資源有限 創(chuàng)新無限 挑戰(zhàn)極限
——訪中國工程院院士、中國石化副總工程師孫煥泉

□ 文/唐大麟

記者：孫總您好！首先祝賀您當選中國工程院院士。您曾帶領團隊攻克深層、薄層超稠油開發(fā)技術(shù)，成功開發(fā)了我國埋藏最深的超稠油油田和油層最薄的超稠油油田。關(guān)于稠油開發(fā)，能否請您介紹一下我國在這個領域的發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景。

孫煥泉：隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和人民生活水平不斷提高，石油消費需求也日益增長，國內(nèi)供需矛盾突出，這導致我國石油對外依存度越來越大，國家能源戰(zhàn)略安全形勢也越來越嚴峻。截至2020年底，我國石油的對外依存度已高達73.5%，必須要加大國內(nèi)石油資源的勘探開發(fā)力度。稠油是我國原油產(chǎn)量的重要組成部分，資源占我國石油總資源的20%以上。同時，稠油也是加工高等級瀝青、高端機油、航空航天燃料等的重要原料。在此形勢下實現(xiàn)稠油資源的高效開發(fā)，對降低石油對外依存度、保障國家能源安全具有重要的現(xiàn)實意義。

我國是世界第四大稠油國，稠油資源量僅次于美國、加拿大和委內(nèi)瑞拉。目前我國已在國內(nèi)十幾個盆地中發(fā)現(xiàn)了大大小小70多個稠油產(chǎn)區(qū)，但最主要的產(chǎn)區(qū)還是集中在遼河、勝利和新疆。目前我國稠油的探明儲量約40億噸。產(chǎn)量上，近年來靠技術(shù)的突破，基本穩(wěn)定在每年1500萬到1600萬噸的規(guī)模，稠油在未來的增儲上產(chǎn)上也還是很有潛力的。

國際上通常將黏度極高的重質(zhì)原油稱為天然瀝青砂或瀝青油砂。我國稠油主要分三大類：一是普通稠油，指地層溫度條件下原油黏度50-10000毫帕·秒，且相對密度大于0.92的原油。其中，又可分為兩個亞類：地下黏度在50-150毫帕·秒的稠油油藏可以注水開發(fā)；黏度大于150毫帕·秒、小于10000毫帕·秒的稠油油藏，采用注蒸汽開發(fā)或者其他方式開采。二是特稠油，指原油黏度在10000-50000毫帕·秒，且相對密度大于0.95的原油，采用注蒸汽開發(fā)。三是超稠油，指原油黏度大于50000毫帕·秒，且相對密度在0.98以上的原油，在油層條件下，這種稠油流動性差或不能流動，多采用熱力開采方式。

目前，稠油油藏依靠天然能量開采采收率很低，僅為3%-5%。注蒸汽熱采是稠油的主要開采方法，蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油（SAGD）是已經(jīng)成熟的稠油熱采技術(shù)。溶劑萃取等冷采技術(shù)、水平井注空氣火燒技術(shù)、井下蒸汽發(fā)生器等新興技術(shù)也取得一些進展。

我曾長期在勝利油田工作，勝利稠油屬復雜類型稠油，開發(fā)難度大。有的稠油儲量發(fā)現(xiàn)十多年開發(fā)不了，照搬國內(nèi)外稠油開發(fā)技術(shù)不可行，要么沒有產(chǎn)能，要么產(chǎn)能低，達不到效益開發(fā)標準，必須依靠自主創(chuàng)新。這些復雜類型稠油具有以下幾個特點：

一是“稠”，黏度大于50000毫帕·秒的儲量占14%，常規(guī)蒸汽吞吐無法動用。勝利王莊油田就屬于典型的超稠油，油田根據(jù)實際開發(fā)狀況對超稠油進行細分，將黏度大于10萬毫帕·秒的超稠油稱為特超稠油。而我國東部稠油相當一部分是特超稠油，其在地面常溫下跺上幾腳都不變形。而巧克力在50攝氏度下的黏度才17000毫帕·秒。

