大慶油田,這家坐落在松嫩平原北部、為新中國(guó)能源工業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出過(guò)特殊貢獻(xiàn)的特殊企業(yè),對(duì)國(guó)人尤其是奮戰(zhàn)在工業(yè)戰(zhàn)線上的人們,一直具有一種特殊的精神感召力量??從半個(gè)世紀(jì)前大慶油田發(fā)現(xiàn)開(kāi)始,一直到今天。
在大慶油田發(fā)現(xiàn)50周年這樣一個(gè)十分特殊的日子里,記者來(lái)到大慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院就“三采”情況進(jìn)行采訪。因?yàn)樽?002年以來(lái),三次采油年產(chǎn)油量已連續(xù)7年超過(guò)1000萬(wàn)噸,占油田總產(chǎn)量的1/4左右。由此可見(jiàn),“三采”技術(shù)將代表油田未來(lái)科技的方向,是“百年大慶”的有力支撐點(diǎn)。
更為特殊的是,此前的6月26日,胡錦濤總書(shū)記來(lái)到了大慶油田,給這座老工業(yè)基地帶來(lái)了特殊的問(wèn)候。當(dāng)大慶的新一代科技人向總書(shū)記匯報(bào)了他們自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)世界領(lǐng)先“三采”技術(shù)的故事時(shí),總書(shū)記高興地說(shuō):“你們提出的‘超越權(quán)威、超越前人、超越自我’,很有氣魄,希望同志們繼續(xù)弘揚(yáng)這種精神,瞄準(zhǔn)更高目標(biāo),攻克更多難關(guān),使大慶油田不斷煥發(fā)新的生機(jī),為確保我國(guó)能源安全發(fā)揮更大作用!
在“三采”第一階段的聚合物驅(qū)油技術(shù)的研究中取得成效,初嘗“三超”甜頭
發(fā)現(xiàn)油田,是第一步,下一步就是盡量把油從地底下采出來(lái)。很明顯,初期采油是比較容易的,越到后來(lái),難度越大,也就越來(lái)越依靠科技了。換一句話(huà)說(shuō),這就是科技對(duì)采收率的貢獻(xiàn)。
上世紀(jì)60年代大慶油田開(kāi)發(fā)初期,基本都是自噴井,屬于一次采油,采收率在10%至15%之間。
在自噴之后,采用注水的方法進(jìn)行開(kāi)發(fā),被稱(chēng)為水驅(qū)采油,屬于二次采油。國(guó)內(nèi)外油田二次采油的采收率一般在30%至35%之間。大慶油田細(xì)分開(kāi)發(fā)油層,將采收率提高到了45%至50%。
雖然這在全球,已是一個(gè)了不起的成就,但無(wú)論如何,看著還有一大半的原油采不出來(lái),讓所有人感到著急。尋找新的采油方法,進(jìn)一步提高原油采收率,已經(jīng)變得刻不容緩。解決二次采油之后的采油問(wèn)題,只能靠三次采油了。
“三采技術(shù)是支撐百年油田的核心技術(shù)。我們必須搶占制高點(diǎn),在世界三采高科技領(lǐng)域占有屬于我們大慶油田的一席之地!贝髴c油田勘探開(kāi)發(fā)研究院總工程師王鳳蘭告訴記者。
但是,解決這個(gè)問(wèn)題,又何其難也!經(jīng)過(guò)多年的注水開(kāi)采,到20世紀(jì)80年代末90年代初,大慶油田的含水率已高達(dá)90%,開(kāi)采已經(jīng)變得十分困難。為共和國(guó)的建設(shè)奉獻(xiàn)了青春的大慶油田,如今已經(jīng)“廉頗老矣”!有人甚至提出,大慶油田“已經(jīng)不行了”。
此言雖然消極,但也決非危言聳聽(tīng)。
“當(dāng)油田含水率高達(dá)95%時(shí),如何提高油田采收率,就成為一個(gè)世界性的難題!贝髴c油田勘探開(kāi)發(fā)研究院副總工程師伍曉林說(shuō)。
“由于油層的滲透率差異,滲透率隨著油層深度的加深而變大,采用水驅(qū)采油將水注入后,水容易從滲透率大的孔道流走,所以水驅(qū)技術(shù)對(duì)采收率的提高也是有限的。在這種情況下,大慶科技人員及時(shí)提出了聚合物驅(qū)油技術(shù)!蔽闀粤指嬖V記者。
早在1988年3月,就有人對(duì)此提出建設(shè)性報(bào)告,全稱(chēng)是“關(guān)于大慶油田開(kāi)展大規(guī)模注聚合物提高采收率的建議”。
應(yīng)該說(shuō),20年前提出這樣的建議是需要相當(dāng)?shù)挠職夂湍懽R(shí)的。
“當(dāng)時(shí),國(guó)內(nèi)外權(quán)威專(zhuān)家都認(rèn)為,這種方法只能提高原油采收率2-5%,推廣的可能性不大,是個(gè)賠錢(qián)的買(mǎi)賣(mài)!彬(qū)油劑檢測(cè)與評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人孫剛說(shuō),因?yàn)樵诰酆衔矧?qū)油技術(shù)的理論認(rèn)識(shí)方面受限,上世紀(jì)80年代,當(dāng)我們大上聚合物驅(qū)之際,正值國(guó)外三次采油紛紛下馬之時(shí)。
