蔡巧玉
1959年9月26日,“松基三井噴油”的好消息傳來,這成為穿破西方對我國重重封鎖的天窗,為在建設(shè)現(xiàn)代工業(yè)之路上艱難行進的新中國投下的一束希望之光。油花飛濺中,這座松遼盆地上新發(fā)現(xiàn)的、被命名為“大慶”的油田,就此翻開了我國石油開發(fā)史上具有歷史轉(zhuǎn)折意義的嶄新一頁。作為中國最大、全球罕見特大型陸相砂巖油田,大慶油田的建成,不但為我國摘掉了貧油國的帽子、駁斥了“中國貧油論”的論斷,更為我國第一批成長起來的工業(yè)種子提供了“獨立水源”、為我國建立現(xiàn)代石油工業(yè)體系提供了強大原動力。此后,基于石油在國家工業(yè)化建設(shè)和穩(wěn)固發(fā)展層面的巨大作用,在波瀾壯闊的石油大會戰(zhàn)和一代代石油人的共同努力下,大慶逐漸成長為中國石油開發(fā)歷史上承載著無數(shù)光榮和夢想的夢寐之地,其持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的驕人業(yè)績,也成為中國石油工業(yè)“穩(wěn)定東部,開發(fā)西部”戰(zhàn)略目標(biāo)實施的有力保證。
然而近年來,隨著石油需求量的增大,我國從海外進口的石油量也隨之逐年增加。截至2020年,我國石油對外依存度達到70%以上。在日趨復(fù)雜多變的地緣政治背景下,如何保障我國石油能源安全?如何讓我國自有油田的“利用率”更高?這成為中國石油人一直在思考的問題。抱著“石油能源的飯碗必須端在自己手里”的堅定信念,東北石油大學(xué)副校長、油氣田開發(fā)工程國家級重點學(xué)科帶頭人宋考平幾十年如一日地奔忙在油氣田開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新的一線,他期待用自己的力量,為中國油氣田穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供行之有效的解決方案。
與“君”初相逢:
諸多“意外”終成熱愛
1979年是高考制度恢復(fù)的第三年。彼時正在準(zhǔn)備高考的宋考平未曾想到,他的人生即將開啟一場全新的旅程。盛夏之時,高考塵埃落定,盡管沒有被當(dāng)時鐘情的化學(xué)和水利專業(yè)錄取,選擇服從分配的宋考平仍是帶著早早收到的錄取通知書,欣喜地踏上了前往油城大慶的列車。
對于當(dāng)時的宋考平來說,被大慶石油學(xué)院(現(xiàn)東北石油大學(xué))錄取、就讀未曾了解的油氣田開發(fā)工程專業(yè),是他成長路上遇到的第一個“意外”。當(dāng)?shù)竭_學(xué)校所在地安達之后,第二個“意外”也很快到來——“當(dāng)時從安達火車站到學(xué)校,甚至一直走到校園大門口,一路上的路況都是很不好,車開在上面叮叮咣咣地響。這和我來之前‘幻想的大學(xué)有點不同?!彼慰计叫χ貞浀溃暗鹊桨差D下來以后,我在校園里溜達,走到了教學(xué)區(qū),我看到教學(xué)樓,也看到很多人在那里學(xué)習(xí),這時候心才安定下來。我覺得這樣的大學(xué)很好,‘既來之,則安之。我是個挺知足的人,能在這里學(xué)習(xí)生活,我覺得很滿足。”
就這樣,年輕的宋考平迅速投入學(xué)習(xí)中,在油氣田開發(fā)這個研究領(lǐng)域扎下根來。據(jù)他介紹,油氣田開發(fā)工程專業(yè)是油田的主干專業(yè),更是當(dāng)時具有開創(chuàng)性和獨創(chuàng)性的新型專業(yè):“這個專業(yè)國外至今沒有,而我恰巧是這個專業(yè)在全國恢復(fù)高考后,乃至中國歷史上的首屆學(xué)生之一?!彼慰计秸f。自此以后,這一包含了滲流力學(xué)、油層物理、油藏數(shù)值模擬、水利學(xué)、油氣田開發(fā)、油氣田開發(fā)設(shè)計等核心內(nèi)容的專業(yè)正式“啟動”,而作為首屆學(xué)生的宋考平也就此與大慶石油學(xué)院、與大慶油田結(jié)下了不解之緣。