二是“深”，埋藏深度超過1200米的儲量占92%，導致蒸汽注到井底干度大幅度降低。如王莊油田井深最深達到2000米，常規(guī)直井注蒸汽開發(fā)這種稠油無法獲得產(chǎn)能。針對這種情況，開發(fā)的關(guān)鍵是如何讓蒸汽有效影響更深部的稠油。作為主要溫室氣體的二氧化碳進入我們研究團隊的視野。在溫度高于31攝氏度、壓力高于7.38兆帕時，二氧化碳就會達到超臨界狀態(tài)，具有獨特的物理化學性質(zhì)，其黏度接近氣體、密度接近液體，具有極強的擴散能力和溶解能力，可以進入油藏深部，大幅度降低稠油黏度。我們研究發(fā)現(xiàn)，在油藏條件下飽和二氧化碳的超稠油降黏率超過99%。更重要的是超臨界二氧化碳不僅自己擴散，而且?guī)е羝麛U散，其溶解度隨溫度而變化，蒸汽注入后溫度升高，二氧化碳溶解度下降，析出的二氧化碳攜帶蒸汽的熱量擴散進入油藏深部，強化了蒸汽的熱力作用，擴大了熱波及范圍，使原來不流動的超稠油流動起來、采出來?；诖罅垦芯咳〉玫倪@些創(chuàng)新認識，我們用二氧化碳開發(fā)深層超稠油，取得了成功。如今這項“二氧化碳強化熱力開發(fā)技術(shù)”已在勝利油田得到了規(guī)模化應用，成功開發(fā)了我國埋藏最深（達2000米）的超稠油油田——王莊油田。該技術(shù)在老的稠油油田應用，提高了稠油老區(qū)采收率19.3個百分點。

三是“薄”，油層厚度小于10米的儲量占27%，其中小于6米的儲量占24%。油層越薄，注入蒸汽的熱損失越大。勝利的春風油田、陳家莊油田油層厚度僅2至6米，低于傳統(tǒng)稠油熱采的油層厚度界限。針對這類薄層稠油，我們提出以提高油層保溫性能為核心的新技術(shù)思路，研究發(fā)現(xiàn)注入蒸汽的熱量主要通過薄油層頂部圍巖散失，阻隔頂部熱散失是關(guān)鍵。我們在不斷實驗過程中，發(fā)現(xiàn)氮氣開發(fā)具有無可比擬的優(yōu)勢：它膨脹性強，可為地層補充能量，同時可在油層上方形成一堵“氣墻”隔熱，把注入蒸汽留在油層中，就像為熱采稠油蓋上一層“保溫被”，并且對氮氣形成隔熱層的控制參數(shù)進行了系統(tǒng)研究。我們還發(fā)明了耐高溫降黏劑。研發(fā)出氮氣保溫、蒸汽和降黏劑協(xié)同增效降粘的熱復合開發(fā)新技術(shù)。利用這一技術(shù)，成功開發(fā)了我國油層最?。?米）的超稠油油田——春風油田，并建成了100萬噸/年薄層超稠油高效開發(fā)示范基地，已連續(xù)5年穩(wěn)產(chǎn)100萬噸以上。

深層、薄層超稠油開發(fā)技術(shù)突破了美國國家石油委員會（NPC）熱采稠油開發(fā)3000英尺（約915米）的深度界限和20英尺（約6米）的厚度界限，開辟了稠油開發(fā)新領域，成為開發(fā)稠油的升級換代技術(shù)。

在稠油的開發(fā)上我認為還有一個關(guān)鍵點，就是提質(zhì)增效。我們現(xiàn)在的稠油開發(fā)，其中很重要的一個指標是油汽比，你注多少蒸汽，能采出多少油來？全國目前稠油開采的油汽比是0.37左右，平均下來注3噸蒸汽才能采1噸稠油，經(jīng)濟性有待提升。我認為在稠油研究和開發(fā)上，要把提高采收率和提高經(jīng)濟效益結(jié)合起來，這樣才能做到提質(zhì)增效。

總之，從稠油的開發(fā)前景來講，稠油具備穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)的資源基礎，穩(wěn)產(chǎn)1600萬噸也是有空間的。在未來稠油開發(fā)中，老區(qū)大幅度提高采收率，新區(qū)向更深、滲透率更低的區(qū)域擴展，將是保證稠油穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)的關(guān)鍵。