但是,當(dāng)時(shí)大慶的科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì),沒(méi)有拘泥于前人和權(quán)威的理論,而是對(duì)聚合物驅(qū)的機(jī)理進(jìn)行了深入研究,并對(duì)礦場(chǎng)試驗(yàn)效果進(jìn)行合理預(yù)測(cè),得出了大慶油田應(yīng)用聚合物驅(qū)可提高采收率10%的論斷。
“權(quán)威的論斷是在特定的條件下形成的,可以借鑒,但不能盲從。”王鳳蘭認(rèn)為。
1996年,在大慶薩爾圖油田,聚合物驅(qū)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。自此,聚合物驅(qū)應(yīng)用規(guī)模逐年加大,大慶油田進(jìn)入了水驅(qū)和聚合物驅(qū)并舉開(kāi)發(fā)的新階段,翻開(kāi)了油田開(kāi)發(fā)史上新的一頁(yè)。
大慶油田的科技人員在聚合物驅(qū)研究中超越了權(quán)威,超越了前人,但他們沒(méi)有就此滿(mǎn)足,而是尋找不斷完善的方法,不斷超越自己。
據(jù)悉,大慶油田最初并沒(méi)有生產(chǎn)聚合物的能力,使用的是日本、英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)的進(jìn)口產(chǎn)品。為了保證進(jìn)口的聚合物產(chǎn)品能滿(mǎn)足大慶油田的應(yīng)用需要,研究人員克服了重重困難,提出了一系列檢測(cè)方法,經(jīng)過(guò)不斷修正、完善,成為國(guó)內(nèi)乃至世界公認(rèn)的聚合物評(píng)價(jià)方法,被國(guó)際上稱(chēng)為“大慶聚合物評(píng)價(jià)方法”。
被認(rèn)為是“大慶聚合物評(píng)價(jià)方法”創(chuàng)建者的孫剛告訴記者,從聚合物的研制、篩選、評(píng)價(jià),聚合物如何注入油層,聚合物驅(qū)油方案的個(gè)性化設(shè)計(jì);到驅(qū)油效果的預(yù)測(cè)技術(shù)-數(shù)值模擬,再根據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,這一系列過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是幾代“三采”人任勞任怨,克服種種困難,不斷挑戰(zhàn)科研極限,超越權(quán)威,超越前人,也超越自我之后,幾十年科研攻關(guān)的成果,是集體智慧的結(jié)晶。
“聚合物驅(qū)在提高大慶油田的原油采收率上發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。從上世紀(jì)90年代起,聚合物驅(qū)就是大慶油田開(kāi)發(fā)的主導(dǎo)技術(shù)之一。截止2008年,聚合物驅(qū)技術(shù)連續(xù)七年使原油產(chǎn)量增加1000萬(wàn)噸,相當(dāng)于大慶油田原油產(chǎn)量的1/4!蔽闀粤指嬖V記者。
開(kāi)發(fā)三元復(fù)合驅(qū), 攻克“三采”核心技術(shù)?? 一個(gè)不斷超越的經(jīng)典案例
為了更大幅度提高油田采收率,大慶油田又進(jìn)一步發(fā)展了技術(shù)含量更高、驅(qū)油能力更強(qiáng)的三元復(fù)合驅(qū)采油技術(shù)。這項(xiàng)正成為大慶油田提高原油采收率核心技術(shù)的項(xiàng)目,從一開(kāi)始就面臨夭折的危險(xiǎn)。
三元復(fù)合驅(qū)英文縮寫(xiě)名叫“ASP”,A是堿,S是表面活性劑,P是聚合物。
當(dāng)時(shí),法國(guó)在提高采收率上所作的研究世界領(lǐng)先。大慶油田請(qǐng)法國(guó)知名專(zhuān)家來(lái)調(diào)研考察。法國(guó)權(quán)威專(zhuān)家考察后認(rèn)為,在大慶原油酸值比較低的情況下,即使加入堿進(jìn)去,也起不到洗油的效果。這位權(quán)威專(zhuān)家告訴大慶人:“你們還是將三元復(fù)合驅(qū)徹底忘了吧。”
大慶人再一次沒(méi)有迷信權(quán)威,而是首先尋求在理論上有所突破。據(jù)悉,1991年,當(dāng)時(shí)的三次采油碩士生楊振宇調(diào)到勘探開(kāi)發(fā)研究院采收率研究室工作,當(dāng)他聽(tīng)說(shuō)了法國(guó)專(zhuān)家的結(jié)論后,“如梗在喉般的難受”。經(jīng)過(guò)艱苦的科技攻關(guān),以楊振宇為代表的大慶科技人員用事實(shí)創(chuàng)新了三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)理論,得出了大慶三元復(fù)合驅(qū)在技術(shù)上可行的新結(jié)論。
對(duì)于這種理論突破,與楊振宇并稱(chēng)三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)“雙子星”的伍曉林評(píng)價(jià)說(shuō):“新理論的建立實(shí)現(xiàn)了‘超越國(guó)外權(quán)威’的重大突破,在三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)上如果沒(méi)有這個(gè)超越的話(huà),就不會(huì)有大慶油田三采的今天!
