将0.5克白色粉末缓慢加入100毫升油藏模拟水中,再复配其他几种化学剂,随着磁力搅拌器的旋转,液体变得黏稠。从显微镜下看,这种黏稠的液体就像“小米粥”一样。这就是胜利油田自主研发的新型化学驱油剂。
10月16日,胜利油田勘探开发研究院专家姜祖明指着这些“小米粥”对科技日报记者说:“可别小看它。为了更好地熬制这些‘小米粥’,从80℃再到85℃,科研人员用了8年时间。这5℃的跨越为胜利油田释放了超1亿吨化学驱资源储量,相当于找到了一个大油田!”
“80℃”成了一道无法逾越的坎
“简单来说,化学驱的驱油原理就是在水中加入化学物质,增加水的黏度和洗油能力,像洗衣粉一样,把藏在岩石缝里的油‘洗’下来。”姜祖明说。
经过多年开采,胜利油田地下油藏存在大量大孔道,采出液含水越来越高,含油越来越少。
胜利油田化学驱研究团队发现,传统驱油体系是均相液体,注入油藏后,极易沿着油藏中的大孔道“跑掉”,驱油效果不好。
于是,他们提出了“固液非均相驱油”理念。所谓“非均相”,就是注入体系中不仅包含传统的均相液体,还含有一种可变形的软固体颗粒驱油剂。
姜祖明说,固液非均相驱油体系注入地层后,溶胀的固体颗粒优先去封堵住地层中的大孔道,液体部分则转到地层中小孔隙中驱油;后期,固体颗粒在压力作用下变形通过孔道,继续向地层深处运移,一边封堵一边运移。如此一来,油田采收率就提高了。
这是一种国际领先的化学驱理念。2010年,胜利油田利用该理论构筑的非均相复合驱油体系,在油藏温度70℃、矿化度8120毫克/升的孤岛中一区馆三区块开展先导试验,首战告捷;2016年,在温度80℃、矿化度21053毫克/升的高温高盐油藏里试验,又取得成功。
然而,喜悦没有延续太久。此后数年,“80℃”成了一道无法逾越的坎——当油藏温度高于80℃时,每升高10℃,聚合物水解速度增加2倍,黏度损失超过30%,扩波及能力大幅降低。
姜祖明告诉记者,温度超过80℃、矿化度超过30000毫克/升的高温高盐油藏被视为化学驱开发的禁区,每提高1℃,驱油剂研发难度就会呈指数级增加。
然而,作为国内高温高盐油藏的典型代表,胜利油田在温度超过80℃、矿化度超过30000毫克/升的高温高盐油藏中,还有近7亿吨储量亟待开发。
85℃的驱油剂正在推广应用
姜祖明时常想起导师曹绪龙给自己讲过的故事——20世纪80年代末,国外专家曾断言,胜利油田高温高盐,不适合开展化学驱技术。
姜祖明说,如今我们的化学驱技术经历了聚合物驱、二元复合驱、非均相复合驱的迭代升级,领跑世界,哪有什么禁区不能突破呢?
