極限開采條件下誕生石油工業新奇跡
——記大慶油田化學驅油技術研發團隊

■ 本刊全媒體記者 姜明廣

能源安全關系我國經濟社會發展全局，是最重要的安全之一。2023 年，中國石油大慶油田實現原油連續9 年3000 萬噸以上硬穩產，在保障國家能源安全中發揮了“頂梁柱”作用。從2002年開始，大慶油田在開發對象逐漸變差、開采難度不斷提升的背景下，堅持為國分憂，以科技創新保穩產，成功遏制了產量下滑局面，大慶油田三次采油年產量連續22年超千萬噸，成為原油穩產、端牢能源飯碗的堅強保障，讓石油會戰的鮮紅旗幟始終飄揚在為祖國建設貢獻25 億多噸原油的熱土上。這份來之不易的“成績單”的背后是一支常年在實驗室里探索、在生產一線求證的科研團隊——大慶油田化學驅油技術研發團隊。

科研自信，方能科技自強

啃下科技攻關“硬骨頭”，才能釋放能源資源開發潛力。“大慶油田投產初期的自噴期持續時間很短。任何油田僅依靠天然能量開發，均難以提高原油采收率，自噴法采油難以為繼，必須開始向科學技術要效益。”大慶油田勘探開發研究院技術專家侯兆偉介紹。

從20 世紀60 年代初期，大慶油田就開始研發水驅采油技術。20世紀70年代，一面是國家急需更多的原油，一面是隨著開采程度加大，油井平均含水明顯上升，油田開發面臨嚴峻考驗。3000多個日夜，科研團隊白天跑井，晚上做分析，通過不斷實驗，總結出“非均勻”注采理論和方法，發展形成了“六分四清”分層開采調整控制應用技術。從1976年起，大慶油田連續27年年產原油5000萬噸以上。

穩產保效，注好水、保持地層能量是關鍵。注水開發過程中，注入水優先進入高滲的大孔隙，一旦水在油井沿高滲透層突破，就會形成低效、無效循環，導致波及體積小，難以進一步提升采收率。大慶油田屬于陸相多層砂巖非均質油藏，水驅最高能采出40%左右的原油。要進一步開采，需在二次采油基礎上向地下注入其他驅替物質，改變儲層中巖石、油、氣、地層水的相互作用方式，把僅靠注水無法采出的原油采出來，從而大幅度提高原油采收率，即三次采油，三次采油技術是老油田大幅度提高原油采收率的重要技術手段。隨著逐年開采，大慶油田儲油層中的原油越來越少且更加分散，開采難度節節攀升。為接續高產穩產，科研團隊瞄準深藏在超小孔隙中的原油。要把它們“擠”出來，就需要嘗試聚合物驅油法。

當時，國際上已經有一些研究機構做過很多相關研究。一些權威機構認為，聚合物驅相比水驅，僅能提升原油采收率2～5個百分點，成本高，經濟效益差。因此，當時國際上已經基本放棄了聚合物驅油法。

要把不可能變成可能，就必須勇于嘗試。為確保原油穩產，大慶油田一往無前，于20 世紀80年代初展開對第一代化學驅油技術——聚合物驅技術的攻關。當時沒有來自外界的技術支持，只能靠自己一點點摸索。

采油作業區巡檢、取樣 （許書晨/攝）

中國工程院院士、大慶油田化學驅油技術研發團隊帶頭人程杰成回憶，1983 年，他加入大慶油田勘探開發研究院聚合物驅研究組，研究組在王德民院士主持下，經歷了重重困難，從一次次失敗中吸取教訓，在一項項實驗中積累經驗，夜以繼日、廢寢忘食，向科研難關發起了一次又一次沖鋒。無論經歷多少次失敗，這支團隊始終堅定不移，決心要研發出適合大慶油田實際、屬于中國人自己的聚合物驅油技術。

“如果我們的科研想取得成功，首先得相信自己能夠成功。只有建立科研自信，才能科技自立自強。”程杰成院士說。在大慶精神（鐵人精神）和科研自信的鼓舞下，研發團隊的辛勤汗水終于澆灌出夢想之花。他們經過上萬次實驗，創新提出了聚合物黏彈性驅油理論，發展形成了聚合物與油層匹配關系理論。

當時國際上聚合物驅傳統理論認為，聚合物溶液與原油黏度比為1時就能達到均勻驅替，為避免堵塞油層，聚合物相對分子質量應低于600 萬。因此，實際應用時使用的聚合物相對分子質量低、溶液黏度低，提高采收率效果不佳。