穿梭于校園與油田之間,宋考平心中對于石油事業(yè)的熱愛與日俱增。求知不倦、重視實踐、一切從油田的實際需求出發(fā),宋考平迅速地成為大慶石油學(xué)院和大慶油田科研攻關(guān)中的新生力量。1983年為升平油田制訂開發(fā)設(shè)計方案時,即將本科畢業(yè)的宋考平加入其中,成為油田的開發(fā)指標(biāo)預(yù)測計算及設(shè)計方案優(yōu)選課題組的成員之一?!斑@個課題組有4名老師,帶我一個學(xué)生。這項工作需要進行大量的公式推導(dǎo)和計算機編程工作,但是當(dāng)時整個學(xué)校只有兩臺z80微機,全校都等著用,我們就必須爭分奪秒地使用。很多時候都是程序編完了就上機運行,發(fā)現(xiàn)錯漏也只能打印出來手工去改,改好了再上機測試……如此循環(huán)往復(fù)?!彼慰计交貞浀溃熬驮谶@樣的情況下,我們還是在指標(biāo)控制、方案優(yōu)選和編程運用等層面得到了想要的結(jié)果,現(xiàn)在想來還是挺不容易的?!?/p>
對宋考平來說,這份“不容易”,不只帶來了收獲,同樣伴隨著失去。為了“趕進度”,1984年除夕當(dāng)天,宋考平仍忙碌在工作崗位上,最后還是被老師和領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)手“攆”回了家。除夕夜的火車廂里空蕩蕩的,只有宋考平一人。吃著車上提供的免費肉餡兒餃子,晚歸的宋考平感慨著享受到“國家待遇”的幸運,那份香甜至今記憶猶新。然而到家后,他如往常一般,想第一時間去屋里看看奶奶時,卻發(fā)現(xiàn)那間屋子已經(jīng)空了。這時候父母才告訴他,奶奶已經(jīng)在幾天前去世了。父母知道宋考平很忙,生怕這個噩耗影響他工作,就沒有告訴他。從小因為家里孩子多,宋考平其實是奶奶親手帶大的,與老人的感情極為深厚。這場猝不及防的別離,讓宋考平的這個團圓節(jié)變得異常酸澀。
逝者不可追,唯有繼續(xù)向前。收拾起悲傷的情緒,宋考平迅速回到了工作崗位。最終,凝結(jié)了眾人心血的研究成果贏得了油田相關(guān)部門的肯定。經(jīng)逐級審批后,宋考平所在課題組提出的升平油田開發(fā)設(shè)計方案很快投入應(yīng)用。油田于1984年交付投產(chǎn),迅速成長為穩(wěn)定產(chǎn)油的新油田基地,時至今日仍保持著年產(chǎn)20多萬噸的卓越“實力”?!盎仡^一看,我們預(yù)測得還是挺準(zhǔn)的?!碧峒巴?,宋考平欣慰地說,“這個方案有幾十人參與,最后給我放在排名第六的位置,前后都是我的老師。除了感恩,這也激發(fā)了我從事科技攻關(guān)的更大熱情?!?/p>
以此為開端,再一次服從分配的宋考平留在大慶石油學(xué)院,繼續(xù)科研和學(xué)習(xí)的歷程。在先后取得油氣田開發(fā)工程專業(yè)碩士和博士學(xué)位的同時,他從未間斷油田的技術(shù)攻關(guān),憑借著“永不言棄”的堅韌和執(zhí)著,攻克了一道道難關(guān),也成了油田遇到開發(fā)難題時,領(lǐng)導(dǎo)們第一時間想到的人。國家“人民楷?!薄ⅰ靶妈F人”王啟民也常常找他一起深入探討油田開發(fā)的理論和技術(shù)問題,共同為祖國獻石油的志向,使他成為“鐵人”的忘年之交和追隨者。