將0.5克白色粉末緩慢加入100毫升油藏模擬水中，再復(fù)配其他幾種化學(xué)劑，隨著磁力攪拌器的旋轉(zhuǎn)，液體變得黏稠。從顯微鏡下看，這種黏稠的液體就像“小米粥”一樣。這就是勝利油田自主研發(fā)的新型化學(xué)驅(qū)油劑。
10月16日，勝利油田勘探開發(fā)研究院專家姜祖明指著這些“小米粥”對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說：“可別小看它。為了更好地熬制這些‘小米粥’，從80℃再到85℃，科研人員用了8年時(shí)間。這5℃的跨越為勝利油田釋放了超1億噸化學(xué)驅(qū)資源儲(chǔ)量，相當(dāng)于找到了一個(gè)大油田！”
“80℃”成了一道無法逾越的坎
“簡單來說，化學(xué)驅(qū)的驅(qū)油原理就是在水中加入化學(xué)物質(zhì)，增加水的黏度和洗油能力，像洗衣粉一樣，把藏在巖石縫里的油‘洗’下來。”姜祖明說。
經(jīng)過多年開采，勝利油田地下油藏存在大量大孔道，采出液含水越來越高，含油越來越少。
勝利油田化學(xué)驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)驅(qū)油體系是均相液體，注入油藏后，極易沿著油藏中的大孔道“跑掉”，驅(qū)油效果不好。
于是，他們提出了“固液非均相驅(qū)油”理念。所謂“非均相”，就是注入體系中不僅包含傳統(tǒng)的均相液體，還含有一種可變形的軟固體顆粒驅(qū)油劑。
姜祖明說，固液非均相驅(qū)油體系注入地層后，溶脹的固體顆粒優(yōu)先去封堵住地層中的大孔道，液體部分則轉(zhuǎn)到地層中小孔隙中驅(qū)油；后期，固體顆粒在壓力作用下變形通過孔道，繼續(xù)向地層深處運(yùn)移，一邊封堵一邊運(yùn)移。如此一來，油田采收率就提高了。
這是一種國際領(lǐng)先的化學(xué)驅(qū)理念。2010年，勝利油田利用該理論構(gòu)筑的非均相復(fù)合驅(qū)油體系，在油藏溫度70℃、礦化度8120毫克/升的孤島中一區(qū)館三區(qū)塊開展先導(dǎo)試驗(yàn)，首戰(zhàn)告捷；2016年，在溫度80℃、礦化度21053毫克/升的高溫高鹽油藏里試驗(yàn)，又取得成功。
然而，喜悅沒有延續(xù)太久。此后數(shù)年，“80℃”成了一道無法逾越的坎——當(dāng)油藏溫度高于80℃時(shí)，每升高10℃，聚合物水解速度增加2倍，黏度損失超過30%，擴(kuò)波及能力大幅降低。
姜祖明告訴記者，溫度超過80℃、礦化度超過30000毫克/升的高溫高鹽油藏被視為化學(xué)驅(qū)開發(fā)的禁區(qū)，每提高1℃，驅(qū)油劑研發(fā)難度就會(huì)呈指數(shù)級(jí)增加。
然而，作為國內(nèi)高溫高鹽油藏的典型代表，勝利油田在溫度超過80℃、礦化度超過30000毫克/升的高溫高鹽油藏中，還有近7億噸儲(chǔ)量亟待開發(fā)。
85℃的驅(qū)油劑正在推廣應(yīng)用
姜祖明時(shí)常想起導(dǎo)師曹緒龍給自己講過的故事——20世紀(jì)80年代末，國外專家曾斷言，勝利油田高溫高鹽，不適合開展化學(xué)驅(qū)技術(shù)。
姜祖明說，如今我們的化學(xué)驅(qū)技術(shù)經(jīng)歷了聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)、非均相復(fù)合驅(qū)的迭代升級(jí)，領(lǐng)跑世界，哪有什么禁區(qū)不能突破呢？
藥劑稱量、加料，以萬分之一克為單位，差一點(diǎn)也不行；溫度，必須3分鐘記一次，少記或漏記都會(huì)影響結(jié)果……此后4年間，勝利油田化學(xué)驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)成員整天泡在實(shí)驗(yàn)室里，日復(fù)一日地進(jìn)行著同樣的步驟——合成—評(píng)價(jià)，再合成—再評(píng)價(jià)，循環(huán)往復(fù)。
“失敗過一萬次，但成功或許就是第一萬零一次。”這句話是該團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難的真實(shí)寫照。
