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大庆科技人员开发世界领先“三采”技术故事

[加入收藏][字号: ] [时间:2009-08-06 中国能源报 关注度:0]
摘要:  大庆油田,这家坐落在松嫩平原北部、为新中国能源工业和经济建设作出过特殊贡献的特殊企业,对国人尤其是奋战在工业战线上的人们,一直具有一种特殊的精神感召力量??从半个世纪前大庆油田发现开始,一直到今天。   在大庆油田发现50周年这...
  大庆油田,这家坐落在松嫩平原北部、为新中国能源工业和经济建设作出过特殊贡献的特殊企业,对国人尤其是奋战在工业战线上的人们,一直具有一种特殊的精神感召力量??从半个世纪前大庆油田发现开始,一直到今天。

  在大庆油田发现50周年这样一个十分特殊的日子里,记者来到大庆油田勘探开发研究院就“三采”情况进行采访。因为自2002年以来,三次采油年产油量已连续7年超过1000万吨,占油田总产量的1/4左右。由此可见,“三采”技术将代表油田未来科技的方向,是“百年大庆”的有力支撑点。

  更为特殊的是,此前的6月26日,胡锦涛总书记来到了大庆油田,给这座老工业基地带来了特殊的问候。当大庆的新一代科技人向总书记汇报了他们自主创新开发世界领先“三采”技术的故事时,总书记高兴地说:“你们提出的‘超越权威、超越前人、超越自我’,很有气魄,希望同志们继续弘扬这种精神,瞄准更高目标,攻克更多难关,使大庆油田不断焕发新的生机,为确保我国能源安全发挥更大作用。”

  在“三采”第一阶段的聚合物驱油技术的研究中取得成效,初尝“三超”甜头

  发现油田,是第一步,下一步就是尽量把油从地底下采出来。很明显,初期采油是比较容易的,越到后来,难度越大,也就越来越依靠科技了。换一句话说,这就是科技对采收率的贡献。

  上世纪60年代大庆油田开发初期,基本都是自喷井,属于一次采油,采收率在10%至15%之间。

  在自喷之后,采用注水的方法进行开发,被称为水驱采油,属于二次采油。国内外油田二次采油的采收率一般在30%至35%之间。大庆油田细分开发油层,将采收率提高到了45%至50%。

  虽然这在全球,已是一个了不起的成就,但无论如何,看着还有一大半的原油采不出来,让所有人感到着急。寻找新的采油方法,进一步提高原油采收率,已经变得刻不容缓。解决二次采油之后的采油问题,只能靠三次采油了。

  “三采技术是支撑百年油田的核心技术。我们必须抢占制高点,在世界三采高科技领域占有属于我们大庆油田的一席之地。”大庆油田勘探开发研究院总工程师王凤兰告诉记者。

  但是,解决这个问题,又何其难也!经过多年的注水开采,到20世纪80年代末90年代初,大庆油田的含水率已高达90%,开采已经变得十分困难。为共和国的建设奉献了青春的大庆油田,如今已经“廉颇老矣”!有人甚至提出,大庆油田“已经不行了”。

  此言虽然消极,但也决非危言耸听。

  “当油田含水率高达95%时,如何提高油田采收率,就成为一个世界性的难题。”大庆油田勘探开发研究院副总工程师伍晓林说。

  “由于油层的渗透率差异,渗透率随着油层深度的加深而变大,采用水驱采油将水注入后,水容易从渗透率大的孔道流走,所以水驱技术对采收率的提高也是有限的。在这种情况下,大庆科技人员及时提出了聚合物驱油技术。”伍晓林告诉记者。

  早在1988年3月,就有人对此提出建设性报告,全称是“关于大庆油田开展大规模注聚合物提高采收率的建议”。

  应该说,20年前提出这样的建议是需要相当的勇气和胆识的。

  “当时,国内外权威专家都认为,这种方法只能提高原油采收率2-5%,推广的可能性不大,是个赔钱的买卖。”驱油剂检测与评价学术技术带头人孙刚说,因为在聚合物驱油技术的理论认识方面受限,上世纪80年代,当我们大上聚合物驱之际,正值国外三次采油纷纷下马之时。

