對油藏系統進行更好的了解和量化分析;IFP還向石油行業提供盆地建模方面的軟體、設備和專業技術,幫助石油公司優化油藏系統評價和降低開發風險。

提高原油採收率。在80年代,採收率的提高主要依靠小範圍地優化驅油效率,當時的研究重點是採用諸如注化學劑或實施加熱工藝(注蒸汽和現場燃燒)對採油工藝進行微調。考慮到大範圍非均質性的影響,為進一步優化驅油效率,目前已採用了一些補充措施,包括儲量特徵研究,採用物理建模、油井周圍和油層中心現象測量和模擬等措施進行採油工藝微調措施,複雜油井結構的解釋,儲藏開發的模擬,不確定因素的控制及其對開發項目成本的影響評估。

油藏監測。地震數據採集領域微調技術的出現為油藏監測研究提供了一個堅實的方法論基礎,特別是4D地震、用來記錄S波的3C和4C感測器、耐久性油井感測器等技術使數據得到了極大的豐富,可以更有效地改善油藏特徵描述和減少開發風險。IFP開發了WELGEM、CONDOR等一系列利用試井資料和地質統計資料進行地質建模和油藏特徵評價的軟體,以及PERSEIDS、Simfrac等耐久性井下地震監測設備。

3 法國石油研究院 -鑽井與生產

1.鑽井和油氣井技術

油氣井監控。該技術是通過使用一系列耐久性感測器實現在生產過程中的油氣井控制。例如IFP公司開發的水合物檢測儀,利用差別掃描量熱法監測鑽井液中由於水合物生成而導致的危險壓力和溫度條件,技術人員可以使用該設備在現場監測泥漿比重,使水合物形成的危險降到最低。

油氣井技術。研究工作的目的在於設計新型設備,優化複雜井、斜井和水平井的生產活動。開發重點是測井工具、生產命令控制設備等。例如IFP轉讓給斯侖貝謝公司的井下泵Poseidon多相液壓系統技術,使井下泵工藝的應用範圍擴展到含氣井;在含氣和含沙的重油生產方面,IFP開發研製了Moineau型單螺桿泵;在複雜井的監測方面,IFP設計了可以在100MPa、150℃條件下工作的纖維光學感測器,此外在纖維光學技術領域,IFP還開發了水下檢波器、產量測量和溫度曲線測量設備;在大角度斜井的錄井方面,IFP開發了Simphor探頭。互動式鑽井技術。鑽井液和膠結劑。

2.深海(1500~3000米)油氣田生產

鑽井立管。開發研究的重點包括優化鑽井立管的性能和開發立管相關儀器,例如通過採用鋼和複合材料製成的混合材料立管,可以使總重量降低15%,同時提高立管的工作性能;IFP開發了一種卡口式立管介面,可以實現快速連接;在立管相關儀器方面,IFP的專業技術包括感測器的選擇、數據採集系統的結構設計和數據處理方法等。

採油立管和臍帶管纜。在數據建模方面,IFP開發了DeepLine有限元軟體包,研究立管、系纜和臍帶管纜的動態行為,該軟體包可以模擬包括規則波和不規則波、不同深度的海浪變化曲線以及浮動支撐系統影響在內的各種海洋環境;在超深海區系統方面,IFP開發了採用複合材料(碳纖維)的採油立管、系纜和臍帶管纜。

防堵塞添加劑。IFP在該領域的工作包括防水合物添加劑的開發、對含有水合物和石蠟的管道的關閉/重新啟動過程的研究、水下管道隔熱材料的設計以及多相流的建模研究。

深海設備。IFP在該領域的開發項目包括水下分離裝置和水下多相混輸泵。

3.處理與運輸

氣體處理與運輸。在氣體處理方面,IFP開發的工藝包括:Ifpex-1工藝,使用甲醇循環脫水和回收凝析液;Ifpex-2工藝,用來脫除酸性氣體;Dephlexol工藝,用來回收凝析液;Sprex工藝,實現高含硫氣體的預處理;在天然氣運輸方面,IFP成立了一個合資企業研究管道的壓力損失問題,重點研究內塗層對於降低壓力損失的有效性。

液體處理與運輸。IFP使用TACITE軟體模擬原油生產裝置中的瞬時多相流動;研究原油與水的乳化物形成機理,研製反乳化添加劑;IFP在該領域提供的產品包括Poseidon多相泵、濕氣壓縮機、多相流量計和多相渦輪機。

重油運輸。IFP在該領域的工作包括研究重油粘度的機理,提高現有技術,開發重油運輸的新工藝,研製添加劑。

4 法國石油研究院 -煉油與石化

1.煉油

IFP主要通過AxensIFP集團技術公司對外轉讓多套IFP專利工藝:殘留物轉化和蒸餾物加氫處理。在殘留物轉化方面,IFP提供的技術包括固定床加氫轉化和相應的催化劑,沸騰床加氫轉化和相應的催化劑,液態催化裂化,溶解去除瀝青,減粘裂化和上述工藝的程序使用;在蒸餾物加氫處理和轉化方面,IFP提供的技術包括新一代催化劑產品,深度脫硫和脫氮,芳烴的加氫處理,FCC原料的預處理,FCC汽油的深度脫硫。

