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“原来与国外合作做聚合物驱、复合驱,按他们的思路好多东西都做不了。比如聚合驱,他们说50mD以下不能用,可我们恰恰在这里有突破,在低渗领域就可以用。法国石油研究院的人说,低酸值原油中活性组分少,不能用于加碱的化学驱,按他们的理论高酸值原油才适合三元复合体系驱油,大庆原油酸值低,恰恰我们现在主要用的就是这个。这都不是国外的思路,是我国自己的创新。”提起中国自己的技术,侯吉瑞话里洋溢着自豪。
“八五”开始冲破国外限制,“九五”技术走向成熟,“十五”CO2气驱走向矿场,“十一五”探索化学驱新技术和技术复合应用,“十二五”向低渗、非常规转变,“十三五”跳出原有框架进行新尝试,随着我国提高采收率研究的深入和攻关重点转变,侯吉瑞自己的研究方向一直没变,但研究领域却在不断拓展。1991年至今,一直从事提高采收率与油田化学科研与教学工作的他,研究领域涉及化学驱理论与技术、CO2驱理论与封窜技术、调剖化学理论与技术等。
锁定方向,执着耕耘,多年的坚持换来的是丰硕的成果。
在化学驱理论和技术方面,侯吉瑞及其团队开展持续项目攻关,发明了化学驱低效循环精准快速识别技术、控制化学驱低效循环的新型调堵剂及化学驱低效循环精细控制关键技术,攻克了精准识别、靶向调堵、高效控制3个关键技术瓶颈,初步解决了化学驱低效循环这一难题。技术整体已在大庆、辽河等油田应用3年以上,采收率比已有化学驱技术平均多提高4个百分点以上;近3年,多增油313万吨,新增利润43亿元。该技术可推广到我国国内和海外权属250亿吨地质储量原油的开发,预计可增加可采储量10亿吨。该成果“化学驱低效循环识别与控制关键技术”荣获2019年度中国石油和化学工业联合会技术发明奖一等奖,并结合团队的其他攻关成果,获得国家技术发明奖二等奖。
在CO2驱方面,针对CO2注入地层后改变油藏流体物性、多孔介质渗透性、润湿性及油水相渗特征的问题,以及CO2-EOR油藏适应性评价、试验区筛选及注气油藏工程方案等影响CO2提高采收率效果的问题,侯吉瑞带领团队系统开展了相关基础研究,为延长油田CO2提高采收率现场试验示范区提高原油采收率8%以上提供了理论和技术支持。
侯吉瑞介绍:“提高采收率理论与技术是经过大量理论与实验研究后,在矿场实践过程中不断完善和发展的。由于常规砂岩油藏不仅存在层状非均质性,而且层内的孔隙尺度也大小不一,在化学驱油过程中,化学剂会沿高渗层或优势通道窜逸,导致矿场应用具有很大风险,于是我们开发了消除粘弹效应影响的新型调堵剂体系,发展了相关理论与技术。对于低渗透油田,存在注水困难或注水沿裂缝通道窜流的问题,我们开发了新型防膨剂以提高注水能力,并开展了注CO2驱油理论与技术研究。由于CO2更容易窜逸,特别是对于天然裂缝发育的低渗、特低渗透油藏,致使驱油效果不理想,所以就需要研发抑制气窜的技术。气的封窜和水的调堵因应用对象不同,机理存在差异,采用的化学配方不同,根据现场实际油藏条件我们会研究具体更适合采用哪种方法,所以在封窜和调堵上我们也投入了很多精力。”
在缝洞型油藏注气封窜方面,侯吉瑞带领团队发明了抗高温高盐的凝胶泡沫抑制气窜技术。凝胶泡沫是一种针对塔河缝洞型油藏注气窜逸开发的超稳定泡沫体系。缝洞型油藏完全不同于常规砂岩油藏,其有效储集空间溶洞、溶孔及裂缝的尺度差异大,大到米量级溶洞、小到毫米量级的缝,油藏不具备泡沫在砂岩油藏多孔介质中通过剪切再生的发泡方式和运移条件,且高温高盐高压的苛刻油藏条件更增加了研究难度。为此,他们的研究重点确定为超稳泡沫体系配方及地面高压发泡注入工艺。经过大量实验及与矿场密切结合,团队终于攻克难关,研制出超稳定微分散凝胶泡沫体系。