药剂称量、加料,以万分之一克为单位,差一点也不行;温度,必须3分钟记一次,少记或漏记都会影响结果……此后4年间,胜利油田化学驱研究团队成员整天泡在实验室里,日复一日地进行着同样的步骤——合成—评价,再合成—再评价,循环往复。
“失败过一万次,但成功或许就是第一万零一次。”这句话是该团队攻坚克难的真实写照。
有一次,姜祖明陪孩子在公园里散步时“走神了”——他发现,一块小石头掉在花坛角落的蜘蛛网上,打断了几根蛛丝,但蛛网还是一个整体。
姜祖明豁然开朗。他想到,如果把分子间的交联网络做得像蜘蛛网一样致密均匀,即使某处分子链断裂,它还是一个整体,性能在短时间内也不会大幅下降。
于是,他们开始尝试把驱油剂的疏松结构变成复杂致密网络。这一尝试的关键在于研发一种新型交联剂——这种交联剂的分子链要更长,交联点更多,合成的产品交联度和网状结构才能更加致密。
最终,2021年,胜利油田化学驱研究团队成功研发出“一种部分支化部分交联聚合物驱油剂及其制备方法”,获第22届中国专利金奖。2023年底,耐温达85℃的黏弹性颗粒驱油剂在胜利油田部分采油厂推广应用。胜利油田原创的非均相复合驱油技术,已推广应用地质储量1.1亿吨,提高采收率8.5个百分点。
向着超过90℃“进攻”
2021年10月21日,习近平总书记考察调研胜利油田时强调:“石油能源建设对我们国家意义重大,中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里。”
牢记嘱托,踔厉奋发。眼下,胜利油田正加快科技攻关突破步伐,写好端牢能源饭碗“新答卷”。
取5克油砂、50克表面活性剂溶液并混合,模拟油藏温度进行洗油……记者走进胜利油田勘探开发研究院界面化学实验室,高级工程师陈晓彦正忙着做实验。
“洗油能力、浓度窗口、抗吸附能力……”她的实验记录记下了多款表面活性剂的相关评价指标,“这只是非均相驱油体系中一个组分的实验,这样的实验有几十项。”
在石油界,形成一类技术、开拓一类油藏,往往意味着下一个攻关目标将更加艰巨。目前,该团队正向着温度超过90℃、矿化度超过50000毫克/升的油藏“进攻”。
黏弹性颗粒驱油剂耐温突破90℃后,将帮助胜利油田“解放”1.2亿吨的储量,而全国适合非均相复合驱的储量大约有15亿吨。该技术能让特高含水后期老油田重新焕发青春,延长10年以上的经济有效期。
在采访中,姜祖明还透露了一个好消息:团队开展的一项前瞻性研究——“自修复黏弹性颗粒驱油剂”,也在最近的实验中取得了成功。
如同人的皮肤破损后能自动修复一样,科研人员希望,黏弹性颗粒在运移过程中如果破损,能依靠分子间的相互作用力自行“愈合”。这样既能增加使用时间,又能提高驱油效果,还能大幅降低成本。
“这是材料界中的技术概念,我们把它引入油田化学驱油剂的研究中,是希望以‘跨界’带来突破。”姜祖明说,他们永远期待着下一项突破。
将0.5克白色粉末缓慢加入100毫升油藏模拟水中,再复配其他几种化学剂,随着磁力搅拌器的旋转,液体变得黏稠。从显微镜下看,这种黏稠的液体就像“小米粥”一样。这就是胜利油田自主研发的新型化学驱油剂。
10月16日,胜利油田勘探开发研究院专家姜祖明指着这些“小米粥”对科技日报记者说:“可别小看它。为了更好地熬制这些‘小米粥’,从80℃再到85℃,科研人员用了8年时间。这5℃的跨越为胜利油田释放了超1亿吨化学驱资源储量,相当于找到了一个大油田!”
“80℃”成了一道无法逾越的坎
“简单来说,化学驱的驱油原理就是在水中加入化学物质,增加水的黏度和洗油能力,像洗衣粉一样,把藏在岩石缝里的油‘洗’下来。”姜祖明说。
经过多年开采,胜利油田地下油藏存在大量大孔道,采出液含水越来越高,含油越来越少。
胜利油田化学驱研究团队发现,传统驱油体系是均相液体,注入油藏后,极易沿着油藏中的大孔道“跑掉”,驱油效果不好。
于是,他们提出了“固液非均相驱油”理念。所谓“非均相”,就是注入体系中不仅包含传统的均相液体,还含有一种可变形的软固体颗粒驱油剂。
姜祖明说,固液非均相驱油体系注入地层后,溶胀的固体颗粒优先去封堵住地层中的大孔道,液体部分则转到地层中小孔隙中驱油;后期,固体颗粒在压力作用下变形通过孔道,继续向地层深处运移,一边封堵一边运移。如此一来,油田采收率就提高了。
这是一种国际领先的化学驱理念。2010年,胜利油田利用该理论构筑的非均相复合驱油体系,在油藏温度70℃、矿化度8120毫克/升的孤岛中一区馆三区块开展先导试验,首战告捷;2016年,在温度80℃、矿化度21053毫克/升的高温高盐油藏里试验,又取得成功。
然而,喜悦没有延续太久。此后数年,“80℃”成了一道无法逾越的坎——当油藏温度高于80℃时,每升高10℃,聚合物水解速度增加2倍,黏度损失超过30%,扩波及能力大幅降低。
姜祖明告诉记者,温度超过80℃、矿化度超过30000毫克/升的高温高盐油藏被视为化学驱开发的禁区,每提高1℃,驱油剂研发难度就会呈指数级增加。
然而,作为国内高温高盐油藏的典型代表,胜利油田在温度超过80℃、矿化度超过30000毫克/升的高温高盐油藏中,还有近7亿吨储量亟待开发。
85℃的驱油剂正在推广应用
姜祖明时常想起导师曹绪龙给自己讲过的故事——20世纪80年代末,国外专家曾断言,胜利油田高温高盐,不适合开展化学驱技术。
姜祖明说,如今我们的化学驱技术经历了聚合物驱、二元复合驱、非均相复合驱的迭代升级,领跑世界,哪有什么禁区不能突破呢?