20世紀(jì)90年代后,大慶油田進入了高含水開采期,注入油層的水在驅(qū)出原油的同時也出現(xiàn)了低效無效循環(huán)致使油井出水不出油的“水患”問題,從此,他更加緊密地與油田結(jié)合,將精力全部投入到了“治水”的研究工作中,他與時任大慶油田副總地質(zhì)師計秉玉一起,經(jīng)常為了攻克一個技術(shù)難題夜以繼日地奮斗在一線,最終,他們帶領(lǐng)攻關(guān)團隊完成的項目,在多項國家自然科學(xué)基金重點項目、國家科技攻關(guān)和油田重點攻關(guān)項目中斬獲亮眼的成績——“水驅(qū)油藏注入水低效循環(huán)識別與治理技術(shù)”項目獲得2008年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎,“高含水期油田整體優(yōu)化工藝、關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用”項目獲得2009年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎,有重要貢獻的項目“大慶油田高含水后期4000萬噸以上持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高效勘探開發(fā)技術(shù)”獲2010年度國家科學(xué)技術(shù)進步特等獎(集體獎)。截至20世紀(jì)末,宋考平僅從大慶油田就獲得了5項科技進步獎一等獎,這也是油田外部人員獲獎的最高紀(jì)錄。此后,大慶油田相關(guān)獎項不再授予非油田單位,否則這項“最高”的紀(jì)錄或許還會被宋考平自己打破。不過,宋考平并未滿足于此,他仍步履不停,堅定地尋找著能讓油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的“竅門”。BCE97B8B-D03B-49D7-9DDE-27BDD90CC011
十年磨一劍:
與“水患”“杠”到底
基于石油的重要戰(zhàn)略地位,增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、未雨綢繆的觀念一直深植于中國石油人心中。發(fā)現(xiàn)油田只是第一步,如何從地下多采出原油、提高油田的采收率,才是后續(xù)油田建設(shè)及利用過程中的主要課題。而油田的采收率如何,主要取決于驅(qū)油流體的驅(qū)油效率和波及體積兩個因素。
1959年,美國從業(yè)者提出并申請了水中添加多糖稠化劑專利,利用水溶性聚驅(qū)這一新型采油技術(shù)迅速引起了世界范圍內(nèi)石油工作者的注意,這其中自然也包括剛剛“打下地基”的大慶人??吹剿苄跃垓?qū)的廣闊應(yīng)用場景和發(fā)展?jié)摿Γ旁诖髴c的石油人迅速布局,從20世紀(jì)60年代末即展開研究聚驅(qū)技術(shù),在大量理論研究、室內(nèi)實驗、礦場試驗的基礎(chǔ)上,大慶油田在1996年率先實現(xiàn)了相關(guān)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,并形成了以大慶油田為代表的、居世界領(lǐng)先地位的聚驅(qū)技術(shù)體系。通過強化驅(qū)油效率,水驅(qū)后大慶油田主力好油層聚驅(qū)采收率提高值由國外最高的12%提升到14.5%,使我國在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從引進吸收到自主創(chuàng)新再到領(lǐng)跑世界的歷史跨越。然而,宋考平及其團隊在不斷的科研實踐過程中,發(fā)現(xiàn)了這場持續(xù)數(shù)十年的技術(shù)創(chuàng)新有其局限性——半個世紀(jì)以來,由于聚驅(qū)采用恒粘度大段塞的注入方式,優(yōu)先在單一高滲透油層使用,大慶油田乃至世界各國都把研究重心放在了進一步提高驅(qū)油效率上,而忽視了波及體積這一重要影響因素,“一條腿走路”的情況隨著油田開采的逐漸深入而日益凸顯。而當(dāng)大慶油田的聚驅(qū)技術(shù)由單一的高滲透油層轉(zhuǎn)向儲量更為巨大的中低滲透油層后,由于中低滲油層差異懸殊的多層同采和強非均質(zhì)性,會導(dǎo)致越來越嚴(yán)重的聚合物波及體積回縮。這樣的情況帶來的直接結(jié)果就是,盡管此時驅(qū)油效率已“調(diào)”至最高,生產(chǎn)中仍然存在嚴(yán)重的聚合物水溶液突進使生產(chǎn)井含水大幅度上升的“水患”現(xiàn)象,導(dǎo)致48%到60%的原油儲量沒有采出。就此,宋考平?jīng)Q定從擴大波及體積入手,找到提升效率的全新突破口。
