圖為延長油田股份有限公司吳起采油廠工人正在用助劑試油。 (路曉宇 供圖)
日前從中石油傳來消息，2013年大慶油田原油產量再超4000萬噸。這是大慶油田在連續(xù)27年實現(xiàn)超過5000萬噸/年的高產之后，又連續(xù)11年實現(xiàn)穩(wěn)產超過4000萬噸/年。在這一成績的背后，大慶油田世界先進的驅油技術和油田化學品功不可沒。目前大慶油田的含水量已達95%以上，要保持原油穩(wěn)產4000萬噸/年，必須依靠高性能的油田化學品。也正是這些油田化學品的開發(fā)和應用，使“水中撈油”不再是難事，才會讓大慶這個老油田青春長駐。
采油應用必不可少
眾所周知，大慶油田的開發(fā)建設，讓我國甩掉了貧油國的帽子。在大慶油田開發(fā)建設50多年里，實現(xiàn)了從1976年至2002年原油5000萬噸/年以上持續(xù)27年穩(wěn)產，又連續(xù)11年實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產4000多萬噸/年，累計生產石油20多億噸，為國民經濟發(fā)展作出了歷史性貢獻。如今，我國原油進口依存度超過55%。而大慶油田作為我國最大的石油生產基地之一，維護國家能源戰(zhàn)略安全的責任重大。
但是，大慶油田在開發(fā)建設50年后，也面臨巨大難題。隨著油田開發(fā)的深入，油田后備資源接替不足，開發(fā)難度日益增大，儲采失衡嚴重。而且主體油田已進入高含水期開發(fā)階段，挖潛對象品質變差，穩(wěn)產措施效益下降，穩(wěn)產技術難度加大。特別是近幾年，油田進入“雙特高”階段，綜合含水超過90%，可采儲量采出程度超過80%，要實現(xiàn)原油4000萬噸持續(xù)穩(wěn)產，有三大世界性難題橫亙在大慶石油人面前：一是剩余油高度分散，油田開發(fā)相當于水中找油、水中撈油，需要有效識別和挖掘地下剩余油;二是控制產量遞減、改善開發(fā)效果;三是產能建設投資逐年加大，油氣操作成本逐年上升，要盡量少打井，靠精細水驅挖潛增產增效。
面對這些困難，大慶還要在“十二五”期間繼續(xù)保持穩(wěn)產，2020年油氣當量還要保持在4000萬噸/年以上，建設一個資源探明率最大、油田采收率最高、分階段持續(xù)穩(wěn)產、在國家能源布局中始終保持重要地位的百年油田。而要實現(xiàn)這些目標，油田化學品的創(chuàng)新和應用必不可少。
東北石油大學科研處副處長范振忠介紹說，油田化學品是指在石油、天然氣的鉆探、采輸、水質處理及提高采收率過程中所用的一類助劑,它的品種繁多,大部分屬于水溶性聚合物(如植物膠、聚丙烯酰胺及生物聚合物)和表面活性劑(石油磺酸鹽、醇基或烷基酚基聚乙氧基醚)。不僅大慶油田的開采離不開油田化學品，在油田的多個開采階段，油田化學品都已廣泛應用。
范振忠告訴記者：其一，鉆井離不開鉆井液。鉆井液主要由增黏劑、降失水劑、腐蝕抑制劑、稀釋分散劑、堵漏劑、乳化劑、頁巖控制劑等組成，在鉆井這一環(huán)節(jié)中，鉆井液的成本可達20%～50%，其中含有大量的油田化學品。其二，采油階段也要應用油田化學品。一次采油一般不需要油田化學品，但是采收率只有10%左右。二次采油中，水驅采油就需要加助劑以保證水的質量達到標準。如果水中的鈣、鎂離子很高，注水后易結垢，加助劑可以去掉鈣、鎂離子;如果水里有雜質，需要添加絮凝劑將雜質絮凝;在水處理過程中，常需用脂肪胺、咪唑啉等緩蝕劑進行處理。而三次采油就必須用到油田化學品。其三，原油集輸過程也需要油田化學品，如原油破乳劑、防蠟降凝劑、減阻劑和降黏劑等。
因此，就大慶這種已經開發(fā)建設50年的老油田而言，高性能油田化學品的應用更是不可或缺。
