深地油氣藏用耐溫抗鹽聚合物凝膠材料及產業化應用：解鎖油田綠色高效開發密碼
文章來源：中國化工報 更新時間：2024-08-07 11:19:14
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“安全、環保風險一直是制約油田高質量開發的難題。‘深地油氣藏用耐溫抗鹽聚合物凝膠材料及產業化應用’項目破解了這一難題，在塔河、勝利、塔里木等14個油田的500余口井應用后，累計增產原油26.24萬噸，新增產值約6.5億元，促進了石油行業高質量綠色開發。”西北油田總經理云露介紹道。該技術由中國石油化工股份有限公司西北油田分公司石油工程技術研究院開發，于近日入選中國科協發布的2023年“科創中國”先導技術榜（先進材料領域）。
如何在確保可持續發展的同時，有效開發利用地下寶貴的油氣資源，成為全球范圍內亟待解決的關鍵問題。尤其在深層高溫高鹽油藏的勘探與開采中，技術難度和環境約束尤為突出，成為石油工業界的一道難關。
塔河油田一直被認為是中國乃至全球范圍內極具代表性的大型裂縫、溶洞型碳酸鹽巖復雜油藏，其近6億噸的龐大儲量令人期待。但塔河油田所在的深層地層，伴隨著超過130攝氏度的高溫與每升超過21萬毫克礦化度的高鹽，使得資源開采變得異常艱難，成為獲取更多原油資源的“攔路虎”。隨著開發逐年深入，塔河油田的油井含水量不斷攀升，高含水井比例高達37%。這不僅阻礙了油田的穩產與高效開發，還如同一道難以治愈的“頑疾”，考驗著業界的智慧與決心。
“盡管前期研發的聚合物凝膠技術能有效治理高含水問題，但也難以應對如此嚴苛的自然條件，在極端環境下的應用仍然受限，迫切需要一場技術革新來打破僵局。”西北油田公司采收率高級專家何龍回顧道。
面對這一困境，西北油田石油工程技術研究院與中石化（北京）化工研究院有限公司于2016年成立了跨學科的一體化科研團隊，匯集了分子模擬、材料科學、化學工程、油田化學、石油工程等多個領域的專家，以攻克耐溫抗鹽堵調體系為目標，開啟了科研攻堅的征途。
他們利用摻雜增強的原理，運用分子模擬技術，精準指導新材料的設計與合成，圍繞耐鹽聚合物與環保高效交聯劑兩大核心技術，經過500余次的失敗與努力，最終成功開發出一系列高性能的耐溫抗鹽聚合物凝膠體系。該體系不僅突破了傳統技術在耐溫抗鹽性能上的局限，還通過新型堵調工藝的持續優化，確保了從實驗室研發到實際應用的無縫銜接，實現了技術的全面跨越。
研究團隊創新引入的多元交聯機制，打破了傳統單一共價鍵交聯的局限，增強了凝膠的耐溫和抗鹽性能，打破了技術上的“天花板”，為提高采收率技術開辟了新的可能；通過對體系反應動力學的精密調節，確保凝膠成膠過程與地層條件完美匹配，有效降低了現場施工的不確定性和風險，提高了作業效率。此外，研究團隊注重以環保為先，摒棄有環境風險的常規聚合物，采用更加綠色的新型單體，既保證了作業人員的安全，又減輕了對環境的負擔，實現了環保與安全的雙重保障。
科研團隊還通過調整聚合物分子結構，有效緩解了聚電解質效應，使凝膠在高礦化度地層中表現更佳，提升了現場應用的便利性。自主研發的耐溫抗鹽交聯劑，不僅保證了凝膠體系的長期穩定，還大幅降低了對環境的影響，符合可持續發展的理念。
技術成果的轉化與應用是檢驗創新的試金石。該項目的成果沒有局限于理論層面的突破，而是在產業應用中取得了顯著的經濟和社會效益。通過與新疆準東石油技術股份有限公司等多家企業的緊密合作，累計銷售的耐溫抗鹽化學劑總量達到了6850噸，創造了直接經濟效益8830萬元。技術應用覆蓋塔河、勝利、塔里木等14個油田，累計增產原油26.24萬噸，為保障國家能源安全和石油行業綠色高質量發展注入了強勁的西北動力。
“在全球能源布局中，‘一帶一路’共建國家擁有豐富的油氣資源，但同樣面臨高溫高鹽油藏的開發難題。這項技術的推廣應用，不僅可以為這些國家提供高性價比的解決方案，更為中國企業‘走出去’鋪設了堅實基石。”西北油田科技與信息管理部經理李柏林展望前景時說道。
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