在使用傳統(tǒng)采油技術(shù)的背景下,由于多層強非均質(zhì)性導(dǎo)致注入剖面返轉(zhuǎn),長期水驅(qū)與高驅(qū)油效率化學(xué)驅(qū)造成大級差滲透率的油層易形成無效低效循環(huán),再加上在用的線型聚合物受高孔喉比剪切降解嚴(yán)重的影響,改善流度比效果差,會使得波及體積嚴(yán)重受限。想要突破極限,就必須各個擊破“剖面返轉(zhuǎn)”“低效循環(huán)”“剪切降解”這3個棘手問題。為此,宋考平及其團隊從2008年開始,即提出要擴大層間、層內(nèi)、微觀波及體積,從3方面共同發(fā)力,逐一解決上述3個世界級技術(shù)難題。
針對“剖面返轉(zhuǎn)”問題,宋考平及其團隊依據(jù)沖擊波、粘彈性力學(xué)、隨機分析等理論,基于微觀觀測、巖心驅(qū)油等實驗,結(jié)合油田實測資料,發(fā)現(xiàn)了多介質(zhì)逐次降粘“沖擊波”分子團隨機沖量“劑-孔配伍”原理,攻克了“如何使聚合物能夠進入低滲層”和“如何調(diào)控驅(qū)油劑粘度、分子量與油層孔喉相配伍”這兩個技術(shù)難點,發(fā)明了以“礦場復(fù)雜油層的多介質(zhì)分注系統(tǒng)”“變滲流阻力驅(qū)油的方法”為核心專利,包含26件授權(quán)技術(shù)發(fā)明專利群構(gòu)建成的兩項關(guān)鍵技術(shù)。其中,多層多介質(zhì)分注技術(shù)解決了低滲透層難以注入較高粘度和分子量段塞而出現(xiàn)的剖面返轉(zhuǎn)難題,變滲流阻力驅(qū)油技術(shù)則創(chuàng)建了“劑-孔配伍”圖版,發(fā)布了生產(chǎn)流程、規(guī)范和行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),形成了聚驅(qū)新工藝。在實際應(yīng)用和技術(shù)對比過程中,相關(guān)成果達成了不出現(xiàn)剖面返轉(zhuǎn)的目標(biāo),同時實現(xiàn)油層吸液厚度提高18%、低滲透層吸液量占比增加10%、層間波及體積提高8%的顯著提升。
對于“低效循環(huán)”和“剪切降解”問題,宋考平及團隊引入物理化學(xué)滲流、界面化學(xué)、大分子交聯(lián)等理論,發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜物化介質(zhì)環(huán)境下非均質(zhì)油藏變粘度聚驅(qū)前緣推進和膠質(zhì)自橋接原理,打通了“聚驅(qū)低效循環(huán)精準(zhǔn)快速識別”和“大級差滲透率下高滲流通道低效循環(huán)靶向調(diào)堵”這兩個技術(shù)難點,發(fā)明了以“多油層深部調(diào)剖”和“耐高溫高鹽調(diào)剖堵水劑”為核心專利、包括23件發(fā)明專利群的3項關(guān)鍵技術(shù)。其中,單油砂體內(nèi)聚合物驅(qū)低效循環(huán)條帶精準(zhǔn)快速識別技術(shù)識別速度比國際上同類技術(shù)快20倍以上。而耐溫抗鹽雙膜結(jié)構(gòu)微米級自橋接功能顆粒調(diào)堵劑,則將封堵率由50%提高到90%。另外多油層深部靶向調(diào)堵工藝,可以將新發(fā)明的功能顆粒定點準(zhǔn)確送入低效循環(huán)關(guān)鍵點橋接封堵,封堵靶深由原技術(shù)的85米延深到120米以上。在這些技術(shù)的共同“加持”下,“低效循環(huán)”和“剪切降解”難題得到了很好的解決,極大地提升了石油開采過程中的循環(huán)效率。
