抢占世界化学驱油技术“制高点”

2024-01-23 09:58:28 

抢占世界化学驱油技术“制高点”

——记“国家卓越工程师团队”、大庆油田化学驱油技术研发团队

〇本报记者 王继红



大庆油田化学驱油技术研发团队创新发展了化学驱驱油理论,自主研发了系列驱油剂,创建了完整的工程技术体系,使我国成为世界上首个大规模工业化应用该技术的国家,并建成了世界最大的化学驱研发与应用基地。化学驱油技术助力大庆主体油田采收率突破60%,年产原油连续22年超千万吨,累计产量突破3亿吨,引领了世界石油行业化学驱油技术的发展。


1月19日,从北京人民大会堂传来喜讯:大庆油田化学驱油技术研发团队被授予“国家卓越工程师团队”称号。

这是党中央、国务院首次开展“国家工程师奖”表彰,共授予81名个人“国家卓越工程师”称号、50个团队“国家卓越工程师团队”称号。大庆油田化学驱油技术研发团队是全国首批50个获奖团队之一,也是中国石油唯一一支获奖团队。

化学驱是提高油田采收率最有效的三次采油方法,始终是世界石油工业界关注的重大科技难题。大庆油田是世界上为数不多的特大型陆相砂岩油田之一,60多年的开发实践,化学驱从无到有,从“跟随”到“领跑”,再到建成全球规模最大的三次采油生产基地,闯过了无数的难关。

有这样一组数据:截至2023年3月份,大庆油田依靠世界领先的化学驱油技术,累计生产原油突破3亿吨,占历史总产量的12%,采收率较水驱开发提高了20%至30%。截至2023年年末,已连续22年实现年产原油超千万吨。

数字当中见征程,凝聚着几代石油人接续奋斗的艰辛。对于大庆油田化学驱油技术研发团队来说,这个数字更映射着整个团队牢记嘱托、为国自强、挑战极限的科技远征。


◆问鼎世界——把不可能变成可能

石油深藏在千米地下,储存在岩石的微小孔隙中,有的孔隙大小甚至不到头发丝的百分之一。作为不可再生的战略资源,提高采收率是油田开发永恒的主题。

水驱开采最终仅能采出原始地质储量的30%左右,化学驱才是长期稳产的科技“利器”。有专家计算过:对于大庆油田来说,采收率每提高1个百分点,就相当于6000万吨的原油产量;如果提高5个百分点,就相当于找到了10亿吨地质储量的大油田。

当年,油田开始研究聚合物驱之际,正是聚合物驱的“寒冬”季节,外国权威专家认为聚合物驱只能比水驱提高采油率2%至5%,相继放弃,一个又一个聚合物驱项目纷纷下马。

别人不做,大庆油田化学驱油技术研发团队却以惊人的毅力坚持下来。在新老两代科学家王德民院士和程杰成院士的接续引领下,大庆油田化学驱油技术研发团队通宵达旦反复实验,创新提出了聚合物黏弹性驱油理论,发展形成了聚合物与油层匹配原理,研发出工业应用配套技术,建立世界首个工业化技术体系,实现了大规模工业化高效应用,采收率比水驱提高10%以上。

“应用一代、研发一代、储备一代”是油田科研人员的共识,在应用聚合物驱的同时,程杰成和团队瞄准了能让采收率更上一步的三元复合驱技术。

然而,国外权威专家论断,“大庆原油酸值太低,彻底把三元复合驱忘掉吧。”

大庆石油科研人尊重“权威”、借鉴“权威”,但不盲从“权威”。团队成员一头扎进了图书馆、实验室,查阅文献上千册、获取8万多个实验数据,创新发展了低酸值原油三元复合驱理论,研发出工业应用核心药剂和技术,创建了完整的工程技术体系。

2014年,三元复合驱技术在大庆油田推广,使我国成为世界上首个大规模工业化应用该技术的国家,用事实证明了“三元复合驱技术在大庆不但可行,而且效益可观”。

如今,化学驱油技术助力大庆主体油田采收率突破60%,较国内外同类油田平均高20个百分点以上,其应用规模、技术水平和经济效益居世界领先水平,创造了陆相砂岩油田开发的奇迹。随着国际标准化组织石油和天然气工业技术委员会提高采收率分委会“落户”大庆油田,更为我国深度参与油气行业国际标准化活动、推动三次采油技术转化为国际标准、增加国际话语权奠定了坚实基础。


◆自主创新——中国人有了自己的“表活剂”

对科研人员来说,最难的是什么?是技术的瓶颈,是眼看着却走不下去、攻克不下来的那种迷茫和困惑。

去实验室跟老师傅、老专家聊聊,寻求点拨;把团队集合起来,来一场“头脑风暴”;与海量数据“死磕”,从实验中摸规律、找思路……面对迷茫和困惑,大庆油田化学驱油技术研发团队每个人都有自己的“绝招”,内心始终坚定地认为,“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”。

