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三十年磨一劍:大慶油田再亮“世界名片”——大慶油田三元複合驅大幅度提高原油采收率技術攻關紀略

時間:2018-09-12來源 : 中國網作者 : 佚名

國際舞臺上,大慶油田曾以大慶精神鐵人精神聞名遐邇,以原油5000萬噸高産穩産27年、4000萬噸持續穩産12年書寫奇跡,以三次問鼎國家科技進步特等獎備受矚目……

有權威資料顯示,目前全球平均原油采收率為33%,老油田剩餘儲量依然相當可觀,仍將是未來全球石油供給的主力。如果全球采收率提高1個百分點,可採儲量增加50多億噸,相當於全球兩年的石油消費量。

如今,大慶油田再亮“世界名片”——三元複合驅大幅度提高原油采收率技術,可在油田含水率達到98%的極限開採條件下,再提高采收率20個百分點以上,使主力油田采收率突破60%,較國外同類油田采收率高出27%,達到國際領先水準。

大慶油田經過近30年攻關,創新了三元複合驅油理論,自主研發出表活劑工業産品,創建了完整的工程技術體系。2017年三元複合驅産油達到416.6萬噸,相當於找到了一個中型油田,使我國成為世界上唯一大規模工業化應用三元複合驅技術的國家,踐行了中國創造。

三元複合驅産量突破400萬噸——讓老油田常駐“青春期”

作為古生物化石能源,每個油田的開採都有自己的週期,大慶油田也不例外。

開採初期,原油是靠地層自身壓力作用,通過油井“噴”出來。隨後一個時期,需要將水注入地下,通過物理方式以“空間”換“空間”,把油“擠”出來。進入開發中後期,則是靠化學劑,把石頭縫裏的油“洗”出來,就好比用洗衣液把衣物上的污漬清洗掉一樣。

1995年,大慶油田進入高含水後期。按照世界石油開採慣例,已經開發了近40年的大慶油田完全可以“功成身退”,“順其自然”進入産量逐步遞減的軌道。但當時國內能源短缺日益突出,剩餘探明可採儲量約佔全國四分之一的大慶油田不容止步、退縮。而作為志在百年的資源型企業,大慶油田更需要依靠科技推動原油生産,探索可持續發展之路。

然而,客觀現實擺在面前,經過自噴式採油、水驅、聚驅之後,大慶油田雖然還有50%至60%的原油留在地下,但資源條件大不如前。用石油老專家的話説,就是“好吃的都吃得差不多了,剩下的都是難啃的‘硬骨頭’”。

“硬骨頭”怎麼啃?可採儲量如何變成實際産量?

在儲量基本恒定情況下,能採出多少油,取決於一個關鍵因素——提高采收率技術。大慶油田決心向同類油田的開採極限發起挑戰,依靠三元複合驅技術來提高原油采收率,最大限度採出地下黑色的“碎金”,努力延長大慶油田的“青春期”。

為什麼鎖定三元複合驅技術?

三元複合驅技術是一種大幅度提高原油采收率的方法,通過在注入水中加入鹼、表面活性劑和聚合物,形成三元複合體係來驅替常規水驅、聚驅無法開採的原油。這對於面臨儲採失衡、儲量品質變差、開發成本不斷上漲等嚴峻挑戰的大慶油田而言,猶如一把開啟夢想大門的金鑰匙。

事實上,按照“應用一代,研發一代,儲備一代”的科技攻關思路,大慶油田三元複合驅技術的研究工作早在上世紀八十年代就已展開。2009年,經過20多年的攻關與實踐,三元複合驅開發效果漸入佳境,隨後連續4年實現産量超百萬噸。

作為大慶油田的戰略性接替技術,三元複合驅于2014年正式實施規模化工業推廣,並取得顯著效果:規模化工業推廣當年實現産量首次躍上200萬噸臺階;2015年生産原油350.9萬噸,首次突破300萬噸,超産26.6萬噸;2016年突破400萬噸,2017年生産原油416.6萬噸,佔大慶油田全年總産量的十分之一,成為大慶油田新的産量增長點、推動振興發展的堅實力量。

截止2017年12月31日,大慶油田三元複合驅累計産油2472.6萬噸。

從室內研究到工業化應用——要速度更求實效

創新路上,總是充滿荊棘。從室內合成、篩選評價,到先導性礦場試驗、工業性礦場試驗,三元複合驅的開展同樣幾經波折。

上世紀80年代末,首次接觸三元複合驅技術後,大慶油田專門派技術人員出國學習,隨後展開科研攻關,並於90年代創新形成了三元複合驅技術理論。而此時,國際油價的急劇回落,讓複合驅發展受到衝擊。

