首页>《能源评论》>《能源评论》2024年第4期

【人物】大庆油田化学驱油技术研发团队:战极限,从石头缝里找石油

发布时间:2024-04-26 作者:

  文/特约记者   王燕妮    

  1月19日,“国家工程师奖”表彰大会在北京人民大会堂举行,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。 

  大庆油田化学驱油技术研发团队由中国工程院院士程杰成领衔,大庆油田首席技术专家、高级专家等相关领域50位专家骨干组成。 

  历经30余年持续攻关,团队创新发展了化学驱两大驱油理论,研制了两大类聚合物、3种表活剂,研发了15项主体关键技术,使我国成为世界上首个大规模工业化应用该技术的国家。截至2023年,大庆油田应用化学驱技术已实现连续22年千万吨以上稳产,建成了全球规模最大的三次采油生产基地。我国化学驱技术实现由“跟随”到“领跑”的转变,为我国端稳端牢能源饭碗提供技术保障。 

  2022年,国际标准化组织包括低碳能源在内的石油和天然气工业技术委员会提高采收率分委会秘书处“落户”大庆油田,团队负责人程杰成担任主席,为我国主导相关领域国际标准化工作赢得了先机。 

    

  问鼎世界,把不可能变成可能 

  在石油领域,通常把利用油层能量形成的自喷采油称为一次采油;把向油层注水,对其补充能量开采石油称为二次采油;把通过注入化学物质来改善油、气、水及岩石相互间的性能以开采出更多石油称为三次采油。地下的岩石层在经过一、二次采油之后,缝隙中还会有部分剩余油存在,三次采油就如同用洗衣粉洗衣服,将部分剩余的油“洗”出。 

  聚合物驱和三元复合驱等化学驱技术是提高原油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。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,就相当于目前大庆油田两年的原油产量;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。 

  大庆油田科研人员在开始研究聚合物驱之际,受传统理论和技术的束缚,国外聚合物驱采收率仅比水驱高2~5个百分点,经济效益差。业界认为,“聚合物驱不能大幅度提高采收率,经济性不行”,基本放弃了聚合物驱。 

  大庆油田化学驱油技术研发团队却坚持了下来。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,化学驱油技术研发团队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理论,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,采收率比水驱提高了10个百分点以上。 

  “应用一代、研发一代、储备一代”是大庆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再提升的三元复合驱技术。 

  三元复合驱技术通过在注入水中加入碱、表面活性剂和聚合物,形成三元复合体系来驱替常规水驱、聚驱无法开采的原油,是一种升级版的大幅度提高原油采收率方法。 

  但国外权威专家却认为,大庆油田原油酸值太低,不适宜开展三元复合驱。大庆油田科研人员尊重权威但不盲从权威,团队成员扎进图书馆、实验室,查阅上千册文献、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,自主研发出工业应用核心驱油剂和关键技术,最终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,我国成为世界上首个大规模工业化应用该技术的国家。经过实践检验,三元复合驱采收率比水驱提高20个百分点以上,比聚合物驱则提高了10个百分点。 

  截至2023年,大庆油田累计生产原油突破25亿吨,实现三次采油产量累计突破3亿吨。 

  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,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。 

    

  自主创新,中国人有了自己的“表活剂” 

  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。表面活性剂的关键材料每吨成本2万元,对于每年需求量在10万吨以上的油田来说,根本无法规模应用。 

  2000年,大庆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。 

  化学驱油技术研发团队成员伍晓林、侯兆伟等人夜以继日地开展攻关。没有原料,就利用工业产品的下脚料代替;工艺设备不能满足条件,就独创工艺;与海量数据“死磕”,从实验中摸规律、找思路……经过上万次的实验,积累下一人多高的实验记录纸,团队用不到1年的时间完成了3年的工作量,终于啃下这块最硬的骨头,自主研制并生产出表面活性剂,填补了国内空白,且“国字号”表面活性剂综合性能优于国外同类产品,成本却低40%。 

  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。” 

  三元复合驱技术在油田工业化推广后,团队成员又开始向低成本三元复合驱技术研发进军。经过600多个日夜的探索,团队深化了机理认识、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。 

  “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。”程杰成带领团队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,一辈子干好一件事 

  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,没有企业制度作保障,就不可能有今天的成果。” 

  化学驱后的剩余油开采实际上就是四次采油,这是油田开发的世界级难题,是目前名副其实的“无人区”。 

  叶鹏、韩培慧等团队成员聚焦这一难题,系统剖析了118个化学驱后区块近3万口井的资料,结合化学驱后的特点及开发需求,研发出“堵、调、驱”相结合的高效四次采油技术,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个百分点大关,开创了世界四次采油技术的先河。 

  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、赵昌明带领攻关组迎难而上,摸清了“病因”,制定了“治疗方案”,组织“药品”生产,成功突破技术瓶颈。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造成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。 

  团队成员都认为,一辈子只做一件事,做成一件事,是幸福的,技术研究没有止境,他们还有很长的路要走。大庆油田曾以原油5000万吨高产稳产27年、4000万吨持续稳产12年创造了石油行业的奇迹。如今,大庆油田化学驱油技术研发团队坚持创新攻关采油技术,续写着大庆油田的传奇。 

  (编辑:张琴琴)