“會(huì)變形”的顆粒逼出犄角旮旯的原油 挑戰(zhàn)采收率極限

顯微鏡下，神奇的變化發(fā)生了：那些直徑不足1毫米的“會(huì)變形”的顆粒，將深藏于犄角旮旯的原油逼了出來。這一幕，是名稱晦澀的“非均相復(fù)合驅(qū)技術(shù)”的一部分。

眼下，以這項(xiàng)技術(shù)為核心的“特高含水區(qū)塊大幅度提高采收率的開發(fā)方案”進(jìn)入地處黃河尾閭的勝利油田產(chǎn)油區(qū)。此后的15年，含水近98%的該區(qū)塊采收率將提高8.5%，增加經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量24.7萬噸。

這是一個(gè)讓人吃驚的數(shù)字。石油專家告訴科技日?qǐng)?bào)記者，這項(xiàng)技術(shù)可以使特高含水后期老油田經(jīng)濟(jì)有效期延長10年以上，這也意味著老油田依然能“老當(dāng)益壯”。

牽住科技牛鼻子，才能掌控油氣未來

“誰牽住了科技牛鼻子，誰就掌握了油氣未來。”中國石油化工集團(tuán)公司總經(jīng)理助理兼勝利石油管理局有限公司執(zhí)行董事、黨委書記孔凡群9月11日向科技日?qǐng)?bào)記者表示，作為老油田，勝利油田必須在油氣開發(fā)矛盾最突出的領(lǐng)域抓創(chuàng)新，用科技進(jìn)步引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，在落實(shí)國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略上體現(xiàn)央企作為。

除了勝利油田，我國東部還分布著大慶、遼河、大港、中原、河南、冀東、江蘇、華北等油田，占全國年產(chǎn)油量的近1/2。目前，我國大多數(shù)油田最常用的開發(fā)方式是水驅(qū)開發(fā)，也就是向地下注入水，利用水提供的能量將石頭孔隙中的原油帶出來。

油田水驅(qū)開發(fā)后期采出液的含水達(dá)98%，但采收率卻不高。“勝利油田目前的整體采收率為28.2%。也就是說地下發(fā)現(xiàn)的原油，還有71.8%沒有被采出來。”中國石油化工股份公司勝利油田分公司副總經(jīng)理張宗檁說。

而提高采收率是石油開發(fā)的永恒主題。據(jù)了解，目前勝利油田已有46億噸儲(chǔ)量投入開發(fā)，采收率每提高1%，就會(huì)增加4600萬噸可采儲(chǔ)量，這幾乎相當(dāng)于勝利油田2年的產(chǎn)量。

能不能在水中加入一種或多種介質(zhì)，將更多的石油從地下采出來?外國化學(xué)驅(qū)油技術(shù)進(jìn)入勝利油田管理人員的視野。

化學(xué)驅(qū)被稱為三次采油，是大幅度提高采收率的有效技術(shù)。化學(xué)驅(qū)的驅(qū)油原理就是在水中加入化學(xué)物質(zhì)，增加水的黏度和洗油能力，就像清水中加入洗衣粉一樣，把衣服上的污漬洗下來。

但勝利油藏高溫高鹽條件差，國際公認(rèn)在此難以應(yīng)用化學(xué)驅(qū)技術(shù)。鉆研化學(xué)驅(qū)36年的中國石化高級(jí)專家曹緒龍?jiān)鸦瘜W(xué)驅(qū)油技術(shù)稱為“冷門”。“上世紀(jì)七八十年代，油田處于快速上產(chǎn)時(shí)期，大多采用水驅(qū)油，以化學(xué)驅(qū)為代表的三次采油好多人連聽都沒聽說過。”

上世紀(jì)八十年代末，勝利油田10個(gè)主力油田進(jìn)入高含水期，而采收率不過35%。這意味著還有很大潛力，急需探索化學(xué)驅(qū)開發(fā)的新路徑。勝利油田成立了化學(xué)驅(qū)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。現(xiàn)任中國石油化工股份有限公司副總工程師的孫煥泉，當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)勝利油田特高含水油藏提高采收率技術(shù)、高溫高鹽油藏化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)研究項(xiàng)目，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十年潛心研究，硬是在高溫高鹽油藏化學(xué)驅(qū)技術(shù)上闖出一條路來。