有一次，姜祖明陪孩子在公園里散步時(shí)“走神了”——他發(fā)現(xiàn)，一塊小石頭掉在花壇角落的蜘蛛網(wǎng)上，打斷了幾根蛛絲，但蛛網(wǎng)還是一個(gè)整體。
姜祖明豁然開朗。他想到，如果把分子間的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)做得像蜘蛛網(wǎng)一樣致密均勻，即使某處分子鏈斷裂，它還是一個(gè)整體，性能在短時(shí)間內(nèi)也不會(huì)大幅下降。
于是，他們開始嘗試把驅(qū)油劑的疏松結(jié)構(gòu)變成復(fù)雜致密網(wǎng)絡(luò)。這一嘗試的關(guān)鍵在于研發(fā)一種新型交聯(lián)劑——這種交聯(lián)劑的分子鏈要更長，交聯(lián)點(diǎn)更多，合成的產(chǎn)品交聯(lián)度和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)才能更加致密。
最終，2021年，勝利油田化學(xué)驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出“一種部分支化部分交聯(lián)聚合物驅(qū)油劑及其制備方法”，獲第22屆中國專利金獎(jiǎng)。2023年底，耐溫達(dá)85℃的黏彈性顆粒驅(qū)油劑在勝利油田部分采油廠推廣應(yīng)用。勝利油田原創(chuàng)的非均相復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，已推廣應(yīng)用地質(zhì)儲(chǔ)量1.1億噸，提高采收率8.5個(gè)百分點(diǎn)。
向著超過90℃“進(jìn)攻”
2021年10月21日，習(xí)近平總書記考察調(diào)研勝利油田時(shí)強(qiáng)調(diào)：“石油能源建設(shè)對(duì)我們國家意義重大，中國作為制造業(yè)大國，要發(fā)展實(shí)體經(jīng)濟(jì)，能源的飯碗必須端在自己手里。”
牢記囑托，踔厲奮發(fā)。眼下，勝利油田正加快科技攻關(guān)突破步伐，寫好端牢能源飯碗“新答卷”。
取5克油砂、50克表面活性劑溶液并混合，模擬油藏溫度進(jìn)行洗油……記者走進(jìn)勝利油田勘探開發(fā)研究院界面化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，高級(jí)工程師陳曉彥正忙著做實(shí)驗(yàn)。
“洗油能力、濃度窗口、抗吸附能力……”她的實(shí)驗(yàn)記錄記下了多款表面活性劑的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，“這只是非均相驅(qū)油體系中一個(gè)組分的實(shí)驗(yàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)有幾十項(xiàng)。”
在石油界，形成一類技術(shù)、開拓一類油藏，往往意味著下一個(gè)攻關(guān)目標(biāo)將更加艱巨。目前，該團(tuán)隊(duì)正向著溫度超過90℃、礦化度超過50000毫克/升的油藏“進(jìn)攻”。
黏彈性顆粒驅(qū)油劑耐溫突破90℃后，將幫助勝利油田“解放”1.2億噸的儲(chǔ)量，而全國適合非均相復(fù)合驅(qū)的儲(chǔ)量大約有15億噸。該技術(shù)能讓特高含水后期老油田重新煥發(fā)青春，延長10年以上的經(jīng)濟(jì)有效期。
在采訪中，姜祖明還透露了一個(gè)好消息：團(tuán)隊(duì)開展的一項(xiàng)前瞻性研究——“自修復(fù)黏彈性顆粒驅(qū)油劑”，也在最近的實(shí)驗(yàn)中取得了成功。
如同人的皮膚破損后能自動(dòng)修復(fù)一樣，科研人員希望，黏彈性顆粒在運(yùn)移過程中如果破損，能依靠分子間的相互作用力自行“愈合”。這樣既能增加使用時(shí)間，又能提高驅(qū)油效果，還能大幅降低成本。
“這是材料界中的技術(shù)概念，我們把它引入油田化學(xué)驅(qū)油劑的研究中，是希望以‘跨界’帶來突破。”姜祖明說，他們永遠(yuǎn)期待著下一項(xiàng)突破。