该体系分散气泡尺寸小,平均直径为50μm左右,分布均匀;液膜厚,气泡不易聚并;液膜弹性高,具有自修复功能;同时具有良好的堆积能力,堆积尺度可达“米”级,能实现裂缝、溶孔、溶洞中运移、调驱,且能够在120℃、24×104ppm矿化度及50%含油的条件下稳定存在1年以上,具有长期的热稳定性和有效抑制大缝洞中气窜的能力。针对超深缝洞型油藏地下不具备再生发泡条件的瓶颈问题,团队自主研制了地面高压发泡装置和注入工艺设备,为微分散凝胶泡沫体系的矿场应用提供了技术条件。此项技术作为“十三五”重大专项成果,首次在中石化西北局缝洞型碳酸盐岩油藏超5000米深井抑制氮气窜逸工程中应用并获得了成功。
在调堵方面,通过不断摸索,侯吉瑞团队研发出了具有纯粘流体性质的改性淀粉胶深部调堵技术。侯吉瑞介绍,改性淀粉胶是耐高温、抗高盐的高强度调剖堵水剂,能够满足140℃高温以及24×104ppm矿化度的苛刻油藏条件,具有良好的耐酸(pH≥1)、耐碱(pH≥10)、抗油污性和长期热稳定性,同时抗剪切抗冲刷能力强,能够满足油藏深部调堵的需求。淀粉凝胶成胶前粘度低,注入性好,成胶时间和强度可控,成胶后强度最高可达I级,同时在不同水质条件、含油条件下均可成胶,可直接使用油田污水配液。成胶后稳定性好,具有优良的锁水性能,在常规油藏条件(60℃、20MPa)可稳定存在30个月以上,在高温高压油藏条件(140℃、60MPa)条件下能够稳定存在6个月以上。与粘弹性流体的聚丙烯酰胺溶液不同,淀粉胶成胶前,胶液为纯粘性流體,在多孔介质中能够保持完整段塞推进,最终形成整体段塞式封堵。因施工工艺简单,不需要更换管柱,工程成本低,该技术已在西北油田、吉林油田、河南油田、冀东油田、华北油田等成功推广应用。
跳出原有框架 进行全新探索
随着老油田开采程度不断加深,新增储量品质逐渐变差,老油田储采比逐年降低,后备资源不足现象突出。低品质、低动用储量油藏具有储层物性差、构造复杂、单井产量低的特点;已动用储量油藏的地层能量不足,油井含水高。普通的化学驱油体系应用已经举步维艰,提高采收率面临着前所未有的挑战,侯吉瑞带领团队又跳出原有框架进行了全新的探索。 “纳米智能驱油技术-2D智能纳米黑卡”就是侯吉瑞团队完成的一项最新学术研究成果。他介绍,2D智能纳米黑卡是具有国际领先水平的高科技二维纳米材料,其微观形态近似于“黑色卡片”,平均尺寸为60nm×80nm×1.2nm。不同于球状纳米材料与油水界面的“点—面”接触,黑卡的片状特征与油水界面形成“面—面”接触,极大地增强了界面作用,0.005wt%的超低使用浓度就能发挥智能找油、渗透到岩石孔隙剥离油膜、降黏、聚并油墙等多重功能,其驱油机理与目前应用的化学驱技术完全不同,依靠楔形渗透压“铲油”,该技术将油滴、油膜“连根拔起”,再通过高效乳化降粘携带自调驱,使注入井周边的关联采油井同时受效,降水增油。黑卡尺寸小,可顺利穿过多孔介质,追随油水界面运移,几乎不在岩石表面吸附,吸附/滞留量仅为常规活性剂的1/100。此项技术对油藏具有广泛的适应性,适合于气测渗透率1mD?5000mD的油藏,耐高温、高盐,在砂岩、缝洞型碳酸盐岩油藏都有极好的驱油效果,在低孔低渗稀油油藏、常规稠油油藏中具有极大的应用潜力。
学生经常问侯吉瑞:“前沿是什么?”他会这样回答:“化学驱我们国家已做到低渗,针对二、三类储层有对应的技术,全世界去查,没有其他国家能做到,这就是前沿;纳米技术,走到矿场试验成功这一步只有我们国家,這就是前沿;系列的CO2封窜技术,国际各大石油公司也没有,这就是前沿。”年轻人的激情需要引导,知道了自己在什么位置,他们的干劲就被调动起来了。对于侯吉瑞,也同样,因为目标明确,所以干劲十足。
随着我国低渗、特低渗油藏产量逐年增长,开发和利用好低渗透油藏,进一步提高其采收率,已成为我国国民经济持续发展的重要基础保障。而侯吉瑞未来的工作,就是针对典型低渗油/致密砂岩油藏特点和开发技术难点,基于“十一五”、“十二五”和“十三五”的研究成果,研发改善水驱、化学驱和气驱效果的提高采收率新技术,研发致密油藏开采新方法。他希望,这些工作能为矿场提高采收率提供更多的理论参考和技术支持。
