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三元复合驱技术领先国际水平 核心技术是底气

归档日期:07-23       文本归类:递减率      文章编辑:爱尚语录

  原标题:从“被放弃”到获称赞,从“小学徒”变身“领跑者”,大庆油田历经30多年坚守与求索,三元复合驱技术达到国际领先水平

  三元复合驱技术是一种大幅度提高原油采收率的方法。30多年前,大庆油田与法国国家石油研究院合作进行三元复合驱可行性研究,结果并不理想。法国权威专家认为,大庆原油酸值太低,不适宜开展三元复合驱。

  大庆油田没有轻言放弃,历经30年的坚守与求索,在国外仍处于实验室和井组试验阶段的时候,率先实现了三元复合驱技术的工业化应用。“在来大庆以前做梦也没想过能亲眼看到大规模应用三元复合驱技术,我曾经认为大规模应用三元复合驱是不可行的。”到大庆油田进行学术交流的美国科学院、工程院、艺术与科学院院士,哈佛大学教授David Weitz用“震撼”二字形容自己的感受。

  从“被放弃”到获称赞,从“小学徒”变身“领跑者”,这一切源于始终如一的科技创新。依托科技创新,大庆油田一次次挑战极限,一次次勇闯世界难关,一次次创造令人瞩目的奇迹。

  半个世纪前,松基三井喜喷工业油流,让西方世界“权威”了近半个世纪的中国“贫油论”不攻自破。20余年后,大庆石油人再次攻破低贫油层的开采禁区,为大庆增加一个地质储量7.4亿吨的大油田。而今,三元复合驱大幅度提高原油采收率技术世界领跑,大庆油田再一次让世人瞩目。

  究竟什么是三元复合驱?三元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。

  通俗地说,开采初期,原油是靠地层自身压力作用,通过油井“喷”出来的。随后一个时期,需要将水注入地下,通过物理方式以“空间”换“空间”,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。

  1995年,大庆油田进入高含水后期。按照世界石油开采惯例,已经开发近40年的大庆油田完全可以“功成身退”,“顺其自然”进入产量逐步递减的轨道。但当时国内能源短缺日益突出,剩余探明可采储量约占全国四分之一的大庆油田不容止步、退缩。而作为志在百年的资源型企业,大庆油田更需要依靠科技推动原油生产,探索可持续发展之路。

  然而,客观现实摆在面前:经过自喷式采油、水驱、聚驱之后,大庆油田虽然还有50%至60%的原油留在地下,但资源条件大不如前,用石油老专家的话说就是,“好吃的都吃得差不多了,剩下的都是难啃的‘硬骨头’”。

  在储量基本恒定情况下,能采出多少油,取决于一个关键因素——提高采收率技术。大庆油田决心向同类油田的开采极限发起挑战,依靠三元复合驱技术来提高原油采收率,最大限度地采出地下黑色的“碎金”,努力延长大庆油田的“青春期”。

  其实,按照“应用一代,研发一代,储备一代”的科技攻关思路,大庆油田三元复合驱技术的研究工作早在上世纪八十年代就已展开,从1991年开始组织专业团队对三元复合驱油方法进行系统攻关,1994年开始进行先导性矿场试验,2000年开展扩大工业性试验。

  功夫不负有心人,大庆油田成功攻克了油井因垢无法长期连续生产、采出液无法有效分离等一系列世界级难题,三次采油的核心技术三元复合驱技术已经成熟,比水驱提高采收率20%以上。

  提高采收率20%以上意味着什么?有权威资料显示:世界探明石油储量的54%(2876亿吨)储存在砂岩油藏中,依靠天然能量和水驱开发的最终采收率一般为33%,尚有约2/3不能采出,采收率每提高1个百分点,相当于又找到一个大庆油田。如果全球采收率提高1个百分点,可采储量增加50多亿吨,相当于全球两年的石油消费量。

  创新路上总是充满荆棘,从室内合成、筛选评价,到先导性矿场试验、工业性矿场试验,三元复合驱的开展同样几经波折。

  上世纪80年代末,首次接触三元复合驱技术后,大庆油田专门派技术人员出国学习,随后展开科研攻关,并于90年代创新形成了三元复合驱技术理论。而此时,国际油价急剧回落,让复合驱发展受到冲击。

