資源有限 創新無限 挑戰極限
——訪中國工程院院士、中國石化副總工程師孫煥泉

□ 文/唐大麟

記者：孫總您好！首先祝賀您當選中國工程院院士。您曾帶領團隊攻克深層、薄層超稠油開發技術，成功開發了我國埋藏最深的超稠油油田和油層最薄的超稠油油田。關于稠油開發，能否請您介紹一下我國在這個領域的發展現狀及未來前景。

孫煥泉：隨著我國國民經濟持續穩定發展和人民生活水平不斷提高，石油消費需求也日益增長，國內供需矛盾突出，這導致我國石油對外依存度越來越大，國家能源戰略安全形勢也越來越嚴峻。截至2020年底，我國石油的對外依存度已高達73.5%，必須要加大國內石油資源的勘探開發力度。稠油是我國原油產量的重要組成部分，資源占我國石油總資源的20%以上。同時，稠油也是加工高等級瀝青、高端機油、航空航天燃料等的重要原料。在此形勢下實現稠油資源的高效開發，對降低石油對外依存度、保障國家能源安全具有重要的現實意義。

我國是世界第四大稠油國，稠油資源量僅次于美國、加拿大和委內瑞拉。目前我國已在國內十幾個盆地中發現了大大小小70多個稠油產區，但最主要的產區還是集中在遼河、勝利和新疆。目前我國稠油的探明儲量約40億噸。產量上，近年來靠技術的突破，基本穩定在每年1500萬到1600萬噸的規模，稠油在未來的增儲上產上也還是很有潛力的。

國際上通常將黏度極高的重質原油稱為天然瀝青砂或瀝青油砂。我國稠油主要分三大類：一是普通稠油，指地層溫度條件下原油黏度50-10000毫帕·秒，且相對密度大于0.92的原油。其中，又可分為兩個亞類：地下黏度在50-150毫帕·秒的稠油油藏可以注水開發；黏度大于150毫帕·秒、小于10000毫帕·秒的稠油油藏，采用注蒸汽開發或者其他方式開采。二是特稠油，指原油黏度在10000-50000毫帕·秒，且相對密度大于0.95的原油，采用注蒸汽開發。三是超稠油，指原油黏度大于50000毫帕·秒，且相對密度在0.98以上的原油，在油層條件下，這種稠油流動性差或不能流動，多采用熱力開采方式。

目前，稠油油藏依靠天然能量開采采收率很低，僅為3%-5%。注蒸汽熱采是稠油的主要開采方法，蒸汽吞吐、蒸汽驅、蒸汽輔助重力泄油（SAGD）是已經成熟的稠油熱采技術。溶劑萃取等冷采技術、水平井注空氣火燒技術、井下蒸汽發生器等新興技術也取得一些進展。

我曾長期在勝利油田工作，勝利稠油屬復雜類型稠油，開發難度大。有的稠油儲量發現十多年開發不了，照搬國內外稠油開發技術不可行，要么沒有產能，要么產能低，達不到效益開發標準，必須依靠自主創新。這些復雜類型稠油具有以下幾個特點：

一是“稠”，黏度大于50000毫帕·秒的儲量占14%，常規蒸汽吞吐無法動用。勝利王莊油田就屬于典型的超稠油，油田根據實際開發狀況對超稠油進行細分，將黏度大于10萬毫帕·秒的超稠油稱為特超稠油。而我國東部稠油相當一部分是特超稠油，其在地面常溫下跺上幾腳都不變形。而巧克力在50攝氏度下的黏度才17000毫帕·秒。