據(jù)了解，大慶三次采油都要使用油田化學品，表面活性劑、聚合物等應用極其廣泛。到目前為止，大慶油田開發(fā)的國產表活劑已為油田節(jié)約開采成本30多億元。此外，大慶油田的開發(fā)還實現(xiàn)了油田開發(fā)理論及技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展，逐步完善了以早期注水、分層開采、加密調整、聚合物驅和外圍低滲透油田等為主導的系列開采技術，形成了大型陸相多油層砂巖油田開發(fā)理論及配套技術。
二○一三年，南化公司三次采油助劑耐溫抗鹽型表面活性劑產量達到三千五百四十九點八噸，比上年增長百分之三十四點七，超額完成年度生產計劃。圖為公司表面活性劑產品正在準備裝車。 (歐林海 供圖)
創(chuàng)新產品不斷壯大
聚合物驅油技術和三元復合驅油技術可在水驅的基礎上進一步提高油田采收率，這也被稱為三次采油技術。在聚合物驅油開發(fā)上，大慶油田通過技術創(chuàng)新和加強管理，提高了聚驅效率，噸聚增油達到40噸以上。特別是“提高聚合物驅開發(fā)效果及經濟效益技術研究應用”開展一年來，為油田創(chuàng)造了巨大的經濟效益。近年來，大慶油田不斷深化聚驅提效技術，三次采油呈現(xiàn)良好開發(fā)態(tài)勢，年產油量穩(wěn)步增長，2013年達到1384萬噸，比2012年增加17萬噸。
而三元復合驅技術作為未來穩(wěn)產的儲備技術，關鍵技術攻關也是捷報頻傳。三元復合驅的“三元”指的是：堿、表面活性劑和聚合物。據(jù)大慶油田勘探開發(fā)研究院采收率研究二室高級工程師王海峰介紹，大慶油田勘探開發(fā)研究院總工程師伍曉林率領團隊經過一年多的研制，將強堿表面活性劑進用于工業(yè)礦場試驗，總體性能與國外同類產品相當，強堿三元復合驅提高采收率達20個百分點以上，填補了國內產品空白，使得表面活性劑實現(xiàn)了國產化。二類油層首個強堿工業(yè)區(qū)塊已于2012年6月份開始啟動，北二西二類油層弱堿三元復合驅工業(yè)性礦場試驗中心井區(qū)階段提高采收率25個百分點以上。目前，三元復合驅配套工藝趨于成熟，管理規(guī)范和技術標準體系基本構建，為2014年實現(xiàn)工業(yè)化推廣做好了準備。
王海峰表示，近期大慶油田三元復合驅技術接連獲重大突破。自研制出強堿表面活性劑以來，2002年，伍曉林團隊又初步研制出弱堿表面活性劑，在大慶采油三廠開展了礦場試驗;2010年又研制出無堿表面活性劑，目前還在進一步研究。如果無堿表面活性劑研究成功，可提高采收率16%～18%。截至目前，大慶油田的三元復合驅累計石油產量900多萬噸，連續(xù)5年每年產油超過100萬噸。
大慶煉化公司也一直致力于油田化學品的研發(fā)和生產。作為世界級油田化學品生產基地，大慶煉化在1995年就全面建成了聚合物生產裝置，2010年進行擴能改造，聚丙烯酰胺年生產能力達到16萬噸，產品品種也增至10個品種19個牌號。
2011年，大慶煉化自行研發(fā)的驅油用功能化高分子表面活性劑在聚合物二廠聚合一車間進行工業(yè)化試驗成功，通過2條抗鹽生產線進行產品生產方案升級技術改造。目前，2條生產線的產品品種可根據(jù)市場需求隨意進行切換，可以生產均聚中、高、超高相對分子質量的陰離子型、復合離子型、抗鹽等十幾種型號的系列化、差別化聚丙烯酰胺產品。聚丙烯酰胺生產線的產品品種由單一向多元化發(fā)展，大大提升了公司對國產化裝置的駕馭能力。
不僅是國有大型企業(yè)，民營企業(yè)也在油田化學品上積極進行探索，并不斷研制新的油田化學品，助力大慶油田原油穩(wěn)產。華龍祥化工有限公司總經理李宣京介紹說，公司長期進行油田助劑、水處理劑的研發(fā)，后來又研制并生產破乳劑、聚驅殺菌劑、二元復合驅用的表面活性劑、弱堿活性劑等，其中無堿表面活性劑具有較大的市場空間。此外，大慶久隆精細化工有限公司在油田化學品開發(fā)上也有突出成果，擁有先進的生物表面活性劑發(fā)酵生產線、常規(guī)油田助劑生產線及完善的質量檢測中心。像這樣的精細化工企業(yè)，在大慶高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)精細化工園區(qū)就有數(shù)十家。民營企業(yè)在油田化學品領域不斷發(fā)展壯大，在保證油田穩(wěn)產中發(fā)揮了重要作用。