加氫裂化和潤滑油的基油生產。IFP在該領域的研究方向包括:高壓加氫裂化,低壓加氫裂化,輕微加氫裂化,催化加氫脫蠟,高等級潤滑油基油和輕油的生產。

催化裂化。除了殘留物裂化工藝,IFP還提供一種新型的短暫接觸裂化工藝。

高級汽油的基油和調和物。IFP的研究範圍包括催化重整,醚化工藝(MTBE、etbe)、低污染的脂肪族烴化工藝、輕質石蠟的異構化、FCC汽油的選擇脫硫處理、多種低聚體產品的生產工藝。

生物燃料。IFP可以提供ETBE、植物油酯等一整套生物燃料的生產工藝。IFP在該領域的研究方向是提高產品純度(ETBE技術路線)和植物油的酯化新工藝。

2.化工

科研開發方向主要集中在輕質石蠟(C2-C4)和單體芳香烴這些主要石化原料的生產、凈化和轉化。

石蠟。包括石蠟的生產(通過蒸汽裂化、石蠟脫氫和甲醇轉化等);通過選擇加氫工藝進行二烯烴的選擇性生產;石蠟餾分的凈化;將輕質石蠟(C2-C5)轉化為高附加值的石化產品。

芳香烴。包括芳香烴的生產;從芳烴到石化和下游產品的轉化;二甲苯的選擇性分離;芳香烴的烷烴化。

生物產品。通過參加農業化學和能源組織(AGRICE)的科研開發工作,IFP在植物基原料的轉化方面開發出一系列專業工藝技術。

3.天然氣

IFP在天然氣領域的研究主要包括三個領域:

使用煉油技術(使用新型99.9%Clauspol工藝可以脫除99.9%以上的硫分)或新型天然氣技術(例如新型SulfintHP工藝)進行天然氣的脫硫。

新型CII工藝降低天然氣的液化成本。

對Fischer-Tropsch天然氣轉化液體燃料工藝進行細微調整,目前已在義大利的Agip-Pétroli煉廠安裝了一套20桶/天的示範裝置。

4.其它能源

在可持續發展的框架下,通過廢物的熱解作用生產能源(包括燃料電池所需要的氫氣)。研究的範圍主要是相關工藝與材料、催化作用、各種凈化技術和高溫反應。

5 法國石油研究院 -燃料與發動機

1.新型燃燒工藝

IFP通過開發新的燃燒工藝,使新型直接噴射式汽油和柴油發動機在CO2排放和NOx與顆粒物質排放方面實現良好的平衡。

編製化學動力學的計算方法,了解點燃、傳播和污染物形成各階段的現象和估算出相應的燃燒參數;通過使用最先進的光學設施、透明發動機和變頻激光技術,分析和顯現噴射現象與內部空氣動力學現象;

開發新的發動機模擬與診斷工具,並將其應用到燃燒室的開發過程;

開發新型燃燒工藝,使發動機滿足性能、燃燒和排放需求。例如IFP開發的汽油受控自動點燃(CAI)燃燒工藝和均勻噴射壓縮點燃(HCCI)工藝。

2.汽油發動機

包括汽油直噴式發動機燃燒室的設計、開發和優化;汽缸蓋熱性質和熱機強度的提高;新型控制系統的開發;通過稀薄混合、高EGR比(尾氣再循環比)或渦輪增壓技術實現傳統發動機的效率提高;受控自動點燃(CAI)燃燒工藝的應用。

1)柴油發動機

通過採用新穎的結構、噴射、閥門定時和渦輪增壓技術方案,使發動機達到歐4和歐5排放標準;內部空氣動力學優化;汽缸蓋結構的設計,以提高熱性質和熱機強度;電控共軌高壓噴射系統的開發;新型控制系統的開發;均勻混合燃燒工藝的應用。

2)燃料

研製可以顯著降低燃燒室和噴嘴上沉積物生成、降低發動機噪音和尾氣的燃料配方;研究替代燃料(沼氣和燃氣)的燃料配方,並對其堵塞問題、排放性等進行評價;探索新的燃料途徑,例如氣體轉變液體燃料戰略;開發與燃料和潤滑油相匹配的燃料系統材料;分析顆粒污染物尺寸分佈情況。

3)尾氣的后處理

汽油和柴油NOx捕捉裝置的配方研究、發動機控制策略和耐久性循環試驗;柴油顆粒過濾器的再生和耐久性策略;車載診斷裝置(OBD)感測器;燃料和潤滑油的標準化試驗。



 

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