二是“深”，埋藏深度超過1200米的儲量占92%，導致蒸汽注到井底干度大幅度降低。如王莊油田井深最深達到2000米，常規直井注蒸汽開發這種稠油無法獲得產能。針對這種情況，開發的關鍵是如何讓蒸汽有效影響更深部的稠油。作為主要溫室氣體的二氧化碳進入我們研究團隊的視野。在溫度高于31攝氏度、壓力高于7.38兆帕時，二氧化碳就會達到超臨界狀態，具有獨特的物理化學性質，其黏度接近氣體、密度接近液體，具有極強的擴散能力和溶解能力，可以進入油藏深部，大幅度降低稠油黏度。我們研究發現，在油藏條件下飽和二氧化碳的超稠油降黏率超過99%。更重要的是超臨界二氧化碳不僅自己擴散，而且帶著蒸汽擴散，其溶解度隨溫度而變化，蒸汽注入后溫度升高，二氧化碳溶解度下降，析出的二氧化碳攜帶蒸汽的熱量擴散進入油藏深部，強化了蒸汽的熱力作用，擴大了熱波及范圍，使原來不流動的超稠油流動起來、采出來。基于大量研究取得的這些創新認識，我們用二氧化碳開發深層超稠油，取得了成功。如今這項“二氧化碳強化熱力開發技術”已在勝利油田得到了規模化應用，成功開發了我國埋藏最深（達2000米）的超稠油油田——王莊油田。該技術在老的稠油油田應用，提高了稠油老區采收率19.3個百分點。

三是“薄”，油層厚度小于10米的儲量占27%，其中小于6米的儲量占24%。油層越薄，注入蒸汽的熱損失越大。勝利的春風油田、陳家莊油田油層厚度僅2至6米，低于傳統稠油熱采的油層厚度界限。針對這類薄層稠油，我們提出以提高油層保溫性能為核心的新技術思路，研究發現注入蒸汽的熱量主要通過薄油層頂部圍巖散失，阻隔頂部熱散失是關鍵。我們在不斷實驗過程中，發現氮氣開發具有無可比擬的優勢：它膨脹性強，可為地層補充能量，同時可在油層上方形成一堵“氣墻”隔熱，把注入蒸汽留在油層中，就像為熱采稠油蓋上一層“保溫被”，并且對氮氣形成隔熱層的控制參數進行了系統研究。我們還發明了耐高溫降黏劑。研發出氮氣保溫、蒸汽和降黏劑協同增效降粘的熱復合開發新技術。利用這一技術，成功開發了我國油層最薄（2米）的超稠油油田——春風油田，并建成了100萬噸/年薄層超稠油高效開發示范基地，已連續5年穩產100萬噸以上。

深層、薄層超稠油開發技術突破了美國國家石油委員會（NPC）熱采稠油開發3000英尺（約915米）的深度界限和20英尺（約6米）的厚度界限，開辟了稠油開發新領域，成為開發稠油的升級換代技術。

在稠油的開發上我認為還有一個關鍵點，就是提質增效。我們現在的稠油開發，其中很重要的一個指標是油汽比，你注多少蒸汽，能采出多少油來？全國目前稠油開采的油汽比是0.37左右，平均下來注3噸蒸汽才能采1噸稠油，經濟性有待提升。我認為在稠油研究和開發上，要把提高采收率和提高經濟效益結合起來，這樣才能做到提質增效。

總之，從稠油的開發前景來講，稠油具備穩產、上產的資源基礎，穩產1600萬噸也是有空間的。在未來稠油開發中，老區大幅度提高采收率，新區向更深、滲透率更低的區域擴展，將是保證稠油穩產、上產的關鍵。

記者：在化學驅油方面，國內外通常采用三元復合驅技術以提高油田采收率，我們知道您曾帶領團隊發明了無堿二元復合驅油新技術，您為什么要發明這種新的驅油技術，它對我們提高采收率有何幫助？

孫煥泉：目前，我國東部主力老油田已進入特高含水（含水大于90%）開發階段，這類資源的儲量、產量分別占全國的32%和27%。特高含水期是油田重要的開發階段，如何在該階段實現高效開發對東部老油田持續穩定發展具有重要意義。特高含水老油田采收率僅為41%，仍有大量原油滯留地下，老油田采收率每提高1個百分點，相當于發現一個地質儲量4億噸級的大油田。但常規開發技術開采難度大，亟需發展新的開發理論、低成本開發技術以大幅度提高采收率。目前，化學驅油技術是特高含水老油田大幅度提高采收率的有效技術，對于增加經濟可采儲量、實現可持續發展具有重要支撐作用。