走過十余年的時光,宋考平和他的團隊將這些沉淀的成果凝結(jié)于“新型聚驅(qū)大幅度提高原油采收率關(guān)鍵技術(shù)”項目中。通過與大慶油田有限責(zé)任公司副總地質(zhì)師王渝明、中海油研究總院有限責(zé)任公司海洋石油高效開發(fā)研究中心主任張健、東北石油大學(xué)副研究員皮彥夫、中國石油大學(xué)(北京)教授侯吉瑞和大慶油田有限責(zé)任公司開發(fā)事業(yè)部副主任王加瀅等團隊和專家的通力合作,這一項目取得了1項理論新認知,發(fā)現(xiàn)了3方面高含水油藏高效多采油的新原理,突破了三大技術(shù)瓶頸,取得了3項技術(shù)發(fā)明,以此為核心,研制成1套完整的聚驅(qū)新技術(shù),取得了擴大層間、層內(nèi)和微觀波及體積的顯著效果,并最終斬獲2020年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎的榮譽。
目前,這一項目的相關(guān)技術(shù)成果已大面積推廣應(yīng)用到10個油田、9700多口礦井中,實現(xiàn)多增油700多萬噸。這項經(jīng)濟有效的新一代大幅度提高原油采收率技術(shù),標(biāo)志著我國自有的采油技術(shù)開始“兩條腿走路”。而這種齊頭并進的新型技術(shù)模式,在面臨油層性質(zhì)變差的情況下,將采收率在水驅(qū)基礎(chǔ)上進一步提高16%,較我國原有技術(shù)提升4%,超國外現(xiàn)有先進技術(shù)7%,預(yù)計可使大慶油田多采出1.32億噸難采儲量,可增加國內(nèi)及海外權(quán)屬石油可采儲量10億噸,相當(dāng)于新發(fā)現(xiàn)數(shù)個億噸級儲量的大油田,采收率指標(biāo)和應(yīng)用范圍均破世界紀(jì)錄,為國家能源安全及石油年產(chǎn)擺脫2億噸高危警戒線提供重要技術(shù)支撐,亦為打造新時代節(jié)水節(jié)電、環(huán)境友好的綠色油田轉(zhuǎn)型提供了強大助力。
“所有的成果都不是一蹴而就的??梢哉f,我們團隊和合作團隊十余年的研究成果,都沉淀集結(jié)在‘新型聚驅(qū)大幅度提高原油采收率關(guān)鍵技術(shù)這個項目中。從我們開始往提升波及體積的方向主攻,到攻下這個小山頭,已經(jīng)過去13年了。所幸這‘十年磨劍,我們收獲了不錯的成果。更重要的是,這些理論成果在油田的實際工作中取得了良好的實施效果。對我來說,這是最好的獎勵?!彼慰计讲粺o感慨地說。BCE97B8B-D03B-49D7-9DDE-27BDD90CC011
實踐出真知:
要做對油田有用的事
投身科研中,寒暑不知年。從懵懵懂懂的學(xué)生,到東北石油大學(xué)的領(lǐng)軍人物,宋考平已經(jīng)在東北石油大學(xué)度過了40余年時光。在他看來,大慶油田的發(fā)展史,既是一部中國石油工業(yè)的艱苦創(chuàng)業(yè)史,更是一部自主創(chuàng)新、持續(xù)攻關(guān)的科技進步史。而他投身科研的出發(fā)點,便是“要做對油田有點用的事兒”。
“有很長一段時間,我都想要到油田一線去工作?!彼慰计叫χ勂鹎嗄陼r代的“志向”,“雖然最終因為種種原因沒能成行,但是讓我的研究成果到一線去、參與到現(xiàn)場的項目中,這也是一種很有成就感的‘圓夢方式?!彼沁@么想的,也是這么做的。
當(dāng)被問及“到油田一線苦不苦”,宋考平笑著說:“搞科研雖然經(jīng)常有身體上的累,但我從來沒有精神上的苦,每解決一個問題都給我?guī)砗艽蟮目鞓贰!彼貞浧甬?dāng)初的經(jīng)歷,頗為感慨地說道:“剛畢業(yè)那十幾年,條件還是蠻艱苦的,特別是到冬天,氣溫能低到零下30多度。我們乘坐大慶1路汽車去采油廠,那車據(jù)說是從蘇聯(lián)進口的,很大,但到處透風(fēng),車?yán)锉溶囃膺€冷,在車上坐著或站著就得不停地跺腳,到地方之后腳后跟都凍麻木了,下車得趕緊跑步才能恢復(fù)知覺。但是等干完活,油田的師傅會把我們請到家里大魚大肉地招待,雖然天氣冷,但心里總是非常溫暖的!”
