化学驱技术水平国际领先应用规模世界首位

  [中国石化报2024-05-27]
  中国工程院院士程杰成介绍，国外自20世纪60年代开始研究化学驱油技术。美国在1964年就开展了首个聚合物驱矿场试验，20世纪80年代进行了三元复合驱、胶束/聚合物驱矿场试验，达到应用高峰，之后受油价、政策因素影响，化学驱项目逐渐减少。近几年，聚合物驱、复合驱等化学驱技术呈现快速发展趋势，加拿大、印度、阿曼聚合物驱实现工业化，提高采收率约10个百分点，复合驱、微乳液驱处于先导试验阶段。
  我国创新发展了驱油理论，自主研发并生产出多种高效驱油剂，形成了聚合物驱、复合驱、中相微乳液复合驱等主体技术。我国渗透率大于50毫达西的砂岩油田地质储量133亿吨，预测适合工业化应用的储量约100亿吨，目前已实施化学驱地质储量23.5亿吨，建成五大化学驱生产基地，产量规模居世界首位，技术水平整体国际领先。
  目前，我国化学驱技术面临着应用对象由整装砂岩向低渗透、砂砾岩、高温高盐、聚驱后等油藏拓展，油藏条件更加复杂、苛刻，现有技术不能解决分类油藏大幅度提高采收率等问题。程杰成认为，下一步攻关方向是立足上述四类拓展对象，工业化推广复合驱提质提效技术，攻关形成适合不同油藏化学驱提高采收率技术，确保化学驱原油年产量长期保持在1000万吨以上。
  中国工程院院士袁士义说，我国聚合物驱、三元复合驱等化学驱技术系列国际领先，拥有世界上最大的化学驱应用基地。针对不同应用对象及面临的新问题，我国油气企业相继研究出无碱二元复合驱技术系列，在辽河、新疆、大港、胜利等油田开展了先导试验，收到了良好效果。目前，我国正在研究以超级二元复合化学驱、中相微乳液为代表的化学驱新方法，以及苛刻油藏绿色生物化学复合驱和表面活性剂乳化调驱等新方法，并通过持续迭代升级，不断突破化学驱技术应用界限。
  “3+2”提高采收率技术
  中国石化聚焦高温、高盐、高黏等油藏特点，深化驱油机理和驱油体系研究，攻关配套关键工程工艺，不断发展完善非均相复合驱、降黏化学驱、二元复合驱等提高采收率技术。
  2023年以来，中国石化攻关“3+2”大幅度提高采收率技术，通过在化学驱过程中适时对井网进行整体调整，发挥化学驱三次采油和二次井网优化调整全程协同效应，试验区采收率提高15~20个百分点，初步形成整体采收率达到60%的配套技术。
  中国石化化学驱应用油藏条件持续拓宽，2023年产油量达到319万吨、增油151万吨。“十四五”后两年，将持续扩大非均相复合驱和“3+2”提高采收率技术应用规模，新投入地质储量1亿吨以上，年增油150万吨以上。
  超级二元复合化学驱
  针对强非均质砾岩和中低渗砂岩等油藏，我国油气企业建立了多维度乳化性能评价、三相界面吸附及油水固相互作用表征方法，明确乳化强度与孔喉匹配、油膜剥离能力是决定该类油藏化学驱实施效果的关键，研发出新一代兼具超低界面张力、乳化强度可控和高效油膜剥离的低成本驱油体系。室内试验结果表明，该驱油体系比水驱提高驱油效率25个百分点以上。目前已在新疆、大港、辽河、长庆等油田开展了先导试验，正在开展工业化扩大试验，预期提高采收率15个百分点以上，其中在新疆开展的先导试验已提高采出程度19.4个百分点。该技术有望成为复杂油藏提高采收率的主体技术。
  中国石化胜利油田研发出超高分子量高黏弹聚合物及兼具降黏附功、降原油黏度、降界面张力的多功能驱油用表面活性剂，构建了适合稠油油藏的新一代二元复合驱油体系，孤岛稠油油藏试验提高采收率27.8个百分点。