  但是,当时大庆的科技攻关团队,没有拘泥于前人和权威的理论,而是对聚合物驱的机理进行了深入研究,并对矿场试验效果进行合理预测,得出了大庆油田应用聚合物驱可提高采收率10%的论断。

  “权威的论断是在特定的条件下形成的,可以借鉴,但不能盲从。”王凤兰认为。

  1996年,在大庆萨尔图油田,聚合物驱实现工业化生产。自此,聚合物驱应用规模逐年加大,大庆油田进入了水驱和聚合物驱并举开发的新阶段,翻开了油田开发史上新的一页。

  大庆油田的科技人员在聚合物驱研究中超越了权威,超越了前人,但他们没有就此满足,而是寻找不断完善的方法,不断超越自己。

  据悉,大庆油田最初并没有生产聚合物的能力,使用的是日本、英国、美国、法国等国的进口产品。为了保证进口的聚合物产品能满足大庆油田的应用需要,研究人员克服了重重困难,提出了一系列检测方法,经过不断修正、完善,成为国内乃至世界公认的聚合物评价方法,被国际上称为“大庆聚合物评价方法”。

  被认为是“大庆聚合物评价方法”创建者的孙刚告诉记者,从聚合物的研制、筛选、评价,聚合物如何注入油层,聚合物驱油方案的个性化设计;到驱油效果的预测技术-数值模拟,再根据实时跟踪对方案进行调整优化,这一系列过程的实现是几代“三采”人任劳任怨,克服种种困难,不断挑战科研极限,超越权威,超越前人,也超越自我之后,几十年科研攻关的成果,是集体智慧的结晶。

  “聚合物驱在提高大庆油田的原油采收率上发挥了相当大的作用。从上世纪90年代起,聚合物驱就是大庆油田开发的主导技术之一。截止2008年,聚合物驱技术连续七年使原油产量增加1000万吨,相当于大庆油田原油产量的1/4。”伍晓林告诉记者。

  开发三元复合驱, 攻克“三采”核心技术?? 一个不断超越的经典案例

  为了更大幅度提高油田采收率,大庆油田又进一步发展了技术含量更高、驱油能力更强的三元复合驱采油技术。这项正成为大庆油田提高原油采收率核心技术的项目,从一开始就面临夭折的危险。

  三元复合驱英文缩写名叫“ASP”,A是碱,S是表面活性剂,P是聚合物。

  当时,法国在提高采收率上所作的研究世界领先。大庆油田请法国知名专家来调研考察。法国权威专家考察后认为,在大庆原油酸值比较低的情况下,即使加入碱进去,也起不到洗油的效果。这位权威专家告诉大庆人:“你们还是将三元复合驱彻底忘了吧。”

  大庆人再一次没有迷信权威,而是首先寻求在理论上有所突破。据悉,1991年,当时的三次采油硕士生杨振宇调到勘探开发研究院采收率研究室工作,当他听说了法国专家的结论后,“如梗在喉般的难受”。经过艰苦的科技攻关,以杨振宇为代表的大庆科技人员用事实创新了三元复合驱技术理论,得出了大庆三元复合驱在技术上可行的新结论。

  对于这种理论突破,与杨振宇并称三元复合驱技术“双子星”的伍晓林评价说:“新理论的建立实现了‘超越国外权威’的重大突破,在三元复合驱技术上如果没有这个超越的话,就不会有大庆油田三采的今天。”

  表活剂与原油的匹配关系理论建立后,又一个新的难题摆在了大家面前,如何去研制出与原油相匹配的表活剂?