記者：在化學驅(qū)油方面，國內(nèi)外通常采用三元復合驅(qū)技術(shù)以提高油田采收率，我們知道您曾帶領團隊發(fā)明了無堿二元復合驅(qū)油新技術(shù)，您為什么要發(fā)明這種新的驅(qū)油技術(shù)，它對我們提高采收率有何幫助？

孫煥泉：目前，我國東部主力老油田已進入特高含水（含水大于90%）開發(fā)階段，這類資源的儲量、產(chǎn)量分別占全國的32%和27%。特高含水期是油田重要的開發(fā)階段，如何在該階段實現(xiàn)高效開發(fā)對東部老油田持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。特高含水老油田采收率僅為41%，仍有大量原油滯留地下，老油田采收率每提高1個百分點，相當于發(fā)現(xiàn)一個地質(zhì)儲量4億噸級的大油田。但常規(guī)開發(fā)技術(shù)開采難度大，亟需發(fā)展新的開發(fā)理論、低成本開發(fā)技術(shù)以大幅度提高采收率。目前，化學驅(qū)油技術(shù)是特高含水老油田大幅度提高采收率的有效技術(shù)，對于增加經(jīng)濟可采儲量、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要支撐作用。

我國化學驅(qū)油始于20世紀80年代，到目前形成了聚合物驅(qū)、三元復合驅(qū)、無堿二元復合驅(qū)、非均相復合驅(qū)等技術(shù)。化學驅(qū)項目數(shù)量和年產(chǎn)油量分別占全球總量的60%和80%，化學驅(qū)油技術(shù)整體處于世界領先水平，在老油田穩(wěn)油降本中發(fā)揮了重要作用。

我國渤海灣盆地化學驅(qū)資源以河流相為主，儲層非均質(zhì)性強，平均滲透率級差大于16；原油粘度高，地下原油粘度為50-2000毫帕·秒；油藏溫度為65-120攝氏度，地層水礦化度為6000-100000毫克/升，屬于條件苛刻的高溫高鹽高粘油藏。通過我們團隊的持續(xù)攻關(guān)研究，中國石化在高溫高鹽油藏化學驅(qū)領域率先取得突破，形成了無堿二元復合驅(qū)和非均相復合驅(qū)等特色技術(shù)。

針對原油酸值高特點，勝利油田在20世紀90年代先后開展了三元復合驅(qū)先導試驗和擴大試驗，采收率分別提高了13.4%、14.7%。但由于油藏溫度高、地層水礦化度高，堿的存在造成嚴重結(jié)垢、堵塞，無法有效開發(fā)，尋求與國際大石油公司合作攻關(guān)無堿化學復合驅(qū)油提高采收率技術(shù)，國外公司研究后認為：高溫高鹽技術(shù)難度大，放棄合作。其關(guān)鍵難題是高效驅(qū)油機制認識問題和缺乏達到超低界面張力的高效驅(qū)油用表面活性劑。我們針對高溫高鹽油藏特點，創(chuàng)新發(fā)展了“聚合物/表面活性劑”無堿二元復合驅(qū)提高采收率技術(shù)，實現(xiàn)兩大技術(shù)突破：一是提出了以“油劑相似富集、陰非加合增效、聚表抑制分離”為核心的二元復合驅(qū)理論認識，研究發(fā)現(xiàn)與原油結(jié)構(gòu)越相似的陰離子磺酸鹽類表面活性劑界面活性越高，驅(qū)油性能最佳；利用非離子表面活性劑與陰離子磺酸鹽類表面活性劑協(xié)同，增強了界面密度，達到超低界面張力，解決了無堿條件下驅(qū)油體系難以獲得超低界面張力的世界級難題，實現(xiàn)了高效驅(qū)油。二是創(chuàng)造性地提出“取自原油、用于驅(qū)油”表面活性劑研發(fā)新思路，以原油為原料研發(fā)出石油磺酸鹽表面活性劑，并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，用這種“人工石油皂”代替加堿后地下形成的“天然石油皂”，以此為基礎發(fā)明了高溫高鹽油藏無堿二元復合驅(qū)油技術(shù)。2003年在孤東油田開展了無堿二元復合驅(qū)先導試驗，中心井區(qū)綜合含水率由98.2%下降至60.4%，產(chǎn)油量提高11倍，利用原有井網(wǎng)、沒鉆新井條件下，提高采收率13個百分點。無堿二元復合驅(qū)先導試驗成功后，勝利油田在國內(nèi)率先實現(xiàn)工業(yè)化應用，已突破油藏溫度85℃、地層水礦化度30000m g/L復雜油藏條件大幅度提高采收率技術(shù)，成為高溫高鹽油藏化學驅(qū)油核心技術(shù)。截至2020年底，累計產(chǎn)油2040萬噸，提高采收率11個百分點。