药剂称量、加料,以万分之一克为单位,差一点也不行;温度,必须3分钟记一次,少记或漏记都会影响结果……此后4年间,胜利油田化学驱研究团队成员整天泡在实验室里,日复一日地进行着同样的步骤——合成—评价,再合成—再评价,循环往复。
“失败过一万次,但成功或许就是第一万零一次。”这句话是该团队攻坚克难的真实写照。
有一次,姜祖明陪孩子在公园里散步时“走神了”——他发现,一块小石头掉在花坛角落的蜘蛛网上,打断了几根蛛丝,但蛛网还是一个整体。
姜祖明豁然开朗。他想到,如果把分子间的交联网络做得像蜘蛛网一样致密均匀,即使某处分子链断裂,它还是一个整体,性能在短时间内也不会大幅下降。
于是,他们开始尝试把驱油剂的疏松结构变成复杂致密网络。这一尝试的关键在于研发一种新型交联剂——这种交联剂的分子链要更长,交联点更多,合成的产品交联度和网状结构才能更加致密。
最终,2021年,胜利油田化学驱研究团队成功研发出“一种部分支化部分交联聚合物驱油剂及其制备方法”,获第22届中国专利金奖。2023年底,耐温达85℃的黏弹性颗粒驱油剂在胜利油田部分采油厂推广应用。胜利油田原创的非均相复合驱油技术,已推广应用地质储量1.1亿吨,提高采收率8.5个百分点。
向着超过90℃“进攻”
2021年10月21日,习近平总书记考察调研胜利油田时强调:“石油能源建设对我们国家意义重大,中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里。”
牢记嘱托,踔厉奋发。眼下,胜利油田正加快科技攻关突破步伐,写好端牢能源饭碗“新答卷”。
取5克油砂、50克表面活性剂溶液并混合,模拟油藏温度进行洗油……记者走进胜利油田勘探开发研究院界面化学实验室,高级工程师陈晓彦正忙着做实验。
“洗油能力、浓度窗口、抗吸附能力……”她的实验记录记下了多款表面活性剂的相关评价指标,“这只是非均相驱油体系中一个组分的实验,这样的实验有几十项。”
在石油界,形成一类技术、开拓一类油藏,往往意味着下一个攻关目标将更加艰巨。目前,该团队正向着温度超过90℃、矿化度超过50000毫克/升的油藏“进攻”。
黏弹性颗粒驱油剂耐温突破90℃后,将帮助胜利油田“解放”1.2亿吨的储量,而全国适合非均相复合驱的储量大约有15亿吨。该技术能让特高含水后期老油田重新焕发青春,延长10年以上的经济有效期。
在采访中,姜祖明还透露了一个好消息:团队开展的一项前瞻性研究——“自修复黏弹性颗粒驱油剂”,也在最近的实验中取得了成功。
如同人的皮肤破损后能自动修复一样,科研人员希望,黏弹性颗粒在运移过程中如果破损,能依靠分子间的相互作用力自行“愈合”。这样既能增加使用时间,又能提高驱油效果,还能大幅降低成本。
“这是材料界中的技术概念,我们把它引入油田化学驱油剂的研究中,是希望以‘跨界’带来突破。”姜祖明说,他们永远期待着下一项突破。
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