每項科研成果的誕生都離不開無數次實驗、無數次失敗、無數次新思路“靈光一現”。經過大量實驗和論證，大慶油田化學驅油技術研發團隊研究發現油層條件下聚合物溶液與原油黏度比大于4 時，采收率可比水驅提高10%以上，油層孔隙半徑大于聚合物分子水動力學半徑5倍時就不堵油層的規律。因此，在實際應用時將聚合物相對分子質量由600 萬提高到1500 萬以上，現場試驗節省聚合物用量30%，采收率比水驅提高10.5%，一舉突破傳統理論束縛，翻開了化學驅油技術的新篇章。

通過發展理論、創新技術、制定標準，首個聚合物驅工業應用技術體系在大慶油田建成。1996 年，大慶油田開始大規模應用聚合物驅。1998 年，大慶油田聚合物驅油技術獲得國家科學技術進步一等獎。

堅持“三超”，高舉會戰紅旗

在大慶油田勘探開發研究院的“三超”文化展廳里，墻壁上醒目地書寫著幾個大字：“超越權威、超越前人、超越自我”。“三超”精神是大慶油田科技人員在自主創新實踐中凝煉總結的，是支持大慶油田化學驅油技術研發團隊風雨兼程的精神支柱。

科學技術的發展進步，不僅需要破除權威迷信，更需要破除對自身過往經驗的路徑依賴。研發團隊攻克聚合物驅技術難關，但這并不意味著他們一勞永逸地解決了所有問題。進入新世紀，大慶油田已全面進入高含水開發后期，采出液含水率高達90%以上，這種情況下的開采就相當于“水中撈油”。研發團隊尊重科技、依靠科技，自主創新、持續創新，不斷涵養油田發展建設的動力源泉，他們顧不上為昨天的成績欣喜，而是繼續埋頭提升三采技術，瞄準三采戰略性接替技術——三元復合驅。

三元復合驅是將由堿、聚合物、表面活性劑組合成的化學劑注入地下，實現原油高效開發的接替性技術方案。加入表面活性劑是為了降低油水界面張力、提升“洗”油效率，從而把用水驅、聚合物驅難以開采出的原油更進一步地驅替出來。

1984 年，大慶油田曾與外國一家研究機構合作，研究在大慶油田采用三元復合驅的可行方案。但外國專家在實地勘測和論證后，發現大慶的原油酸值低，假如應用三元復合驅，就需要大量注入表面活性劑。進口表面活性劑價格高昂，達兩萬元一噸。這“就相當于向地下注入‘美元’，換出‘人民幣’”。他們為大慶油田三元復合驅判了“死刑”，說：“你們還是忘了三元復合驅吧。”

1986 年，國際原油價格暴跌，此后相當長一段時期市場表現一直疲軟。有人說，我們向國外買原油就好了，何必消耗大量人力財力研究三元復合驅。但研發團隊不迷信權威論斷，也不因流言氣餒，更不受外界干擾，埋頭苦干，一心要攻克三元復合驅技術。程杰成院士回憶當時情形說：“那是因為這項技術實在太重要了。石油是重要戰略資源，我們不能放棄主動權，完全依賴國際市場解決原油供給。為了國家，為了油田，我們一定要攻克這項技術。油田黨委非常認可我們的想法，一直鼓勵支持我們堅持研發。”

校對注入井配注牌 （許書晨/攝）

關鍵核心技術事關創新主動權、發展主動權，也事關國家經濟安全、國防安全和其他安全。經過大量實驗和理論分析，研發團隊揭示了原油中雜環化合物在堿性環境下與外加表面活性劑協同作用形成超低界面張力機理，發現了表面活性劑與原油定量匹配關系，打破了依賴原油酸值的傳統理論，找到了開采低酸性原油應用三元復合驅的技術路徑，得出“三元復合驅在大慶不但可行，而且效益可觀”的結論，為油田進一步提高采收率找到了突破口。這對于面臨儲采失衡、儲量品質變差、開發成本不斷上漲等嚴峻挑戰的大慶油田來說，猶如開辟了一個嶄新的世界。

“只要祖國需要，我必全力以赴。”這是20世紀60 年代初國家既缺油又缺錢時，大慶油田會戰隊伍的壯志豪情。大慶精神是胸懷全局、為國分憂的奉獻精神，這種精神早已熔鑄進石油人的血脈。程杰成院士說：“大慶油田化學驅研發過程中的幾乎全部關鍵節點，都沒得到過國際權威機構的任何支持，甚至是在他們的否定下起步的，是‘三超’精神支持著我們一路走過來，更是建設百年油田、保障能源安全的宏偉目標激勵著我們堅持下去。”

