攻克“采油难题”在实现科技自立自强的道路上勇毅前行
编者按:陕西省科技厅2024年3月发布《陕西省人民政府关于2023年度陕西省科学技术奖励的决定》,其中,西安石油大学致密油(页岩油)开发科技创新团队的项目“致密砂岩油藏持续高效开发关键理论技术创新及应用”荣获陕西省科技进步一等奖。团队攻克了怎样的“采油难题”?未来石油开采的大趋势如何?如何将教学育人融入科研之中以实现教育的真正价值?带着这些问题,记者对该团队进行专访,让我们一起了解致密砂岩油藏高效开发技术攻关及创新的心路历程。
攻克非常规油气开发难题
有效提高油气采收率
记者在采访这支“神秘的团队”前,感觉他们应该是严肃、认真,甚至不苟言笑。然而,致密油(页岩油)开发科技创新团队用他们开朗、乐观的形象打破了记者对石油研究领域学者的传统认知。这些幽默、面带微笑的老师们,面向国家油气能源重大需求,在实验室和油田现场来回穿梭,突破了多个非常规油气开发领域的“瓶颈”技术。“太复杂了,地下多钻进1米油层尤其是非常规油层的物性特征和构造都完全不一样,该怎么采?如何在开采的过程中对油藏储层进行精细认识,揭示水驱油和气驱油后剩余油的赋存机理,将其挖潜?”以往页岩油的开发在国内开采主要靠引进国外油服企业技术,往往需要花费“天价”让国外油服企业来解决。直到近几年页岩油水平井开发开始“中国化”。
事实证明,要把国家能源安全的饭碗,牢牢端在自己手里。张荣军和团队决定尽快把致密砂岩油藏持续高效开发关键理论研究拓展到技术现场应用上。
致密砂岩油藏开发过程复杂就复杂在“牵一发而动全身”,从地质、工程到开发,环环相扣,能不能形成一套完整创新体系,就像一把“万能钥匙”在不同地质环境下,都能顺利开启开采之门?
随着我国页岩油开采规模的不断扩大,“尽快形成我国自己成套研究体系”越来越迫切。张荣军团队联合企业技术人员,不断试错摸索,十五年磨一剑,最终打磨出了一套针对致密砂岩油藏持续高效开发关键理论技术创新和应用。该研究创建了储层多尺度定量表征理论与方法,创新了孔隙空间演化和流体分布评价方法,提出了衔接油藏评价-开发-挖潜-改造-提高采收率各阶段、覆盖全生命周期的一体化技术,创新了孔隙空间演化和流体分布多尺度定量表征评价方法,提出了针对微纳米尺度孔隙原油的多种气体协同增能提高采收率新技术,推广应用后取得了显著的经济和社会效益,为致密砂岩油藏持续高效开发提供了坚实的理论支撑和技术保障。
团队研究地下储层性质、流体性质,流体与储层相互作用机理。“致密砂岩油藏必须靠施加较大流体压力使砂岩出现裂缝,再通过不同介质驱油后才能采出油。通俗的说,砂岩出现的裂缝相当于人体的毛细血管,要从砂岩的‘毛细血管’让油采出。”高辉说,
攻克油田“短板”
累计增油超149.87万吨
石油被称为工业的“血液”,是世界各国经济和社会发展的命脉。该团队多年来始终围绕提高非常规油气采收率这一核心目标开展学术研究和成果转化。“做科研要有一种‘射线’思维,只要不停止追问,思维的射线就不会折断,而其最终的指向就是科研成果的落地。”团队带头人张荣军说。
据介绍,我国非常规油气资源丰富,但是由于地质条件复杂、开采难度大,全国大部分油田的采收率还不到35%。然而,国内油气田综合采收率每提高1%,就相当于增加大庆油田产量高峰时期一年的采油量——5000万吨;采收率提高1%,难如百米成绩提高0.1秒。但是这个团队却偏要啃下这根“硬骨头”。