  低浓度阴非离子表面活性剂中相微乳液驱
  20世纪七八十年代，以石油磺酸盐为主剂形成中相微乳液需要表面活性剂浓度达5%以上。2000年以后，以非离子表面活性剂制备微乳液浓度仍在1%~5%。目前，使用阴非离子型表面活性剂浓度小于0.3%即可形成中相微乳液，室内试验通过调控盐度、优化配方等方法，已实现中相微乳液驱油，大幅度降低了体系成本。
  室内岩芯试验表明，中相微乳液驱可实现储层介质中原位乳化及相态智能转变，在聚合物驱采出程度59.1%的基础上，0.3%浓度表面活性剂的中相微乳液驱可再提高驱油效率34.8个百分点，最终驱油效率达93.9%。目前，正在大庆、长庆、吉林、新疆等多个油田的区块开展矿场先导试验。其中，长庆试验区块8口受效井日产油由11.6吨升至16.2吨，含水率由81.3%降至73.8%。
  该技术预期可大幅度提高采收率，是目前重点攻关试验的接替性化学驱技术。下一步将重点研制使用单一超级表面活性剂体系或高效复配体系，进一步扩大形成中相微乳液的浓度范围，以提高中相体系进入油藏的深度、增强驱油效果。
  化学表面活性剂复合驱
  利用生物表面活性剂与化学合成表面活性剂复配可以实现驱油提质增效。两种表面活性剂复配具有加大分子密度、增强界面活性的协同增效作用，创新形成了脂肽类生物表面活性剂/石油磺酸盐表面活性剂复配的驱油体系配方优化技术，大幅降低了表面活性剂成本。
  在大庆萨尔图油田开展的生物三元复配（鼠李糖脂-烷基苯磺酸盐-碱）驱油先导试验，预测可提高采收率25.8个百分点，节约化学剂总费用8.56%，初步见到良好效果。
  高温高盐表面活性剂乳化调驱
  中国石油研制出适用于高温高盐低渗油藏的多功能甜菜碱乳化调驱表面活性剂体系，利用界面调控降低界面张力、原位乳化液滴卡堵扩大微观波及、润湿性调控剥离油膜等多种机理，提高驱油效率和扩大波及体积。长庆先导试验区油藏渗透率仅0.86毫达西，日产油由17.1吨升至27.2吨，综合含水率由83.6%降至65.5%，目前正扩大试验范围。
  中国石化研制出具有耐高温、乳化增黏和强洗油性能的增黏型乳液驱油体系，室内试验表明，多轮次交替注入乳液和低张力表面活性剂可提高原油采收率15个百分点以上。该技术主要应用于特高温低渗透油藏进一步提高采收率。
  纳米智能驱油
  具有多功能超强性能的纳米驱油剂因其“尺寸足够小”，能够基本实现全油藏波及；具有“强憎水/强亲油”特性，遇水排斥、遇油亲和，具有自驱动力，可主动与油滴结合并附着在其表面，实现智能找油；具有“强乳化及分散油聚并”能力，可不断寻找新油滴完成汇聚或促使残余油乳化，捕集分散的剩余油形成油墙或富油带被驱出。
  我国油气企业围绕该思路进行了大量的探索研究，特别是研发出“纳米水”等纳米驱油剂，取得了显著进展，初步实现了部分功能。
  纳米智能驱油目标是实现剩余油基本全驱替，有望发展成为提高采收率的战略接替或颠覆性技术，有望达到极限采收率，具有非常广阔的应用前景。目前虽然取得了重要进展，但离真正实现纳米智能驱油仍有很长的距离。需要持续加大创新力度，特别是以纳米材料为基础，以化学改性为手段，期望能在同一纳米材料上尽快研制出具有“尺寸足够小、强亲油强憎水、分散油聚并”多种功能的纳米智能驱油剂，推动实现油藏智能全波及驱油。