大慶油田陳家大院泡叢式井。(資料圖片)
經(jīng)過60多年開發(fā)，大慶油田的主力油田即將進(jìn)入后油藏階段，采收率每提高一個(gè)百分點(diǎn)，難度堪比百米跑成績(jī)提高0.1秒。在這樣的階段，大慶油田該如何突破瓶頸，謀求發(fā)展?
近日，大慶油田發(fā)布消息，企業(yè)自主創(chuàng)新復(fù)合驅(qū)大幅度提高采收率技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率20個(gè)百分點(diǎn)以上。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，復(fù)合驅(qū)在大慶油田累計(jì)動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量2.57億噸，累計(jì)從石頭縫里“洗”出原油3759萬噸，產(chǎn)量連續(xù)5年超過400萬噸。
依托不同時(shí)期國家重大專項(xiàng)、中國石油重大專項(xiàng)科技攻關(guān)等一系列重大科研任務(wù)，大慶油田自主創(chuàng)新的復(fù)合驅(qū)技術(shù)大幅度提高了原油的采收率，科技創(chuàng)新為老油田帶來曙光。
全力研發(fā)“國字號(hào)”產(chǎn)品
每個(gè)油田的開采都有自己的周期，大慶油田也不例外。
開采初期，原油是靠地層自身壓力作用，通過油井“噴”出來。第二個(gè)時(shí)期，需要將水注入地下，把油“擠”出來。進(jìn)入開發(fā)中后期，則是靠化學(xué)劑，把石頭縫里的油“洗”出來，就好比用洗衣液把衣物上的污漬清洗掉一樣。
復(fù)合驅(qū)技術(shù)是一種大幅度提高原油采收率的方法，通過在注入水中加入堿、表面活性劑和聚合物，形成三元復(fù)合體系來驅(qū)替常規(guī)水驅(qū)、聚驅(qū)無法開采的原油。
1995年，大慶油田進(jìn)入高含水后期。外國專家早就認(rèn)為大慶原油酸值低不適合三元復(fù)合驅(qū)，讓大慶油田“把三元復(fù)合驅(qū)徹底忘掉”。不過，大慶油田并沒有放棄，反而憋了一口氣要開展研究。
科研人員經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)、理論分析，首次揭示了原油中雜環(huán)化合物在堿性環(huán)境下與外加表面活性劑協(xié)同作用形成超低界面張力機(jī)理，創(chuàng)建了表面活性劑與原油定量匹配關(guān)系，打破了依賴原油酸值的傳統(tǒng)理論，大幅度拓展了應(yīng)用領(lǐng)域，得出“復(fù)合驅(qū)技術(shù)在大慶不但可行，而且效益可觀”的結(jié)論，為大慶油田進(jìn)一步提高采收率找到了突破點(diǎn)。這對(duì)于面臨儲(chǔ)采失衡、儲(chǔ)量品質(zhì)變差、開發(fā)成本不斷上漲等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的大慶油田而言，猶如一把開啟夢(mèng)想大門的金鑰匙。
復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)最“卡脖子”的難題是表面活性劑，只能從國外進(jìn)口，高昂的成本成為制約三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)工業(yè)化推廣的瓶頸。
“外國人能做到的，我們不但要做到，還要做得更好!”科研團(tuán)隊(duì)夜以繼日展開攻關(guān)，沒有原料，就利用工業(yè)產(chǎn)品的下腳料代替，工藝設(shè)備不滿足，就獨(dú)創(chuàng)工藝。經(jīng)過上千次實(shí)驗(yàn)、分析，實(shí)驗(yàn)記錄本摞起來有一人多高，團(tuán)隊(duì)僅用不到1年的時(shí)間完成了3年的工作量，為復(fù)合驅(qū)推廣應(yīng)用贏得了主動(dòng)。
在攻關(guān)過程中，科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出“國字號(hào)”表面活性劑，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，綜合性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，成本降低40%，為油田節(jié)省了大量資金。
創(chuàng)新科研項(xiàng)目管理模式
技術(shù)的研發(fā)自然不是一帆風(fēng)順。當(dāng)人們以為復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣指日可待時(shí)，隨著試驗(yàn)規(guī)模的擴(kuò)大，配注系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率低、舉升檢泵頻繁、采出液油水分離困難等問題接踵而至。
為加快推進(jìn)復(fù)合驅(qū)攻關(guān)效率和質(zhì)量，2010年底，大慶油田創(chuàng)新推行大項(xiàng)目運(yùn)行模式，成立復(fù)合驅(qū)項(xiàng)目經(jīng)理部，一改以往“管理層級(jí)多、攻關(guān)效率低”等問題，實(shí)施扁平化管理，按照“產(chǎn)、研、用一體化”思路，組織推廣院、廠聯(lián)合攻關(guān)模式，大力推進(jìn)技術(shù)自主化、系列化。在集中方向、集中隊(duì)伍、集中投入、集中精力、集中攻關(guān)的強(qiáng)力推進(jìn)下，三元復(fù)合驅(qū)進(jìn)展迅速，接連突破了采出液無法有效分離等多個(gè)世界級(jí)難題。
作為大慶油田的戰(zhàn)略性接替技術(shù)，三元復(fù)合驅(qū)于2014年正式實(shí)施規(guī)模化工業(yè)推廣，并取得顯著效果：當(dāng)年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量首次躍上200萬噸臺(tái)階，2015年生產(chǎn)原油首次突破300萬噸，2016年生產(chǎn)原油超400萬噸，至2020底，產(chǎn)量連續(xù)5年超過400萬噸，已成為大慶油田建設(shè)百年油田的重要開發(fā)技術(shù)之一。
