治療油田“癌癥”有了“特效藥”——記山東省技術(shù)發(fā)明一等獎苛刻油藏納米雜化凍膠及控水增油應(yīng)用
文章來源：中化新網(wǎng) 更新時間：2024-09-06 14:12:42
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近日，2023年度山東省科學(xué)技術(shù)獎揭曉，中國石油大學(xué)(華東)副校長戴彩麗教授率領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)的“苛刻油藏納米雜化凍膠及控水增油應(yīng)用”成果獲技術(shù)發(fā)明一等獎。該成果瞄準(zhǔn)油田“癌癥”世界難題，發(fā)明了新一代控水增油“特效藥”——凍膠分散體的工業(yè)化生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了納米雜化凍膠顆粒控水增油體系創(chuàng)新突破，技術(shù)產(chǎn)品核心指標(biāo)均超過國際同類產(chǎn)品，引領(lǐng)了苛刻油藏凍膠控水增油技術(shù)發(fā)展。
瞄準(zhǔn)油田“癌癥”世界難題 我國深層、超深層油氣資源超過油氣資源總量的三分之一，是重要戰(zhàn)略接替資源，水驅(qū)開發(fā)油藏產(chǎn)量達(dá)1.6億噸，占我國原油總產(chǎn)量80%以上，是保障國家能源安全的“壓艙石”。但深層、超深層油氣的開采環(huán)境高溫、高鹽、儲層非均質(zhì)等特點更明顯，讓控水增油工作面臨更大挑戰(zhàn)，易導(dǎo)致油井生產(chǎn)高含水，這種現(xiàn)象被稱為油田“癌癥”。 “因受儲層非均質(zhì)影響，水竄流嚴(yán)重、油井高含水，整體采收率僅約30%，絕大部分剩余原油未被采出。”戴彩麗介紹，凍膠是行業(yè)公認(rèn)主流的改善儲層非均質(zhì)、控水增油“利器”，是由水溶性聚合物主劑、交聯(lián)劑和助劑形成的黏彈體。對于常規(guī)水驅(qū)開發(fā)油藏，我國凍膠控水增油技術(shù)處于世界領(lǐng)跑地位。但針對高溫、高鹽、高含水等苛刻油藏，傳統(tǒng)凍膠控水增油面臨很大挑戰(zhàn)。一是聚合物分子鍵能低、易斷裂；二是交聯(lián)化學(xué)鍵單一、易失穩(wěn)、作用有效期短；三是運移深度有限、控水洗油難兼具、增油效率低。苛刻油藏凍膠控水增油已成為亟待破解的世界級技術(shù)難題。 自1993年起，戴彩麗團(tuán)隊便致力于高含水油田化學(xué)控水增油和非常規(guī)油氣壓裂增產(chǎn)工作液應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)攻關(guān)，突破前沿關(guān)鍵技術(shù)并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化落地，推動我國提高油田采收率技術(shù)處于世界領(lǐng)跑地位。為此，戴彩麗經(jīng)常出現(xiàn)在沙漠、鹽堿灘等石油開采現(xiàn)場，從實際情況出發(fā)尋求“采油之道”。 發(fā)明控水增油“特效藥” 針對該難題，戴彩麗教授團(tuán)隊依托國家杰青基金、山東省泰山學(xué)者攀登計劃等課題，經(jīng)12年攻關(guān)，在納米雜化理論方法、耐溫抗鹽關(guān)鍵材料、控水增油功能體系方面實現(xiàn)創(chuàng)新突破。 一是發(fā)明了納米石墨雜化聚合物。該成果建立了高鍵能分支點的納米石墨雜化提升聚合物性能新方法，發(fā)明了多接枝活性位點納米石墨雜化聚合物。現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，耐溫抗鹽由110℃、5萬毫克/升提升至120℃、10萬毫克/升。 二是發(fā)明了耐溫抗鹽納米雜化凍膠材料。該成果創(chuàng)建了多重交聯(lián)梯級雜化提升凍膠性能理論與方法，發(fā)明了納米石墨/硅梯級雜化凍膠新材料，耐溫抗鹽提升至160℃、30萬毫克/升，遠(yuǎn)優(yōu)于國際同類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，穩(wěn)定期由不足6個月提升至一年以上。 三是發(fā)明了納米雜化凍膠顆粒控水增油體系。該成果首創(chuàng)了水基分散、機械造粒的凍膠顆粒化方法，發(fā)明了耐溫抗鹽“納米雜化凍膠顆粒+”控水增油體系，開發(fā)了智能在線生產(chǎn)注入一體化撬裝裝備與控水工藝，實現(xiàn)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境全天候全工況覆蓋。對比國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，礦場控水有效率由不足60%提升至80%以上，平均增油量提升45%~70%。 戴彩麗說，依托該項技術(shù)成果，建成了年產(chǎn)3.5萬噸耐溫抗鹽功能聚合物生產(chǎn)線，技術(shù)在中石油塔里木、中海油湛江、中石化勝利、塔河等20余個油田區(qū)塊應(yīng)用1555井次，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷至美國、加拿大、哈薩克斯坦等6個海外市場，累計增油108.07萬噸、減少油井產(chǎn)水172萬立方米，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益37.14億元。 鑒定意見顯示，該技術(shù)攻克了苛刻油藏條件下高效和長效控水增油的重大技術(shù)難題，屬國際領(lǐng)先水平。 提高苛刻油藏采收率 “全國油田采收率每提高1%，就相當(dāng)于增加大慶油田高峰年一年的采油量——5000萬噸。但采收率提高1%，難如百米成績提高0.1秒。”戴彩麗知難而進(jìn)，偏要啃下這根“硬骨頭”。 多年來，戴彩麗團(tuán)隊始終圍繞用化學(xué)方法提高石油采收率這一核心追求開展學(xué)術(shù)研究和成果轉(zhuǎn)化。他們成功創(chuàng)建了高含水油田堵、調(diào)、驅(qū)多層次控水提高采收率技術(shù)，創(chuàng)造了提高采收率最大可達(dá)5%的紀(jì)錄，同步使廢水處理費用下降40%以上，封竄有效率由80%提高到95%；創(chuàng)建了“壓裂—增能—排驅(qū)”一體化工作液技術(shù)，突破了致密、頁巖等非常規(guī)油氣儲層改造方法成本高、效率低、產(chǎn)能差等應(yīng)用瓶頸，使油井平均日產(chǎn)油量較對比井提高一倍以上，推動了低滲、頁巖油藏提高采收率技術(shù)革新。 相關(guān)技術(shù)也使我國化學(xué)控水提高采收率技術(shù)保持世界領(lǐng)先地位。美國能源環(huán)境研究中心專家和南加州大學(xué)相關(guān)教授評價說，該技術(shù)一次性投入低、回報快、技術(shù)可靠，實現(xiàn)了含水率95%以上油井大幅提高原油產(chǎn)量的技術(shù)突破，對國際上水驅(qū)及聚驅(qū)開發(fā)油田有很好的借鑒與推動意義。 相關(guān)技術(shù)成果相繼獲得了國家科技進(jìn)步二等獎、中國專利獎優(yōu)秀獎等獎項。“未來，我將繼續(xù)以國家基礎(chǔ)科學(xué)中心項目為依托，重點開展超深層、特深層油氣儲層改造與提高采收率等重大科技挑戰(zhàn)性工作，支撐深層油氣全國重點實驗室建設(shè)，中國的能源飯碗必須端在自己手里。”戴彩麗如是說。
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