表活劑與原油的匹配關(guān)系理論建立后,又一個(gè)新的難題擺在了大家面前,如何去研制出與原油相匹配的表活劑?
在當(dāng)時(shí),三元復(fù)合驅(qū)應(yīng)用最“卡脖子”的是表活劑。作為三采的核心技術(shù)產(chǎn)品,它只能從美國(guó)進(jìn)口,每噸價(jià)格最低兩萬(wàn)元,高額的成本讓三元復(fù)合驅(qū)推廣失去了意義。而且,拋開(kāi)進(jìn)口表活劑價(jià)格貴不說(shuō),其適用范圍也非常有限,因?yàn)榇髴c原油的性質(zhì)在不同區(qū)塊不同時(shí)期有很大的差異,對(duì)表活劑產(chǎn)品的多樣性有更高要求。
1997年,在當(dāng)時(shí)大慶石油的高層擴(kuò)大會(huì)議上,與會(huì)人員圍繞著表活劑是進(jìn)口,還是“國(guó)產(chǎn)化”展開(kāi)了激烈的辯論。
當(dāng)時(shí)有權(quán)威專(zhuān)家主張引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品,而初生牛犢不怕虎的伍曉林則堅(jiān)定地認(rèn)為:“技不如人必將受制于人。外國(guó)人能做到的,中國(guó)人也一定能做到。”
伍曉林與權(quán)威叫板。但當(dāng)時(shí)大慶的最高領(lǐng)導(dǎo)在聽(tīng)取了伍曉林的意見(jiàn)后,又喜又驚,當(dāng)即拍板:“從今以后,表活劑要進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化研究。”
2001年5月,大慶特色的表活劑正式問(wèn)世。通過(guò)幾年的系統(tǒng)攻關(guān),烷基苯磺酸鹽表面活性劑的研究和工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)逐漸趨于成熟,經(jīng)過(guò)檢測(cè),總體性能與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相當(dāng),用于礦場(chǎng)試驗(yàn)取得了明顯的降水增油效果,僅一個(gè)區(qū)塊就比進(jìn)口驅(qū)油劑節(jié)約1.47億元。
但是,對(duì)于習(xí)慣了超越自我的大慶科技人員來(lái)說(shuō),不斷發(fā)現(xiàn)不足,不斷改進(jìn),直至完美,已經(jīng)成為他們蘊(yùn)藏于內(nèi)心深處的精神特質(zhì)。
面對(duì)已取得的成功,科研人員沒(méi)有停止超越的步伐。目前使用的多為強(qiáng)堿表面活性劑三元復(fù)合驅(qū),這一技術(shù)僅適用于一類(lèi)條件較好的油層,對(duì)于地質(zhì)條件差的二類(lèi)、三類(lèi)油層,該技術(shù)效果并不好。而且,試驗(yàn)結(jié)果顯示,強(qiáng)堿表活劑對(duì)地層有傷害,對(duì)舉升工藝和污水處理亦有影響。伍曉林又帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)投入到弱堿化研究上來(lái)。
當(dāng)時(shí),國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家?guī)缀醵颊J(rèn)為,烷基苯磺酸鹽不可以弱堿化。他們的理由是:美國(guó)的產(chǎn)品只有強(qiáng)堿的,沒(méi)有弱堿的。這時(shí),伍曉林再一次沒(méi)有服從權(quán)威。
“國(guó)外沒(méi)有,我們就不能有?這是什么邏輯?!”伍曉林現(xiàn)在回憶起往事,還有些憤憤不平。
