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松遼盆地的晨光中，大慶油田的抽油機(jī)不停運(yùn)轉(zhuǎn)。東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院內(nèi)，提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正涌動(dòng)著創(chuàng)新熱潮。

這個(gè)深耕油氣開(kāi)采領(lǐng)域四十余載的“能源創(chuàng)新重地”，從1979年的石油工業(yè)部驅(qū)油機(jī)理研究室起步，如今已建成11000平方米現(xiàn)代化科研基地，攻克多項(xiàng)化學(xué)驅(qū)關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)輸出覆蓋26個(gè)國(guó)家和地區(qū)，為國(guó)家能源安全筑牢科技支撐。

自制巖心模擬油藏結(jié)構(gòu)

假期的校園格外靜謐，但實(shí)驗(yàn)室里卻是一派繁忙景象。記者推開(kāi)實(shí)驗(yàn)室的大門(mén)，映入眼簾的是整齊排列的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，幾名年輕科研人員正專(zhuān)注地操作設(shè)備。在人造巖心制備區(qū)，35歲的教授謝坤正指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員調(diào)試參數(shù)。

“放假也閑不下來(lái)，我們承擔(dān)的課題正到關(guān)鍵階段，得抓緊時(shí)間攻關(guān)?！敝x坤抬起頭，臉上帶著一絲疲憊卻難掩熱忱。

40余年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室始終聚焦“大幅度提高原油采收率”這一核心目標(biāo)，在基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)中實(shí)現(xiàn)突破。

傳統(tǒng)開(kāi)采方式只能采出三分之一左右的地下原油，大量剩余油被困在巖石孔隙中難以開(kāi)采?？蒲袌F(tuán)隊(duì)的使命就是在油田里“找潛力”?！坝吞镩_(kāi)發(fā)中后期需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是明確剩余油藏在哪里?！敝x坤說(shuō)，團(tuán)隊(duì)發(fā)明的毫米級(jí)到米級(jí)跨尺度巖心定量制備技術(shù)，解決了長(zhǎng)期困擾行業(yè)的“地下油藏難以模擬”的難題。

順著謝坤手指的方向，記者看到了實(shí)驗(yàn)室的“特色藏品”——陳列在架子上的各類(lèi)巖心。天然巖心直徑一般只有2.5厘米、長(zhǎng)度不超15厘米，數(shù)量稀少，特別寶貴，難以滿(mǎn)足多樣的實(shí)驗(yàn)需求。

“我們自研的巖心最長(zhǎng)有18米，是天然巖心根本無(wú)法達(dá)到的尺寸。這塊3D打印的微觀(guān)巖心模型，讓我們能更清晰地看到內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)?！敝x坤拿起一塊3D打印巖心模型介紹，這些巖心能精準(zhǔn)還原不同油藏的孔隙結(jié)構(gòu)，讓科研人員觀(guān)察到驅(qū)油劑在地下的運(yùn)移軌跡，摸清其運(yùn)移規(guī)律，為技術(shù)創(chuàng)新提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

“一大一小”系統(tǒng)解鎖油氣奧秘

“有了高仿真的人造巖心，還得有先進(jìn)的設(shè)備才能‘看透’油氣流動(dòng)的奧秘?！敝x坤在核心實(shí)驗(yàn)區(qū)向記者介紹，“這就是我們實(shí)驗(yàn)室的‘核心裝備’——‘一大一小’兩套系統(tǒng)，能覆蓋從宏觀(guān)到微觀(guān)的跨尺度研究。”

“這個(gè)超高溫高壓大型物理模擬智能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是我們的‘鎮(zhèn)室之寶’。”謝坤輕點(diǎn)鼠標(biāo)，屏幕上立刻顯示出巖心內(nèi)部溫度、壓力等參數(shù)，“它能模擬地下六七千米處的儲(chǔ)層環(huán)境，壓力可達(dá)90兆帕，溫度能到150攝氏度，能夠真實(shí)還原新疆深層油氣藏、南海深水油氣田等地的復(fù)雜工況?！?/p>

除了模擬實(shí)驗(yàn)，這套智能系統(tǒng)還能以秒為單位自動(dòng)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。科研人員通過(guò)大屏就能調(diào)整參數(shù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，為深地油氣開(kāi)發(fā)提供了關(guān)鍵的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

與這臺(tái)“大家伙”形成鮮明對(duì)比的，是實(shí)驗(yàn)室的微納米尺度可視化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。“這個(gè)平臺(tái)讓我們‘看見(jiàn)’微觀(guān)世界里的油氣流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了從‘宏觀(guān)推斷’到‘微觀(guān)監(jiān)測(cè)’的跨越?！敝x坤示意記者湊近觀(guān)察，通過(guò)高倍顯微鏡的顯示屏，能清晰看到流體在細(xì)小孔隙中緩慢流動(dòng)的軌跡。

“黑龍江有豐富的頁(yè)巖油資源，這種油藏的孔隙比頭發(fā)絲還細(xì)幾百倍，以前根本看不清孔隙里面的情況。”他解釋?zhuān)@個(gè)平臺(tái)的分辨率可達(dá)到納米級(jí)別，能實(shí)時(shí)捕捉驅(qū)油劑如何進(jìn)入孔隙、剝離并驅(qū)替原油的全過(guò)程，甚至能為碳封存技術(shù)提供支撐，觀(guān)察二氧化碳的運(yùn)移規(guī)律。

聚驅(qū)技術(shù)喚醒老油田潛力

依托先進(jìn)的技術(shù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，團(tuán)隊(duì)在驅(qū)油技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破。其中，“新型聚驅(qū)大幅度提高原油采收率關(guān)鍵技術(shù)”獲得2020年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，成為喚醒老油田潛力的“金鑰匙”。

