將0.5克白色粉末緩慢加入100毫升油藏模擬水中,,再復配其他幾種化學劑,隨著磁力攪拌器的旋轉,,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)的新型化學驅油劑,。
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”對科技日報記者說:“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年時間,。這5℃的跨越為勝利油田釋放了超1億噸化學驅資源儲量,,相當于找到了一個大油田!”
“80℃”成了一道無法逾越的坎
“簡單來說,化學驅的驅油原理就是在水中加入化學物質,,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,?!苯婷髡f。
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。
勝利油田化學驅研究團隊發(fā)現(xiàn),,傳統(tǒng)驅油體系是均相液體,,注入油藏后,極易沿著油藏中的大孔道“跑掉”,,驅油效果不好,。
于是,他們提出了“固液非均相驅油”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油劑,。
姜祖明說,,固液非均相驅油體系注入地層后,溶脹的固體顆粒優(yōu)先去封堵住地層中的大孔道,,液體部分則轉到地層中小孔隙中驅油;后期,,固體顆粒在壓力作用下變形通過孔道,繼續(xù)向地層深處運移,,一邊封堵一邊運移,。如此一來,油田采收率就提高了,。
這是一種國際領先的化學驅理念,。2010年,勝利油田利用該理論構筑的非均相復合驅油體系,,在油藏溫度70℃,、礦化度8120毫克/升的孤島中一區(qū)館三區(qū)塊開展先導試驗,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,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——當油藏溫度高于80℃時,,每升高10℃,聚合物水解速度增加2倍,,黏度損失超過30%,,擴波及能力大幅降低,。
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驅開發(fā)的禁區(qū),每提高1℃,,驅油劑研發(fā)難度就會呈指數(shù)級增加,。
然而,作為國內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7億噸儲量亟待開發(fā),。
85℃的驅油劑正在推廣應用
姜祖明時常想起導師曹緒龍給自己講過的故事——20世紀80年代末,,國外專家曾斷言,勝利油田高溫高鹽,,不適合開展化學驅技術,。
姜祖明說,如今我們的化學驅技術經(jīng)歷了聚合物驅,、二元復合驅,、非均相復合驅的迭代升級,領跑世界,,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,,差一點也不行;溫度,,必須3分鐘記一次,少記或漏記都會影響結果……此后4年間,,勝利油田化學驅研究團隊成員整天泡在實驗室里,,日復一日地進行著同樣的步驟——合成—評價,再合成—再評價,,循環(huán)往復,。
“失敗過一萬次,但成功或許就是第一萬零一次,?!边@句話是該團隊攻堅克難的真實寫照。
有一次,,姜祖明陪孩子在公園里散步時“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,,它還是一個整體,性能在短時間內也不會大幅下降,。
于是,,他們開始嘗試把驅油劑的疏松結構變成復雜致密網(wǎng)絡。這一嘗試的關鍵在于研發(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)點更多,,合成的產(chǎn)品交聯(lián)度和網(wǎng)狀結構才能更加致密。
最終,,2021年,,勝利油田化學驅研究團隊成功研發(fā)出“一種部分支化部分交聯(lián)聚合物驅油劑及其制備方法”,獲第22屆中國專利金獎,。2023年底,,耐溫達85℃的黏彈性顆粒驅油劑在勝利油田部分采油廠推廣應用。勝利油田原創(chuàng)的非均相復合驅油技術,,已推廣應用地質儲量1.1億噸,,提高采收率8.5個百分點。
向著超過90℃“進攻”
2021年10月21日,,習近平總書記考察調研勝利油田時強調:“石油能源建設對我們國家意義重大,,中國作為制造業(yè)大國,要發(fā)展實體經(jīng)濟,,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,,模擬油藏溫度進行洗油……記者走進勝利油田勘探開發(fā)研究院界面化學實驗室,,高級工程師陳曉彥正忙著做實驗。
“洗油能力,、濃度窗口,、抗吸附能力……”她的實驗記錄記下了多款表面活性劑的相關評價指標,“這只是非均相驅油體系中一個組分的實驗,,這樣的實驗有幾十項,?!?/p>
在石油界,形成一類技術,、開拓一類油藏,,往往意味著下一個攻關目標將更加艱巨。目前,,該團隊正向著溫度超過90℃,、礦化度超過50000毫克/升的油藏“進攻”。
黏彈性顆粒驅油劑耐溫突破90℃后,,將幫助勝利油田“解放”1.2億噸的儲量,,而全國適合非均相復合驅的儲量大約有15億噸,。該技術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)濟有效期。
在采訪中,,姜祖明還透露了一個好消息:團隊開展的一項前瞻性研究——“自修復黏彈性顆粒驅油劑”,,也在最近的實驗中取得了成功。
如同人的皮膚破損后能自動修復一樣,,科研人員希望,,黏彈性顆粒在運移過程中如果破損,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間,,又能提高驅油效果,還能大幅降低成本,。
“這是材料界中的技術概念,,我們把它引入油田化學驅油劑的研究中,是希望以‘跨界’帶來突破,?!苯婷髡f,他們永遠期待著下一項突破,。(記者 王延斌 通訊員 孫萬芹 賈玉濤)
編輯:周大為