2002年,第一批小試產(chǎn)品出來(lái)了,投入工業(yè)性礦場(chǎng)試驗(yàn),效果不理想。原料成為制約三元復(fù)合驅(qū)的“瓶頸”。
怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢?項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的分析研究,終于在一個(gè)偶然的場(chǎng)合“妙手偶得之”。一次,在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,他的同事忽然發(fā)現(xiàn)一個(gè)從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的奇異現(xiàn)象:實(shí)驗(yàn)結(jié)果與常規(guī)的情況不一樣,用以往的理論也解釋不清,以致科研人員認(rèn)為是樣品配錯(cuò)了。
但伍曉林卻敏感地意識(shí)到,“錯(cuò)自有錯(cuò)的道理”,一定要搞清楚才行。
“一個(gè)小的‘不合邏輯’的細(xì)節(jié),往往蘊(yùn)藏著一個(gè)重大的創(chuàng)新和發(fā)明。理解了錯(cuò)誤,也就實(shí)現(xiàn)了超越,超越了權(quán)威,超越了前人,也超越了自己!蔽闀粤謱(duì)記者說(shuō)。
正如伍曉林所料,正是這次“意外”發(fā)現(xiàn)促成了主導(dǎo)產(chǎn)品??組分單一新型弱堿化表活劑產(chǎn)品的誕生,突破了這一被人稱(chēng)為“禁區(qū)”的項(xiàng)目。
“這實(shí)際就是超越自我的過(guò)程,超越自我就是要敢于突破禁區(qū)!彬(qū)油劑研制項(xiàng)目組組長(zhǎng)張國(guó)印對(duì)記者說(shuō)。
作為大慶油田表活劑研制的技術(shù)骨干,張國(guó)印還高興地告訴記者,大慶無(wú)堿表活劑研制已經(jīng)進(jìn)入試驗(yàn)階段。
短短幾年的時(shí)間,從表活劑國(guó)產(chǎn)化的開(kāi)工試研制到最終的工作化生產(chǎn),中間不知道凝聚了科研人員的多少心血與汗水,他們一次次的超越權(quán)威,一次次的超越前人。在三元復(fù)合驅(qū)核心技術(shù)上原來(lái)處于世界落后水平的大慶,現(xiàn)在卻成了世界的領(lǐng)跑者,這讓許多外國(guó)專(zhuān)家不愿相信。
“在重量級(jí)的SPE(世界石油工程學(xué)會(huì))年會(huì)上設(shè)立了大慶專(zhuān)場(chǎng),讓大慶的科技人員介紹表活劑研究,許多國(guó)家的專(zhuān)家都來(lái)聽(tīng)我們的報(bào)告。這著實(shí)讓我們中國(guó)人感到揚(yáng)眉吐氣。”伍曉林自豪地說(shuō)。
宜將剩勇追窮寇,超越自己,才能走向未來(lái)
三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)研發(fā)的成功,為大慶油田帶來(lái)了世界聲譽(yù),也帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)悉,“十一五”期間,三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)作為油田開(kāi)發(fā)主導(dǎo)技術(shù)全面推廣后,5年內(nèi)僅主劑一項(xiàng)就可為油田節(jié)約開(kāi)采成本30億元。
但是,超越無(wú)極限!