保穩(wěn)產須破解難題
記者在采訪中了解到，雖然目前大慶油田持續(xù)穩(wěn)產4000萬噸/年，但是隨著油田的繼續(xù)開采，資源的不斷枯竭，大慶在油田勘探開發(fā)方面還存在一定的困難，在油田化學品開發(fā)、回收方面，還有多個方面亟待創(chuàng)新。
一是鉆井方面。隨著水平井、大位移井的普遍應用及鉆井深度的增加，對鉆井液的性能要求越來越高，同時由于國家對節(jié)能減排越來越重視，油田勘探開發(fā)的環(huán)保問題日益凸顯。在陸地上勘探開發(fā)時，環(huán)保型鉆井液成本比較高，因此即要考慮環(huán)保又要考慮鉆井成本;在海洋上勘探開發(fā)時，更不能隨便排放，因此海洋鉆井一般要選擇環(huán)境友好、可生物降解的合成基鉆井液。
二是采油方面。目前大慶油田主要靠水驅及聚合物驅提高原油采收率，常用的聚合物為聚丙烯酰胺及其衍生物，靠提高注入水的黏度驅油，已經大規(guī)模的進入礦場應用階段。三元復合驅在大慶基礎狀況好的油田得到了一定的推廣應用，但大部分還是集中在室內研究階段，礦場上大規(guī)模應用較少，主要原因是合成的表面活性劑成本相對較高，應合成新的、多功能的、廉價的表面活性劑。
三是集輸方面。隨著聚驅、三元驅的推廣，對油田采出液的處理難度增加，脫出水中含有大量的聚合物和表面活性劑，常用的水處理方法很難達到油田污水回注的標準。同時，根據(jù)國家能源戰(zhàn)略的需求，原油的長距離集輸越來越多，需要進一步降低集輸原油的黏度和凝固點，達到低能耗、長距離輸送的目的。
四是新的表面活性劑開發(fā)方面。目前的強堿表面活性劑和弱堿表面活性劑在一類油層和二類油層中已經應用，但是在三類油層研究中，由于滲透率低，黏土礦物含量高，導致活性劑在驅油過程中損耗較大，要想研制出高效、成本適宜的三類油層的表面活性劑比較難。
業(yè)內專家告訴記者，要保持油田持續(xù)高產穩(wěn)產，必須加快技術創(chuàng)新步伐，尤其是大幅度提高采收率技術的攻關。這對油田化學品的性能提出了更高的要求，如耐溫、抗鹽、抗堿等。高效廉價、綠色環(huán)保的油田化學品將為油田帶來更大的經濟效益，已成為油田化學品發(fā)展的必然趨勢。因此，如何開發(fā)高效能、低成本、綠色環(huán)保的油田化學品已成為產業(yè)發(fā)展的主要方向。
王海峰認為，油田化學品的發(fā)展，首先要在新理論、新方法和新材料上不斷創(chuàng)新。如化學增產增注(含提高采收率)的新理論、新方法和新材料的研究;稠油、超稠油降黏的新理論、新方法和新材料的研究;油水低溫、快速分離的新理論、新方法和新材料的研究;確保油區(qū)環(huán)境安全的新理論、新方法和新材料的研究等。其次，在油田化學儲備技術領域加強研究。具體包括三次采油后的提高采收率技術;超低溫(低于30℃)、超高溫(高于180℃)油藏的化學開采方法;超稠油、瀝青砂化學開采技術，天然氣水合物的化學開采技術等。
范振忠認為，油田化學品的發(fā)展的重點還是在理論研究領域。“要在理論上有所突破，沒有理論上的突破，不管怎么創(chuàng)新都屬于改良，要在新的理論基礎上研究新型油田化學品。”他認為，在鉆井液方面，重點要研究適合深井的鉆井液，還要考慮產品環(huán)保性問題;在采油方面，要研制高效率驅油劑，增加水的黏度，降低表現(xiàn)活性劑張力或是合成新的表現(xiàn)活性劑;在集輸方面，要研制高效分離劑，高效處理劑等。
圖為大慶油田勘探開發(fā)研究院采收率研究二室科技人員正在進行三元復合驅表面活性劑配方研究。 (本報記者 趙鳳莉 攝)
