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          2021中國石油科技與信息化創新大會·企業案例

          大慶油田:科技之光照亮百年征程

            大慶油田的發展史,既是一部我國石油工業的艱苦創業史,更是一部自主創新、持續攻關的科技進步史。大慶精神鐵人精神薪火相傳,大慶人接續奮斗,建成我國最大的石油生產基地,累計生產原油超24億噸,新時代更展現了新氣象新作為。

            特別是“十三五”以來,大慶油田科技工作者堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,全面貫徹總書記賀信和重要講話指示批示精神,深入落實集團公司工作部署,堅持問題導向、目標導向、結果導向,大力實施創新驅動發展戰略,緊緊圍繞“大規模經濟有效增儲、大幅度提高采收率、大幅度降低成本”目標,按照“應用一代、研發一代、儲備一代”三個層次,深入推進油田核心技術發展路線圖,豐富發展基礎理論認識,完善應用特色配套技術,攻關形成高效實用接替技術,探索儲備支撐長遠發展前沿技術,充分發揮了科技創新“支撐當前、引領未來”作用。

            創新未有窮期,奮進永在路上。大慶油田牢記總書記政治囑托,擔當保障國家能源安全使命,聚力“穩、增、干”,強化科技自立自強,全力推動企業實現依靠創新驅動的內涵型增長,為高質量發展打造強大科技新引擎,為建設世界一流綜合性國際能源公司再做大慶新貢獻。

            自主創新 筑牢發展新根基

            資源有限,科技無限。大慶油田持續強化科技管理提升,大力推進科技自主創新,書寫出科技支撐和引領油田高質量發展的新篇章。

            核心技術水平快速提升。圍繞“勘探、開發、工程”三大核心技術領域,大慶油田豐富發展4項理論認識,創新形成22項核心技術,其中特高含水后期水驅高效精準挖潛技術、化學驅大幅度提高采收率技術持續處于世界領先水平,常規油精細勘探、致密油勘探開發一體化、斷陷盆地油氣勘探技術處于國內領先水平,陸相頁巖油理論認識實現戰略突破,大幅度降本工程配套技術處于國內領先水平。

            自主創新能力再上新高。大慶油田共獲得上級科技成果獎勵128項,其中2017年獲國家科技進步二等獎和集團公司科技進步特等獎各1項、2020年獲國家技術發明二等獎1項;申請專利1582件、授權專利1011件,獲得中國優秀專利獎2項、集團優秀專利獎6項,集團公司認定自主創新重要產品13項;大慶油田優秀專利獎94項。

            國際標準工作實現重大突破!稘撚椭本電機》項目成為中國石油鉆采設備領域首個在ISO正式立項的產品標準,實現了零的突破,有力提升中國石油在國際石油鉆采設備領域的話語權;首次在ISO TC67下成立了提高采收率臨時工作組(AHG02),有望首次在ISO成立國內首個石油行業上游領域分技術委員會(SC)。大慶油田共培育23項國際標準化研究項目,其中8項列入集團公司、7項列入勘探與生產分公司國際標準培育計劃。

            基礎研究能力不斷加強。大慶油田共建成“國家能源陸相砂巖老油田持續開采研發中心”和“大慶古龍陸相頁巖油國家級示范區”、黑龍江省致密油和泥巖油成藏研究重點實驗室等4個省級重點實驗室,碳酸鹽巖重點實驗室等2個集團公司級重點實驗室;推進平臺建設提檔升級,促進實驗技術創新發展,支撐陸相淡水湖盆頁巖油富集規律、特高含水后期滲流理論及規律、新型復合體系相態轉化理論等多項基礎理論的豐富發展,自主研發DS系列抗鹽聚合物、界面位阻表活劑、預交聯型凝膠顆粒(PPG)等多種驅油藥劑,在多個領域實現了“0”到“1”的突破。

            核心技術 激活發展新動能

            創新形成致密油勘探開發一體化技術,實現規模增儲效益開發新跨越。大慶油田自主研發以薄層阻抗Z反演等為核心的不同類型砂體地震刻畫技術體系,2-3米砂體預測符合率達到73.6%;首創基于不同甜點類型的主力層—水平井、主薄層錯疊—直平聯合、多薄層疊置—斜直井三種開發模式,儲量動用率由70.7%提高到86.5%;形成以水平井CO2吞吐為主的多介質能量補充技術,現場試驗兩輪次提高采收率兩個百分點以上。“十三五”與“十二五”相比,實現儲量、產量大幅增長。