  在当时,三元复合驱应用最“卡脖子”的是表活剂。作为三采的核心技术产品,它只能从美国进口,每吨价格最低两万元,高额的成本让三元复合驱推广失去了意义。而且,抛开进口表活剂价格贵不说,其适用范围也非常有限,因为大庆原油的性质在不同区块不同时期有很大的差异,对表活剂产品的多样性有更高要求。

  1997年,在当时大庆石油的高层扩大会议上,与会人员围绕着表活剂是进口,还是“国产化”展开了激烈的辩论。

  当时有权威专家主张引进国外产品,而初生牛犊不怕虎的伍晓林则坚定地认为:“技不如人必将受制于人。外国人能做到的,中国人也一定能做到。”

  伍晓林与权威叫板。但当时大庆的最高领导在听取了伍晓林的意见后,又喜又惊,当即拍板:“从今以后,表活剂要进行国产化研究。”

  2001年5月,大庆特色的表活剂正式问世。通过几年的系统攻关,烷基苯磺酸盐表面活性剂的研究和工业化生产技术逐渐趋于成熟,经过检测,总体性能与国外同类产品相当,用于矿场试验取得了明显的降水增油效果,仅一个区块就比进口驱油剂节约1.47亿元。

  但是,对于习惯了超越自我的大庆科技人员来说,不断发现不足,不断改进,直至完美,已经成为他们蕴藏于内心深处的精神特质。

  面对已取得的成功,科研人员没有停止超越的步伐。目前使用的多为强碱表面活性剂三元复合驱,这一技术仅适用于一类条件较好的油层,对于地质条件差的二类、三类油层,该技术效果并不好。而且,试验结果显示,强碱表活剂对地层有伤害,对举升工艺和污水处理亦有影响。伍晓林又带领他的团队投入到弱碱化研究上来。

  当时,国内外专家几乎都认为,烷基苯磺酸盐不可以弱碱化。他们的理由是:美国的产品只有强碱的,没有弱碱的。这时,伍晓林再一次没有服从权威。

  “国外没有,我们就不能有?这是什么逻辑?!”伍晓林现在回忆起往事,还有些愤愤不平。

  2002年,第一批小试产品出来了,投入工业性矿场试验,效果不理想。原料成为制约三元复合驱的“瓶颈”。

  怎么解决这个问题呢?项目组经过了无数次的分析研究,终于在一个偶然的场合“妙手偶得之”。一次,在做实验的时候,他的同事忽然发现一个从来没有出现过的奇异现象:实验结果与常规的情况不一样,用以往的理论也解释不清,以致科研人员认为是样品配错了。

  但伍晓林却敏感地意识到,“错自有错的道理”,一定要搞清楚才行。

  “一个小的‘不合逻辑’的细节,往往蕴藏着一个重大的创新和发明。理解了错误,也就实现了超越,超越了权威,超越了前人,也超越了自己。”伍晓林对记者说。

  正如伍晓林所料,正是这次“意外”发现促成了主导产品??组分单一新型弱碱化表活剂产品的诞生,突破了这一被人称为“禁区”的项目。

  “这实际就是超越自我的过程,超越自我就是要敢于突破禁区。”驱油剂研制项目组组长张国印对记者说。

  作为大庆油田表活剂研制的技术骨干,张国印还高兴地告诉记者,大庆无碱表活剂研制已经进入试验阶段。

  短短几年的时间,从表活剂国产化的开工试研制到最终的工作化生产,中间不知道凝聚了科研人员的多少心血与汗水,他们一次次的超越权威,一次次的超越前人。在三元复合驱核心技术上原来处于世界落后水平的大庆,现在却成了世界的领跑者,这让许多外国专家不愿相信。

  “在重量级的SPE(世界石油工程学会)年会上设立了大庆专场,让大庆的科技人员介绍表活剂研究,许多国家的专家都来听我们的报告。这着实让我们中国人感到扬眉吐气。”伍晓林自豪地说。

  宜将剩勇追穷寇,超越自己,才能走向未来

  三元复合驱技术研发的成功,为大庆油田带来了世界声誉,也带来了可观的经济效益。据悉,“十一五”期间,三元复合驱技术作为油田开发主导技术全面推广后,5年内仅主剂一项就可为油田节约开采成本30亿元。

  但是,超越无极限!

