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三十年磨一剑:大庆油田再亮“世界名片”——大庆油田三元复合驱大幅度提高原油采收率技术攻关纪略

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……

有权威资料显示,目前全球平均原油采收率为33%,老油田剩余储量依然相当可观,仍将是未来全球石油供给的主力。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。

如今,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,可在油田含水率达到98%的极限开采条件下,再提高采收率20个百分点以上,使主力油田采收率突破60%,较国外同类油田采收率高出27%,达到国际领先水平。

大庆油田经过近30年攻关,创新了三元复合驱油理论,自主研发出表面活性剂工业产品,创建了完整的工程技术体系。2016年,三元复合驱产油达到407万吨,相当于找到了一个中型油田,使我国成为世界上惟一大规模工业化应用三元复合驱技术的国家,践行了中国创造。

三元复合驱产量突破400万吨——让老油田常驻“青春期”

作为古生物化石能源,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。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,已经开发了近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’。”

“硬骨头”怎么啃?可采储量如何变成实际产量?

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,最大限度采出地下黑色的“碎金”,努力延长大庆油田的“青春期”。

为什么锁定三元复合驱技术?

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。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。

事实上,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。2009年,经过20多年的攻关与实践,三元复合驱开发效果渐入佳境,随后连续4年实现产量超百万吨。

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:规模化工业推广当年实现产量首次跃上200万吨台阶;2015年生产原油350.9万吨,首次突破300万吨,超产26.6万吨;2016年生产原油407万吨,占大庆油田全年总产量的十分之一,成为大庆油田新的产量增长点、推动振兴发展的坚实力量。

截至2016年12月31日,大庆油田三元复合驱累计产油2056万吨。

从室内研究到工业化应用——要速度更求实效

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。

上世纪八十年代末,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,并于上世纪九十年代创新形成了三元复合驱技术理论。而此时,国际油价的急剧回落,让复合驱发展受到冲击。

2000年后,油价大幅反弹,国外重启了复合驱研究工作,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。

科技攻关,急不得,也缓不得。

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,接连突破了采出液无法有效分离等多个世界级难题。

科技攻关,重效果,也重效益。

三元复合驱增油效果好,但进口表面活性剂价格昂贵、吨油生产成本高,油井结垢致使频繁卡泵、断杆,出现连续生产时间短、维护成本高等问题,严重制约其规模化应用。

“我们从来都是在压力和挑战中前进的,也一定能继续在压力和挑战中不断前进。”问题面前,大庆石油人沉下心,铆足劲儿,以攻克难题提升技术“含金量”。

通过53141次的各种性能评价,大庆油田实现了复合驱驱油机理的“三个量化”,成功研制并生产使用了组分可控、结构固定、稳定高效的表面活性剂,将成本降低了四成。

针对结垢难题,大庆油田展开技术攻关,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,实现了超前预测、实时治理,使油井连续生产时间由87天延长到383天以上。

规模化工业推广前,大庆油田还专门对复合驱经历全过程开发的4个工业性试验区块进行全成本分析,以平均生产成本为参照,选择典型区块模拟水驱、聚驱、三元复合驱三种驱替方式,进行经济效益评价,进一步验证了三元复合驱规模化工业推广的经济可行。

从“被放弃”到获称赞——“小学徒”变身“领跑者”

开展三元复合驱是历史必然的选择,也是大庆油田的梦想和决心。

1986年,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今天,率先实现了三元复合驱技术的工业化应用。

2016年,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,他说:“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,我曾经认为大规模应用三元复合驱是不经济可行的。”

“超越权威,超越前人,超越自我”。从“被放弃”到获称赞,当年的“小学徒”,如今已成长为“领跑者”,成功引领了全球提高采收率技术发展的新趋势。

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面活性剂工业产品,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”。已投入三元复合驱工业化区块24个,累计动用地质储量2.09亿吨,使我国成为世界上惟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%,较国内外同类油田高27%以上。

……

资源有限,科技无限。大庆油田科技创新之路还在延续。

大庆油田将以国家实施“一带一路”战略为契机,在依靠三元复合驱大幅度提高原油采收率技术持续推进油田开发的基础上,“打包”技术,走出大庆,放眼全球,以技术闯市场,以技术换资源。

来源:大庆油田报

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