我国致密油气分布范围广,油气储量丰富,资源潜力巨大,是保障国家能源安全的“基石”。但是,致密油气藏地质条件复杂、物性差、孔喉细小且非均质性强,造成油气流动阻力大,必须通过压裂改造和高效驱替才能形成“有效油流”。要打造致密砂岩油藏持续高效开发关键技术体系这一大幅提高油气采收率的核心利器,亟需从理论、材料、工艺等方面集成创新,突破关键技术瓶颈。为此,团队老师经常出现在沙漠、戈壁、大山深处的石油开采现场,从实际情况出发寻求“采油之道”。就是在这样艰苦的工作环境中,经过十余年的理论研究与技术实践,始终以致密砂岩油藏持续高效开发关键理论技术创新及应用作为攻关的切入点和突破口,聚焦理论方法和技术创新,锚定目标、靶向发力,以孔-喉-缝空间精确表征作为各个环节的关键链接,形成了致密砂岩油藏多尺度定量表征、剩余油分布预测、挖潜增产改造和提高采收率一体化的先进思想和一整套行之有效的开发技术,突破了非常规油气储层常规增产方法成本高、效率低、产能低等应用瓶颈,使油井平均日产油量提高一倍以上,稳产期提高10%以上。目前,这项创新性技术成果已经在长庆、延长油田“大放异彩”,近4000口井进行了推广应用,累计增产原油149.87万吨,为致密砂岩油藏持续高效开发提供了坚实的理论支撑和技术保障,推动了致密油藏提高采收率理念和技术革新,实现了剩余油的有效开采,取得了显著的经济和社会效益。凭借这项成果,致密油(页岩油)开发科技创新团队获陕西省科技进步一等奖。
这项技术也对国内外同类油藏具有示范作用,总体达到了国际水平,部分达到国际领先水平。中国石油大学(北京)李根生院士评价:“该技术一次性投入低、回报快、技术可靠,解决了致密砂岩油藏的开发的‘卡脖子’问题。实现了大幅提高原油产量的技术突破,对国内外致密油藏开发有很好的借鉴与推动意义。”
立足立德树人
提升创新型人才综合能力
培养一大批服务国家重大战略需求的高水平创新型人才是团队每一位老师在多年的教师生涯中所始终追寻的。目前,团队老师承担了石油工程学院本科生、研究生和博士生的教学任务。他们在重视科研能力的同时也格外重视学生的品德与科研作风建设,在科学探索中“求得真学问、练就新本领”。
因材施教、做到有针对性的培养,这是团队老师们对自己的要求。在他们看来,西石大的每一个学生都是非常优秀且独一无二的,他们各有专长、各有特点,只有观察到学生的兴趣和特点因材施教,才能让每一棵“好苗子”长成根基稳固的“参天大树”。在他们的研究生、博士生里,有的学生安静内向、有的活泼开朗,团队老师会在与学生深入沟通学术兴趣的基础上,根据每个人的性格和擅长去安排课题和日常工作,鼓励学生突破“舒适区”,在更广阔的空间不断提升综合能力。
追求真理、勇攀高峰,这是党中央对新时代科学工作者的期望,也是一代又一代西石大人所始终秉承的科学精神。“做一名合格的大学教师,必须认识到教-学-研的相互促进作用,不仅要练就扎实的教学基本功,而且要把科研工作做好,掌握科技前沿的知识,结合现场实例,理顺所学内容在勘探开发一体化中的关系,并充分教授给学生,才能成为一名可以引导学科和专业创新的合格的大学教师。生逢新时代,有这样好的科研条件,我们必须孜孜不倦、努力奋斗,跑得慢就是落后。”在采访的最后,张荣军这样说道。
为国家和社会培养创新型高层次人才是团队老师的教学使命。“尽管一开始实验空间和条件有限,但是这里有最好的团队,有最好的学术支撑平台作后盾,这是每一个科研工作者梦寐以求的。”高辉说道。
采访的过程中,自信和坚守是记者对团队最深的印象。而这种源于知识积淀和踏实的科研工作的自信,以及因为理想而执着坚守的精神,恰恰是当今时代科研工作者所应具备的“正能量”。在突破“卡脖子”技术的道路上,在争取科技自立自强的奋斗中,致密油(页岩油)开发科技创新团队将不断奋勇向前。