  按照“应用一代、研发一代、储存一代”的构想,大庆人没有满足在三元复合驱上的成功,开始瞄准“三采”技术的未来,在致力于开发三元复合驱技术的同时,也在进行着微生物采油技术的研发工作。

  “产品可以买,核心技术却是永远也买不来的,如果靠大规模引进,关系到国家石油安全的三采核心技术势必掌握在别人的手中,我们将永远受制于人。”在大庆采访,记者听到最多的是类似于这样的表达。

  微生物采油,是当今世界采油技术的前沿领域。据悉,美国一直在进行各种微生物采油技术的应用,并在世纪之初制定了一套研究计划。英国、瑞典、挪威等欧洲国家也开始进行研究。

  美国能源部的研究显示,微生物采油技术在油层渗透率低于50毫达西时就不适用微生物技术进行采油。而大庆油田的油层渗透率却低于25毫达西。

  “很明显,按照权威理论,在大庆,是不适用微生物采油技术的。”微生物采油实验室主任李蔚博士说。

  这一次,勇于超越的大庆人再一次没有迷信权威,盲从前人。结果,也再一次证明,权威是可以超越的,前人是可以超越的。

  在科研人员的共同努力下,从上世纪90年代开始,一直到2003年,做了大量的实验,在此基础上突破了该项技术瓶颈。近一两年有大的突破 有可能使用生物表活剂替代化学表活剂,从而实现三元复合驱的弱碱化甚至无碱化。

  在微生物采油实验室,记者见到了被分门别类的瓶瓶罐罐,被分别标记着“嗜蜡菌”、 “嗜胶菌”等标记,仿佛进入了一个奇妙无穷的微生物世界,而不是一个油田的研究室。

  大庆人从事微生物采油,起初更多地是为了节省成本。由于弱碱化原有原料来源不足,所以他们想借助生物工程的方法生产出新的表活剂来进行弱碱化。但后来的结果超出了大庆人的预料。尤其是在筛选出以原油为碳源的菌种后,更是改变了以往以糖类、淀粉等碳水化合物为碳源的局面,大大降低了成本。

  在研究过程中,他们发现,由于微生物作用于原油后能够代谢出有机酸,从而能够提高大庆原油的酸值。所以将微生物技术与三元复合驱技术结合起来应用,还可以进一步提高采收率,能够在原有三元复合驱的基础上将采收率提高5个百分点。

  “采收率提高5个百分点后,大庆油田的原油采收率将有望达到70%-75%。”采收率二室主任工程师侯兆伟说。

  侯兆伟,一个“解决了微生物采油机理从定性化到定量化跨越的世界级难题”的年轻人。他告诉记者,过去微生物采油界一般认为,原油经过微生物降解后,“长链烃生成短链烃”,现在他们发现,微生物对原油的降解是一个生物氧化降解过程,这就需要只对降解过程进行控制,从而在机理研究上实现了重大突破。

  为防止微生物将原油降解成其它产物,科技人员还对微生物进行特定功能的训化,让其能够“选择性地只降解原油中的胶质和沥青质组分”。

  目前,大庆已经成功开展了微生物吞吐和微生物驱油矿场试验,基本可以做到控制微生物只降解原油中的重质组分。

  “想让微生物吃什么,它们就吃什么。这个突破在世界也是领先的。”伍晓林说这句话时,显得非常地兴奋。

  伍晓林对未来的天真设计是:用生物工程的方法,将地底下剩余30%的原油以天然气的形式开采出来。当然,他也坦承,这还只是一个设想,即便实现,也是在几十年之后,需要许多人的努力。但是,看得出,他对未来充满信心。

  对于大庆的科技人员来说,他们始终相信这样的价值观,资源有限,科技无限!

  而化有限为无限的,正是勇于“超越权威,超越前人,超越自己”的“三超”精神! 

  建国60周年“寻找石油回忆”征文

关键字: 大庆油田 
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