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從石頭縫“洗”出千萬噸原油

石油人才網 發布時間: 2021/8/16 17:31:55 文章來源:經濟日報


經過60多年開發,大慶油田的主力油田即將進入后油藏階段,采收率每提高一個百分點,難度堪比百米跑成績提高0.1秒。在這樣的階段,大慶油田該如何突破瓶頸,謀求發展?

近日,大慶油田發布消息,企業自主創新復合驅大幅度提高采收率技術已達到國際領先水平,在水驅基礎上提高采收率20個百分點以上。數據顯示,截至2020年底,復合驅在大慶油田累計動用地質儲量2.57億噸,累計從石頭縫里“洗”出原油3759萬噸,產量連續5年超過400萬噸。

依托不同時期國家重大專項、中國石油重大專項科技攻關等一系列重大科研任務,大慶油田自主創新的復合驅技術大幅度提高了原油的采收率,科技創新為老油田帶來曙光。

全力研發“國字號”產品

每個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。第二個時期,需要將水注入地下,把油“擠”出來。進入開發中后期,則是靠化學劑,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。

復合驅技術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,形成三元復合體系來驅替常規水驅、聚驅無法開采的原油。

1995年,大慶油田進入高含水后期。外國專家早就認為大慶原油酸值低不適合三元復合驅,讓大慶油田“把三元復合驅徹底忘掉”。不過,大慶油田并沒有放棄,反而憋了一口氣要開展研究。

科研人員經過大量實驗、理論分析,首次揭示了原油中雜環化合物在堿性環境下與外加表面活性劑協同作用形成超低界面張力機理,創建了表面活性劑與原油定量匹配關系,打破了依賴原油酸值的傳統理論,大幅度拓展了應用領域,得出“復合驅技術在大慶不但可行,而且效益可觀”的結論,為大慶油田進一步提高采收率找到了突破點。這對于面臨儲采失衡、儲量品質變差、開發成本不斷上漲等嚴峻挑戰的大慶油田而言,猶如一把開啟夢想大門的金鑰匙。

復合驅試驗“卡脖子”的難題是表面活性劑,只能從國外進口,高昂的成本成為制約三元復合驅油技術工業化推廣的瓶頸。

“外國人能做到的,我們不但要做到,還要做得更好!”科研團隊夜以繼日展開攻關,沒有原料,就利用工業產品的下腳料代替,工藝設備不滿足,就獨創工藝。經過上千次實驗、分析,實驗記錄本摞起來有一人多高,團隊僅用不到1年的時間完成了3年的工作量,為復合驅推廣應用贏得了主動。

在攻關過程中,科研團隊研發出“國字號”表面活性劑,填補了國內空白,綜合性能優于國外同類產品,成本降低40%,為油田節省了大量資金。

創新科研項目管理模式

技術的研發自然不是一帆風順。當人們以為復合驅工業化推廣指日可待時,隨著試驗規模的擴大,配注系統運轉時率低、舉升檢泵頻繁、采出液油水分離困難等問題接踵而至。

為加快推進復合驅攻關效率和質量,2010年底,大慶油田創新推行大項目運行模式,成立復合驅項目經理部,一改以往“管理層級多、攻關效率低”等問題,實施扁平化管理,按照“產、研、用一體化”思路,組織推廣院、廠聯合攻關模式,大力推進技術自主化、系列化。在集中方向、集中隊伍、集中投入、集中精力、集中攻關的強力推進下,三元復合驅進展迅速,接連突破了采出液無法有效分離等多個難題。

作為大慶油田的戰略性接替技術,三元復合驅于2014年正式實施規;I推廣,并取得顯著效果:當年實現產量首次躍上200萬噸臺階,2015年生產原油首次突破300萬噸,2016年生產原油超400萬噸,至2020底,產量連續5年超過400萬噸,已成為大慶油田建設百年油田的重要開發技術之一。

從“被放棄”,到如今成長為“領跑者”,大慶油田成功引領了全球提高采收率技術發展的新趨勢:突破依賴原油酸值的傳統理論,創新了三元復合驅油理論體系,并為工業化應用奠定了理論基礎,在理論體系上“領跑”;攻克了油井因垢無法長期連續生產等一系列難題,在工程技術上“領跑”;自主研發的系列產品,不但綜合性能優于國外同類產品,且成本降低20%以上,大幅度降低了生產成本和維護成本,在成本管控上“領跑”。

“我們一直向‘技術越來越高,成本越來越低,效果越來越好’這個目標努力!贝髴c油田首席技術專家、復合驅技術攻關團隊負責人程杰成介紹,如今,大慶油田在油田含水率達到98%的極限開采條件下,復合驅大幅度提高原油采收率技術,再提高采收率16個百分點以上,使大慶主力油田采收率突破60%,達到國際領先水平,創造了中國石油開發奇跡。

程杰成介紹,大慶油田建立了“研發、試驗、應用”三位一體的團隊攻關方式,加快成果快速轉化、經濟規模應用,并以機制創新推動技術創新,制定“課題設立、任務分解、人員選聘、資金支持、考核激勵”的管理機制,以人才為核心激發科技創新動能,從而提高了攻關效率。

占領三采技術制高點

在復合驅技術研發的過程中,大慶油田始終把科技創新放到戰略高度來認識、優先地位來推動,面向制約油田發展的重大技術難題,理清“應用一代、研發一代、儲備一代”三個層次,制定了油田核心技術路線圖,掛圖作戰,關鍵核心技術攻關成效顯著。

通過多年的持續創新,大慶油田占領了世界三次采油技術制高點,復合驅成為大慶油田戰略性接替技術,使我國成為世界大規模工業化應用復合驅技術的國家。

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“走出去”。而這一油田屬于超高溫和高礦化度油藏,超出了世界復合驅技術公認的界限。

復合驅技術拿到這個油田應用可行嗎?為了更早更快提出解決方案,技術人員要模擬真實油藏條件下的驅油效果,因此每次都是在110℃的高溫下忍受著烘烤進行操作。經過幾十個方案的實驗,技術人員攻克了理論和技術難題,研制出性能優良的抗高溫高鹽的表面活性劑和聚合物產品。

實驗結果表明,三元復合驅技術可提高采收率20個百分點以上,比以往的技術提高了約10個百分點,性能指標均優于國外大公司提供的配方。

異軍突起的大慶油田復合驅技術及工業化應用,迅速成為國際原油市場萬眾矚目的焦點,引起了中東、中亞、俄羅斯及亞太等主要產油區各國的關注。目前,已經有多個國家先后與大慶油田達成復合驅技術服務和技術咨詢合作意向。

如何當好標桿旗幟建設百年油田?程杰成認為,只有依靠技術持續創新才能保證老油田的持續發展。

如今,大慶油田實現了國內復合體系評價技術的飛躍,首次利用國產原料研發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,引領國內外表面活性劑研制技術快速發展。

“十四五”期間,中國石油將設立系列重大科技專項和重大現場試驗加快這一技術完善、應用,實現復合驅技術的快速提檔升級,現場效果得到驗證后,預計2024年在大慶油田全面推廣應用,實現油田開發技術有序接替,將有力支撐百年油田建設。

30多年前,三元復合驅技術還只是大慶人的夢想,而今,這項技術已經成為油氣開發過程中,核心、關鍵的驅油技術,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”。


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