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大漠赤子 科研情怀

来源:  发布时间:2020-05-10

——记中国石化西北油田分公司副总工程师兼石油工程技术研究院院长赵海洋
   
胡 敬

  
  
  瘦削挺拔、走路带风,这是赵海洋给记者的第一印象。这位戴着圆框眼镜的科研工作者,是中国石化西北油田分公司副总工程师兼石油工程技术研究院院长。从固井队技术员、研究所所长、采油队队长,到工程技术研究院总工程师、采油气工程管理处处长,再到分公司副总工程师、工程院院长,赵海洋已在采油技术研究和管理领域深耕22年。
  8年的基层生产经历,14年的技术管理与科研工作经验,练就了赵海洋一身过硬的本领。尤其是在超深、超稠油碳酸盐岩油藏采油工程领域,他不仅是技术专家,更是管理能手,带领团队一次次攻坚克难,为塔河缝洞型油藏持续高效开发做出了卓越贡献。2018年,他被授予“中国石化突出贡献专家”称号。
  可以说,20余年来,中国石化西北油田分公司和塔河油田走出的每一个脚印里,都有赵海洋的印迹。我们走近赵海洋,通过他的讲述,画出一幅由过去到未来的采油技术发展路线图,也勾勒出一项项技术难题背后的攻艰之战的艰辛画面。一项项科研成果的应用,为企业变出了产油量,变出了效益,而赵海洋就是这场技术攻关实践盛宴的“领头雁”。
  
生产“魔法师” “战寒冬”自我革命
  对于赵海洋来说,2014年是一个重要的时间节点。
  那一年,赵海洋被任命为石油工程技术研究院院长,带领团队应对石油行业面临的“寒冬期”。面对整个行业低迷的大环境,赵海洋提出以“战寒冬、求生存、谋发展”为目标的发展战略。抽丝剥茧后,赵海洋做出了“三步走”的规划,从2015年开始,他通过指导工程技术创新,为油田低成本开发提供了多套解决方案。
  “三步走”都是哪三步呢?
  赵海洋笑道:“首先是要明确塔河油田效益开发所面临的工程难题。当时,在碳酸盐岩油藏聚焦非主应力方向及低品位储集体动用、稠油开发方面,明确了40余项难题;在碎屑岩油藏聚焦底水及河道砂油藏提高采收率方面,明确了20余项难题。”
  明确难题后,该实施怎样的技术发展规划则是至关重要的第二步。当时,赵海洋制定了以“低成本”应对“寒冬期”的技术发展规划——从工艺优化、新技术实施、系统优化、管理改进四方面发力,筛选降本增效措施30项。据介绍,这一措施仅实施两年就收效显著,至2017年降本增效已达5亿元。
  第三步也是最后一步,赵海洋从长期着手,部署了“十三五”塔河油田技术创新发展体系。即建立未连通储集体全范围沟通、已连通储集体长效动用、稠油开采三大技术体系。
  技术攻关的难点很多,塔河油田超深超高压更是难上加难,但赵海洋不信邪,在“颠覆式创新”上下足了工夫,创新并首创了一系列技术体系。
  在此期间,赵海洋主持攻关并形成了碎屑岩水平井、碳酸盐岩油藏深部堵水两大技术系列。碎屑岩油藏水平井堵水形成超级碳酸钙、乳化油、冻胶等多项堵水新技术体系,有效率达到75%以上;碳酸盐岩油藏堵水形成密度选择性堵水、油水选择性堵水等多项新技术体系。近年来,两类油藏累计实施近400井次,增油超过30万吨。