突破高溫高鹽油藏大幅度提高采收率技術(shù)后，我和團隊又瞄準新的研究領域：聚合物驅(qū)后油藏進一步提高采收率技術(shù)。我國這類油藏儲量有15億噸，經(jīng)過50、60年的注水開發(fā)，又經(jīng)注聚合物開發(fā)后，油藏非均質(zhì)性更強了，剩余油高度分散，驅(qū)油效率大幅度下降，部分油井含水接近100%。如果沒有接替技術(shù)，油田將很快進入廢棄階段，攻關(guān)研發(fā)進一步提高采收率技術(shù)已經(jīng)成為老油田穩(wěn)產(chǎn)、減緩遞減的迫切需求。圍繞聚合物驅(qū)后油藏進一步提高采收率重大技術(shù)難題，我們團隊發(fā)明了新一代部分支化部分交聯(lián)聚合物高效驅(qū)油劑，獲中國專利金獎，首創(chuàng)支化——交聯(lián)共存的軟固體顆粒分子結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。發(fā)明了基于新型驅(qū)油劑的非均相復合驅(qū)油方法，實現(xiàn)化學驅(qū)油由均相體系向非均相體系的升級，創(chuàng)建了非均相復合驅(qū)油技術(shù)，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的非均相復合驅(qū)油數(shù)模軟件，實現(xiàn)油藏級數(shù)值模擬，創(chuàng)立了配套注采工藝。礦場先導試驗在水驅(qū)、聚合物驅(qū)基礎上采收率又提高8.5個百分點，達到63.6%，拓展了無堿二元復合驅(qū)油技術(shù)應用領域，成功挑戰(zhàn)老油田提高采收率極限。目前該技術(shù)已通過示范工程在中國石化勝利油田、河南油田的聚驅(qū)后油藏推廣應用，并拓展應用至特高含水等油藏類型，取得了很好的降水增油效果，實現(xiàn)了老油田綠色、高效開發(fā)。非均相復合驅(qū)油技術(shù)突破了傳統(tǒng)均相化學驅(qū)油體系的局限，被業(yè)界專家認為是提高采收率領域的革命性技術(shù)，引領了化學驅(qū)油學科發(fā)展方向。

老油田提高采收率有大潛力、新作為?；瘜W驅(qū)在理論認識和關(guān)鍵技術(shù)上持續(xù)取得重要突破，已經(jīng)成為特高含水老油田增儲穩(wěn)產(chǎn)和高效開發(fā)的重要技術(shù)手段。未來，研發(fā)適合更高地層溫度、更高地層水礦化度、更高原油黏度的化學驅(qū)方法，地面工藝向標準化、模塊化、信息化方向發(fā)展，綠色開發(fā)的低成本化學驅(qū)油技術(shù)，是今后化學驅(qū)技術(shù)發(fā)展的主要方向。

記者：您曾長期工作的勝利油田去年已滿一個甲子，老油田的穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)一直以來都是我們大家關(guān)心的話題，能否談談您對于這個問題的思考？