  2000年后,油价大幅反弹,国外重启复合驱研究工作,但也仅限于基础理论研究和驱油用表面活性剂及聚合物开发研制等方面。“潮流”面前,大庆油田坚定信念,始终保持技术发展的战略定力,持续开展相关研究。

  2005年,三元复合驱项目被列入中国石油“十大矿场试验”之一,人们以为三元复合驱工业化推广指日可待。但在接下来的几年时间里,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,希望之光转瞬即逝。

  为加快推进复合驱攻关效率和质量,2010年年底,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,接连突破采出液无法有效分离等多个世界级难题。

  三元复合驱试验最“卡脖子”的,是表面活性剂,当时需要从国外进口,价格昂贵,每吨成本2万元,根本无法规模应用。勘探开发研究院总工程师伍晓林率领创新团队,经过5600多次的实验,记载了摞起来有一人多高的实验记录纸,终于啃下了这块最硬的骨头,自主研制并生产出“国字号”表面活性剂。

  三元复合驱油井结垢是世界级难题,让石油人整整头疼了19年。曾经,结垢高峰期,机采井的检泵周期仅几十天,频繁的卡泵、断杆让生产无法正常进行。采油工程系统展开技术攻关,自主研发清防垢剂系列产品,配套三元复合驱采油井复杂垢质清防垢举升工艺技术,使油井连续生产时间由87天延长到383天以上,大幅度降低了维护成本。

  2014年,大庆油田打通了三元复合驱采油的全产业链,实现规模化工业推广。

  大庆油田应用三次采油技术累计产油超亿吨,成为世界最大的三次采油研发和生产基地。

  当年的“小学徒”,如今已成长为“领跑者”,成功引领全球提高采收率技术发展的新趋势。世界“领跑”体现在哪里?

  在理论体系上“领跑”。创新了三元复合驱油理论体系,突破了依赖原油酸值的传统理论,大幅度拓展了应用领域,为三元复合驱工业化应用奠定了理论基础。

  在工程技术上“领跑”。研发了三元复合驱采油井复杂垢质清防垢举升工艺技术、大容量三元复合体系配注和复杂采出液处理技术等多项技术,攻克了油井因垢无法长期连续生产、采出液无法有效分离等一系列世界级难题。

  在成本管控上“领跑”。自主研发并生产出性能稳定、适用于三元复合体系的两种表活剂工业产品,且综合性能优于国外同类产品,成本降低40%。自主研发并生产的清防垢剂系列产品,成本下降20%;防垢率、清垢率分别提升至80%以上和90%以上,有效延长了油井连续生产时间,大幅度降低了维护成本。

  在应用规模上“领跑”。投入三元复合驱工业化区块、累计动用地质储量,使我国成为世界上唯一大规模工业化应用三元复合驱技术的国家。

  在开发效果上“领跑”。已结束的工业试验及工业区块采收率均较水驱提高20个百分点以上,较聚驱提高8到10个百分点,使大庆油田主体油田采收率突破60%,较国外内同类油田高27%以上。

  可有力保障大庆油田可持续发展。大庆主体油田水驱采收率在40%左右,综合含水高达94.2%。三元复合驱技术突破高采出程度阶段常规技术的禁区,可使主体油田采收率突破60%,提高不可再生资源利用率,并通过深度挖潜,实现储量、产量的良性循环和有序接替,同时也为大庆油田参与国际合作提供了一个重要“砝码”。

  可带动地方经济有效发展。除资源延伸效应为转型发展提供“战略缓冲”外,三元复合驱成果涉及能源、化工、机械、材料等工程领域。随着三元复合驱的工业化推广应用,将有力推动地方相关行业形成新的经济增长点。

  可有效维护国家能源战略安全。大庆油田形成的三元复合驱技术系列和标准体系,具备成套输出条件,应用前景广阔,国内适合储量73.8亿吨、国外1052亿吨,并且显著提升了我国在石油开发领域的国际竞争力,对参与世界石油资源再分配、保障国家能源安全具有重大战略意义。

  国际舞台上,大庆油田曾以大庆精神、铁人精神闻名遐迩,以原油5000万吨高产稳产27年、4000万吨持续稳产12年书写奇迹,以三次问鼎国家科技进步特等奖备受瞩目。而今,大庆油田再亮“世界名片”——三元复合驱大幅度提高原油采收率技术世界“领跑”。

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