  2017年,赵海洋在国内首创超深井枪式脉冲波压裂技术体系,改液能压裂为波能压裂,现场试验3井次,增油1000多吨,证明枪式脉冲波压裂具有造缝、增产的效能。2016年以来,他新建了延迟冻胶和酸液缓释体系,改动管柱施工为不动管柱施工,实现环空注入不动管柱堵水、酸化工艺。截至2018年,这一体系已现场试验55井次,增油2万多吨,节约效益2000余万元,单井实施费用降幅50%以上。
  其实,近年来,赵海洋的科研方向始终是有针对性的。他会紧扣生产中遇到的问题,立项钻研并解决问题:
  针对碳酸盐岩油藏采油及地面工程配套难题,创新形成了有杆泵深抽技术,下深最高达5300m;编制三参数掺稀优化图版,年节约稀油3万吨以上;研制了适应160℃储层的超高温压裂液,形成了复合酸压改造技术,累计增油77.8万吨。
  针对稀油紧缺问题,提出中质油混配掺稀,改善了掺稀效果;研制了适合60万毫帕·秒稠油水溶性降粘体系、高效油溶性降粘剂体系;形成了超深稠油电泵举升工艺,配套过泵加深尾管、井下混配器,实现了6000m稠油的有效开采。
  针对超深超稠油开采以及地面集输的难题,形成了适合塔河油田高温、高粘、高矿化度特征的流动改进降粘技术,提出了多级分离+二级气提的脱硫工艺,新建产能达到200多万吨,处理后的原油满足外输标准。
  针对缝洞型油藏注水开发中后期水驱效果变差的难题,攻关碳酸盐岩流道调整技术,提升了开发效果;针对缝洞型储层常规酸压沟通范围有限的难题,攻关了靶向酸压技术,提高了酸压改造效果,为提高采收率提供技术保障。
  针对塔河油田自然递减较高的问题,开展稳油控水、改善水驱效果、注氮气三采等关键技术研究,形成塔河缝洞型油藏降递减技术体系,示范区塔河6区自然递减实现由15.8%下降至12.2%,12区自然递减率由20.2%下降至17.2%。
  聚焦顺北特深板状断控油藏特征,研究形成了易漏储层的储层保护、特层深的储层改造方案,优化了采油管柱设计,设计了中后期注水注气能量补充方案和深井高温环境下腐蚀防护方案,保障了顺北特深油藏产能建设。
  …………
  一系列国家科技重大专项课题、中国石化重大专项/先导课题的落地,背后给企业带来了巨大的成本效率和经济效益。
  万级毫帕·秒超稠油降粘、举升两大技术系列的相关成果先后应用于600余口稠油井,年产稠油350余万吨;在缝洞型油藏储层改造技术理论与实践重大创新中形成的超大规模酸压、长裸眼井无工具纤维暂堵分段酸压、复杂缝体积酸压、脉冲波压裂等技术系列,“十二五”以来酸压累计新增原油801万吨。
  此外,赵海洋主持推动了西北油田从天然能量开发到人工水驱开发的战略转变,形成了集潜力井优选、政策分析研究和工艺配套为一体的注水替油新模式,累计实施2000多井次,累计增油700多万吨;而主持攻关并实现了缝洞型油藏注水开发后期采用注气采油的战略接替,实现了注气规模化推广,至今累计实施1300多井次,增油261多万吨。
  正是凭借一身过硬的本领,赵海洋带领团队在“战寒冬”的斗争中另辟蹊径地开拓了一条新路,还针对特征复杂又特殊的塔河油田做到了摸清楚、破难题、提效率。
  