开展三元复合驱试验,最“卡脖子”的是表面活性剂,关键材料只能从美国进口,每吨两万元的高昂成本,对于油田每年至少需要10万吨以上的数量来说,根本无法规模应用。2000年,油田决定自主生产表面活性剂,但当时中国没有合适的原料、工艺、设备,技术上完全处于空白,想要研制出中国人自己的表面活性剂几乎不可能。

大庆油田化学驱油技术研发团队成员伍晓林、侯兆伟等人夜以继日开展攻关,没有原料,就利用工业产品的下脚料代替;工艺设备不行,就独创工艺。经过上万次的实验,实验记录纸摞起来有一人多高,用不到一年的时间完成了三年的工作量,终于啃下这块最硬的骨头,自主研制并生产出“国字号”的表面活性剂,填补了国内空白,综合性能优于国外同类产品,成本降低40%,为油田节省了大量资金。

侯兆伟感慨地说:“我们搞开发的就追求一个目标——让资源真正变成能源。油田已经进入双特高含水阶段,对提高采收率技术的要求、挑战越来越高,这种客观存在的压力与紧迫感,让我们不敢有半分松懈,更不容许我们停一停、歇一歇。”

复合驱技术在油田工业化推广后,为实现同样效果、效益更好,团队成员又开始向低成本复合驱技术研发进军。经过600多个日夜的探索实践,深化了机理认识、优化了复配体系,研发出复配弱碱驱油体系,表面活性剂成本降低10%以上,采收率可多提高1个百分点,目前该体系已在油田推广应用,占正注剂区块的40%以上。

“我们一直向‘技术越来越高,成本越来越低,效果越来越好’这个目标努力。”攻关永无止境,程杰成带领科研团队打破传统中相理论认识,利用国产原料研发出无碱系列表面活性剂产品,研发出驱油效率更高的低浓度无碱中相微乳液驱油体系,室内实验较现有三元复合体系多提高采收率10个百分点,达到了国际领先水平。这一新型绿色高效驱油体系已进入现场试验,桶油成本可降低20%以上。


◆接续奋斗——一辈子只想干好一件事

多年来,大庆油田化学驱油技术研发团队形成一个共识:国家需要、油田需要,就是最大的需要。程杰成说:“从资源到能源,需要一系列的攻关过程。如果没有坚定的信念,没有大庆精神、铁人精神的激励,没有企业制度的保障,不可能有今天的成果。”

许多科研人员顶住了国内外知名企业、著名高校的“挖墙脚”,扛住了给孩子高考提供便利和高额报酬等巨大诱惑。他们身上,同样的工作性质、同样的“我为祖国献石油”初心使命,激励着他们长年累月地坚守、永不停歇地拼搏,用实际行动践行“一辈子干好一件事”的共同承诺。

化学驱后的剩余油开采实际上就是四次采油,是油田开发的世界级难题,已进入“无人区”。叶鹏、韩培慧等团队成员聚焦这一难题,从零开始,系统剖析了118个化学驱后区块,近3万口井的资料,明确了化学驱后地下剩余油的分布规律,结合化学驱后的特点及开发需求,研发出“堵、调、驱”相结合高效四次采油技术,实现了在世界范围内大规模矿场试验,提高采收率首次突破12%大关,开创了世界四次采油技术的先河。“化学驱后留在地下的近40%的剩余油怎么办,一直困扰着我们,但不论多难的课题,只要坚定信念,不断前行,最终都能实现突破,我们做到了……”叶鹏感慨道。

在化学驱油工业化应用进程中,油井卡泵、断杆等现象频繁发生,成为制约工业应用的一大瓶颈。团队成员周万富、赵昌明等看在眼中,急在心里。越是有挑战越能激发科研人员的斗志,他们带领攻关组迎难而上,摸清了“病因”,制订了“治疗方案”,组织“药品”的生产,成功攻克技术瓶颈。同时针对化学驱采出液组分复杂、油水分离难的世界级难题,赵雪峰等团队成员经过大量的室内研究和现场试验,揭示出新生纳米矿物的吸附作用是采出液难分离的主控因素,研发出采出液处理系列化学药剂和专用设备,实现了原油达标外输、污水达标回注。

“一辈子只做一件事、做成一件事,是幸福的。提高采收率技术研究没有止境,我们还有很长的路要走。”这支核心成员15人、全部成员50人的技术研发团队,把科技报国、兴油强国作为永恒信念,把高水平科技自立自强作为永恒追求,把弘扬大庆精神、铁人精神作为神圣使命,在“为油田基业长青,为祖国奉献能源”的创新攻关之路上续写着大庆油田的不老传奇。



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