从石头缝“洗”出千万吨原油

经过60多年开发，大庆油田的主力油田即将进入后油藏阶段，采收率每提高一个百分点，难度堪比百米跑成绩提高0.1秒。在这样的阶段，大庆油田该如何突破瓶颈，谋求发展？近日，大庆油田发布消息，企业自主创新复合驱大幅度提高采收率技术已达到国际领先水平，在水驱基础上提高采收率20个百分点以上。数据显示，截至2020年底，复合驱在大庆油田累计动用地质储量2.57亿吨，累计从石头缝里“洗”出原油3759万吨，产量连续5年超过400万吨。依托不同时期国家重大专项、中国石油重大专项科技攻关等一系列重大科研任务，大庆油田自主创新的复合驱技术大幅度提高了原油的采收率，科技创新为老油田带来曙光。全力研发“国字号”产品每个油田的开采都有自己的周期，大庆油田也不例外。开采初期，原油是靠地层自身压力作用，通过油井“喷”出来。第二个时期，需要将水注入地下，把油“挤”出来。进入开发中后期，则是靠化学剂，把石头缝里的油“洗”出来，就好比用洗衣液把衣物上的污渍清洗掉一样。复合驱技术是一种大幅度提高原油采收率的方法，通过在注入水中加入碱、表面活性剂和聚合物，形成三元复合体系来驱替常规水驱、聚驱无法开采的原油。1995年，大庆油田进入高含水后期。外国专家早就认为大庆原油酸值低不适合三元复合驱，让大庆油田“把三元复合驱彻底忘掉”。不过，大庆油田并没有放弃，反而憋了一口气要开展研究。科研人员经过大量实验、理论分析，首次揭示了原油中杂环化合物在碱性环境下与外加表面活性剂协同作用形成超低界面张力机理，创建了表面活性剂与原油定量匹配关系，打破了依赖原油酸值的传统理论，大幅度拓展了应用领域，得出“复合驱技术在大庆不但可行，而且效益可观”的结论，为大庆油田进一步提高采收率找到了突破点。这对于面临储采失衡、储量品质变差、开发成本不断上涨等严峻挑战的大庆油田而言，犹如一把开启梦想大门的金钥匙。复合驱试验“卡脖子”的难题是表面活性剂，只能从国外进口，高昂的成本成为制约三元复合驱油技术工业化推广的瓶颈。“外国人能做到的，我们不但要做到，还要做得更好！”科研团队夜以继日展开攻关，没有原料，就利用工业产品的下脚料代替，工艺设备不满足，就独创工艺。经过上千次实验、分析，实验记录本摞起来有一人多高，团队仅用不到1年的时间完成了3年的工作量，为复合驱推广应用赢得了主动。在攻关过程中，科研团队研发出“国字号”表面活性剂，填补了国内空白，综合性能优于国外同类产品，成本降低40%，为油田节省了大量资金。创新科研项目管理模式技术的研发自然不是一帆风顺。当人们以为复合驱工业化推广指日可待时，随着试验规模的扩大，配注系统运转时率低、举升检泵频繁、采出液油水分离困难等问题接踵而至。为加快推进复合驱攻关效率和质量，2010年底，大庆油田创新推行大项目运行模式，成立复合驱项目经理部，一改以往“管理层级多、攻关效率低”等问题，实施扁平化管理，按照“产、研、用一体化”思路，组织推广院、厂联合攻关模式，大力推进技术自主化、系列化。在集中方向、集中队伍、集中投入、集中精力、集中攻关的强力推进下，三元复合驱进展迅速，接连突破了采出液无法有效分离等多个难题。作为大庆油田的战略性接替技术，三元复合驱于2014年正式实施规模化工业推广，并取得显著效果：当年实现产量首次跃上200万吨台阶，2015年生产原油首次突破300万吨，2016年生产原油超400万吨，至2020底，产量连续5年超过400万吨，已成为大庆油田建设百年油田的重要开发技术之一。从“被放弃”，到如今成长为“领跑者”，大庆油田成功引领了全球提高采收率技术发展的新趋势：突破依赖原油酸值的传统理论，创新了三元复合驱油理论体系，并为工业化应用奠定了理论基础，在理论体系上“领跑”；攻克了油井因垢无法长期连续生产等一系列难题，在工程技术上“领跑”；自主研发的系列产品，不但综合性能优于国外同类产品，且成本降低20%以上，大幅度降低了生产成本和维护成本，在成本管控上“领跑”。“我们一直向‘技术越来越高，成本越来越低，效果越来越好’这个目标努力。”大庆油田首席技术专家、复合驱技术攻关团队负责人程杰成介绍，如今，大庆油田在油田含水率达到98%的极限开采条件下，复合驱大幅度提高原油采收率技术，再提高采收率16个百分点以上，使大庆主力油田采收率突破60%，达到国际领先水平，创造了中国石油开发奇迹。程杰成介绍，大庆油田建立了“研发、试验、应用”三位一体的团队攻关方式，加快成果快速转化、经济规模应用，并以机制创新推动技术创新，制定“课题设立、任务分解、人员选聘、资金支持、考核激励”的管理机制，以人才为核心激发科技创新动能，从而提高了攻关效率。占领三采技术制高点在复合驱技术研发的过程中，大庆油田始终把科技创新放到战略高度来认识、优先地位来推动，面向制约油田发展的重大技术难题，理清“应用一代、研发一代、储备一代”三个层次，制定了油田核心技术路线图，挂图作战，关键核心技术攻关成效显著。通过多年的持续创新，大庆油田占领了世界三次采油技术制高点，复合驱成为大庆油田战略性接替技术，使我国成为世界大规模工业化应用复合驱技术的国家。2012年底，大庆油田决定与国外一家油田开展合作，让三次采油技术“走出去”。而这一油田属于超高温和高矿化度油藏，超出了世界复合驱技术公认的界限。复合驱技术拿到这个油田应用可行吗？为了更早更快提出解决方案，技术人员要模拟真实油藏条件下的驱油效果，因此每次都是在110℃的高温下忍受着烘烤进行操作。经过几十个方案的实验，技术人员攻克了理论和技术难题，研制出性能优良的抗高温高盐的表面活性剂和聚合物产品。实验结果表明，三元复合驱技术可提高采收率20个百分点以上，比以往的技术提高了约10个百分点，性能指标均优于国外大公司提供的配方。异军突起的大庆油田复合驱技术及工业化应用，迅速成为国际原油市场万众瞩目的焦点，引起了中东、中亚、俄罗斯及亚太等主要产油区各国的关注。目前，已经有多个国家先后与大庆油田达成复合驱技术服务和技术咨询合作意向。如何当好标杆旗帜建设百年油田？程杰成认为，只有依靠技术持续创新才能保证老油田的持续发展。如今，大庆油田实现了国内复合体系评价技术的飞跃，首次利用国产原料研发出高效界面位阻表面活性剂，攻克了界面张力和溶解性相互矛盾的瓶颈，引领国内外表面活性剂研制技术快速发展。“十四五”期间，中国石油将设立系列重大科技专项和重大现场试验加快这一技术完善、应用，实现复合驱技术的快速提档升级，现场效果得到验证后，预计2024年在大庆油田全面推广应用，实现油田开发技术有序接替，将有力支撑百年油田建设。30多年前，三元复合驱技术还只是大庆人的梦想，而今，这项技术已经成为油气开发过程中，核心、关键的驱油技术，为大庆油田参与国际合作提供了科技砝码，成为石油科技的“世界名片”。