科研“探险家” 注氮气禁地夺宝
  未来石油技术发展的战略制高点在哪里?答案无疑是占世界新增油气60%以上的深层油气。
  在我国,探明储量近40亿吨的塔里木盆地是深层油气当之无愧的主要富集区域。其典型代表塔河油田,埋深5500~7000m,探明储量13.2亿吨,但开采难度非常大。
  作为超深层碳酸盐岩缝洞型油藏,塔河油田缝洞型油藏以“缝洞体”为主,空间叠置、分布形式多样,尺度从几微米到几十米,非均质性极强。这些采油过程中的“拦路虎”,正是赵海洋要通过科技力量“赶走”的对象。
  缝洞型油藏的高效开发被公认为世界级难题。鉴于超乎寻常的非均质性,2011年,塔河油田20%油井(储量1.9亿吨)进入开发中后期,亟待探索革命性的提高采收率技术。
  时间回到2014年,赵海洋作为主要负责人的“超深井超稠油高效化学降粘技术研发与工业应用”项目获得了国家科技进步奖一等奖。项目中,他主持开展了化学、采油工程多学科攻关,创新提出了化学降粘开采技术,攻克了塔河超稠油开采面临的致粘机理不清、高效化学降粘剂的研发、化学降粘增效、安全高效集输处理四大难题。而另一个赵海洋倾注了大量心血的“注氮气”项目,在同行看来,无疑是可以与这个国家奖项目相媲美的成果。
  其实,从2009年开始,注气创新团队就已经开启了缝洞型油藏注水替油后战略接替技术的科研攻关。赵海洋表示,探索革命性的提高采收率技术,必须明确回答以下问题:剩余油在哪?储量如何?怎么拿出来?采用什么工艺?安全性怎样?效益如何?
  在这个过程中,赵海洋和他所带领的注气创新团队,明确了“顶部阁楼油”为主要的单井剩余油,创新性地提出了注气技术。然而,缝洞型油藏超深井注气面临三大挑战:
  一是“注不进”挑战:高压极端工况撬装注气成套设备难题。压缩机需70MPa,但国内外试制寿命仅8000h,根本无法定型量产;制氮机在塔里木盆地极端工况下(-30℃~50℃,强风沙)无法运行。
  二是“注不好”挑战:深层缝洞注氮气提高采收率理论难题。深层缝洞空间描述困难,建模精度仅50m。缝洞管渗耦合,常规“近渗流数模”注气产量预测符合率仅47%;相关领域尚无成熟理论,注气适合何种剩余油,如何注好气无从谈起。
  三是“注不起”挑战:安全、低成本、规模化注气工艺难题。高压深井如何注采一体化降低高昂的配套作业费用(40万元/次~80万元/次);生态脆弱、民族聚居,如何电气化节能减排,如何信息化安全施工。
  围绕以上三大难题,注气创新团队历时12年攻关,终于形成了超深缝洞型油藏注氮气关键技术,建成了世界首个深层注氮气示范油田,使我国跻身于全球注氮气采收率技术领先行列。
  这些年,赵海洋和他的注气团队经历了太多奋斗的日日夜夜,30余次做材料论证汇报,5个昼夜在TK404首口试验井奋战,1年多10余口先导试验口口成功,24个月月度分析汇报,最终超深缝洞型油藏注氮气关键技术日益成熟。
  这些年,赵海洋和他的注气创新团队累计承担国家、中国石化等各级项目10余项,项目成果申报专利51项,授权22项;出版专著2部,发表论文48篇;参与编制国内首个制氮注氮设备行业标准,制定企业标准3项;软件著作权8项;专著《碳酸盐岩缝洞型油藏开发工程工艺技术》获中国石油与化学工业图书奖一等奖;“油田高压系列制注氮设备研制”获得第九届国际发明展览会金奖。
  在一个个科研项目的支持下,项目组在缝洞型油藏注气工艺配套技术、工艺参数优化、单元注气驱油等方面,都取得了显著成果。项目成果树立了深层缝洞型油藏采收率技术典范,释放塔里木盆地2亿吨储量,临界油价低至43美元/桶。与此同时,打响了开发关键装备制造的国际品牌,促进我国成为第一个掌握70MPa高压制氮注氮成套撬装装备的国家,产品远销至俄罗斯等7国,累售400余套,在“一带一路”能源合作中起到了示范引领作用。
  “成果整体处于国际先进水平,其中基于缝洞型油藏的相控建模数模的剩余油描述方法、缝洞型油藏超深井注氮气机理、超深井高压注氮气配套工艺技术达到国际领先水平。”中国工程院院士罗平亚评价道。“项目成果整体处于国际领先水平,其中创新形成的超深井高压注采一体化井口和管柱、井下防腐和含氮气检测处理技术系列,保障了从注入到生产全过程的安全、高效,极大地推动了注氮气技术的现场推广应用。”中国工程院院士顾心怿给予高度评价。
  可以说,这些技术成果的运用,为油田长期高效发展提供了强有力的技术支撑,也为国内类似油田的开发提供了借鉴意义。
  项目研究以来,在塔里木盆地的塔河油田累计实施1332井次,增油261.1万吨,新增利润22.31亿元,临界油价低至43美元/桶,建成了世界首个深层注氮气工业化示范油田。成果在华北、阿尔及利亚等油田成功应用265井次,增油30多万吨。对国内外碳酸盐岩油藏和深层油气的注气开发,具有重要的推广与示范价值。
  比经济效益更为可观的,是项目研究过程中培养了一批高素质科研人才、打造了一些高水平的科研团队,为后续发展提供支撑和保障。赵海洋介绍,通过以缝洞型油藏注气提高采收率技术为人才培训基地,至今已建成3个省部级平台/团队,培养教授/学术带头人35名。培育专业队伍12支,创造就业岗位1000余个,定点助力柯坪县(国家级贫困县)7个村提前脱贫,西北油田分公司连续3年获得新疆维吾尔自治区“访惠聚”优秀单位的称号,大力支持了新疆经济发展。
  