我國化學驅油始于20世紀80年代，到目前形成了聚合物驅、三元復合驅、無堿二元復合驅、非均相復合驅等技術。化學驅項目數量和年產油量分別占全球總量的60%和80%，化學驅油技術整體處于世界領先水平，在老油田穩油降本中發揮了重要作用。

我國渤海灣盆地化學驅資源以河流相為主，儲層非均質性強，平均滲透率級差大于16；原油粘度高，地下原油粘度為50-2000毫帕·秒；油藏溫度為65-120攝氏度，地層水礦化度為6000-100000毫克/升，屬于條件苛刻的高溫高鹽高粘油藏。通過我們團隊的持續攻關研究，中國石化在高溫高鹽油藏化學驅領域率先取得突破，形成了無堿二元復合驅和非均相復合驅等特色技術。

針對原油酸值高特點，勝利油田在20世紀90年代先后開展了三元復合驅先導試驗和擴大試驗，采收率分別提高了13.4%、14.7%。但由于油藏溫度高、地層水礦化度高，堿的存在造成嚴重結垢、堵塞，無法有效開發，尋求與國際大石油公司合作攻關無堿化學復合驅油提高采收率技術，國外公司研究后認為：高溫高鹽技術難度大，放棄合作。其關鍵難題是高效驅油機制認識問題和缺乏達到超低界面張力的高效驅油用表面活性劑。我們針對高溫高鹽油藏特點，創新發展了“聚合物/表面活性劑”無堿二元復合驅提高采收率技術，實現兩大技術突破：一是提出了以“油劑相似富集、陰非加合增效、聚表抑制分離”為核心的二元復合驅理論認識，研究發現與原油結構越相似的陰離子磺酸鹽類表面活性劑界面活性越高，驅油性能最佳；利用非離子表面活性劑與陰離子磺酸鹽類表面活性劑協同，增強了界面密度，達到超低界面張力，解決了無堿條件下驅油體系難以獲得超低界面張力的世界級難題，實現了高效驅油。二是創造性地提出“取自原油、用于驅油”表面活性劑研發新思路，以原油為原料研發出石油磺酸鹽表面活性劑，并實現工業化生產，用這種“人工石油皂”代替加堿后地下形成的“天然石油皂”，以此為基礎發明了高溫高鹽油藏無堿二元復合驅油技術。2003年在孤東油田開展了無堿二元復合驅先導試驗，中心井區綜合含水率由98.2%下降至60.4%，產油量提高11倍，利用原有井網、沒鉆新井條件下，提高采收率13個百分點。無堿二元復合驅先導試驗成功后，勝利油田在國內率先實現工業化應用，已突破油藏溫度85℃、地層水礦化度30000m g/L復雜油藏條件大幅度提高采收率技術，成為高溫高鹽油藏化學驅油核心技術。截至2020年底，累計產油2040萬噸，提高采收率11個百分點。

突破高溫高鹽油藏大幅度提高采收率技術后，我和團隊又瞄準新的研究領域：聚合物驅后油藏進一步提高采收率技術。我國這類油藏儲量有15億噸，經過50、60年的注水開發，又經注聚合物開發后，油藏非均質性更強了，剩余油高度分散，驅油效率大幅度下降，部分油井含水接近100%。如果沒有接替技術，油田將很快進入廢棄階段，攻關研發進一步提高采收率技術已經成為老油田穩產、減緩遞減的迫切需求。圍繞聚合物驅后油藏進一步提高采收率重大技術難題，我們團隊發明了新一代部分支化部分交聯聚合物高效驅油劑，獲中國專利金獎，首創支化——交聯共存的軟固體顆粒分子結構，實現了工業化生產。發明了基于新型驅油劑的非均相復合驅油方法，實現化學驅油由均相體系向非均相體系的升級，創建了非均相復合驅油技術，研發了具有自主知識產權的非均相復合驅油數模軟件，實現油藏級數值模擬，創立了配套注采工藝。礦場先導試驗在水驅、聚合物驅基礎上采收率又提高8.5個百分點，達到63.6%，拓展了無堿二元復合驅油技術應用領域，成功挑戰老油田提高采收率極限。目前該技術已通過示范工程在中國石化勝利油田、河南油田的聚驅后油藏推廣應用，并拓展應用至特高含水等油藏類型，取得了很好的降水增油效果，實現了老油田綠色、高效開發。非均相復合驅油技術突破了傳統均相化學驅油體系的局限，被業界專家認為是提高采收率領域的革命性技術，引領了化學驅油學科發展方向。

