一间堆满瓶瓶罐罐的实验室,一瓶看似普通的白色粉末,一场关乎老油田“生命力”的实验……十余年来,中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院首席专家、齐鲁最美职工姜祖明扎根石油科研一线,瞄准高温、高盐、高黏油藏高效开发这个世界级难题,以初心赴使命,以创新破壁垒,用一项项突破性技术,一次次挑战复杂油藏采收率极限,用智慧与汗水唤醒地下沉睡的亿吨级原油资源,为不断突破化学驱开发禁区,端牢能源饭碗贡献科技力量。
突破60%
2008年,还在攻读硕士的姜祖明接到一项关乎油田发展的重要课题——研发一款既能堵水又能驱油的新型驱油剂。
彼时,历经多年开采的胜利油田地下油藏早已布满大孔道,采出液含水率攀升至98%以上,含油量持续下降,石油平均采收率只有30%。怎样在如此苛刻的油藏条件下大幅度提高采收率是一个世界级难题,也是姜祖明科研路上的首个目标。
“一粒种子,只有扎根沃土才能茁壮成长;一名石油工作者,只有把个人成长融入保障国家能源安全的实际行动中,人生才更有价值。”从接触课题的那一刻起,姜祖明便与石油科研结下不解之缘。
能不能创造一种物质可自动堵住大孔道,同时在一定压力下变形运移,达到驱油的效果?
姜祖明沉下心查阅海量资料,水凝胶的支链分子结构让他停下了翻页的手——“支链的作用就像是长出来的小爪子,在压力作用下一边随着颗粒运移,一边刮岩石缝隙里的油。”姜祖明说。
历经两年鏖战,一款30克的达标产品在实验室里应运而生。这种驱油剂白色、无味、无毒,具有遇水溶胀、较强黏弹性的特征。
2013年,博士毕业的姜祖明毅然选择加入胜利油田博士后工作站。在了解了油田分布与油藏大小等基本情况后,姜祖明意识到实验室成功只是第一步,工业化生产才是真正的难关。
起初的几次吨级放大实验都不尽如人意。“实验室里用的剂量很小,比如引发剂,用量只有毫克级别。而到了工厂里,用量是千克级别。从实验室到工厂,反应产生的热量、热的传递速度等变化,不是所用剂量乘以一个倍数那么简单,复杂程度呈几何倍数增加。”姜祖明介绍说。
姜祖明带领团队成员进行“头脑风暴”,一次次分析失败原因,逐步勾画了一种全新的分子结构。姜祖明白天去工厂负责聚合反应,晚上回实验室进行性能评价,持续改进配方。经过反复论证,他们期待的一幕终于出现了:样品遇水溶胀,封堵住了孔道;随着持续注入,它开始变形,随后顺利通过孔道,这标志着一种全新的驱油剂——黏粘性颗粒驱油剂,成功诞生了!
这项技术在孤岛采油厂聚合驱驱后油藏开展的先导试验中,采收率提高8.5个百分点,达到63.6%,一举突破“60%”这一行业内曾经默认的石油采收率极限,平均采收率较之前翻了一番,填补了国内外聚驱后油藏大幅度提高采收率的技术空白。目前,该技术已实现工业化推广,助力特高含水后期老油田经济有效期延长10年。
姜祖明介绍说:“延长十年,打个比方,如果我们这个技术应用的规模是1亿吨,那么十年它将多增加500万吨以上的石油产量。”
跨越80℃
“高温高盐油藏,被视为化学驱开发的禁区,越往地下深处探索,温度也随之升高,每升高1℃,驱油剂研发难度就指数级增加,聚合物的驱油效果也会减弱。”姜祖明介绍道。
胜利油田在温度超过80℃、矿化度超过30000毫克/升的高温高盐油藏中,还有近7亿吨储量亟待开发。如果能够攻克这一难题,将为油田找到一个现实的增产阵地,让能源“粮仓”更丰厚。
“如今我们的化学驱技术经历了聚合物驱、二元复合驱、非均相复合驱的迭代升级,领跑世界,哪有什么禁区不能突破呢?”姜祖明主动扛起重任。
为突破技术瓶颈,姜祖明和团队整天“泡”在实验室里,日复一日进行着同样的步骤,合成—评价,再合成—再评价……虽然做了近万次的合成实验,但制备的样品没有一个能够达到预期效果。
那段时间,姜祖明连走路吃饭都在琢磨这件事。一次偶然,他看到一块小石头掉在墙角的蜘蛛网上,打断了几根蛛丝,但蛛网还是一个整体。他顿时眼前一亮,如果把驱油剂的交联网络做得像蜘蛛网一样致密均匀,那么驱油剂的强度是不是就会提高很多?耐温抗盐能力是不是也会随之增强?
受此启发,他抓紧实验,把驱油剂的疏松结构优化设计成复杂致密网络。通过反复合成和评价,2023年底终于研发出耐温达85℃的黏弹性颗粒驱油剂,拓宽了油藏适用温度上限,目前已在胜采、东辛等采油厂应用,可释放超1亿吨化学驱资源,相当于找到了一个大油田。
勾勒2035
十余载砥砺前行,姜祖明把挑战采收率极限作为价值追求,主持或参加重大科研项目20多项,获得中国专利金奖和中国专利优秀奖各1项,授权国内外发明专利20件,在国内外高水平学术期刊发表科研论文40篇,荣获中央企业优秀青年科技人才、中国石化十大杰出青年、泰山产业领军人才、山东省劳动模范、山东青年五四奖章等称号。
“山头攻下了一座还有另一座,科研创新永无止境。”在姜祖明看来,85℃只是一个新的起点。他和团队已经制定了到2035年的详细发展规划,目标是攻克温度达120℃、矿化度达10万毫克每升的特高温高盐油藏,将化学驱应用边界不断拓展,最终实现70%的采收率目标。
“石油能源建设对我们国家意义重大,作为新时代青年,我将继承老一辈胜利石油人的优良传统,迎难而上,刻苦攻关。我们团队有个目标,就是到2035年,把化学驱应用的边界从最初的60℃提到120℃,形成高温高盐油藏化学驱大幅度提高采收率技术系列,继续保持胜利油田化学技术驱在国内乃至世界的领跑地位,为端牢能源饭碗、保障国家能源安全贡献力量!”展望化学驱未来,姜祖明信心满满。 (刘娜汝)
省总工会融媒体中心供稿