從“被放棄”，到如今成長(zhǎng)為“領(lǐng)跑者”，大慶油田成功引領(lǐng)了全球提高采收率技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)：突破依賴原油酸值的傳統(tǒng)理論，創(chuàng)新了三元復(fù)合驅(qū)油理論體系，并為工業(yè)化應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)，在理論體系上“領(lǐng)跑”;攻克了油井因垢無法長(zhǎng)期連續(xù)生產(chǎn)等一系列世界級(jí)難題，在工程技術(shù)上“領(lǐng)跑”;自主研發(fā)的系列產(chǎn)品，不但綜合性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，且成本降低20%以上，大幅度降低了生產(chǎn)成本和維護(hù)成本，在成本管控上“領(lǐng)跑”。
“我們一直向‘技術(shù)越來越高，成本越來越低，效果越來越好’這個(gè)目標(biāo)努力。”大慶油田首席技術(shù)專家、復(fù)合驅(qū)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人程杰成介紹，如今，大慶油田在油田含水率達(dá)到98%的極限開采條件下，復(fù)合驅(qū)大幅度提高原油采收率技術(shù)，再提高采收率16個(gè)百分點(diǎn)以上，使大慶主力油田采收率突破60%，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，創(chuàng)造了中國石油開發(fā)奇跡。
程杰成介紹，大慶油田建立了“研發(fā)、試驗(yàn)、應(yīng)用”三位一體的團(tuán)隊(duì)攻關(guān)方式，加快成果快速轉(zhuǎn)化、經(jīng)濟(jì)規(guī)模應(yīng)用，并以機(jī)制創(chuàng)新推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，制定“課題設(shè)立、任務(wù)分解、人員選聘、資金支持、考核激勵(lì)”的管理機(jī)制，以人才為核心激發(fā)科技創(chuàng)新動(dòng)能，從而提高了攻關(guān)效率。
占領(lǐng)三采技術(shù)制高點(diǎn)
在復(fù)合驅(qū)技術(shù)研發(fā)的過程中，大慶油田始終把科技創(chuàng)新放到戰(zhàn)略高度來認(rèn)識(shí)、優(yōu)先地位來推動(dòng)，面向制約油田發(fā)展的重大技術(shù)難題，理清“應(yīng)用一代、研發(fā)一代、儲(chǔ)備一代”三個(gè)層次，制定了油田核心技術(shù)路線圖，掛圖作戰(zhàn)，關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)成效顯著。
通過多年的持續(xù)創(chuàng)新，大慶油田占領(lǐng)了世界三次采油技術(shù)制高點(diǎn)，復(fù)合驅(qū)成為大慶油田戰(zhàn)略性接替技術(shù)，使我國成為世界唯一大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用復(fù)合驅(qū)技術(shù)的國家。
2012年底，大慶油田決定與國外一家油田開展合作，讓三次采油技術(shù)“走出去”。而這一油田屬于超高溫和高礦化度油藏，超出了世界復(fù)合驅(qū)技術(shù)公認(rèn)的界限。
復(fù)合驅(qū)技術(shù)拿到這個(gè)油田應(yīng)用可行嗎?為了更早更快提出解決方案，技術(shù)人員要模擬真實(shí)油藏條件下的驅(qū)油效果，因此每次都是在110℃的高溫下忍受著烘烤進(jìn)行操作。經(jīng)過幾十個(gè)方案的實(shí)驗(yàn)，技術(shù)人員攻克了理論和技術(shù)難題，研制出性能優(yōu)良的抗高溫高鹽的表面活性劑和聚合物產(chǎn)品。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)可提高采收率20個(gè)百分點(diǎn)以上，比以往的技術(shù)提高了約10個(gè)百分點(diǎn)，性能指標(biāo)均優(yōu)于國外大公司提供的配方。
異軍突起的大慶油田復(fù)合驅(qū)技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用，迅速成為國際原油市場(chǎng)萬眾矚目的焦點(diǎn)，引起了中東、中亞、俄羅斯及亞太等主要產(chǎn)油區(qū)各國的關(guān)注。目前，已經(jīng)有多個(gè)國家先后與大慶油田達(dá)成復(fù)合驅(qū)技術(shù)服務(wù)和技術(shù)咨詢合作意向。
如何當(dāng)好標(biāo)桿旗幟建設(shè)百年油田?程杰成認(rèn)為，只有依靠技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新才能保證老油田的持續(xù)發(fā)展。
如今，大慶油田實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)復(fù)合體系評(píng)價(jià)技術(shù)的飛躍，首次利用國產(chǎn)原料研發(fā)出高效界面位阻表面活性劑，攻克了界面張力和溶解性相互矛盾的瓶頸，引領(lǐng)國內(nèi)外表面活性劑研制技術(shù)快速發(fā)展。
“十四五”期間，中國石油將設(shè)立系列重大科技專項(xiàng)和重大現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加快這一技術(shù)完善、應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)復(fù)合驅(qū)技術(shù)的快速提檔升級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)效果得到驗(yàn)證后，預(yù)計(jì)2024年在大慶油田全面推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)油田開發(fā)技術(shù)有序接替，將有力支撐百年油田建設(shè)。
30多年前，三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)還只是大慶人的夢(mèng)想，而今，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為油氣開發(fā)過程中，最核心、最關(guān)鍵的驅(qū)油技術(shù)，為大慶油田參與國際合作提供了科技砝碼，成為石油科技的“世界名片”。
