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四代“碳”路人,接力“搬”油藏
2022年10月14日•新闻资讯

     从40后到90后,胜利油田四代“碳”路人先后攻关二氧化碳捕集、二氧化碳混相驱油、二氧化碳封存等关键理论技术,最终把变幻莫测的地下油藏“搬”到大家眼前。

    从室内研究到现场先导试验,从一个井组到百万吨级规模化应用,胜利油田走出了一条有别于国外、独具特色的CCUS研发应用之路。

    曹银盛→李向良→李雪松→郑文宽

    从黑夜中摸索到走在大路上

    1965年,曹银盛从西南石油学院毕业后来到923厂(胜利油田前身)地质所实验组工作。

    曹银盛没有想到,也没有想过,自己会成为胜利油田二氧化碳驱油研究第一人。

    1967年,胜利油田滨南油区的油井发现二氧化碳,基于当时国外已经有二氧化碳驱油的理论实践,曹银盛受命开始国内二氧化碳驱油的研究。这一年,第二代二氧化碳驱油科研人员李向良刚1岁。

    曹银盛回忆,由于国内外油藏差异,加上技术和资料的封锁,手头的资料少之又少,没有经验可以借鉴,只能“在黑夜中摸索”。曹银盛和实验组的同事确定了以地层为对象、以原油为目标的研究思路,利用单井进行二氧化碳吞吐试验。

    30年后,李向良和曹银盛相遇。1997年,原胜利油田地质院成立气驱研究室,李向良等3人成为曹银盛的徒弟,4个人开始了二氧化碳驱油室内基础研究。这一年,第三代二氧化碳驱油科研人员李雪松大学刚毕业。

    在曹银盛的指导下,他们边查阅资料,边筹建实验室。当时,面对胜利油田10多亿吨低渗透储量“水注不进去、油采不出来”的现状,李向良把研究对象瞄准了采收率仅有8%的低渗透油藏,利用二氧化碳比原油分子小的特点进行驱油。

    1998年,实验室人员自行设计两米长岩芯物理模拟装置,成为实验室的核心设备,探索关于影响驱油效果各种因素的规律认识。

    2001年,曹银盛退休,李雪松进入气驱实验室,和师傅李向良一起完成长岩芯物理模拟装置的调试工作。从之前的二氧化碳驱油,以提高采收率为主,到CCUS的二氧化碳利用和封存并举,李雪松的研究重点转向了二氧化碳封存的防窜技术研究。

    2019年,李雪松迎来了他的博士后徒弟——郑文宽,二氧化碳驱油理论研究有了第四代传人。物理模拟从一维向二维、三维拓展,让物理模型和实际油藏吻合,让物理实验过程和实际油藏开发过程相似,实现了“通过实验观察油藏、通过实验指导开发、通过实验预测效果”。

    曹银盛→李向良→李雪松→郑文宽

    从打开一扇窗到推开一道门

    从无到有、从小到大、由浅及深,既是曹银盛等四代人的持续创新,也是胜利油田的二氧化碳驱油之路。这条路进而在国内开CCUS先河。

    曹银盛研究的二氧化碳吞吐是以单井为对象的提高采收率方法:把二氧化碳注入油井附近地层,通过溶解、膨胀、降黏、萃取,同时提升地层渗透率,从而提高产量。

    通过物理评价和单井试验,确定油井筛选标准,并找到了影响二氧化碳混相的原油物性、压力、温度三大因素,为后期理论研究奠定了基础。

    2001年底,长岩芯物理模拟装置终于调试完成,可以反映二氧化碳驱油的真正效果。“最高兴的事就是理论认识不断突破,得到新的认识规律,为二氧化碳驱油走向现场打开了一扇窗。”李向良说。

    2003年,胜利油田决定现场推广应用二氧化碳混相驱油,李向良主持设计了樊124区块的方案设计。2008年初,胜利油田在高89-1区块进行二氧化碳驱油先导试验,证明了二氧化碳驱油是低渗透油藏效益开发的最佳途径。

    随后,勘探开发研究院在樊142区块的一个井组进行了长达5年的二氧化碳混相驱油试验并获得成功,为CCUS发展奠定了基础。

    从2001年进入气驱实验室,李向良的徒弟李雪松这20多年来一直在与“气”打交道。随着油田二氧化碳驱油现场应用和CCUS的发展,李雪松的研究重点转向了二氧化碳封存的防窜技术研究。

    彼时,二氧化碳的泡沫稳定性只能维持10分钟,如何延长泡沫的维持时间成为李雪松的重点攻关方向。“就好比把洗衣粉加到水中,泡沫维持时间越长,防窜效果越好。”

    十年磨一“泡”。泡沫稳定性增加1分钟都是件难事,李雪松不断试验、不停摸索、不惧失败。从10分钟到半小时再到1个小时,二氧化碳泡沫维持时间被不断刷新。十几年来,李雪松研制出了多种防窜剂、降混剂、泡沫剂和凝胶,一次封存率能达到70%。

    从事气驱研究三年来,李雪松的学生郑文宽对之前所有的实验数据进行梳理、分析,发现油田用来模拟二氧化碳流动的实验方法不能直观研究二氧化碳的流动规律。

    通过不断试验,郑文宽和同事建立了径向流物理模拟装置和可旋转二维宏观物理模拟装置,可以在模型内布置不同的井网,研究二氧化碳和原油的多向立体流动及波及规律。

    曹银盛→李向良→李雪松→郑文宽

    从点亮过去到照亮未来

    四代人,一条心,一条路。

    这条路上,变的是,路越来越宽;不变的是,他们共同的执着追求和精神传承。

    面对一片空白,曹银盛自己动手,每一个零件都是自行设计、自己加工,从办公室到加工厂,从加工厂到试验井。“没有后退之路,必须要千方百计想办法把理论搞出来,就是发扬铁人精神,没有条件创造条件也要上。”他最着急的是解决矛盾问题的办法还不够多。

    长岩芯物理模拟装置从设计到开发应用,足足用了3年时间。李向良回忆说,每试验一次需要半个月时间,每一次只要出现任何问题,都得从头开始。

    摇泵,13圈一毫升,进泵退泵至少需要30毫升,这意味着要连续摇泵780圈。“结束时,胳膊都抬不起来。”李雪松回忆起刚加入气驱实验室时的工作场景。

    尽管前行的道路充满曲折,但是在李雪松看来,自己是幸运的,“赶上了气驱的春天,打开了CCUS的大门”。

    现在,李雪松又开始进行前瞻性研究,为CCUS产业大力发展做好技术储备。“既要解决当下的问题,还要想到未来可能出现的问题加以解决,让CCUS技术行稳致远”。

    郑文宽读博时的专业是裂缝油藏开发,跟二氧化碳并不搭边,但他主动要求进入气驱研究室。“双碳战略一下子让气驱研究火了,未来大有用武之地”。郑文宽认为自己“沐浴在气驱的春风里,走在CCUS发展的康庄大道上”。

    行走在前辈们铺好的二氧化碳之路上,感到幸运的同时,郑文宽从未放缓自己的脚步,“目前我们正在研发攻关三维物理模拟装置,最终实现二氧化碳驱油实验从一维到二维最终再到三维的发展”。

    齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目投运前夕,四代人再次相聚在曹银盛家中,忆往昔、展未来,有欢声、有泪花。长幼年龄相差半个世纪的四代人,眼里都放着光,那种照亮未来的光。

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