居安思危，打造百年油田

隨著開采難度的不斷提高，大慶油田擴大三元復合驅的應用規模勢在必行。但具體實施起來難度很大，最大的難點在于表面活性劑。不降低表面活性劑成本，三元復合驅就難以廣泛應用于三采。1998 年，研發團隊開始在沒有技術基礎的條件下，自主研發表面活性劑。

當時，國外的一些研發機構認為，大慶油田一無技術二無相關上下游產品配套，要研究出實用的表面活性劑，“比登天還難”。但科研團隊不這樣認為，大慶油田在以往的發展史上已經創造了無數奇跡，那些外國人說不行的，到了大慶幾乎都變成了“行”。大慶油田勘探開發研究院技術專家楊振宇、伍曉林等人從遼寧省撫順市的一家洗滌劑廠拿回了洗滌劑生產線的剩余廢料，用土辦法開始了艱辛的實驗。研發團隊燃燈繼晷、席不暇暖，前后歷時一年，幾乎每天都要同步進行100 多次實驗，共計實驗5600余次，終于從“廢料”中發現合成表面活性劑所需成分，并通過精餾切割將其分離出來，成功合成了擁有全部自主知識產權的國產表面活性劑。2000 年，基于三元復合驅技術的現場試驗結果令人歡欣鼓舞：自主研發的表面活性劑在三采中表現上佳，不輸于進口同類產品，采收率比水驅提高20%，表面活性劑用量降低20%以上。

不過，一項全新的技術要從實驗室中走出來，大規模應用到生產中，還需要一個漫長過程。大慶油田提高采收率項目經理部經理葉鵬說：“這是一個系統工程，我們舉全油田之力，各部門通力配合，系統地集成了油田各項專業技術，最后才形成了化學驅技術系列和全套工藝體系。”在此過程中，他們克服了重重困難：針對現場作業中頻繁發生的卡泵、斷桿，他們研究出了采油泵防偏磨技術；針對采油井結垢，他們研發了清防垢劑系列產品和采油井復雜垢質清防垢舉升工藝；針對深油層注入堵塞，他們研究出了油層分類精準注入工藝和油層改造方案；針對化學驅采出液油水分離難問題，他們揭示出新生納米礦物的吸附作用是采出液難分離的主控因素，研發了采出液處理系列化學藥劑和專用設備……從走出實驗室，到現場小試、中試，再到大規模應用，研發團隊一路都在爬坡過坎。2014 年，在油田黨委全力支持、各部門齊心協力之下，大慶油田終于成功打通了三元復合驅采油全產業鏈，三元復合驅技術實現規模化工業推廣，工業應用采收率比水驅提高20 個百分點，比聚合物驅增加10個百分點，年產原油連續8 年超過400 萬噸，占油田化學驅油年產量的三分之一強，實現了化學驅技術的升級換代。

大慶油田在特高含水、特高采出程度的極限開采條件下，通過化學驅大幅度提高原油采收率，使主力油田采收率突破60%，達到國際領先水平，創造了中國石油開發史上的新奇跡。

然而，研發團隊依然在路上。居安思危，他們在思索新的問題：三采之后怎么辦？程杰成院士說：“三采之后，油層中還存留著至少30%的原油，我們現在的研究課題就是如何更進一步把它開采出來。”四次采油是世界性的油田開發難題，此前是“無人區”。針對這一超級難題，葉鵬、韓培慧等研發團隊成員系統剖析了118個化學驅后區塊，分析了近3萬口油井的數據，明確了化學驅后剩余油藏分布規律，結合化學驅后的油層特點，針對性地研發出堵—調—驅結合四次采油技術，在世界范圍內開創了四次采油技術先河。

辛勤耕耘，終有碩果累累。2024 年1 月19 日，“國家工程師獎”表彰大會在人民大會堂舉行，接力拼搏了四十年的大慶油田化學驅油技術研發團隊被授予“國家卓越工程師團隊”稱號。這是以黨中央、國務院的名義首次開展“國家工程師獎”表彰，足以看出這項表彰的規格之高、分量之重。作為大慶精神（鐵人精神）的接力者，科研團隊早已形成將個人榮辱與油田發展綁定在一起、將個人命運與國家富強結合在一起的政治自覺。“提高采收率技術研究沒有止境，我們還有很長的路要走。”這是他們獲獎后的感言，語氣平實，卻情懷無限。