十年磨一技

文／本刊記者 陸曉如

▲中國石化集團董事、總經(jīng)理、黨組副書記馬永生認為：“非均相復合驅(qū)技術具有鮮明的創(chuàng)新性，增油效果好，值得大力推廣?！?/p>

從思路的產(chǎn)生到工業(yè)化推廣，研發(fā)非均相復合驅(qū)技術，經(jīng)歷的遠不止十年磨礪。

陸相碎屑巖油藏石油采收率60%，誰敢來挑戰(zhàn)？誰能來挑戰(zhàn)？勝利油田打造硬核技術——非均相復合驅(qū)技術，最終將采收率提高到了63.6%。

面對新突破，勝利人從容淡定。這是走過近60年勘探開發(fā)歷史，科研創(chuàng)新實力的沉淀；這是歷經(jīng)40余年上下求索的歲月，實現(xiàn)化學驅(qū)三次采油技術從跟跑、并跑到領跑的必然。

63.6%只是開始。宇宙無極，人力有盡，然而勝利人精神之卓絕與意志之超然正在將對石油采收率的向往與極限一點點拉近。

發(fā)明關鍵顆粒

非均相復合驅(qū)技術，是勝利油田針對聚驅(qū)后油藏提升采收率而研發(fā)的一項全新化學驅(qū)技術。

“它最大的特點是固相、液相同時存在于一個驅(qū)油體系里，是非均相的，就像小米粥里有液體也有顆粒?！敝袊煞莨靖笨偣こ處?、“非均相復合驅(qū)提高采收率示范工程”項目長孫煥泉給了一個十分形象的比喻。

這種顆粒不是一般的顆?！⒎莵碜蕴熨n，而是勝利人潛心研究發(fā)明的成果。

水驅(qū)二次采油、化學驅(qū)三次采油，技術的力量改變了油藏的孔喉通道。有的孔道越來越寬大，猶如在地下世界形成了“高速公路”。用專業(yè)術語來說——油藏非均質(zhì)性變強了。

水、驅(qū)油劑越來越喜歡走那里，“小路”邊上低滲透區(qū)的油藏無法得到有效波及，采出液含水越來越高，含油越來越少。一增一減間，效益不見了蹤影。

如何解決這一問題？堵住“高速公路”，迫使驅(qū)油劑去走“小路”，是業(yè)內(nèi)普遍采用的辦法。至于怎么堵，各有各的招數(shù)。

“驅(qū)油過程就像掃地，掃不到的地方灰塵停滯不動，掃到了但不用力，還會留下很多灰塵。驅(qū)油也是這樣，一是要波及到，二是要驅(qū)油效率高。”孫煥泉說，“針對勝利油田聚驅(qū)后油藏特點，我們需要一種能邊運移邊封堵大孔道的堵劑，促使驅(qū)油劑去驅(qū)替低滲透區(qū)的剩余油，從而提出了攻關研發(fā)非均相驅(qū)油技術?！?/p>

2003年，研發(fā)團隊創(chuàng)新性地提出了粘彈性顆粒驅(qū)油劑概念——同時具有粘性和彈性，能封堵住孔道，又能變形通過。

這種新型粘彈性顆粒驅(qū)油劑，分子結(jié)構要同時具有支化結(jié)構和交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構，在分子結(jié)構設計、引發(fā)體系和聚合工藝等方面都面臨著巨大挑戰(zhàn)。

勝利人找到了國內(nèi)高分子合成名校四川大學黃光速教授團隊。2007年，通過多官能團引發(fā)、控制交聯(lián)度，形成三維網(wǎng)絡與高分子支化鏈共存結(jié)構的粘彈性顆粒驅(qū)油劑B-PPG（Branched-Preformed Particle Gel）設計及合成完成，產(chǎn)研結(jié)合成功落地。

中國工程院院士羅平亞給出的評價是：創(chuàng)新性的合成制備出一種部分交聯(lián)并含有大量支鏈的粘彈性顆粒驅(qū)油劑，具有突出的新穎性和獨特的創(chuàng)造性。

找到最優(yōu)配方

B-PPG具備了設想中邊運移邊封堵大孔道的增油機理，但它的發(fā)明不過是萬里長征走出了第一步。工廠放大實驗能否成功，才是決定它是否具有工業(yè)化應用價值的關鍵。

就在那時，當時還是研究生的勝利油田勘探開發(fā)研究院采收率實驗室副主任姜祖明與B-PPG結(jié)緣。

早上一上班，稱量藥劑，進行充氮反應，氧化還原，每隔5分鐘記錄反應溫度；反應結(jié)束后冷卻，把形成的凝膠鉤取出來剪碎，烘干，粉碎，篩分，測試性能——任何一個實驗因素發(fā)生變化，姜祖明就要按照這樣的步驟再次實驗，而實驗過程中還伴隨著這樣那樣的失誤。

用藥正確，用量準確，火候恰當，熬制時間恰如其分，方能熬出一劑良藥。姜祖明與團隊伙伴，經(jīng)歷上萬次失敗，只為找到最優(yōu)的工業(yè)化生產(chǎn)配方。

“想到B-PPG實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，應用到油田現(xiàn)場起到的驅(qū)油效果，對全國的老油田來說都將意義重大，我們一次次跌倒一次次爬起來?！苯婷髡f。

失敗和枯燥之外，他們還與風險相伴。

姜祖明至今還記得，第一次進行工廠放大實驗，壓料時產(chǎn)品在反應釜中產(chǎn)生了轟隆隆的巨響。沒有經(jīng)驗的他們，嚇得紛紛逃離了現(xiàn)場。