老油田提高采收率有大潛力、新作為。化學驅在理論認識和關鍵技術上持續取得重要突破，已經成為特高含水老油田增儲穩產和高效開發的重要技術手段。未來，研發適合更高地層溫度、更高地層水礦化度、更高原油黏度的化學驅方法，地面工藝向標準化、模塊化、信息化方向發展，綠色開發的低成本化學驅油技術，是今后化學驅技術發展的主要方向。

記者：您曾長期工作的勝利油田去年已滿一個甲子，老油田的穩產上產一直以來都是我們大家關心的話題，能否談談您對于這個問題的思考？

孫煥泉：60年來，勝利油田不斷突破勘探禁區、挑戰開發極限，原油產量連續9年保持3000萬噸以上，連續20年年均產量超2700萬噸，累計原油產量約占我國同期陸上原油產量1/5，實現了持續穩產。展望未來發展，我覺得勝利等老油田要穩產上產，首先要保持戰略定力，增強發展自信。我們對老油田的認識始終處在一個持續深化過程中，老一輩地質家曾說“渤海灣盆地就像一個打碎的盤子”，非常復雜，雖然我們已經在這一區域勘探開發了幾十年，但至今仍有新發現，地質上構造圖還在發生變化，變化中育新機，復雜中有大潛力。要全生命周期來開發好老油田，持續抓好、抓實、抓細基礎工作，比如保持井網/井筒的完整性。另外，我們要加大對老油田新層系、新領域的研究，比如深層超稠油、薄層超稠油的突破與開發、頁巖油的開發。目前勝利油田正在開展陸相斷陷湖盆頁巖油國家級示范區建設，有幾口井產量上了百噸，這將是我們國家石油工業發展新的戰略性接替陣地。

總之，老油田要想取得新勝利，創新是關鍵，用新的理論、新的認識、新的技術去破解老油田的持續開采難題。如何讓老油田可持續發展，這也是一篇大文章，還有很多工作需要去做，包括低碳發展、低成本發展。所以我覺得要實現老油田的穩產上產就跟我們種地一樣，一分耕耘一分收獲，功夫下不到，想產出油是不可能的，這就要求我們的工作必須做深、做實、做精細。

記者：中國石化上游業務近年來取得了一系列不俗成績，請您和我們讀者簡單介紹一下中國石化上游業務發展現狀和前景。

孫煥泉：這些年來，中國石化上游業務經歷了從“陸地”到“海洋”、從“陸相”到“海相”、從“國內”到“國外”、從“常規”到“非常規”的發展過程，實現了“四大跨越”。“十三五”期間實現了原油產量“硬穩定”和天然氣“快上產”，其中天然氣產量增幅達63%。從發展目標上來講，中國石化提出了“穩油增氣、降本提效”這個目標，特別是國內上游深入實施七年行動計劃，大力推進高質量勘探和效益開發，加快天然氣產供儲銷體系建設，油氣盈虧平衡點持續下降，穩油增氣降本成效顯著。未來，中國石化上游業務的增長點主要在天然氣，其中非常規天然氣將是主戰場。集團的戰略是“一基兩翼三新”，打造世界領先潔凈能源化工公司。從實施的要求來講，那就是要“坐穩老區、加大新區、加快非常規”。“坐穩老區”主要是克服老油田特高含水帶來的挑戰，大幅度提高老油田的采收率，再就是克服主力油氣田的遞減，包括頁巖氣的遞減，從而實現油氣上產。另外老油田還需克服高折耗，大幅度降低盈虧平衡點。“加大新區”主要是加大天然氣勘探開發與生產。“加快非常規”不僅包括頁巖氣，還有頁巖油。我們的頁巖氣主要是往深層走，目前我們在四川盆地已經打到了地下4200米。頁巖油目前在濟陽、蘇北、四川等盆地都有發現，盡管前景還不錯，但是要走的路還很長。

