治疗油田“癌症”有了“特效药”——记山东省技术发明一等奖苛刻油藏纳米杂化冻胶及控水增油应用

　　近日，2023年度山东省科学技术奖揭晓，中国石油大学(华东)副校长戴彩丽教授率领团队研发的“苛刻油藏纳米杂化冻胶及控水增油应用”成果获技术发明一等奖。该成果瞄准油田“癌症”世界难题，发明了新一代控水增油“特效药”——冻胶分散体的工业化生产工艺，实现了纳米杂化冻胶颗粒控水增油体系创新突破，技术产品核心指标均超过国际同类产品，引领了苛刻油藏冻胶控水增油技术发展。

　　瞄准油田“癌症”世界难题

　　我国深层、超深层油气资源超过油气资源总量的三分之一，是重要战略接替资源，水驱开发油藏产量达1.6亿吨，占我国原油总产量80%以上，是保障国家能源安全的“压舱石”。但深层、超深层油气的开采环境高温、高盐、储层非均质等特点更明显，让控水增油工作面临更大挑战，易导致油井生产高含水，这种现象被称为油田“癌症”。

　　“因受储层非均质影响，水窜流严重、油井高含水，整体采收率仅约30%，绝大部分剩余原油未被采出。”戴彩丽介绍，冻胶是行业公认主流的改善储层非均质、控水增油“利器”，是由水溶性聚合物主剂、交联剂和助剂形成的黏弹体。对于常规水驱开发油藏，我国冻胶控水增油技术处于世界领跑地位。但针对高温、高盐、高含水等苛刻油藏，传统冻胶控水增油面临很大挑战。一是聚合物分子键能低、易断裂；二是交联化学键单一、易失稳、作用有效期短；三是运移深度有限、控水洗油难兼具、增油效率低。苛刻油藏冻胶控水增油已成为亟待破解的世界级技术难题。

　　自1993年起，戴彩丽团队便致力于高含水油田化学控水增油和非常规油气压裂增产工作液应用基础研究和技术攻关，突破前沿关键技术并实现转化落地，推动我国提高油田采收率技术处于世界领跑地位。为此，戴彩丽经常出现在沙漠、盐碱滩等石油开采现场，从实际情况出发寻求“采油之道”。

　　发明控水增油“特效药”

　　针对该难题，戴彩丽教授团队依托国家杰青基金、山东省泰山学者攀登计划等课题，经12年攻关，在纳米杂化理论方法、耐温抗盐关键材料、控水增油功能体系方面实现创新突破。

　　一是发明了纳米石墨杂化聚合物。该成果建立了高键能分支点的纳米石墨杂化提升聚合物性能新方法，发明了多接枝活性位点纳米石墨杂化聚合物。现场应用数据表明，耐温抗盐由110℃、5万毫克/升提升至120℃、10万毫克/升。

　　二是发明了耐温抗盐纳米杂化冻胶材料。该成果创建了多重交联梯级杂化提升冻胶性能理论与方法，发明了纳米石墨/硅梯级杂化冻胶新材料，耐温抗盐提升至160℃、30万毫克/升，远优于国际同类产品技术指标，稳定期由不足6个月提升至一年以上。

　　三是发明了纳米杂化冻胶颗粒控水增油体系。该成果首创了水基分散、机械造粒的冻胶颗粒化方法，发明了耐温抗盐“纳米杂化冻胶颗粒+”控水增油体系，开发了智能在线生产注入一体化撬装装备与控水工艺，实现复杂作业环境全天候全工况覆盖。对比国内外先进技术，矿场控水有效率由不足60%提升至80%以上，平均增油量提升45%~70%。

　　戴彩丽说，依托该项技术成果，建成了年产3.5万吨耐温抗盐功能聚合物生产线，技术在中石油塔里木、中海油湛江、中石化胜利、塔河等20余个油田区块应用1555井次，产品远销至美国、加拿大、哈萨克斯坦等6个海外市场，累计增油108.07万吨、减少油井产水172万立方米，创经济效益37.14亿元。

　　鉴定意见显示，该技术攻克了苛刻油藏条件下高效和长效控水增油的重大技术难题，属国际领先水平。

　　提高苛刻油藏采收率

　　“全国油田采收率每提高1%，就相当于增加大庆油田高峰年一年的采油量——5000万吨。但采收率提高1%，难如百米成绩提高0.1秒。”戴彩丽知难而进，偏要啃下这根“硬骨头”。

　　多年来，戴彩丽团队始终围绕用化学方法提高石油采收率这一核心追求开展学术研究和成果转化。他们成功创建了高含水油田堵、调、驱多层次控水提高采收率技术，创造了提高采收率最大可达5%的纪录，同步使废水处理费用下降40%以上，封窜有效率由80%提高到95%；创建了“压裂—增能—排驱”一体化工作液技术，突破了致密、页岩等非常规油气储层改造方法成本高、效率低、产能差等应用瓶颈，使油井平均日产油量较对比井提高一倍以上，推动了低渗、页岩油藏提高采收率技术革新。

　　相关技术也使我国化学控水提高采收率技术保持世界领先地位。美国能源环境研究中心专家和南加州大学相关教授评价说，该技术一次性投入低、回报快、技术可靠，实现了含水率95%以上油井大幅提高原油产量的技术突破，对国际上水驱及聚驱开发油田有很好的借鉴与推动意义。

　　相关技术成果相继获得了国家科技进步二等奖、中国专利奖优秀奖等奖项。“未来，我将继续以国家基础科学中心项目为依托，重点开展超深层、特深层油气储层改造与提高采收率等重大科技挑战性工作，支撑深层油气全国重点实验室建设，中国的能源饭碗必须端在自己手里。”戴彩丽如是说。