攻克核心技術(shù)，挑戰(zhàn)采收率極限

建立了國內(nèi)第一個(gè)適合高溫高鹽油藏的聚合物驅(qū)油方法之后，孫煥泉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在勝利油田孤島采油廠進(jìn)行礦場(chǎng)試驗(yàn)，一舉獲得成功，采收率提高了12%。之后，他們繼續(xù)創(chuàng)造奇跡，超越前人，在三元復(fù)合驅(qū)基礎(chǔ)上，發(fā)展了二元復(fù)合驅(qū)方法，該創(chuàng)新榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。截至目前，勝利油田應(yīng)用化學(xué)驅(qū)油技術(shù)產(chǎn)油6700萬噸以上。

已有技術(shù)并不能“通吃”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國東部老油田實(shí)施聚合物驅(qū)的地質(zhì)儲(chǔ)量為15億噸，平均采收率即便高達(dá)50%，也仍有一半原油滯留地下。而已有的成熟技術(shù)在聚驅(qū)后油藏提高采收率幅度有限。據(jù)勝利油田礦場(chǎng)試驗(yàn)，聚合物驅(qū)油后再用傳統(tǒng)均相化學(xué)驅(qū)油技術(shù)驅(qū)油，提高采收率僅有不到2%。

為什么會(huì)低呢?孫煥泉介紹說，聚驅(qū)后原油留在更小孔隙中，大點(diǎn)孔隙中的原油大多成孤滴狀或膜狀，這就需要提出一種能不走已注入流體通道的新型驅(qū)油方法。

發(fā)展需要不斷創(chuàng)新、超越自我。在勝利油田勘探開發(fā)研究院采收率試驗(yàn)室，記者通過顯微鏡看到了堪稱神奇的驅(qū)油過程：實(shí)驗(yàn)人員將黏稠的液體注入到地下取出的巖心中。液體中的較大顆粒先是堵住了比較大的孔道，逼迫其他顆粒和液體流到小孔隙中。流體中的“洗衣粉”將小孔隙中原油驅(qū)洗下來，隨著流體流動(dòng)。而隨著壓力的逐漸增高，堵在大孔道中的顆粒出現(xiàn)變形并通過孔道，進(jìn)入到更深部，實(shí)現(xiàn)油藏深部的徑流轉(zhuǎn)向。

孫煥泉說，驅(qū)油過程就像掃地，掃帚不到灰塵不會(huì)自然跑掉，掃到了但不用力，還會(huì)留下很多灰塵。驅(qū)油也是這樣，一是要波及到，二是要驅(qū)油效率高。

在看不見、摸不著的地下，流體就像長了眼睛一樣，把邊邊角角的原油“洗”了出來。上演這神奇一幕的關(guān)鍵在于那直徑不足1毫米的“會(huì)變形”的顆粒。

為破解聚合物驅(qū)后油藏大幅度提高采收率的世界級(jí)難題，2003年勝利油田提出新型驅(qū)油方法，就是在傳統(tǒng)聚合物、表面活性劑均相體系中引入能變形的黏彈性顆粒驅(qū)油劑，形成固液共存非均相體系。

從提出到研制成功，勝利油田用了10年時(shí)間。“這個(gè)顆粒要能堵住‘高速公路’，讓注入液流到一些邊邊角角的‘羊腸小道’，也能在一定壓力下通過孔道。”張宗檁形象地說。

作為勝利油田第一個(gè)非均相復(fù)合驅(qū)技術(shù)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)塊—孤島中一區(qū)館3，在聚合物驅(qū)后采收率提升了8.5%，達(dá)到63.6%，挑戰(zhàn)了采收率極限。

目前，該技術(shù)已成為勝利油田提高采收率的核心技術(shù)，已在2346萬噸儲(chǔ)量上運(yùn)用該技術(shù)，上述技術(shù)可覆蓋10.5億噸儲(chǔ)量，預(yù)計(jì)提高采收率7%以上。孔凡群告訴記者，這項(xiàng)技術(shù)大有可為，按照勝利油田的規(guī)劃，“十四五”期間將繼續(xù)保持效益穩(wěn)產(chǎn)2340萬噸，為保障國家能源安全作出新貢獻(xiàn)。

(記者 王延斌 通 訊 員 朱向前 王東奇)