記者：作為一名新晉院士，回首成長之路，您最難忘與感恩的是什么？

孫煥泉：在我成長道路上，最難忘的還是我的老師。高中時候的老師，我到現在只要有機會還會去探望。我大學和研究生是連讀的，當時我的碩士生導師是洪世鐸，他是我國油層物理學科奠基人，我們上大學的油層物理教材就是他編著的。我博士生導師是葉連俊先生，他是中科院院士、地質學家、沉積礦床學家。葉老師是山東日照人，早年畢業于北京大學地質系。他創建了我國第一個沉積學專業研究室，組織籌建了中國沉積學會，創辦了《沉積學報》。記得當年我寫博士論文開題報告時，去請教葉老師。當時老先生80多歲了，還拿著放大鏡很認真地閱讀我的報告，并且親自畫圖批注，對我的研究內容進行修改指導。對于創新、亮點的地方標注上“OK”，他在我的開題報告上標了6個“OK”，這份開題報告原稿我一直珍藏。我從導師們的身上，學到的不僅僅是科學知識，還有那種敬業求實的科學家精神，以及做人做事的行為準則。

談到感恩，我想首先得感恩組織的培養和老一輩科技工作者的指導幫助，如果沒有組織搭建平臺、壓擔子，我也不會有機會去攻克那些復雜的開發難題。記得1990年我碩士畢業參加工作后不久，就派我在全國性的大會上作報告，對于當時的科研人員來說，這種機會真是鳳毛麟角。我畢業后在勝利油田地質科學研究院工作，那時有個傳統，每年正月十五之前要召開全油田的開發技術座談會。年年都要準備這個會，盡管老家在山東，我卻連續6年沒有回家過春節。從一開始在老師傅指導下整理資料、寫報告，到后來我自己上臺去做學術報告，這些都離不開組織對我的培養與鞭策。還要感恩時代，是時代賦予我們科研人員成長的機遇。我曾經多次說：“是復雜油藏開發的挑戰給了我歷練的機會”。過去這些年，國家大力支持人才培養和科技創新。正是基于時代對于知識、人才與創新的尊重，我們才有機會創造更多價值，服務國家與社會。還有重要的一點，如果說現在取得了一些成績，那不代表我個人有多厲害，而應歸功于我的團隊，這背后無數次試驗的失敗只有我們自己清楚，而這也磨煉了我們的意志，使我們更加強大。

記者：您對石油開發戰線的廣大干部員工有何寄語？

孫煥泉：選擇了石油就意味著艱辛和挑戰，在石油開發的過程中不斷會有一些新的難題出現。作為一名石油人，我總說我們的身上是帶著“油味”的，當然這個“油味”不是只說現場工作的時候一身油、一身汗，而是我們要具有石油的品質，正所謂“井無壓力不出油，人無壓力輕飄飄”。作為石油人，我們首先得承壓，這種壓力不僅是一種責任，同時也是我們開拓創新的動力。現在石油工業的裝備水平相較過去已有很大提高，但整體而言石油人的工作環境還是很艱苦的，所以我們搞石油也需要一種精神，就是“辛苦不言苦，有難不畏難”，越是難啃的骨頭越要迎難而上，攻堅才能克難，才能把地下的石油資源開發出來。雖然石油資源是有限的，但創新是無限的，我們石油人還要有挑戰極限的勇氣與信心。習近平總書記在去年視察勝利油田時，對我國石油工業發展提出了殷殷囑托——“能源的飯碗必須端在自己手里”。要端牢能源飯碗靠什么？還是要靠創新，只有不斷創新，我們才能做到總書記對我們石油人提出的要求，再立新功，再創佳績，在新時代保障國家能源安全的新征程上，做出石油人新的更大貢獻。