將0.5克白色粉末緩慢加入100毫升油藏模擬水中，再復(fù)配其他幾種化學(xué)劑，隨著磁力攪拌器的旋轉(zhuǎn)，液體變得黏稠。從顯微鏡下看，這種黏稠的液體就像“小米粥”一樣。這就是勝利油田自主研發(fā)的新型化學(xué)驅(qū)油劑。
10月16日，勝利油田勘探開發(fā)研究院專家姜祖明指著這些“小米粥”對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說：“可別小看它。為了更好地熬制這些‘小米粥’，從80℃再到85℃，科研人員用了8年時(shí)間。這5℃的跨越為勝利油田釋放了超1億噸化學(xué)驅(qū)資源儲(chǔ)量，相當(dāng)于找到了一個(gè)大油田！”
“80℃”成了一道無法逾越的坎
“簡單來說，化學(xué)驅(qū)的驅(qū)油原理就是在水中加入化學(xué)物質(zhì)，增加水的黏度和洗油能力，像洗衣粉一樣，把藏在巖石縫里的油‘洗’下來。”姜祖明說。
經(jīng)過多年開采，勝利油田地下油藏存在大量大孔道，采出液含水越來越高，含油越來越少。
勝利油田化學(xué)驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)驅(qū)油體系是均相液體，注入油藏后，極易沿著油藏中的大孔道“跑掉”，驅(qū)油效果不好。
于是，他們提出了“固液非均相驅(qū)油”理念。所謂“非均相”，就是注入體系中不僅包含傳統(tǒng)的均相液體，還含有一種可變形的軟固體顆粒驅(qū)油劑。
姜祖明說，固液非均相驅(qū)油體系注入地層后，溶脹的固體顆粒優(yōu)先去封堵住地層中的大孔道，液體部分則轉(zhuǎn)到地層中小孔隙中驅(qū)油；后期，固體顆粒在壓力作用下變形通過孔道，繼續(xù)向地層深處運(yùn)移，一邊封堵一邊運(yùn)移。如此一來，油田采收率就提高了。
這是一種國際領(lǐng)先的化學(xué)驅(qū)理念。2010年，勝利油田利用該理論構(gòu)筑的非均相復(fù)合驅(qū)油體系，在油藏溫度70℃、礦化度8120毫克/升的孤島中一區(qū)館三區(qū)塊開展先導(dǎo)試驗(yàn)，首戰(zhàn)告捷；2016年，在溫度80℃、礦化度21053毫克/升的高溫高鹽油藏里試驗(yàn)，又取得成功。
然而，喜悅沒有延續(xù)太久。此后數(shù)年，“80℃”成了一道無法逾越的坎——當(dāng)油藏溫度高于80℃時(shí)，每升高10℃，聚合物水解速度增加2倍，黏度損失超過30%，擴(kuò)波及能力大幅降低。
姜祖明告訴記者，溫度超過80℃、礦化度超過30000毫克/升的高溫高鹽油藏被視為化學(xué)驅(qū)開發(fā)的禁區(qū)，每提高1℃，驅(qū)油劑研發(fā)難度就會(huì)呈指數(shù)級(jí)增加。
然而，作為國內(nèi)高溫高鹽油藏的典型代表，勝利油田在溫度超過80℃、礦化度超過30000毫克/升的高溫高鹽油藏中，還有近7億噸儲(chǔ)量亟待開發(fā)。
85℃的驅(qū)油劑正在推廣應(yīng)用
姜祖明時(shí)常想起導(dǎo)師曹緒龍給自己講過的故事——20世紀(jì)80年代末，國外專家曾斷言，勝利油田高溫高鹽，不適合開展化學(xué)驅(qū)技術(shù)。
姜祖明說，如今我們的化學(xué)驅(qū)技術(shù)經(jīng)歷了聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)、非均相復(fù)合驅(qū)的迭代升級(jí)，領(lǐng)跑世界，哪有什么禁區(qū)不能突破呢？
藥劑稱量、加料，以萬分之一克為單位，差一點(diǎn)也不行；溫度，必須3分鐘記一次，少記或漏記都會(huì)影響結(jié)果……此后4年間，勝利油田化學(xué)驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)成員整天泡在實(shí)驗(yàn)室里，日復(fù)一日地進(jìn)行著同樣的步驟——合成—評(píng)價(jià)，再合成—再評(píng)價(jià)，循環(huán)往復(fù)。
“失敗過一萬次，但成功或許就是第一萬零一次。”這句話是該團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難的真實(shí)寫照。