一路收獲累累碩果,宋考平總說自己是“幸運的”?!拔沂紫仁怯錾狭撕玫臅r代,黨和國家給了我一心一意報效祖國的機會;我所取得的成績也與油田和學(xué)校的支持分不開。同時,遇到了不斷勉勵和指導(dǎo)我的導(dǎo)師、強力支持我的油田領(lǐng)導(dǎo)和團隊成員,以及無私給予我經(jīng)驗分享的專家學(xué)者,這都是我的幸運之處。”
成為東北石油大學(xué)的副校長后,宋考平的工作變得更加忙碌,而這并沒有讓他的科研熱情稍減分毫。他總是平和地說:“我覺得我做的這些行政工作很多人都可以做,換別人可能會做得更好。但是科研工作就不同了,科學(xué)研究容不得半點馬虎和‘大概,就是要沉下心來、下苦功夫?!睙o論是親自到現(xiàn)場,與油田環(huán)境、油田工作者接觸,傾聽來自一線的聲音,然后切實地解決生產(chǎn)中產(chǎn)生的具體問題;或是在室內(nèi)實驗中,不斷追求跟現(xiàn)場無限接近的“極致”,建立更精準(zhǔn)、更全面的物理模型,系統(tǒng)地測試不同的驅(qū)油方式、施以對應(yīng)的調(diào)整措施,最終確定采收率最高的產(chǎn)油方式,都讓宋考平心生愉悅:“因為油田科研是我的興趣所在,投身其中并不覺得辛苦。”在他的帶領(lǐng)下,一支囊括油氣田工程、界面化學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機等不同領(lǐng)域人才的專業(yè)團隊逐步成形,并在多孔介質(zhì)滲透力學(xué)、油藏動態(tài)分析、剩余油分析和數(shù)字模擬及三次采油等重點研究領(lǐng)域貢獻自己的點滴光熱。
談及未來,現(xiàn)任國家“十三五”重大專項項目“高含水油田提高采收率新技術(shù)”副項目長、國家自然科學(xué)基金重點項目“驅(qū)油相自擴大波及體積提高采收率新方法”負責(zé)人的宋考平堅定地說,在保障我國油氣安全的攻堅戰(zhàn)中,占全國產(chǎn)量65%的東部特高含水(含水率90%以上)油田肩負重任,降成本大幅度增產(chǎn)提效實現(xiàn)特高含水油田高效開發(fā)是必然要求。國內(nèi)適合聚驅(qū)的探明儲量達到165億噸(其中中低滲油層占82%),主要分布在東部老油田,在相關(guān)技術(shù)的支持下,這些老油田每多采1個百分點,就相當(dāng)于大慶油田高峰期3年的產(chǎn)量。在此基礎(chǔ)上,如何通過合適的驅(qū)油方式,有效發(fā)揮油田的長尾效應(yīng)、減緩油田產(chǎn)量遞減的速度、讓油田“活”得更久,即是他下一個階段的研究重點所在。歲月崢嶸,使命在肩。經(jīng)年沉淀的對石油事業(yè)的熱愛和對科研工作的堅持,是宋考平繼續(xù)前行的不竭動力。他說:“創(chuàng)新永無止境,諸多問題待解,我還不能停下,還要繼續(xù)走在為中國石油生產(chǎn)貢獻力量的康莊大道上?!?/p>
(責(zé)編:唐一白)BCE97B8B-D03B-49D7-9DDE-27BDD90CC011