            發展長垣水驅特高含水后期精準挖潛技術,充分發揮產量和效益壓艙石作用。大慶油田創新形成以沉積單元級構造建模、井震結合儲層三維定量預測、千萬節點數值模擬技術為核心的精準油藏描述技術,自主模擬軟件首次實現由百萬節點向千萬節點跨越,剩余油描述精度由80%提高到85%,指導斷層區部署高效井和措施調整井數1353口,累計增油113.06萬噸;發展形成以層系井網優化調整、無效循環識別、層段組合及水量優化、薄差層精控壓裂技術為核心的特高含水后期精準開發調整及配套技術,落實新鉆井潛力4697口,增加可采儲量1391.6萬噸,控制無效注水150萬立方米。

            創新研發新一代高效低成本聚合物,有效破除差油層大幅提采增效技術瓶頸。面向油層條件變差的二類油層,大慶油田深化抗鹽聚合物驅油機理,自主研發DS2500抗鹽聚合物產品并工業生產,已在區塊投注,預計可大幅度提高采收率,降低聚合物用量10%;聚焦儲層物性更差的三類油層,自主研制DS系列低分抗鹽聚合物,其中DS800抗鹽聚合物實現工業化生產并應用于現場,提高采收率明顯,節省聚合物用量20%,達到國際領先水平,實現“從無到有”的突破。

            攻關二類油層化學驅提質提效技術,實現“對象變差、效果不降”。大慶油田突破聚合物分子尺寸動態表征理論,創新注入參數個性化設計及全過程跟蹤調整技術,在長垣油田二類A油層12個工業化區塊推廣應用,深化復合驅相態轉化理論,自主研發出界面位阻表活劑,創建催化劑流加、梯度引發等專有合成工藝技術,利用國產原料生產出中試產品,室內驅油實驗較現有三元復合體系多提高采收率效果明顯,國內與國外原料生產的產品性能相當,整體價格由國外原料每噸1.8萬元降低到目前國產原料每噸1萬元左右。

            形成化學驅后提高采收率技術,實現剩余潛力深度挖潛。大慶油田研發出適應化學驅后油層聚表劑和弱堿三元體系配方,現場試驗提高采收率達到預期,較“十二五”開展高濃度聚驅試驗多提高了采收率兩個百分點以上,取得顯著技術經濟效益;創新提出自適應堵調驅一體化前沿技術理念,研發自適應堵調驅體系配方,先導性試驗節約化學劑用量18%。

            發展工程配套技術,實現提質降本增效目標。大慶油田自主研發連續油管水力噴射環空加砂工藝,單趟管柱最多壓裂42段,成本僅為國外的13%,實現大液量、大砂量水平井安全、環保和高效壓裂施工,全部核心技術具有自主知識產權,制定并發布了集團公司企業標準“水力噴砂分段壓裂工藝技術規范”,有力支撐致密儲層新井長水平段大規模壓裂和老井重復改造;創新超深穿透射孔技術,裝配102型射孔槍的SDP45HMX39-1型射孔彈,API混凝土靶平均穿深1805毫米;裝配127型射孔槍的SDP45HMX45-1型射孔彈,AP混凝土靶平均穿深2091毫米,達到國際領先水平,在老區二、三類油層和外圍低滲油藏應用69口井,平均采液強度分別提高20%、12%,為低滲透儲層高效開發提供了新的技術支持。

            科技支撐 打造發展新優勢

            大慶油田聚焦油田勘探開發主營業務生產需求,突出新方法、新技術、新工藝的發展完善與示范引領,加快成果轉化及推廣應用,為油田發展提供了堅實的技術支撐。

            2016年以來,大慶油田累計新增石油探明儲量超2億噸、天然氣數百億立方米;依靠新理論、新認識、新技術增加石油探明儲量超億噸。

            精準開發理論與技術攻關應用,有力保障了原油3000萬噸以上持續穩產。特高含水后期水驅高效精準挖潛技術,確保開發水平持續提升。大慶長垣水驅在年均向三次采油轉移地質儲量情況下,“十三五”累計技術增油180.3萬噸,年自然遞減率保持在6.0%以內,含水上升值由0.37%降到0.21%;瘜W驅大幅度提高采收率技術,實現了千萬噸以上產量規模高效開發。截至目前,大慶油田化學驅累計產油2.75億噸,連續19年產量超千萬噸,成為油田持續發展的關鍵技術。長垣外圍低滲透油田提高采收率及難采儲量效益建產技術,為水驅產量“壓艙石”地位提供重要補充。大慶長垣外圍油田2015年前投產井自然遞減率由13.7%降到10.2%;難采儲量累計獲高產井116口,動用地質儲量超億噸,建成產能超200萬噸,有力支撐了500萬噸以上持續穩產。

