中国石油纳米智能驱油创新团队研发出纳米驱油剂——iNanoW,为我国低渗-致密油藏的开发提供了全新解决方案,标志着中国石油在纳米驱油领域跻身国际领先行列——
鄂尔多斯盆地油气储量丰富,却因地层“低渗、低压、低丰度”的属性,要解决“井井有油,井井不流”的开发难题。这正是我国乃至全球当前油气资源开发的一个缩影:新增探明储量多为低品位资源,且采收率较低。
面对严峻的开发形势,中国石油于2011年率先开展纳米智能驱油技术研发,设立了纳米智能驱油剂研制颠覆性研究课题,并成立纳米智能驱油创新团队。团队由中国工程院院士袁士义担任学术委员会主任,以中国石油勘探开发研究院为主体,联合长庆油田、新疆油田、大港油田、辽河油田、冀东油田、玉门油田、华北油田、长城钻探等多家单位,涵盖化学、材料、油藏工程等不同领域的资深专家与科研人员,开启了用“小纳米”撬动“大油藏”的攻坚之路。
当时,纳米技术在石油领域的应用刚刚起步,资料和经验极度匮乏,科研人员只能从零开始,通过查阅大量国内外文献并借鉴相关领域的研究成果,积极开展基础实验。科研人员深入研究纳米材料与原油、岩石的相互作用机理,不断优化实验条件、改进实验方法,在无数次的失败中积累数据和经验。同时,团队加强合作交流,联合国内外专家协同攻关,坚定了研究攻关方向,为纳米驱油技术的研发奠定了坚实的理论基础。
2014年,在集团公司科技管理部的部署下,勘探开发研究院集结开发、工程、化学、纳米材料等多领域的科研力量,形成以中青年技术带头人为核心、院士专家为智库的“黄金梯队”,建立集团公司纳米化学重点实验室,全力支撑纳米智能驱油剂的研发工作。
袁士义院士提出,纳米智能驱油技术的核心要义是研发具备尺寸足够小、强憎水强亲油和分散油聚并三大特性的驱油剂。尺寸足够小,才能到达油藏的任意角落;强憎水强亲油,才能在油藏中实现智能找油、智能驱油、智能避水;分散油聚并,才能实现残存油全驱替。
纳米智能驱油创新团队针对中高渗油藏剩余油挖潜和低渗透油藏的地质结构和驱油机理,通过纳米驱油机理基础研究,首次提出了对水科学的创新认识:水的强氢键缔合形成的“大分子”网络结构,是低渗透油藏水注不进的主要原因。如果能减弱或消除氢键缔合,就可以将普通水转变为“纳米水”,从而增大水与含原油区域的接触体积,实现对原油的高效驱替。
“水分子与水的关系,就像一个饭粒与一个饭团的关系。‘纳米水’驱油技术就是要将饭团打散,让饭团变成分散的饭粒,尺寸变小。让普通水变成‘纳米水’,更容易进入低渗透、特低渗透、超低渗透油藏,将油藏各角落的油驱出来。”纳米化学重点实验室的科研人员解释道。
这一理论突破,为纳米智能驱油技术的发展提供了重要的理论支撑。从计算机分子模拟到纳微米孔隙微观表征,团队建立起完整的纳米驱油机理研究体系。在实验室里,科研人员像分子裁缝般设计出具有原位形成“纳米水”特性的纳米驱油剂——iNanoW。这种神奇的液体如同微观世界的智能特工,能钻入纳米级孔隙驱油。纳米智能驱油技术最终可将采收率从35%提升至60%以上,最高可达80%至90%。
由于在“低渗-超低渗-致密-页岩”油气藏开展的“纳米水”驱油/“纳米水”压裂多场景验证先导试验示范效果显著,该成果于2018年入选国家“引发产业变革的重大颠覆性技术”,并被集团公司评为“未来10年极具发展潜力的20项油气勘探开发新技术”之一、中国石油2020年度“十大科技进展”之一、2021年度“基础研究一等奖”,获得发明专利20余件,受到行业高度认可,彰显了其在石油工业中的重要地位。
今年1月,国务院国资委公布第四届中央企业熠星创新创意大赛获奖名单,“大幅度提高采收率极限用‘纳米水’驱油剂iNanoW”项目从全国5067个参赛项目中脱颖而出,以综合评分第一的成绩斩获一等奖。这项颠覆性技术不仅为我国低渗-致密油藏开发提供了全新解决方案,更标志着中国石油在纳米驱油领域跻身国际领先行列。(记者 窦晶晶 李芬)










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