转换思维,大胆创新,侯吉瑞相信,思想不枯竭,油气就不会枯竭。
“八五”开始冲破国外限制,“九五”技术走向成熟,“十五”CO2气驱走向矿场,“十一五”探索化学驱新技术和技术复合应用,“十二五”向低渗、非常规转变,“十三五”跳出原有框架进行新尝试,随着我国提高采收率研究的深入和攻关重点转变,侯吉瑞自己的研究方向一直没变,但研究领域却在不断拓展。1991年至今,一直从事提高采收率与油田化学科研与教学工作的他,研究领域涉及化学驱理论与技术、CO2驱理论与封窜技术、调剖化学理论与技术等。
锁定方向,执着耕耘,多年的坚持换来的是丰硕的成果。
在化学驱理论和技术方面,侯吉瑞及其团队开展持续项目攻关,发明了化学驱低效循环精准快速识别技术、控制化学驱低效循环的新型调堵剂及化学驱低效循环精细控制关键技术,攻克了精准识别、靶向调堵、高效控制3个关键技术瓶颈,初步解决了化学驱低效循环这一难题。技术整体已在大庆、辽河等油田应用3年以上,采收率比已有化学驱技术平均多提高4个百分点以上;近3年,多增油313万吨,新增利润43亿元。该技术可推广到我国国内和海外权属250亿吨地质储量原油的开发,预计可增加可采储量10亿吨。该成果“化学驱低效循环识别与控制关键技术”荣获2019年度中国石油和化学工业联合会技术发明奖一等奖,并结合团队的其他攻关成果,获得国家技术发明奖二等奖。
在CO2驱方面,针对CO2注入地层后改变油藏流体物性、多孔介质渗透性、润湿性及油水相渗特征的问题,以及CO2-EOR油藏适应性评价、试验区筛选及注气油藏工程方案等影响CO2提高采收率效果的问题,侯吉瑞带领团队系统开展了相关基础研究,为延长油田CO2提高采收率现场试验示范区提高原油采收率8%以上提供了理论和技术支持。
侯吉瑞介绍:“提高采收率理论与技术是经过大量理论与实验研究后,在矿场实践过程中不断完善和发展的。由于常规砂岩油藏不仅存在层状非均质性,而且层内的孔隙尺度也大小不一,在化学驱油过程中,化学剂会沿高渗层或优势通道窜逸,导致矿场应用具有很大风险,于是我们开发了消除粘弹效应影响的新型调堵剂体系,发展了相关理论与技术。对于低渗透油田,存在注水困难或注水沿裂缝通道窜流的问题,我们开发了新型防膨剂以提高注水能力,并开展了注CO2驱油理论与技术研究。由于CO2更容易窜逸,特别是对于天然裂缝发育的低渗、特低渗透油藏,致使驱油效果不理想,所以就需要研发抑制气窜的技术。气的封窜和水的调堵因应用对象不同,机理存在差异,采用的化学配方不同,根据现场实际油藏条件我们会研究具体更适合采用哪种方法,所以在封窜和调堵上我们也投入了很多精力。”
在缝洞型油藏注气封窜方面,侯吉瑞带领团队发明了抗高温高盐的凝胶泡沫抑制气窜技术。凝胶泡沫是一种针对塔河缝洞型油藏注气窜逸开发的超稳定泡沫体系。缝洞型油藏完全不同于常规砂岩油藏,其有效储集空间溶洞、溶孔及裂缝的尺度差异大,大到米量级溶洞、小到毫米量级的缝,油藏不具备泡沫在砂岩油藏多孔介质中通过剪切再生的发泡方式和运移条件,且高温高盐高压的苛刻油藏条件更增加了研究难度。为此,他们的研究重点确定为超稳泡沫体系配方及地面高压发泡注入工艺。经过大量实验及与矿场密切结合,团队终于攻克难关,研制出超稳定微分散凝胶泡沫体系。该体系分散气泡尺寸小,平均直径为50μm左右,分布均匀;液膜厚,气泡不易聚并;液膜弹性高,具有自修复功能;同时具有良好的堆积能力,堆积尺度可达“米”级,能实现裂缝、溶孔、溶洞中运移、调驱,且能够在120℃、24×104ppm矿化度及50%含油的条件下稳定存在1年以上,具有长期的热稳定性和有效抑制大缝洞中气窜的能力。针对超深缝洞型油藏地下不具备再生发泡条件的瓶颈问题,团队自主研制了地面高压发泡装置和注入工艺设备,为微分散凝胶泡沫体系的矿场应用提供了技术条件。此项技术作为“十三五”重大专项成果,首次在中石化西北局缝洞型碳酸盐岩油藏超5000米深井抑制氮气窜逸工程中应用并获得了成功。