孫煥泉：60年來，勝利油田不斷突破勘探禁區(qū)、挑戰(zhàn)開發(fā)極限，原油產(chǎn)量連續(xù)9年保持3000萬噸以上，連續(xù)20年年均產(chǎn)量超2700萬噸，累計原油產(chǎn)量約占我國同期陸上原油產(chǎn)量1/5，實現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。展望未來發(fā)展，我覺得勝利等老油田要穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)，首先要保持戰(zhàn)略定力，增強發(fā)展自信。我們對老油田的認識始終處在一個持續(xù)深化過程中，老一輩地質(zhì)家曾說“渤海灣盆地就像一個打碎的盤子”，非常復雜，雖然我們已經(jīng)在這一區(qū)域勘探開發(fā)了幾十年，但至今仍有新發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)上構(gòu)造圖還在發(fā)生變化，變化中育新機，復雜中有大潛力。要全生命周期來開發(fā)好老油田，持續(xù)抓好、抓實、抓細基礎工作，比如保持井網(wǎng)/井筒的完整性。另外，我們要加大對老油田新層系、新領域的研究，比如深層超稠油、薄層超稠油的突破與開發(fā)、頁巖油的開發(fā)。目前勝利油田正在開展陸相斷陷湖盆頁巖油國家級示范區(qū)建設，有幾口井產(chǎn)量上了百噸，這將是我們國家石油工業(yè)發(fā)展新的戰(zhàn)略性接替陣地。

總之，老油田要想取得新勝利，創(chuàng)新是關(guān)鍵，用新的理論、新的認識、新的技術(shù)去破解老油田的持續(xù)開采難題。如何讓老油田可持續(xù)發(fā)展，這也是一篇大文章，還有很多工作需要去做，包括低碳發(fā)展、低成本發(fā)展。所以我覺得要實現(xiàn)老油田的穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)就跟我們種地一樣，一分耕耘一分收獲，功夫下不到，想產(chǎn)出油是不可能的，這就要求我們的工作必須做深、做實、做精細。

記者：中國石化上游業(yè)務近年來取得了一系列不俗成績，請您和我們讀者簡單介紹一下中國石化上游業(yè)務發(fā)展現(xiàn)狀和前景。

孫煥泉：這些年來，中國石化上游業(yè)務經(jīng)歷了從“陸地”到“海洋”、從“陸相”到“海相”、從“國內(nèi)”到“國外”、從“常規(guī)”到“非常規(guī)”的發(fā)展過程，實現(xiàn)了“四大跨越”?！笆濉逼陂g實現(xiàn)了原油產(chǎn)量“硬穩(wěn)定”和天然氣“快上產(chǎn)”，其中天然氣產(chǎn)量增幅達63%。從發(fā)展目標上來講，中國石化提出了“穩(wěn)油增氣、降本提效”這個目標，特別是國內(nèi)上游深入實施七年行動計劃，大力推進高質(zhì)量勘探和效益開發(fā)，加快天然氣產(chǎn)供儲銷體系建設，油氣盈虧平衡點持續(xù)下降，穩(wěn)油增氣降本成效顯著。未來，中國石化上游業(yè)務的增長點主要在天然氣，其中非常規(guī)天然氣將是主戰(zhàn)場。集團的戰(zhàn)略是“一基兩翼三新”，打造世界領先潔凈能源化工公司。從實施的要求來講，那就是要“坐穩(wěn)老區(qū)、加大新區(qū)、加快非常規(guī)”?！白€(wěn)老區(qū)”主要是克服老油田特高含水帶來的挑戰(zhàn)，大幅度提高老油田的采收率，再就是克服主力油氣田的遞減，包括頁巖氣的遞減，從而實現(xiàn)油氣上產(chǎn)。另外老油田還需克服高折耗，大幅度降低盈虧平衡點。“加大新區(qū)”主要是加大天然氣勘探開發(fā)與生產(chǎn)?！凹涌旆浅Ｒ?guī)”不僅包括頁巖氣，還有頁巖油。我們的頁巖氣主要是往深層走，目前我們在四川盆地已經(jīng)打到了地下4200米。頁巖油目前在濟陽、蘇北、四川等盆地都有發(fā)現(xiàn)，盡管前景還不錯，但是要走的路還很長。