            深層天然氣高效開發技術攻關應用,有效推動了產量快速上產至46億立方米以上。2020年深層天然氣產量突破20億立方米,老區動用程度提高了11.6%,累計新建產能17.61億立方米,去年大慶油田總產氣量達46.6億立方米。

            大幅度降本增效技術攻關應用,強力支撐了油田效益發展。大慶油田機采節能技術應用上萬口井,節省耗電、維護費用3.85億元,多采油34.48萬噸;低成本鉆完井技術應用353口井,降投資11.17億元;地面工藝技術應用425個產能項目,降投資35.89億元,累計總效益達56.43億元。

            大慶油田通過全面推廣水驅控水提效配套技術,抗鹽聚合物、高效弱堿無堿復合驅技術及致密油有效動用技術,支撐了大慶長垣水驅產量保持在1000萬噸以上、外圍油田產量達600萬噸以上、三次采油產量保持在1000萬噸以上。

            大慶油田技術成果已在國內多個同類油田廣泛應用,對我國原油儲量和產量均占70%以上的高含水油田深度挖潛、進一步提高采收率,具有重要指導作用。今年1月,大慶油田首次與中海油簽訂化學驅技術服務合同,為兩個區塊最大幅度提高采收率提供技術支持,標志著大慶油田核心主導化學驅技術“走出去”戰略又向外邁出堅實一步,對打造大慶油田化學驅技術品牌意義深遠。

            以技術拓市場,以技術換資源。在“一帶一路”戰略通道沿線國家拓展合作范圍,大慶油田已為蘇丹、哈薩克斯坦、俄羅斯等國家提供技術服務,對加速參與國際市場競爭具有重大戰略意義。

            人才強企 增強發展新活力

            多年實踐,大慶油田越來越清晰地認識到,留住人、留住心和充分激發創新動能是關鍵所在。

            讓科技人才更“有奔頭”。大慶油田科研院所全面實施“雙序列”改革,建立5級技術人才序列,在行政序列“獨木橋”旁鋪就“康莊道”,讓有才者有其位,3337人走上技術序列,構建起“塔型”人才結構,培育了“省致密油泥巖油成藏研究重點實驗室團隊”“省創新頭雁團隊”等一批優秀科研團隊。

            讓科技人才更“有價值”。大慶油田修訂《課題制管理辦法》,開展“青年課題制”實踐,讓80后挑重擔、頂大梁,給能干事的青年搭臺子,嚴考核、硬兌現,激發責任感、價值感。涌現出張金友等一批堪當重任的優秀科技人才,4人進入集團公司石油科學家培育序列、54人進入集團公司青年科技英才序列,企業技術專家張永平榮獲全國勞動模范殊榮。

            讓科技人才更“無后憂”。大慶油田強化項目頂層設計,加大基礎研究支持,增加基礎研究投入6.2億元,調動基礎研究人員積極性,鼓勵“從0到1”突破;修訂《科技獎勵辦法》《科技成果轉化獎勵辦法》,擴大獎勵范圍、提高獎勵額度,5年科技獎勵達9660萬元、效益提成7881萬元,科技人才獲得感、成就感大幅提升,沉心“十年磨一劍”。

            大慶油田持續打造特色科技攻關組織模式,以科研院所為主體、示范試驗基地為引領,以采油廠為主戰場、專業項目部為支撐,形成一體化產學研用高度融合、全生命周期攻關組織模式;持續開展科技創新提效新機制探索,研究探索“打擂式”“揭榜式”攻關模式,讓各級專家掛帥,配套保障機制,引入“特區思維”,變“不行”為“可行”,全力為科技創新清障搭臺。目前正研究成立科技成果轉化應用專職工作機構,專業化組織、系統性謀劃、內外并舉、協同實施,強化科技成果規模轉化生產力的同時,進一步拓展市場創效;持續強化基礎條件平臺和交流平臺建設,依托國家能源陸相砂巖老油田持續開采研發中心、10個國家及行業級實驗檢驗中心、 5個集團公司試驗基地、 5個省工程技術研究中心和28個油田重點實驗室,對標先進,推進基礎條件平臺整合升級,全力申建陸相頁巖油規模效益開發國家重點實驗室和國家工程研究中心。創立百年油田—提高采收率論壇,開展高層次、高水平學術交流211場次,舉辦高端學術會議8場次,打造專家學者的集聚地、原始創新的策源地。(記者 張云普 通訊員 魏玉陽)