在调堵方面,通过不断摸索,侯吉瑞团队研发出了具有纯粘流体性质的改性淀粉胶深部调堵技术。侯吉瑞介绍,改性淀粉胶是耐高温、抗高盐的高强度调剖堵水剂,能够满足140℃高温以及24×104ppm矿化度的苛刻油藏条件,具有良好的耐酸(pH≥1)、耐碱(pH≥10)、抗油污性和长期热稳定性,同时抗剪切抗冲刷能力强,能够满足油藏深部调堵的需求。淀粉凝胶成胶前粘度低,注入性好,成胶时间和强度可控,成胶后强度最高可达I级,同时在不同水质条件、含油条件下均可成胶,可直接使用油田污水配液。成胶后稳定性好,具有优良的锁水性能,在常规油藏条件(60℃、20MPa)可稳定存在30个月以上,在高温高压油藏条件(140℃、60MPa)条件下能够稳定存在6个月以上。与粘弹性流体的聚丙烯酰胺溶液不同,淀粉胶成胶前,胶液为纯粘性流體,在多孔介质中能够保持完整段塞推进,最终形成整体段塞式封堵。因施工工艺简单,不需要更换管柱,工程成本低,该技术已在西北油田、吉林油田、河南油田、冀东油田、华北油田等成功推广应用。
跳出原有框架 进行全新探索
随着老油田开采程度不断加深,新增储量品质逐渐变差,老油田储采比逐年降低,后备资源不足现象突出。低品质、低动用储量油藏具有储层物性差、构造复杂、单井产量低的特点;已动用储量油藏的地层能量不足,油井含水高。普通的化学驱油体系应用已经举步维艰,提高采收率面临着前所未有的挑战,侯吉瑞带领团队又跳出原有框架进行了全新的探索。 “纳米智能驱油技术-2D智能纳米黑卡”就是侯吉瑞团队完成的一项最新学术研究成果。他介绍,2D智能纳米黑卡是具有国际领先水平的高科技二维纳米材料,其微观形态近似于“黑色卡片”,平均尺寸为60nm×80nm×1.2nm。不同于球状纳米材料与油水界面的“点—面”接触,黑卡的片状特征与油水界面形成“面—面”接触,极大地增强了界面作用,0.005wt%的超低使用浓度就能发挥智能找油、渗透到岩石孔隙剥离油膜、降黏、聚并油墙等多重功能,其驱油机理与目前应用的化学驱技术完全不同,依靠楔形渗透压“铲油”,该技术将油滴、油膜“连根拔起”,再通过高效乳化降粘携带自调驱,使注入井周边的关联采油井同时受效,降水增油。黑卡尺寸小,可顺利穿过多孔介质,追随油水界面运移,几乎不在岩石表面吸附,吸附/滞留量仅为常规活性剂的1/100。此项技术对油藏具有广泛的适应性,适合于气测渗透率1mD?5000mD的油藏,耐高温、高盐,在砂岩、缝洞型碳酸盐岩油藏都有极好的驱油效果,在低孔低渗稀油油藏、常规稠油油藏中具有极大的应用潜力。
学生经常问侯吉瑞:“前沿是什么?”他会这样回答:“化学驱我们国家已做到低渗,针对二、三类储层有对应的技术,全世界去查,没有其他国家能做到,这就是前沿;纳米技术,走到矿场试验成功这一步只有我们国家,這就是前沿;系列的CO2封窜技术,国际各大石油公司也没有,这就是前沿。”年轻人的激情需要引导,知道了自己在什么位置,他们的干劲就被调动起来了。对于侯吉瑞,也同样,因为目标明确,所以干劲十足。
随着我国低渗、特低渗油藏产量逐年增长,开发和利用好低渗透油藏,进一步提高其采收率,已成为我国国民经济持续发展的重要基础保障。而侯吉瑞未来的工作,就是针对典型低渗油/致密砂岩油藏特点和开发技术难点,基于“十一五”、“十二五”和“十三五”的研究成果,研发改善水驱、化学驱和气驱效果的提高采收率新技术,研发致密油藏开采新方法。他希望,这些工作能为矿场提高采收率提供更多的理论参考和技术支持。
转换思维,大胆创新,侯吉瑞相信,思想不枯竭,油气就不会枯竭。