“實驗室里用的劑量很小，比如引發(fā)劑，用量只有毫克級別。而到了工廠里，用量是千克級別的。從實驗室到工廠，反應產(chǎn)生的熱量、熱的傳遞速度等變化，不是所用劑量乘以一個倍數(shù)那么簡單，復雜程度幾何倍數(shù)增加?！苯婷鹘榻B說。

經(jīng)歷無數(shù)次失敗，不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷調(diào)整與完善，當一釜實驗完成，測試得到的產(chǎn)品性能，顯微鏡下心心念念的一幕發(fā)生了—— B-PPG顆粒遇水溶脹，封堵住了孔道；持續(xù)注入溶液，壓力增大到一定程度時，它變形通過了孔道。

他們成功了！

中國科學院院士謝在庫認為，整個工業(yè)化制備過程“合成工藝簡單，反應轉(zhuǎn)化率高，符合綠色化學的原子經(jīng)濟性，是突破性的進步”。

配上最佳搭檔

雖然性能優(yōu)秀，但面對復雜的聚驅(qū)后油藏，B-PPG單打獨斗依然不行——洗油能力不強是它不可回避的缺點。

北方買馬，南方配鞍。為達到最優(yōu)的效果，萬物皆可為我所用。有多年化學驅(qū)的經(jīng)驗積累，什么能彌補它的缺點，勝利人自然了如指掌。

“化學驅(qū)有點像洗衣服，加入表面活性劑起到類似于洗衣粉的效果，幫助石油從巖石上脫落下來，從而增強洗油能力?！眲倮吞锟碧介_發(fā)研究院首席專家兼采收率實驗室主任祝仰文說。

由此，勝利科研團隊設計了B-PPG+聚合物+表面活性劑的非均相復合驅(qū)油體系——B-PPG以優(yōu)異的粘彈性能、運移性能、調(diào)驅(qū)性能，擴大驅(qū)油劑在油藏里的波及范圍；表面活性劑具有良好的熱穩(wěn)定性、界面性能、洗油能力，把石油更多地從巖石上洗下來；聚合物以優(yōu)良的流變能力、抗剪切能力、增粘性能，進行驅(qū)油劑的流度控制。

“我們還通過優(yōu)化它們各自的性能和配比，促進它們之間的相互作用?！弊Ｑ鑫恼f。

大模型物理模擬實驗結(jié)果表明——聚驅(qū)后使用這種驅(qū)油體系，最終采收率達到67.4%，比水驅(qū)提高采收率22.2%，比聚驅(qū)提高采收率13.6%。

1+1+1＞3的效果完美呈現(xiàn)！

凡事預則立，不預則廢?？茖W研究更加需要有一個無比嚴謹?shù)倪^程?！胺蔷鄰秃向?qū)技術具有較好的驅(qū)油效果的結(jié)論顯而易見，但究竟是如何實現(xiàn)驅(qū)油的，我們進一步進行驅(qū)油機理研究，為后續(xù)礦場試驗奠定堅實基礎?！辈芫w龍說。

萬事皆已具備。一場將被定格在石油工業(yè)史上的先導試驗躍躍欲出！

創(chuàng)下最新紀錄

孤島油田，勝利陸上產(chǎn)量最高的油田，創(chuàng)造了年產(chǎn)500萬噸保持12年、年產(chǎn)400萬噸持續(xù)20年的輝煌。非均相復合驅(qū)技術先導試驗最終落地孤島油田中一區(qū)Ng3單元。

“該單元作為勝利油田率先開展聚合物化學驅(qū)的區(qū)塊，注入前綜合含水98.2%，地層水已經(jīng)淹到了‘下巴’。而且地層溫度達到70℃，礦化度達到8120mg/L，是勝利油田聚驅(qū)后油藏的典型代表?！惫聧u采油廠地質(zhì)所所長姚秀田介紹說。

先導試驗允許失敗，但勝利人堅持以最全面、最細致的工作保證成功。針對這種全新的固相、液相并存的驅(qū)油溶液，孤島采油廠做了萬全準備，并在先導試驗全過程進行科研創(chuàng)新。

好酒需要慢慢釀造。實施后的驅(qū)油效果，也需要耐心等待。最終，時間給了它最好的證明——

從2010年10月投注到2015年12月結(jié)束注入，日產(chǎn)油量從3.3噸最高上升至79噸，增加了24倍；綜合含水從98.2%最低下降到81.3%，最大下降16.9%；提高采收率8.5%，采收率高達63.6%。老油田回春，歸來依舊少年！

對此，中國工程院院士李陽表示，非均相復合驅(qū)技術具有較高的技術水平和應用價值，引領了大幅度提高采收率技術方向，推廣應用前景廣闊。

“實踐是檢驗一項技術好不好的標準，只要是成效明顯，我們就加大應用力度?！眲倮吞锓止靖笨偨?jīng)理張宗檁說。

2014年，非均相復合驅(qū)擴大試驗開展，結(jié)果同樣喜人。2015年，非均相復合驅(qū)邁入工業(yè)推廣階段。

“孤島油田、孤東油田、勝坨油田等Ⅰ、Ⅱ類聚驅(qū)后油藏應用和推廣非均相復合驅(qū)技術都取得了良好的降水增油效果?！睆堊跈_指出。

由此，勝利人自信且自豪地宣告：一套完整的非均相復合驅(qū)技術，在研發(fā)、試驗、推廣中磨礪而出，閃現(xiàn)鋒芒！聚驅(qū)后如何提高采收率這一世界性難題，在勝利得以破解！勝利實現(xiàn)了在化學驅(qū)領域始終保持國內(nèi)領先水平的基礎上向國際領先的跨越！