按照“應(yīng)用一代、研發(fā)一代、儲(chǔ)存一代”的構(gòu)想,大慶人沒(méi)有滿(mǎn)足在三元復(fù)合驅(qū)上的成功,開(kāi)始瞄準(zhǔn)“三采”技術(shù)的未來(lái),在致力于開(kāi)發(fā)三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的同時(shí),也在進(jìn)行著微生物采油技術(shù)的研發(fā)工作。
“產(chǎn)品可以買(mǎi),核心技術(shù)卻是永遠(yuǎn)也買(mǎi)不來(lái)的,如果靠大規(guī)模引進(jìn),關(guān)系到國(guó)家石油安全的三采核心技術(shù)勢(shì)必掌握在別人的手中,我們將永遠(yuǎn)受制于人!痹诖髴c采訪,記者聽(tīng)到最多的是類(lèi)似于這樣的表達(dá)。
微生物采油,是當(dāng)今世界采油技術(shù)的前沿領(lǐng)域。據(jù)悉,美國(guó)一直在進(jìn)行各種微生物采油技術(shù)的應(yīng)用,并在世紀(jì)之初制定了一套研究計(jì)劃。英國(guó)、瑞典、挪威等歐洲國(guó)家也開(kāi)始進(jìn)行研究。
美國(guó)能源部的研究顯示,微生物采油技術(shù)在油層滲透率低于50毫達(dá)西時(shí)就不適用微生物技術(shù)進(jìn)行采油。而大慶油田的油層滲透率卻低于25毫達(dá)西。
“很明顯,按照權(quán)威理論,在大慶,是不適用微生物采油技術(shù)的!蔽⑸锊捎蛯(shí)驗(yàn)室主任李蔚博士說(shuō)。
這一次,勇于超越的大慶人再一次沒(méi)有迷信權(quán)威,盲從前人。結(jié)果,也再一次證明,權(quán)威是可以超越的,前人是可以超越的。
在科研人員的共同努力下,從上世紀(jì)90年代開(kāi)始,一直到2003年,做了大量的實(shí)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上突破了該項(xiàng)技術(shù)瓶頸。近一兩年有大的突破 有可能使用生物表活劑替代化學(xué)表活劑,從而實(shí)現(xiàn)三元復(fù)合驅(qū)的弱堿化甚至無(wú)堿化。
在微生物采油實(shí)驗(yàn)室,記者見(jiàn)到了被分門(mén)別類(lèi)的瓶瓶罐罐,被分別標(biāo)記著“嗜蠟菌”、 “嗜膠菌”等標(biāo)記,仿佛進(jìn)入了一個(gè)奇妙無(wú)窮的微生物世界,而不是一個(gè)油田的研究室。
大慶人從事微生物采油,起初更多地是為了節(jié)省成本。由于弱堿化原有原料來(lái)源不足,所以他們想借助生物工程的方法生產(chǎn)出新的表活劑來(lái)進(jìn)行弱堿化。但后來(lái)的結(jié)果超出了大慶人的預(yù)料。尤其是在篩選出以原油為碳源的菌種后,更是改變了以往以糖類(lèi)、淀粉等碳水化合物為碳源的局面,大大降低了成本。
在研究過(guò)程中,他們發(fā)現(xiàn),由于微生物作用于原油后能夠代謝出有機(jī)酸,從而能夠提高大慶原油的酸值。所以將微生物技術(shù)與三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用,還可以進(jìn)一步提高采收率,能夠在原有三元復(fù)合驅(qū)的基礎(chǔ)上將采收率提高5個(gè)百分點(diǎn)。
“采收率提高5個(gè)百分點(diǎn)后,大慶油田的原油采收率將有望達(dá)到70%-75%!辈墒章识抑魅喂こ處熀钫讉フf(shuō)。
侯兆偉,一個(gè)“解決了微生物采油機(jī)理從定性化到定量化跨越的世界級(jí)難題”的年輕人。他告訴記者,過(guò)去微生物采油界一般認(rèn)為,原油經(jīng)過(guò)微生物降解后,“長(zhǎng)鏈烴生成短鏈烴”,現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn),微生物對(duì)原油的降解是一個(gè)生物氧化降解過(guò)程,這就需要只對(duì)降解過(guò)程進(jìn)行控制,從而在機(jī)理研究上實(shí)現(xiàn)了重大突破。
為防止微生物將原油降解成其它產(chǎn)物,科技人員還對(duì)微生物進(jìn)行特定功能的訓(xùn)化,讓其能夠“選擇性地只降解原油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分”。
目前,大慶已經(jīng)成功開(kāi)展了微生物吞吐和微生物驅(qū)油礦場(chǎng)試驗(yàn),基本可以做到控制微生物只降解原油中的重質(zhì)組分。
“想讓微生物吃什么,它們就吃什么。這個(gè)突破在世界也是領(lǐng)先的!蔽闀粤终f(shuō)這句話(huà)時(shí),顯得非常地興奮。
伍曉林對(duì)未來(lái)的天真設(shè)計(jì)是:用生物工程的方法,將地底下剩余30%的原油以天然氣的形式開(kāi)采出來(lái)。當(dāng)然,他也坦承,這還只是一個(gè)設(shè)想,即便實(shí)現(xiàn),也是在幾十年之后,需要許多人的努力。但是,看得出,他對(duì)未來(lái)充滿(mǎn)信心。
對(duì)于大慶的科技人員來(lái)說(shuō),他們始終相信這樣的價(jià)值觀,資源有限,科技無(wú)限!
而化有限為無(wú)限的,正是勇于“超越權(quán)威,超越前人,超越自己”的“三超”精神!
建國(guó)60周年“尋找石油回憶”征文