2000年後,油價大幅反彈,國外重啟了複合驅研究工作,但也僅限于基礎理論研究和驅油用表面活性劑及聚合物開發研製等方面。“潮流”面前,大慶油田堅定信念,始終保持技術發展的戰略定力,持續開展相關研究。

2005年,三元複合驅項目被列入中國石油“十大礦場試驗”之一,人們以為三元複合驅工業化推廣指日可待。但在接下來的幾年時間裏,隨著試驗規模的擴大,配注系統運轉時率低、舉升檢泵頻繁、採出液油水分離困難等問題接踵而至,希望之光轉瞬即逝。

科技攻關,急不得,也緩不得。

為加快推進複合驅攻關效率和品質,2010年底,大慶油田創新推行大項目運作模式,成立複合驅項目經理部,一改以往“管理層級多、攻關效率低”等問題,實施扁平化管理,按照“産、研、用一體化”思路,組織推廣院、廠聯合攻關模式,大力推進技術自主化、系列化。在集中方向、集中隊伍、集中投入、集中精力、集中攻關的強力推進下,三元複合驅進展迅速,接連突破了採出液無法有效分離等多個世界級難題。

科技攻關,重效果,也重效益。

三元複合驅增油效果好,但進口表面活性劑價格昂貴、噸油生産成本高,油井結垢致使頻繁卡泵、斷桿,出現連續生産時間短、維護成本高等問題,嚴重制約其規模化應用。

“我們從來都是在壓力和挑戰中前進的,也一定能繼續在壓力和挑戰中不斷前進。”問題面前,大慶石油人沉下心,鉚足勁,以攻克難題提升技術“含金量”。

通過53141次的各種性能評價,大慶油田實現了複合驅驅油機理的“三個量化”,成功研製並生産使用了組分可控、結構固定、穩定高效的表面活性劑,將成本降低了四成。

針對結垢難題,大慶油田展開技術攻關,自主研發清防垢劑系列産品,配套三元複合驅採油井複雜垢質清防垢舉升工藝技術,實現了超前預測、實時治理,使油井連續生産時間由87天延長到408天以上。

規模化工業推廣前,大慶油田還專門對複合驅經歷全過程開發的4個工業性試驗區塊進行全成本分析,以平均生産成本為參照,選擇典型區塊模擬水驅、聚驅、三元複合驅三種驅替方式,進行經濟效益評價,進一步驗證了三元複合驅規模化工業推廣的經濟可行。

從“被放棄”到獲稱讚——“小學徒”變身“領跑者”

開展三元複合驅是歷史必然的選擇,也是大慶油田的夢想和決心。

1986年,大慶油田與法國國家石油研究院合作進行三元複合驅可行性研究,結果並不理想。法國權威專家認為,大慶原油酸值太低,不適宜開展三元複合驅。

大慶油田沒有輕言放棄,歷經30年的堅守與求索,在國外仍處於實驗室和井組試驗階段的今天,率先實現了三元複合驅技術的工業化應用。

2016年,到大慶油田進行學術交流的美國科學院、工程院、藝術與科學院院士,哈佛大學教授David Weitz用“震撼”二字形容自己的感受,他説:“在來大慶以前做夢也沒想過能親眼看到大規模應用三元複合驅,我曾經認為大規模應用三元複合驅是不經濟可行的。”

“超越權威,超越前人,超越自我”。從“被放棄”到獲稱讚,當年的“小學徒”,如今已成長為“領跑者”,成功引領了全球提高采收率技術發展的新趨勢。

在工程技術上“領跑”。研發了三元複合驅採油井複雜垢質清防垢舉升工藝技術、大容量三元複合體係配注和複雜採出液處理技術等多項技術,攻克了油井因垢無法長期連續生産、採出液無法有效分離等一系列世界級難題。

在應用規模上“領跑”。已投入三元複合驅工業化區塊24個,累計動用地質儲量2.09億噸,使我國成為世界上唯一大規模工業化應用三元複合驅技術的國家。

在開發效果上“領跑”。已結束的工業試驗及工業區塊采收率均較水驅提高20個百分點以上,較聚驅提高8到10個百分點,使大慶油田主體油田采收率突破60%,較國外內同類油田高27%以上。

……

資源有限,科技無限。大慶油田科技創新之路還在延續。

大慶油田將以國家實施‘一帶一路’倡議為契機,在依靠三元複合驅大幅度提高原油采收率技術持續推進油田開發的基礎上,‘打包’技術,走出大慶,放眼全球,以技術換市場,以技術換資源。

(責任編輯:沈曄)

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