            關鍵核心技術

            古龍頁巖油重大地質理論及富集層評價預測技術

            創新形成大型陸相淡水湖盆頁巖油原生源儲成藏地質理論,建立了地質—工程一體化的頁巖油富集層評價技術,研究成果指導了古頁油平1井部署,獲得日產油30.5噸、日產氣1.3032萬立方米、油氣當量40.9噸的高產工業油氣流,支撐提交了預測地質儲量,并有力指導和支撐4個試驗區建設和國家級示范區的申建,理論和技術水平達到國際領先,推動了我國頁巖油革命進程。

            特高含水后期 水驅高效精準 挖潛技術

            面對剩余油高度分散、動態三大矛盾加劇、無效循環嚴重等矛盾問題,創新形成水驅高效精準挖潛技術,剩余油實現百層萬井千萬節點高精度模擬,井網調整由加密向細劃層系與細分對象的層系井網優化轉變,注水調整由經驗動態分析向智能定量優化轉變,推動水驅開發由精細向精準邁進。通過技術應用,長垣水驅控含水控遞減成效顯著,水驅自然遞減控制在6.0%以內,實現了高水平開發,整體技術保持國際領先。

            復合驅大幅度 提高采收率技術

            創建了三元復合驅油理論,突破低酸值原油應用禁區,填補了國內烷基苯磺酸鹽表面活性劑自主生產國內空白,建成世界最大工業生產線。攻克方案設計、跟蹤調整、油井清防垢、采出液處理等核心技術,率先在國際工業領域推廣,提高采收率18個百分點以上,創造了中國石油開發史上的奇跡。截至2020年年底,復合驅在大慶油田累計動用地質儲量2.57億噸,產量連續5年超過400萬噸,已成為大慶油田百年油田建設重要的開發技術之一。

            三類油層壓裂 驅油提高采收率技術

            以非常規思維首次提出“壓驅”技術理念,通過研究實踐,明確了“驅油、補能、改造”機理及地質適用條件,形成了優化設計及工藝控制的核心方法,固化定型了高效實施流程及模式,賦予了“壓驅”實質內涵并快速形成生產力,現場應用169口井,累計增油34.43萬噸,直接經濟效益7.5億元,整體技術達到國際領先水平。

            二類油層 聚合物驅提質 提效技術

            發展完善注入參數個性化設計及全過程跟蹤調整技術,在二類油層推廣應用提高采收率12個百分點以上,實現“對象變差、效果不降”。進一步發展聚合物構效關系理論,揭示分子鏈形態與宏觀性能之間關系,自主研制DS抗鹽聚合物并實現工業化生產,產品具有較好抗鹽和注入能力,提高了聚合物驅開發技術及經濟效益。同時,發展低黏損聚合物配注工藝技術,通過攻關黏損降低6.9個百分點,節約干粉效果明顯。

            致密油效益 建產配套技術

            創新致密油人工油藏滲吸開采理論,形成四品質參數為核心的甜點評價和井震融合甜點預測、“砂體—人工縫”匹配的平臺斜直井和立體水平井開發、CO2吞吐為主的多介質能補提產、體積壓裂2.0及工廠化作業配套技術,首創并固化了基于不同甜點類型的“主力層—水平井、主薄層錯疊—直平聯合、多薄層疊置—斜直井”定制式開發模式,有效助推了松北薄層致密油規模效益開發與上產,實現了大慶油田致密油產能、產量“雙破百”,成功走出一條薄層致密油開發之路。

            大慶油田三次采油領先世界

            大慶油田幾代科研人員歷經室內研究、篩選評價、先導性礦場試驗、工業性礦場試驗、工業化推廣應用等艱苦歷程,創新發展聚合物驅提質提效技術,實現長垣油田經濟高效開發;發展完善復合驅技術,實現技術效果和經濟效益不斷提升;攻關聚驅后提高采收率技術,取得較好試驗效果;攻關三類油層提高采收率技術,實現薄差油層深入挖潛,通過“四個”領域技術的不斷發展,支撐了化學驅連續19年保持千萬噸以上產量規模,整體處于國際領先水平,為“雙特高”階段老油田儲量、產量的良性循環和有序接替闖出了一條新路,對于提高我國原油產量、以高端技術拓展國際市場、維護國家能源戰略安全具有重要意義。

            圖為三次采油技術開采模型。

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