团队“领头雁” 精管理昂首向天
  作为分公司极为重要的技术团队之一,塔河油田缝洞型油藏注气提高采收率技术项目组可以说是赵海洋所引领的团队中的一个样本。
  通过近几年的技术攻关和现场试验,团队创新和创立了一系列注气开采关键技术,并将各项技术迅速转化为生产力,取得了丰硕的技术成果和社会经济效益,为塔河油田缝洞型油藏高效开采技术的发展做出了突出贡献,为分公司增储上产提供了重要的技术支持。团队也因此被评为“中国石油化工集团有限公司优秀创新团队”。
  “工程院最大的财富是人才,要想方设法激发人才活力、开发人才潜力。”在培养青年技术人员方面,赵海洋从不吝惜时间,在构建培养机制上倾注了大量心血,尤其注重对人才的不同纬度的培养。他不仅以工程院文化和自身学习精神引领,还自己带人编制思维导图,开展“青年学科带头人”“自研项目”“师带徒”等培养活动,建立价值积分绩效考核体制……一系列举措,为工程院人才队伍整体建设和差异化培养立下了大功。
  其实,早在2015年,赵海洋就制定了一套系统的人才发展措施,构建了工程院“四大中心”发展蓝图。赵海洋介绍,工程技术研发中心年均研发化学、工具产品30件以上,科研实验工作量逐年攀升,缝洞型油藏提高采收率重点实验室荣获“中石化集团公司重点实验室”;工程技术推广中心2017年成功转化核心产品26项,创收1066万元,顺利打通成果转化“最后一公里”;此外,科技情报中心建成石油工程情报系统、知识库管理系统,并配套八方以上、跨全球、多设备联合视频会议系统,技术交流的效率大大提升。
  2018年,赵海洋亲自带领6个专业所上百名技术人员编制技术体系思维导图,期间召开了12次研讨会,形成了14张技术思维导图,初步构筑了工程技术体系未来发展的蓝图。
  与此同时,赵海洋还倡议并组织与新疆大学、中国科学院新疆理化所等疆内科研院所开展人才联合培养新模式,累计培养本科生、硕士研究生共计18人,解决了技术人员紧张问题的同时,本土化联合攻关打开新局面。
  赵海洋设想:“未来工程院可根据采油气工程发展需要,培养一批青年学科带头人”。近年来,依托创新工作室,他牵头建立起敏捷型攻关团队,绩效考核由“粗放”向“精准”转变。目前何龙创新工作室荣获自治区“劳模与工匠人才创新工作室”,李林涛、方裕燕、高秋英3个院级创新工作室在建,前期依托工作室实施校企共建,联合培养外部毕业生100余人。
  其实对人才培养的目标和举措,也源于赵海洋对未来油田发展的思考。
  “‘低油价、新常态’加速了石油产业技术新旧力量的博弈,未来3年采油气工程专业要打破传统发展思维,持续建立并完善低成本可规模应用的采油气工程技术新体系。这就要求我们注重科技成果转化和人才队伍的阶梯式发展!”采访的最后,赵海洋总结道。我们知道,作为团队的“领头雁”,他又在筹谋新的规划,昂首向明天了……
  
专家简介    
  赵海洋,中国石化西北油田分公司副总工程师兼石油工程技术研究院院长。他长期从事采油技术研究和管理工作,在稠油降粘、机械采油、堵水工艺、储层改造、提高采收率等专业方向取得突出成绩。近年来,他主持攻关化学降粘技术,形成了超稠油化学降粘技术,成功解决了塔河超稠油化学降粘开采难题,成果荣获2014年度国家科技进步奖一等奖;主持攻关超深井举升技术,创造了5300米国内最深有杆泵深抽纪录;主持攻关缝洞型油藏注氮气采油技术,形成了缝洞型油藏注气提高采收率关键技术,并在塔里木盆地大规模推广应用,累计增油260余万吨;主要参加砂岩水平井堵水技术研究和碳酸盐岩油藏堵水技术研究;主要参加超大规模酸压技术研究,解决了碳酸盐岩油藏储量一次动用难的技术难题。
  
  

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2024年3月

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