“原油采收率的提高，離不開(kāi)驅(qū)油效率和波及體積兩大關(guān)鍵因素。以前全球都盯著驅(qū)油效率‘一條腿走路’，卻忽略了波及體積的重要性?！睂?shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、東北石油大學(xué)教授劉義坤解釋?zhuān)髴c油田進(jìn)入中低滲透油層開(kāi)發(fā)階段后，多層差異大、非均質(zhì)性強(qiáng)的問(wèn)題日益凸顯，導(dǎo)致聚合物波及體積減小。即便驅(qū)油效率已達(dá)上限，仍有48%至60%的原油被困在巖石孔隙中。

2008年，團(tuán)隊(duì)正式將研究重心轉(zhuǎn)向擴(kuò)大波及體積，直面“剖面返轉(zhuǎn)”“低效循環(huán)”“剪切降解”三大世界級(jí)難題?！捌拭娣缔D(zhuǎn)就是低滲透層注不進(jìn)高粘度聚合物，相當(dāng)于油藏里的‘小路’被堵住了，原油出不來(lái)。”劉義坤形象地比喻。團(tuán)隊(duì)結(jié)合多種理論與實(shí)驗(yàn)，提出了多介質(zhì)逐次降粘“沖擊波”原理，發(fā)明多層多介質(zhì)分注技術(shù)和變滲流阻力驅(qū)油技術(shù)，不僅打通了“小路”，還讓油層吸液厚度增大18%，低滲透層吸液占比增加10%。

針對(duì)“低效循環(huán)”和“剪切降解”難題，團(tuán)隊(duì)更是下足了功夫?！暗托аh(huán)就像油藏里形成了‘快車(chē)道’，驅(qū)油劑都順著捷徑流走了，根本碰不到剩余油；剪切降解則是聚合物在地下被‘剪碎’，失去驅(qū)油能力?！眲⒘x坤介紹，團(tuán)隊(duì)引入物理化學(xué)與滲流力學(xué)等理論，研發(fā)出單砂體低效循環(huán)條帶精準(zhǔn)識(shí)別技術(shù)，識(shí)別速度比國(guó)際同類(lèi)技術(shù)快20倍以上；創(chuàng)新耐溫抗鹽調(diào)堵劑，將封堵率從50%提升至90%，還研發(fā)深部靶向調(diào)堵工藝，把封堵深度從85米延伸至120米以上，徹底切斷了“快車(chē)道”。團(tuán)隊(duì)形成了全新一代聚驅(qū)技術(shù)，使采收率在原技術(shù)基礎(chǔ)上大幅提高4個(gè)百分點(diǎn)以上，采收率指標(biāo)和應(yīng)用范圍雙破世界紀(jì)錄。

“鐵人精神”鑄就科研之魂

在實(shí)驗(yàn)室走廊的墻上，“弘揚(yáng)鐵人精神，攻關(guān)采收率極限，保障國(guó)家能源”的標(biāo)語(yǔ)格外醒目。這句話(huà)不僅是實(shí)驗(yàn)室的科研理念，更是一代代科研人員傳承至今的精神內(nèi)核。

“大慶的冬天特別冷，去油田現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，科研人員一路上得不停跺腳，到了現(xiàn)場(chǎng)腳凍麻了只能靠跑步恢復(fù)知覺(jué)。不僅條件艱苦，我們還沒(méi)有先進(jìn)儀器，只能自己造?！眲⒘x坤回憶起實(shí)驗(yàn)室初創(chuàng)時(shí)老一輩科研人員的故事。即便如此，老一輩科研人員依然扎根油田，白天取樣觀(guān)測(cè)，晚上熬夜分析數(shù)據(jù)，為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

這種“扎根現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)事求是”的作風(fēng)，在青年一代科研人員身上得到了延續(xù)?！坝吞锸亲詈玫膶?shí)驗(yàn)室，現(xiàn)場(chǎng)需求是最好的科研課題?！眲⒘x坤說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室不少科研人員每年有超過(guò)三分之一的時(shí)間在油田現(xiàn)場(chǎng)，與油田工人同吃同住，跟蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用效果。

如今，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)形成了“院士引領(lǐng)—專(zhuān)家?guī)ь^—青年骨干支撐”的人才梯隊(duì)。通過(guò)“傳幫帶”機(jī)制，老一輩科研人員手把手傳授經(jīng)驗(yàn)，年輕一代勇挑重?fù)?dān)。實(shí)驗(yàn)室每年培養(yǎng)百余名碩博士研究生，他們大多進(jìn)入石油行業(yè)成為中堅(jiān)力量。

“老一輩的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和奉獻(xiàn)精神，是我們最寶貴的財(cái)富。我們能做的，就是把這種精神傳承下去，用科技創(chuàng)新為國(guó)家能源安全保駕護(hù)航。”謝坤的話(huà)語(yǔ)中滿(mǎn)是堅(jiān)定。

“面對(duì)國(guó)家能源安全戰(zhàn)略和‘雙碳’目標(biāo)的新形勢(shì)、新需求，實(shí)驗(yàn)室將重點(diǎn)攻關(guān)非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)、CCUS-EOR技術(shù)的融合應(yīng)用。這兩大技術(shù)項(xiàng)目已獲得黑龍江省千萬(wàn)級(jí)‘揭榜掛帥’項(xiàng)目支持，目前已取得階段性成果，正穩(wěn)步推進(jìn)技術(shù)落地?！眲⒘x坤說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)完善人才培養(yǎng)體系，加大青年人才托舉力度，深化國(guó)際合作，以更開(kāi)放的姿態(tài)匯聚全球創(chuàng)新力量，努力建成國(guó)際一流的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)基地，為保障國(guó)家能源安全、推動(dòng)石油行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)智慧與力量。