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深地油气藏用耐温抗盐聚合物凝胶材料及产业化应用：解锁油田绿色高效开发密码

文章来源：中国化工报更新时间：2024-08-07 11:19:14

“安全、环保风险一直是制约油田高质量开发的难题。‘深地油气藏用耐温抗盐聚合物凝胶材料及产业化应用’项目破解了这一难题，在塔河、胜利、塔里木等14个油田的500余口井应用后，累计增产原油26.24万吨，新增产值约6.5亿元，促进了石油行业高质量绿色开发。”西北油田总经理云露介绍道。该技术由中国石油化工股份有限公司西北油田分公司石油工程技术研究院开发，于近日入选中国科协发布的2023年“科创中国”先导技术榜（先进材料领域）。

如何在确保可持续发展的同时，有效开发利用地下宝贵的油气资源，成为全球范围内亟待解决的关键问题。尤其在深层高温高盐油藏的勘探与开采中，技术难度和环境约束尤为突出，成为石油工业界的一道难关。

塔河油田一直被认为是中国乃至全球范围内极具代表性的大型裂缝、溶洞型碳酸盐岩复杂油藏，其近6亿吨的庞大储量令人期待。但塔河油田所在的深层地层，伴随着超过130摄氏度的高温与每升超过21万毫克矿化度的高盐，使得资源开采变得异常艰难，成为获取更多原油资源的“拦路虎”。随着开发逐年深入，塔河油田的油井含水量不断攀升，高含水井比例高达37%。这不仅阻碍了油田的稳产与高效开发，还如同一道难以治愈的“顽疾”，考验着业界的智慧与决心。

“尽管前期研发的聚合物凝胶技术能有效治理高含水问题，但也难以应对如此严苛的自然条件，在极端环境下的应用仍然受限，迫切需要一场技术革新来打破僵局。”西北油田公司采收率高级专家何龙回顾道。

面对这一困境，西北油田石油工程技术研究院与中石化（北京）化工研究院有限公司于2016年成立了跨学科的一体化科研团队，汇集了分子模拟、材料科学、化学工程、油田化学、石油工程等多个领域的专家，以攻克耐温抗盐堵调体系为目标，开启了科研攻坚的征途。

他们利用掺杂增强的原理，运用分子模拟技术，精准指导新材料的设计与合成，围绕耐盐聚合物与环保高效交联剂两大核心技术，经过500余次的失败与努力，最终成功开发出一系列高性能的耐温抗盐聚合物凝胶体系。该体系不仅突破了传统技术在耐温抗盐性能上的局限，还通过新型堵调工艺的持续优化，确保了从实验室研发到实际应用的无缝衔接，实现了技术的全面跨越。

研究团队创新引入的多元交联机制，打破了传统单一共价键交联的局限，增强了凝胶的耐温和抗盐性能，打破了技术上的“天花板”，为提高采收率技术开辟了新的可能；通过对体系反应动力学的精密调节，确保凝胶成胶过程与地层条件完美匹配，有效降低了现场施工的不确定性和风险，提高了作业效率。此外，研究团队注重以环保为先，摒弃有环境风险的常规聚合物，采用更加绿色的新型单体，既保证了作业人员的安全，又减轻了对环境的负担，实现了环保与安全的双重保障。

科研团队还通过调整聚合物分子结构，有效缓解了聚电解质效应，使凝胶在高矿化度地层中表现更佳，提升了现场应用的便利性。自主研发的耐温抗盐交联剂，不仅保证了凝胶体系的长期稳定，还大幅降低了对环境的影响，符合可持续发展的理念。

技术成果的转化与应用是检验创新的试金石。该项目的成果没有局限于理论层面的突破，而是在产业应用中取得了显著的经济和社会效益。通过与新疆准东石油技术股份有限公司等多家企业的紧密合作，累计销售的耐温抗盐化学剂总量达到了6850吨，创造了直接经济效益8830万元。技术应用覆盖塔河、胜利、塔里木等14个油田，累计增产原油26.24万吨，为保障国家能源安全和石油行业绿色高质量发展注入了强劲的西北动力。

“在全球能源布局中，‘一带一路’共建国家拥有丰富的油气资源，但同样面临高温高盐油藏的开发难题。这项技术的推广应用，不仅可以为这些国家提供高性价比的解决方案，更为中国企业‘走出去’铺设了坚实基石。”西北油田科技与信息管理部经理李柏林展望前景时说道。