記者：作為一名新晉院士，回首成長之路，您最難忘與感恩的是什么？

孫煥泉：在我成長道路上，最難忘的還是我的老師。高中時候的老師，我到現(xiàn)在只要有機會還會去探望。我大學和研究生是連讀的，當時我的碩士生導師是洪世鐸，他是我國油層物理學科奠基人，我們上大學的油層物理教材就是他編著的。我博士生導師是葉連俊先生，他是中科院院士、地質(zhì)學家、沉積礦床學家。葉老師是山東日照人，早年畢業(yè)于北京大學地質(zhì)系。他創(chuàng)建了我國第一個沉積學專業(yè)研究室，組織籌建了中國沉積學會，創(chuàng)辦了《沉積學報》。記得當年我寫博士論文開題報告時，去請教葉老師。當時老先生80多歲了，還拿著放大鏡很認真地閱讀我的報告，并且親自畫圖批注，對我的研究內(nèi)容進行修改指導。對于創(chuàng)新、亮點的地方標注上“OK”，他在我的開題報告上標了6個“OK”，這份開題報告原稿我一直珍藏。我從導師們的身上，學到的不僅僅是科學知識，還有那種敬業(yè)求實的科學家精神，以及做人做事的行為準則。

談到感恩，我想首先得感恩組織的培養(yǎng)和老一輩科技工作者的指導幫助，如果沒有組織搭建平臺、壓擔子，我也不會有機會去攻克那些復雜的開發(fā)難題。記得1990年我碩士畢業(yè)參加工作后不久，就派我在全國性的大會上作報告，對于當時的科研人員來說，這種機會真是鳳毛麟角。我畢業(yè)后在勝利油田地質(zhì)科學研究院工作，那時有個傳統(tǒng)，每年正月十五之前要召開全油田的開發(fā)技術(shù)座談會。年年都要準備這個會，盡管老家在山東，我卻連續(xù)6年沒有回家過春節(jié)。從一開始在老師傅指導下整理資料、寫報告，到后來我自己上臺去做學術(shù)報告，這些都離不開組織對我的培養(yǎng)與鞭策。還要感恩時代，是時代賦予我們科研人員成長的機遇。我曾經(jīng)多次說：“是復雜油藏開發(fā)的挑戰(zhàn)給了我歷練的機會”。過去這些年，國家大力支持人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新。正是基于時代對于知識、人才與創(chuàng)新的尊重，我們才有機會創(chuàng)造更多價值，服務國家與社會。還有重要的一點，如果說現(xiàn)在取得了一些成績，那不代表我個人有多厲害，而應歸功于我的團隊，這背后無數(shù)次試驗的失敗只有我們自己清楚，而這也磨煉了我們的意志，使我們更加強大。

記者：您對石油開發(fā)戰(zhàn)線的廣大干部員工有何寄語？

孫煥泉：選擇了石油就意味著艱辛和挑戰(zhàn)，在石油開發(fā)的過程中不斷會有一些新的難題出現(xiàn)。作為一名石油人，我總說我們的身上是帶著“油味”的，當然這個“油味”不是只說現(xiàn)場工作的時候一身油、一身汗，而是我們要具有石油的品質(zhì)，正所謂“井無壓力不出油，人無壓力輕飄飄”。作為石油人，我們首先得承壓，這種壓力不僅是一種責任，同時也是我們開拓創(chuàng)新的動力?，F(xiàn)在石油工業(yè)的裝備水平相較過去已有很大提高，但整體而言石油人的工作環(huán)境還是很艱苦的，所以我們搞石油也需要一種精神，就是“辛苦不言苦，有難不畏難”，越是難啃的骨頭越要迎難而上，攻堅才能克難，才能把地下的石油資源開發(fā)出來。雖然石油資源是有限的，但創(chuàng)新是無限的，我們石油人還要有挑戰(zhàn)極限的勇氣與信心。習近平總書記在去年視察勝利油田時，對我國石油工業(yè)發(fā)展提出了殷殷囑托——“能源的飯碗必須端在自己手里”。要端牢能源飯碗靠什么？還是要靠創(chuàng)新，只有不斷創(chuàng)新，我們才能做到總書記對我們石油人提出的要求，再立新功，再創(chuàng)佳績，在新時代保障國家能源安全的新征程上，做出石油人新的更大貢獻。