有一次，姜祖明陪孩子在公園里散步時(shí)“走神了”——他發(fā)現(xiàn)，一塊小石頭掉在花壇角落的蜘蛛網(wǎng)上，打斷了幾根蛛絲，但蛛網(wǎng)還是一個(gè)整體。
姜祖明豁然開朗。他想到，如果把分子間的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)做得像蜘蛛網(wǎng)一樣致密均勻，即使某處分子鏈斷裂，它還是一個(gè)整體，性能在短時(shí)間內(nèi)也不會(huì)大幅下降。
于是，他們開始嘗試把驅(qū)油劑的疏松結(jié)構(gòu)變成復(fù)雜致密網(wǎng)絡(luò)。這一嘗試的關(guān)鍵在于研發(fā)一種新型交聯(lián)劑——這種交聯(lián)劑的分子鏈要更長，交聯(lián)點(diǎn)更多，合成的產(chǎn)品交聯(lián)度和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)才能更加致密。
最終，2021年，勝利油田化學(xué)驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出“一種部分支化部分交聯(lián)聚合物驅(qū)油劑及其制備方法”，獲第22屆中國專利金獎(jiǎng)。2023年底，耐溫達(dá)85℃的黏彈性顆粒驅(qū)油劑在勝利油田部分采油廠推廣應(yīng)用。勝利油田原創(chuàng)的非均相復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，已推廣應(yīng)用地質(zhì)儲(chǔ)量1.1億噸，提高采收率8.5個(gè)百分點(diǎn)。
向著超過90℃“進(jìn)攻”
2021年10月21日，習(xí)近平總書記考察調(diào)研勝利油田時(shí)強(qiáng)調(diào)：“石油能源建設(shè)對(duì)我們國家意義重大，中國作為制造業(yè)大國，要發(fā)展實(shí)體經(jīng)濟(jì)，能源的飯碗必須端在自己手里。”
牢記囑托，踔厲奮發(fā)。眼下，勝利油田正加快科技攻關(guān)突破步伐，寫好端牢能源飯碗“新答卷”。
取5克油砂、50克表面活性劑溶液并混合，模擬油藏溫度進(jìn)行洗油……記者走進(jìn)勝利油田勘探開發(fā)研究院界面化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，高級(jí)工程師陳曉彥正忙著做實(shí)驗(yàn)。
“洗油能力、濃度窗口、抗吸附能力……”她的實(shí)驗(yàn)記錄記下了多款表面活性劑的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，“這只是非均相驅(qū)油體系中一個(gè)組分的實(shí)驗(yàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)有幾十項(xiàng)。”
在石油界，形成一類技術(shù)、開拓一類油藏，往往意味著下一個(gè)攻關(guān)目標(biāo)將更加艱巨。目前，該團(tuán)隊(duì)正向著溫度超過90℃、礦化度超過50000毫克/升的油藏“進(jìn)攻”。
黏彈性顆粒驅(qū)油劑耐溫突破90℃后，將幫助勝利油田“解放”1.2億噸的儲(chǔ)量，而全國適合非均相復(fù)合驅(qū)的儲(chǔ)量大約有15億噸。該技術(shù)能讓特高含水后期老油田重新煥發(fā)青春，延長10年以上的經(jīng)濟(jì)有效期。
在采訪中，姜祖明還透露了一個(gè)好消息：團(tuán)隊(duì)開展的一項(xiàng)前瞻性研究——“自修復(fù)黏彈性顆粒驅(qū)油劑”，也在最近的實(shí)驗(yàn)中取得了成功。
如同人的皮膚破損后能自動(dòng)修復(fù)一樣，科研人員希望，黏彈性顆粒在運(yùn)移過程中如果破損，能依靠分子間的相互作用力自行“愈合”。這樣既能增加使用時(shí)間，又能提高驅(qū)油效果，還能大幅降低成本。
“這是材料界中的技術(shù)概念，我們把它引入油田化學(xué)驅(qū)油劑的研究中，是希望以‘跨界’帶來突破。”姜祖明說，他們永遠(yuǎn)期待著下一項(xiàng)突破。
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